Question

6．為了探究電流產(chǎn)生的熱量跟什么因素有關(guān)，王軍設(shè)計了如圖所示的甲、乙兩種裝置，他將兩端阻值不同的電阻絲（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(shí)驗(yàn)電源電壓不變．

（1）在這個實(shí)驗(yàn)中，電流產(chǎn)生的熱量多少是通過氣球膨脹體積大小體現(xiàn)出來的．
（2）甲裝置可探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系．
（3）在裝置甲、乙的兩次實(shí)驗(yàn)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(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系．
（4）在甲、乙兩裝置同時實(shí)驗(yàn)，在相同的通電時間里，與氣球c（填氣球字母標(biāo)號）相通的電阻絲產(chǎn)生熱量最多．
（5）小華設(shè)計了如圖丙所示方案來實(shí)驗(yàn)（燒瓶與甲圖中的相同）．比較小軍和小華所示的兩種不同的實(shí)驗(yàn)裝置，你認(rèn)為較好的裝置是甲乙，理由是：氣體的熱脹冷縮效果比固液態(tài)更明顯，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更直觀，時間更短．

Answer 1

分析 （1）此題通過氣體的熱脹冷縮的程度來判斷產(chǎn)生熱量的多少．氣體熱脹冷縮的程度通過氣球的膨脹程度來判斷；
（2）此題是探究電流一定時，電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系．所以在實(shí)驗(yàn)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)；
根據(jù)焦耳定律，在電流和通電時間相同時，電阻越大產(chǎn)生的熱量越多；在電壓相同時，根據(jù)Q=$\frac{{U}^{2}}{R}$t，通電時間相同，電阻越小、電壓越大，產(chǎn)生的熱量越多；
（3）用控制變量的思維去分析即可判斷；
（4）聯(lián)系所學(xué)過的控制變量的實(shí)驗(yàn)分析即可解決．
（5）根據(jù)氣體及固體的熱脹冷縮性質(zhì)的不同，可以分析哪種實(shí)驗(yàn)方法更直觀；而由氣球演示不能得出準(zhǔn)確的溫度變化，故無法得出定量關(guān)系，故二者各有優(yōu)缺點(diǎn)．

解答 解：（1）從實(shí)驗(yàn)中可以看出，電流產(chǎn)生熱量的多少是通過氣球膨脹體積大小來判斷的．
（2）根據(jù)焦耳定律，甲裝置中，通過電流和通電時間相同，根據(jù)公式Q=I²Rt，甲裝置可探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系；
（3）根據(jù)焦耳定律，甲、乙的兩次實(shí)驗(yàn)中，通過電阻和通電時間相同，根據(jù)公式Q=I²Rt，兩電阻的電流不同，所以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(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系；
（4）根據(jù)焦耳定律，甲的方案中，通過電流和通電時間相同，根據(jù)公式Q=I²Rt，b鼓起的最早；乙的方案中，兩電阻并聯(lián)，兩端的電壓和通電時間相同，根據(jù)公式Q=$\frac{{U}^{2}}{R}$t，所以c鼓起的最早，b與c相比較，c電阻兩端的電壓大于b中電阻兩端的電壓，且c的電阻小于b的電阻，因此，c中的電流會大于b中的電流，由焦耳定律Q=I²Rt可知，c比b先鼓起．
（5）若選用圖甲乙，理由是：氣體的熱脹冷縮效果比固液態(tài)更明顯，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更直觀，時間更短．
（或：丙，理由是：用溫度計能較準(zhǔn)確地測出煤油的溫度變化，便于定量研究）．
故答案為：（1）氣球膨脹體積大��；（2）電阻；（3）電流；（4）c；（5）甲乙；氣體的熱脹冷縮效果比固液態(tài)更明顯，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更直觀，時間更短．

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