Question

5．小紅和小明分別用圖所示的裝置，探究電流產生的熱量跟什么因素有關．他們分別將兩段阻值不同的電阻絲（R₁＜R₂）密封在完全相同的燒瓶中，并通過短玻璃管與氣球相連．（設他們所用的各種同類器材性能相同） 
（1）在這個實驗中電流產生熱量的多少是通過氣球體積大小 體現(xiàn)出來的．像這種用能直接觀測的量來顯示不容易直接觀測的量的方法叫轉換法．
（2）小紅的方案可探究電流產生的熱量與電阻的關系．
（3）在小紅和小明的實驗中，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生的熱量與電流的關系．
（4）在兩裝置同時實驗，在相同的通電時間里，與氣球c（填氣球字母標號）相通的電阻絲產生熱量最多．

Answer 1

分析 （1）通過氣體的熱脹冷縮的程度來判斷產生熱量的多少，像這種用能直接觀測的量來顯示不容易直接觀測的量的方法轉換法．
（2）探究電流一定時，電流產生的熱量與電阻的關系．所以在實驗過程中，需要控制電流和通電時間相等．因此需要將兩電阻串聯(lián)．
（3）根據焦耳定律，在電流和通電時間相同時，電阻越大產生的熱量越多；在電壓相同時，根據Q=$\frac{{U}^{2}}{R}$t，通電時間相同，電阻越小、電壓越大，產生的熱量越多．

解答 解：（1）從實驗中可以看出，電流產生熱量的多少是通過氣球體積大小來判斷的，像這種用能直接觀測的量來顯示不容易直接觀測的量的方法轉換法．
（2）小紅的方案中，兩電阻的電流相同，所以探究電流一定時，電阻不同，電流產生的熱量與電阻的關系；
（3）小紅和小明的方案中，兩電阻相同，但電流不同，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生的熱量與電流的關系；
（4）由兩實驗可得：c、d兩電阻兩端電壓相同大于a、b兩端電壓，因此并聯(lián)時產生的熱量大于串聯(lián)時產生的熱量；并聯(lián)時，根據Q=$\frac{{U}^{2}}{R}$t可知，電阻小的發(fā)熱量多，故c球膨脹明顯，其次為d；串聯(lián)時，根據Q=I²Rt可得，電阻越小發(fā)熱量越小，因a的電阻小，故a發(fā)燒量最小，故膨脹大小順序為c、d、b、a．
故答案為：（1）氣球體積大��；轉換法；
（2）電阻；
（3）電流；
（4）c．

點評 此題通過實驗探究電流通過導體與電阻的關系，考查了學生對控制變量法的應用．并運用了轉換法來判斷產生熱量的多少，用氣球判斷氣體的膨脹程度，效果更明顯．