Question

1．在探究“電流通過導體產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和通電時間是否有關”實驗中，可供選擇的實驗器材有：穩(wěn)壓電源、10Ω電阻、5Ω電阻和開關各一個，導線若干；還有六個如圖所示的實驗裝置，容器內(nèi)電阻絲的阻值分別為5Ω、5Ω、10Ω、10Ω、10Ω、15Ω．
（1）在探究“電流通過導體產(chǎn)生的熱量與電阻是否有關”時，選擇了幾個實驗裝置，所選擇的實驗裝置容器內(nèi)電阻絲的阻值分別為5Ω、10Ω和15Ω．
（2）在探究“電流通過導體產(chǎn)生的熱量與電流是否有關”時，請畫出電路圖．（要求：在電路圖上標出各電阻的阻值，并注明哪幾個電阻是電阻絲）
（3）該實驗中采集什么信息來反映電流通過電阻絲產(chǎn)生熱量的多少？U形管中液面高度差的大小．理由是：電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量越多，容器中空氣的溫度就越高，壓強就越大，U形管中液面高度差就越大．

Answer 1

分析 （1）要探究導體產(chǎn)生的熱量與導體電阻大小的關系，應控制通過兩導體的電流與通電時間相等，改變電阻絲電阻大小；
（2）要探究導體產(chǎn)生的熱量與導體電流大小的關系，應控制通過兩導體的電阻與通電時間相等，使通過電阻絲電流不同．由此設計實驗電路圖；
（3）電流通過導體產(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，這種研究方法叫轉化法．

解答 解：
電流通過導體產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和通電時間是否有關．所以在探究中要使用控制變量法．
（1）要探究導體產(chǎn)生的熱量與導體電阻大小的關系，應控制通過兩導體的電流與通電時間相等，將不同阻值的電阻絲串聯(lián)在電路中．所以所選擇的實驗裝置容器內(nèi)的電阻絲分別為：5Ω、10Ω和15Ω；
（2）要探究導體產(chǎn)生的熱量與導體電流大小的關系，應控制通過兩導體的電阻與通電時間相等，使通過電阻絲電流不同．
由題可知，六個實驗裝置中，有兩個是5Ω三個是10Ω的電阻絲，為了盡能實驗次數(shù)多，故選擇三個10Ω的電阻絲進行探究，將它們按下圖所示連成實驗電路：
；
（3）據(jù)試驗裝置可知，電流通過導體產(chǎn)生熱量使得容器中的空氣受熱膨脹，從而導致U型管中的液面會發(fā)生變化，且電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量越多，容器中空氣的溫度就越高，壓強就越大，U形管中液面高度差就越大．故雖然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，這種研究方法叫轉化法．
故答案為：
（1）5Ω、10Ω和15Ω；
（2）見上圖；
（3）U形管中液面高度差的大��；電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量越多，容器中空氣的溫度就越高，壓強就越大，U形管中液面高度差就越大．

點評 本題考查了學生利用控制變量法和轉換法探究電流產(chǎn)生熱量多少和各影響因素之間的關系的實驗．