Question

4．我們知道：“電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量，跟電流的平方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時(shí)間成正比．”這就是焦耳定律，用公式可表達(dá)為：Q=I²Rt．小明想通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這個(gè)規(guī)律中Q與R的關(guān)系以及這個(gè)規(guī)律中Q與I的關(guān)系．他設(shè)計(jì)了圖（甲）、（乙）所示的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)．
（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，兩燒瓶中應(yīng)裝有質(zhì)量相同和溫度相同的煤油．
（2）通過(guò)觀察溫度計(jì)示數(shù)來(lái)判斷電阻絲通電后放出熱量的多少．
（3）在研究Q與R的關(guān)系時(shí)，他應(yīng)該選用的實(shí)驗(yàn)甲來(lái)完成他的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)選填（“甲”或“乙”）．這時(shí)R₁與R₂應(yīng)該不相等．（“相等”或“不相等”）
（4）如果他采用實(shí)驗(yàn)電路（乙），已知兩個(gè)電阻絲的電阻大小關(guān)系是R₃＜R₄，那么閉合開(kāi)關(guān)后，經(jīng)過(guò)相同的時(shí)間，溫度計(jì)c和d中示數(shù)變化較大的應(yīng)該是c．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)焦耳定律公式Q=I²Rt，運(yùn)用控制變量法，想通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這個(gè)規(guī)律中Q與R的關(guān)系，以及這個(gè)規(guī)律中Q與I的關(guān)系，需要控制其他因素相同，據(jù)此解答；
（2）溫度計(jì)示數(shù)的變化反映了液體溫度的變化，反映了液體吸收熱量即電流產(chǎn)生熱量的多少；
（3）在研究Q與R的關(guān)系時(shí)，要注意控制變量法的應(yīng)用，控制煤油的量相等，通電時(shí)間相同，煤油的初溫相同．
（4）兩電阻并聯(lián)，根據(jù)Q=I²Rt=$\frac{{U}^{2}}{R}$t分析放出熱量的關(guān)系，進(jìn)而判斷哪個(gè)溫度計(jì)的示數(shù)變化大．

解答 解：（1）運(yùn)用控制變量法進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要控制兩個(gè)燒瓶中的煤油質(zhì)量和溫度相同；
（2）實(shí)驗(yàn)中通過(guò)觀察兩支溫度計(jì)示數(shù)變化來(lái)比較電流產(chǎn)生的熱量的多少；
（3）根據(jù)焦耳定律Q=I²Rt，要驗(yàn)證這個(gè)規(guī)律中Q與R的關(guān)系，必須保證在電流和通電時(shí)間一定的情況下進(jìn)行討論，將兩瓶中的金屬絲串聯(lián)起來(lái)接在電源上，則電流和通電時(shí)間一定相同，而電阻R₁與R₂不相等．故選擇實(shí)驗(yàn)甲來(lái)完成他的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)．
（4）實(shí)驗(yàn)乙中兩電阻并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的特點(diǎn)，兩電阻兩端電壓相同，又知通電時(shí)間相同，因?yàn)镼=I²Rt=$\frac{{U}^{2}}{R}$t、R₃＜R₄，所以Q₃＞Q₄，所以c中的溫度計(jì)的示數(shù)變化大．
故答案為：（1）質(zhì)量；溫度；（2）溫度計(jì)示數(shù)；（3）甲；不相等；（4）c．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了學(xué)生對(duì)焦耳定律、歐姆定律、串并聯(lián)電路特點(diǎn)的了解和掌握，屬于中考常見(jiàn)題型，利用好控制變量法、比較法等是本題的解決關(guān)鍵．本題是控制變量法的一個(gè)具體應(yīng)用，在保證其他量不變的情況下，討論一個(gè)物理量跟另一個(gè)量的關(guān)系．