4.為了探究電流產(chǎn)生的熱量跟什么因素有關,王軍設計了如下圖所示的甲、乙兩種裝置,他將兩根阻值不同的電阻絲(R1<R2)分別密封在兩個完全相同的燒瓶中,并通過短玻璃管與相同的氣球相連,兩次實驗電源電壓不變.

(1)實驗中通過氣球體積的變化來比較電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量的多少,如圖所示的裝置相比教材的裝置少用兩種測量工具分別是天平、溫度計,且實驗現(xiàn)象更明顯.此實驗用到的研究物理的方法有兩種.
(2)甲裝置可探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關系.
(3)在裝置甲、乙的兩次實驗中,通過比較相同時間里氣球B與D的變化情況,可探究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關系.
(4)甲、乙兩裝置同時實驗,在相同的通電時間里,與氣球C(填氣球字母標號)相通的電阻絲產(chǎn)生熱量最多.

分析 (1)轉換法是用一個便于觀察或側的物理量或數(shù)值,來反映不易直接觀察的物理量的方法.當瓶中電阻絲發(fā)熱后會使氣體膨脹,則連在瓶中的氣球會產(chǎn)生膨脹;同時實驗中分別探究電流產(chǎn)生的熱量與電流及電阻的關系,故而用到了控制變量法;
(2)(3)電流產(chǎn)生熱量與導體中的電流、導體電阻和通電時間有關,所以探究電流產(chǎn)生的熱量跟什么因素有關時要采用控制變量法.由此分析解答;
(4)由焦耳定律比較四個電阻產(chǎn)生的熱量可知哪個電阻絲產(chǎn)生的熱量最多.

解答 解:(1)當電阻絲通電后,電流產(chǎn)生熱量使瓶內(nèi)溫度升高,從而使氣球膨脹,根據(jù)氣球膨脹的程度大小可知電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量的多少,這種方法叫轉換法;
實驗中沒有用到天平和溫度計,同時,本實驗中分別探究電流產(chǎn)生的熱量與電流及電阻的關系,故而也用到了控制變量法;
(2)甲中阻值不相等兩電阻串聯(lián),則兩電阻中的電流相等,通電時間也相等,所以可探究電流產(chǎn)生熱量與電阻大小的關系;
(3)由乙圖可知兩電阻并聯(lián),而B瓶與D瓶電阻相等,電壓不相等,則可知兩瓶中的電流不同,可探究電流產(chǎn)生的熱量與通過電流的關系;
(4)甲圖中兩電阻串聯(lián),則通過兩電阻的電流相等,由焦耳定律可得,電阻大的電阻絲發(fā)熱較多,即B相通的電阻絲R2發(fā)熱量要多;
乙圖中兩電阻并聯(lián),則電壓相等,由Q=W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t可得,電阻小的發(fā)熱量要多,故C比D相通的電阻絲R1發(fā)熱量要多;
而B、D相通的電阻絲電阻相等,由歐姆定律可得,B相通的電阻絲電流小于D相通的電阻絲電流,故D相通的電阻絲熱量要比B相通的電阻絲熱量多,故C相通的電阻絲熱量最多.
故答案為:(1)氣球體積;(2)電阻;溫度計;兩;(3)電流;(4)C.

點評 本題探究熱量與電流及電阻的關系,要求能正確分析電路,掌握串并聯(lián)電路的特點,并靈活應用焦耳定律分析解答.

練習冊系列答案
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