Question

17．為了探究電流產生的熱量跟什么因素有關，王軍設計了如下圖所示的甲、乙兩種裝置，他將兩根阻值不同的電阻絲（R₁＜R₂）分別密封在兩個完全相同的燒瓶中，并通過短玻璃管與相同的氣球相連，兩次實驗電源電壓不變．
（1）實驗中通過氣球膨脹的程度大小的變化來比較電流通過電阻絲產生的熱量的多少．
（2）甲裝置可探究電流產生的熱量與電阻的關系．
（3）在裝置甲、乙的兩次實驗中，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）甲、乙兩裝置同時實驗，在相同的通電時間里，與C氣球（填氣球字母標號）相通的電阻絲產生的熱量最多．
（5）王軍設計的裝置中用到了氣球，請你作出對該器材的選擇的評價：優(yōu)點：氣體的熱脹冷縮效果比固液態(tài)更明顯，實驗現(xiàn)象更直觀，時間更短，缺點是：氣球演示不能得出準確的溫度變化，故無法得出定量關系．．

Answer 1

分析 （1）轉換法是用一個便于觀察或側的物理量或數(shù)值，來反映不易直接觀察的物理量的方法．當瓶中電阻絲發(fā)熱后會使氣體膨脹，則連在瓶中的氣球會產生膨脹．
（2）（3）電流產生熱量與導體中的電流、導體電阻和通電時間有關，所以探究電流產生的熱量跟什么因素有關時要采用控制變量法．由此分析解答．
（4）由焦耳定律比較四個電阻產生的熱量可知哪個電阻絲產生的熱量最多．
（5）根據(jù)氣體及液體的熱脹冷縮性質的不同，可以分析哪種實驗方法更直觀；而由氣球演示不能得出準確的溫度變化，故無法得出定量關系，故二者各有優(yōu)缺點．

解答 解：
（1）當電阻絲通電后，電流產生熱量使瓶內溫度升高，從而使氣球膨脹，根據(jù)氣球膨脹的程度大小可知電流通過電阻絲產生的熱量的多少．這種方法叫轉換法；
（2）甲中阻值不相等兩電阻串聯(lián)，則兩電阻中的電流相等，通電時間也相等，所以可探究電流產生熱量與電阻大小的關系；
（3）由乙圖可知兩電阻并聯(lián)，而B瓶與D瓶電阻相等，電壓不相等，則可知兩瓶中的電流不同，可探究電流產生的熱量與通過電流的關系；
（4）甲圖中兩電阻串聯(lián)，則通過兩電阻的電流相等，由焦耳定律可得，電阻大的電阻絲發(fā)熱較多，即B中發(fā)熱量要多；
乙圖中兩電阻并聯(lián)，則電壓相等，由Q=W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t可得，電阻小的發(fā)熱量要多，故C比D發(fā)熱量要多；
而B、D電阻相等，由歐姆定律可得，B中電流小于D中電流，故D中熱量要比B中熱量多，故C中熱量最多；
（5）選用氣球的優(yōu)點是：氣體的熱脹冷縮效果比液態(tài)更明顯，實驗現(xiàn)象更直觀，時間更短；缺點是：氣球演示不能得出準確的溫度變化，故無法得出定量關系．
故答案為：（1）氣球膨脹的程度大��；（2）電阻；（3）電流；（4）C；（5）優(yōu)點：氣體的熱脹冷縮效果比固液態(tài)更明顯，實驗現(xiàn)象更直觀，時間更短，缺點是：氣球演示不能得出準確的溫度變化，故無法得出定量關系．

點評 本題探究熱量與電流及電阻的關系，要求能正確分析電路，掌握串并聯(lián)電路的特點，并靈活應用焦耳定律分析解答