Question

小紅和小明分別用如圖所示的裝置，他們分別將兩段阻值不同的電阻絲（R₁＜R₂）密封在完全相同的兩個(gè)燒瓶中，并通過短玻璃管與氣球相連（設(shè)他們所用的各種同類器材性能相同）

（1）在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中電流做功產(chǎn)生熱量的多少是通過________來體現(xiàn)的．
（2）他們同時(shí)開始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，小紅觀察到的現(xiàn)象是________氣球先鼓起來，小明觀察到的現(xiàn)象是________氣球先鼓起來．
（3）小紅和小明的實(shí)驗(yàn)方案中有一個(gè)設(shè)計(jì)是錯(cuò)誤的，請(qǐng)指出那個(gè)錯(cuò)誤的，并簡(jiǎn)要分析錯(cuò)誤的原因________．

Answer 1

解：（1）實(shí)驗(yàn)中，電流產(chǎn)生的熱量越多，瓶?jī)?nèi)封閉氣體的溫度越高，氣球膨脹的越厲害，可見是通過氣球體積的大小變化來判斷電流做功產(chǎn)生熱量多少的；
（2）小紅的方案中，兩電阻絲串聯(lián)，R₁＜R₂，I₁=I₂，通電時(shí)間t相同，
∵Q=I²Rt，
∴電流產(chǎn)生的熱量：
Q₁＜Q₂，
∴b氣球先鼓起來；
小明的方案中，兩電阻絲并聯(lián)，R₁＜R₂，U₁=U₂，通電時(shí)間t相同，
∵Q=I²Rt=，
∴電流產(chǎn)生的熱量：
Q₁＞Q₂，
∴c氣球先鼓起來；
（3）小明的方案中，通過兩電阻的電流不同，所以無法探究電流一定時(shí)，電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系．
故答案為：（1）氣球體積的大小變化；
（2）b，c；
（3）小明實(shí)驗(yàn)方案錯(cuò)誤，因?yàn)樵搶?shí)驗(yàn)中沒有保持通過兩電阻的電流相同．
分析：（1）實(shí)驗(yàn)中通過氣體的熱脹冷縮的程度來判斷產(chǎn)生熱量的多少，氣體熱脹冷縮的程度通過氣球的膨脹程度來判斷；
（2）本實(shí)驗(yàn)是探究電流一定時(shí)，電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系．所以在實(shí)驗(yàn)過程中，需要控制電流和通電時(shí)間相等，所以要將兩電阻串聯(lián)；根據(jù)焦耳定律，在電流和通電時(shí)間相同時(shí)，電阻越大產(chǎn)生的熱量越多；在電壓相同時(shí)，根據(jù)Q=，通電時(shí)間相同，電壓相同，電阻越小產(chǎn)生的熱量越多；
（3）小明的方案中，兩電阻并聯(lián)，因?yàn)閮呻娮璨煌�，通過的電流不同，所以無法探究電流一定時(shí)，電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系．
點(diǎn)評(píng)：本題通過實(shí)驗(yàn)探究電流通過導(dǎo)體與電阻的關(guān)系，考查了學(xué)生對(duì)控制變量法的應(yīng)用；運(yùn)用轉(zhuǎn)換法來判斷產(chǎn)生熱量的多少，效果明顯．