Question

8．采用如圖電路裝置探究“電流產(chǎn)生的熱量跟什么因素有關(guān)”．
（1）實驗中是通過觀察U形管中液面高度差，比較出瓶內(nèi)電阻絲的發(fā)熱多少的．
（2）此時該裝置是探究電流產(chǎn)生的熱量跟電流的關(guān)系，通電一段時間，左（選填“左”或“右”）瓶內(nèi)的電阻絲產(chǎn)生的熱量多．
（3）讓實驗裝置冷卻到初始狀態(tài)，把右瓶并聯(lián)的兩根電阻絲都放入瓶內(nèi)，接通電源，比較兩瓶內(nèi)電阻絲發(fā)熱的多少，此時該裝置是否探究電流產(chǎn)生的熱量跟電阻的關(guān)系，一段時間后，電阻絲產(chǎn)生的熱量左瓶（選填“左瓶”、“右瓶”或“兩瓶一樣”）多．
（4）該實驗中用到的物理研究方法是轉(zhuǎn)換法和控制變量法．

Answer 1

分析 （1）電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察，但液體溫度的變化可以通過液面高度差的變化來反映；
（2）電流產(chǎn)生的熱量跟電流的大小、電阻的大小、通電時間有關(guān)；
探究電流產(chǎn)生熱量跟電流關(guān)系時，需控制通電時間和電阻相同，改變電流的大��；
探究電流產(chǎn)生熱量跟電阻關(guān)系時，需控制通電時間和電流相同，改變電阻的大��；
（3）分析圖中的實驗裝置，看電流、電阻和通電時間中，哪些相同、哪些不同，從而判斷實驗探究電流產(chǎn)生的熱量與什么因素有關(guān)；
根據(jù)焦耳定律的公式Q=I²Rt判斷產(chǎn)生熱量的多少．
（4）由實驗中比較電阻絲產(chǎn)生熱量多少和探究電流與什么因素有關(guān)的實驗設(shè)計知道使用的研究方法．

解答 解：
（1）電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察，但液體溫度的變化可以通過U形管中液面高度差的變化來反映；
（2）如圖的裝置中，右邊兩個5Ω的電阻并聯(lián)后與左邊5Ω的電阻再串聯(lián)；
根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點可知，右邊兩個電阻的總電流和左邊電阻的電流相等，即I_右=I_左，
兩個5Ω的電阻并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點可知I_右=I_內(nèi)+I_外，比較可知I_左＞I_內(nèi)；
兩瓶中電阻相等（均為5Ω），通電時間相等，電流不同，故探究的是電流產(chǎn)生的熱量跟電流的關(guān)系；
通電一段時間后，由于電阻相同、通電時間相同、I_左＞I_內(nèi)，根據(jù)焦耳定律Q=I²Rt可知，左瓶內(nèi)的電阻絲產(chǎn)生的熱量多．
（3）讓實驗裝置冷卻到初始狀態(tài)，把右瓶并聯(lián)的兩根電阻絲都放入瓶內(nèi)，右瓶中兩根電阻絲對瓶內(nèi)空氣進行加熱；根據(jù)并聯(lián)電路總電阻的計算公式可得，右瓶中兩根5Ω電阻絲的總電阻為2.5Ω，小于5Ω，即R_左＞R_右；
兩瓶內(nèi)電阻絲的總電阻不相等，通電時間相等，電流相等，故探究的是電流產(chǎn)生的熱量跟電阻的關(guān)系；
通電一段時間后，由于電流相同（即I_右=I_左）、通電時間相同、R_左＞R_右，根據(jù)焦耳定律Q=I²Rt可知，左瓶內(nèi)的電阻絲產(chǎn)生的熱量多．
（4）通過U形管中液面高度差的變化來反映電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少，這是轉(zhuǎn)換法；
電流產(chǎn)生的熱量跟電流的大小、電阻的大小、通電時間有關(guān)，探究電流與其中某個因素關(guān)系時控制另一個因素，這是控制變量法．
故答案為：（1）U形管中液面高度差；（2）電流；左；（3）電阻；左瓶；（4）轉(zhuǎn)換法；控制變量法．

點評 本題考查了學生對焦耳定律的理解，注重了探究實驗的考查，同時在該實驗中利用了控制變量法和轉(zhuǎn)換法，是中考物理常見題型．