Question

16．小洋同學在用電爐燒水時發(fā)現(xiàn)，將兩個阻值不同的電爐分別接到家庭電路中時，電阻小的電爐燒水要熱得快些，即在相同時間內(nèi)電阻小的電爐產(chǎn)生的熱量多些．于是，小洋同學猜想“電阻越小，發(fā)熱功率越大”．而小惠同學在觀察電爐燒水時卻發(fā)現(xiàn)電爐絲熱得發(fā)紅，而與它相連的導線卻幾乎不發(fā)熱．于是，小惠同學猜想“電阻越大，發(fā)熱功率越大”．現(xiàn)有：鎳鉻合金絲做的電阻R₁和R₂，阻值分別為5Ω和10Ω；兩個相同的容器中裝有質(zhì)量和初始溫度都相同的煤油；溫度計2支、滑動變阻器1個，電源1個、開關1個、導線若干．

（1）為了驗證小洋同學的猜想，請利用以上器材設計實驗，用筆畫線代替導線連接好圖甲的電路．
（2）下表是驗證小洋同學的猜想時得到的實驗數(shù)據(jù)：

加熱時間/min	0	8	16	24
R1所在容器中煤油的溫度/℃	20.0	23.1	26.3	29.2
R2所在容器中煤油的溫度/℃	20.0	21.6	23.2	24.7

從上述實驗數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，發(fā)熱功率與電阻的關系是在電壓相同時，電阻越小，發(fā)熱功率越大．
（3）電流產(chǎn)生熱量的多少不易直接測量，因此，在這個實驗中是通過比較煤油溫度變化大小來比較電阻R₁、R₂產(chǎn)生熱量的多少，這種科學研究的方法叫轉(zhuǎn)換法．
（4）為驗證小惠同學的猜想，請在圖乙的方框中畫出實驗電路圖．
（5）通過上面的實驗請你評價兩位同學的猜想是否矛盾，并簡要說明理由．

Answer 1

分析 （1）由題要驗證小洋的說法，兩電阻應并聯(lián)；
（2）在相同時間內(nèi)，煤油溫度變化大，吸收熱量多，電阻發(fā)熱功率大；由表中數(shù)據(jù)知：在電壓相同的情況下，阻值較小電阻燒瓶內(nèi)的煤油溫度變化快，說明電阻越小，發(fā)熱功率越大；
（3）通過比較相等質(zhì)量的煤油溫度變化大小，間接比較電阻產(chǎn)生的熱量多少，這種方法叫轉(zhuǎn)換法；
（4）驗證小惠的猜想，電阻應串聯(lián)，讓電路元件組成串聯(lián)電路；
（5）根據(jù)實驗條件、實驗現(xiàn)象分析兩同學的結(jié)論．

解答 解：
（1）由題，兩個阻值不同的電爐分別接到家庭電路中時，產(chǎn)生熱量與電阻關系，所以驗證時兩電阻并聯(lián)，實物連接如圖所示：
；
（2）沒有溫度變化快慢反應了電阻發(fā)熱功率的大小，由表中數(shù)據(jù)，知：在電壓相同的情況下，阻值較小的電阻燒瓶內(nèi)煤油溫度變化快，電阻發(fā)熱功率大．結(jié)論：在電壓相同的情況下，電阻越小，發(fā)熱功率越大．
（3）電流產(chǎn)生熱量的多少不易直接測量，因此，在這個實驗中是通過比較煤油溫度的變化大小來比較電阻R₁、R₂產(chǎn)生熱量的多少，這種科學研究的方法叫轉(zhuǎn)換法．
（4）兩電阻應串聯(lián)，電路圖如圖所示：
；
（5）兩同學的猜想不矛盾，小洋的猜想是在電壓相等的條件下得出的，在電壓U相同的情況下，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$知電阻越小功率越大；小惠的猜想是在電流相同的情況下得出的，在電流I相同的情況下，由P=I²R知電阻越大，功率越越大．
故答案為：（1）見上圖；（2）在電壓相同時，電阻越小，發(fā)熱功率越大；（3）煤油溫度變化大��；轉(zhuǎn)換．（4）見上圖；
（5）兩同學的猜想不矛盾，小洋的猜想是在電壓相等的條件下得出的，在電壓U相同的情況下，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$知電阻越小功率越大；小惠的猜想是在電流相同的情況下得出的，在電流I相同的情況下，由P=I²R知電阻越大，功率越大．

點評 本題考查電路設計和連接、數(shù)據(jù)分析等．注意實驗條件不同，實驗現(xiàn)象、實驗結(jié)論也不同：在電壓U相同的情況下，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$知電阻越小功率越大；在電流I相同的情況下，由P=I²R知電阻越大，功率越大