Question

12．小紅同學(xué)在探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與什么因素有關(guān)時(shí)采用了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置．
（1）實(shí)驗(yàn)中通過觀察U形管中液面高度的變化來比較電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少．
（2）你認(rèn)為甲圖所示的裝置是用來 探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系．
（3）乙圖所示裝置中電阻R₁（選填“R₁”或”R₃”）產(chǎn)生的熱量多．
（4）此實(shí)驗(yàn)運(yùn)用的實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法（或轉(zhuǎn)換法）（寫出一種即可）．

Answer 1

分析 （1）電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察，但可以通過液面高度差的變化來反映，這種研究方法叫轉(zhuǎn)化法；
（2）電流產(chǎn)生的熱量跟電流大小、電阻大小、通電時(shí)間有關(guān)，探究電流產(chǎn)生熱量跟電阻關(guān)系時(shí)，控制通電時(shí)間和電流不變；
（3）電流產(chǎn)生的熱量跟電流大小、電阻大小、通電時(shí)間有關(guān)，探究電流產(chǎn)生熱量跟電流關(guān)系時(shí)，控制電阻和通電時(shí)間不變．

解答 解：
（1）據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置可知，電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量使容器中的空氣受熱膨脹，從而導(dǎo)致U型管中的液面會(huì)發(fā)生變化，雖然產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察，但可以通過U型管液面高度差的變化來反映；
（2）由圖甲可知，兩阻值不同的電阻絲串聯(lián)，通過電阻絲的電流與通電時(shí)間相等而電阻阻值不同，此裝置可以探究：電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系；
根據(jù)Q=I²Rt可知，由于右圖中的電阻絲阻值較大，將此裝置接到電源兩端，通電一段時(shí)間，電流在右容器中產(chǎn)生的熱量較多，B管液面上升得高；所以該裝置是用來探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系；
（3）裝置甲中一個(gè)5Ω的電阻與兩個(gè)5Ω的電阻并聯(lián)后再串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可知，右端兩個(gè)電阻的總電流和左端的電阻電流相等，即I_右=I_左，兩個(gè)5Ω的電阻并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)知I_右=I₁+I₂，兩電阻阻值相等，則支路中電流相等，I₁=I₂，所以右邊容器中的通過電阻的電流是左側(cè)通過電流的一半，由Q=I²Rt可知，左邊容器中的電阻產(chǎn)生的熱量多；
（4）甲、乙兩次實(shí)驗(yàn)中用到的研究物理問題的方法是控制變量法和轉(zhuǎn)換法．
故答案為：（1）液面高度的變化；（2）電阻；（3）R₁；（4）控制變量法（或轉(zhuǎn)換法）．

點(diǎn)評 此題主要考查的是學(xué)生對“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻、電流的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)的理解和掌握，注意控制變量法和轉(zhuǎn)換法的運(yùn)用是解決該題的關(guān)鍵．突出運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，明白U形管在實(shí)驗(yàn)中的作用，具有一定的綜合性．