Question

李明同學為了探究“消耗電能多少與電壓和電流大小的關系”，他用“控制變量法”設計了兩個實驗，實驗中用到的儀器有：蓄電池、開關、滑動變阻器、兩個電壓表、兩個電流表、兩個相同的燒瓶中裝滿煤油，瓶中各裝一根阻值不相等的電阻絲R₁、R₂，且R₁＞R₂，瓶塞中插一根兩端開口的細玻璃管．
實驗1：裝置和電路如圖1（a）、（b）所示．實驗中通過觀察細玻璃管中煤油上升的高度來判斷燒瓶中煤油溫度的變化量，其依據(jù)是：

 

；用煤油溫度的變化量來判斷消耗電能多少，其依據(jù)是

 

．因此，細管中煤油上升的高度可作為判斷消耗電能多少的依據(jù)．該實驗是在通電時間相同的情況下，保持了

 

不變，研究

 

與

 

大小的關系．

實驗2：探究“消耗電能多少與電流大小的關系”．李明同學在實驗1用到的儀器中，去掉了兩電壓表V₁、V₂，改用兩電流表A₁、A₂，并且改變了實驗電路的連接．請你根據(jù)實驗目的，在圖2所示虛線框中畫出他在實驗中所采用的電路圖．

Answer 1

分析：（1）物體吸熱后，溫度升高，根據(jù)熱脹冷縮可知物體的體積會變大；消耗電能的多少，我們是看不出來的，可以通過轉換法來說明消耗熱量的多少；
探究“消耗電能多少與電壓和電流大小的關系”，在通電時間相同的情況下，應該采用控制變量法，控制電流不變，研究消耗電能的多少和電壓的關系；
（2）探究“消耗電能多少與電流大小的關系”，應該采用控制變量法，控制電壓不變，研究消耗電能的多少和電流大小的關系．

解答：解：（1）煤油吸熱后，溫度升高，根據(jù)熱脹冷縮可知煤油的體積會變大，所以實驗中通過觀察細玻璃管中煤油上升的高度來判斷燒瓶中煤油溫度的變化量；
根據(jù)電流的熱效應可知，電流通過導體時會向外放出熱量，煤油吸熱后溫度會升高，且放出的熱量越多，煤油的溫度升高的越高，說明消耗的電能越多；
如圖1所示的實驗，兩電阻串聯(lián)，控制電流相同，研究消耗電能的多少和電壓的關系；
（2）探究“消耗電能多少與電流大小的關系”，應該采用控制變量法，控制電壓不變，研究消耗電能的多少和電流大小的關系，即兩電阻絲并聯(lián)，分別給兩電阻絲串聯(lián)一電流表測量通過電流的大小，如下圖：

故答案為：煤油熱脹冷縮；電流的熱效應，煤油溫度升得越高說明煤油吸熱越多，則消耗的電能越多；電流；消耗電能的多少；電壓；電路圖如上圖．

點評：本題考查了學生對探究“消耗電能多少與電壓和電流大小的關系”實驗理解和應用，掌握控制變量法和轉換法的應用是解決此題的關鍵．