Question

13．為探究“電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟哪些因素有關(guān)”，小夢設(shè)計了如圖所示的實驗電路，電阻絲R₁和R₂分別裝在兩個密閉的空氣盒內(nèi)，R₃備用，R₁=5Ω，R₂=R₃=10Ω，橡膠管將密閉空氣盒和裝有紅色液體的U形玻璃管相連．
（1）根據(jù)實驗電路，可以知道小夢研究的是：電流通過導體產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系．
（2）在實驗中，觀察U形玻璃管中液面高度差的目的是為了判斷：電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少．
（3）通電一段時間，發(fā)現(xiàn)其中一個U形管液面高度幾乎不變，則出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因可能是空氣盒的氣密性不好．
（4）如果小夢繼續(xù)探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系，應(yīng)使用R₃與其中一個電阻R₁（選填“R₁”或“R₂”）并聯(lián)（選填“串”或“并”），且安裝在盒內(nèi)（選填“盒內(nèi)”或“盒外”）
（5）該實驗中用到的物理研究方法有轉(zhuǎn)換法和控制變量法．

Answer 1

分析 （1）電流產(chǎn)生的熱量跟電流大小、電阻大小、通電時間長短有關(guān)．探究電流產(chǎn)生熱量跟電流大小的關(guān)系時，控制電阻和通電時間不變；
探究電流產(chǎn)生的熱量跟電阻大小的關(guān)系時，控制電流大小和通電時間不變；探究電流產(chǎn)生的熱量跟通電時間的關(guān)系，控制電阻大小不變；
（2）電流產(chǎn)生熱量的多少不易直接測量，實驗中通過氣體的熱脹冷縮改變U形玻璃管中液面高度差；
（3）可從漏氣、橡膠管沒有扎住等方面進行分析；
（4）探究電熱與電流的關(guān)系，應(yīng)控制電阻和通電時間一定；
（5）對基本的物理研究方法熟悉其本質(zhì)特征，然后進行判斷即可；
“控制變量法”：在研究物理問題時，某一物理量往往受幾個不同物理量的影響，為了確定各個不同物理量之間的關(guān)系，
就需要控制某些量，使其固定不變，改變某一個量，看所研究的物理量與該物理量之間的關(guān)系；
“轉(zhuǎn)換法”指在保證效果相同的前提下，將不可見、不易見的現(xiàn)象轉(zhuǎn)換成可見、易見的現(xiàn)象；將陌生、復雜的問題轉(zhuǎn)換成熟悉、簡單的問題；
將難以測量或測準的物理量轉(zhuǎn)換為能夠測量或測準的物理量的方法．

解答 解：（1）兩個密閉的空氣盒內(nèi)分別接入不同阻值電阻絲，并且串聯(lián)在電路中，
通過兩個電阻的電流相等，通電時間相等，兩個密閉的空氣盒內(nèi)的電阻不同，
觀察U形管內(nèi)液面的高度變化，探究電流產(chǎn)生的熱量跟電阻大小的關(guān)系．
（2）由Q=I²Rt可知，電阻絲R₁和R₂在相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量不同，
因此會導致密封盒內(nèi)空氣的膨脹情況不同，故會導致U形玻璃管中出現(xiàn)液面高度差；
在實驗中，觀察U形玻璃管中液面高度差的目的是為了判斷：電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少．
（3）由Q=I²Rt可知，電阻絲R₁和R₂在相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量不同，則U形玻璃管中應(yīng)該出現(xiàn)液面高度差；
而其中一個U形玻璃管中液面高度幾乎不變，說明與此相連的空氣盒有可能漏氣．
（4）探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系，控制電阻、通電時間一定，
應(yīng)對比R₂、R₃產(chǎn)生的電熱，所以為了改變電流，應(yīng)把R₃與其中一個電阻R₁并聯(lián)，且安裝在盒內(nèi)．
（5）導體產(chǎn)生的熱量與導體的電阻、電流、通電時間有關(guān)，當研究導體產(chǎn)生的熱量與其中一個量的關(guān)系時，
應(yīng)控制其他的量相同，這種研究問題的方法叫控制變量法．
由于電流產(chǎn)生熱量的多少不易直接測量，因此在實驗中，通過觀察U形玻璃管中液面高度差來判斷電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少，這種研究方法叫轉(zhuǎn)換法，
故該實驗中用到的物理研究方法有轉(zhuǎn)換法和控制變量法．
故答案為：（1）電阻大��；
（2）電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少；
（3）空氣盒的氣密性不好；
（4）R₁；并；盒內(nèi)；
（5）轉(zhuǎn)換法；控制變量法．

點評 本題考查了學生對焦耳定律探究實驗、串并聯(lián)電路電流關(guān)系的了解和掌握，并可以通過巧妙的實驗來驗證一些結(jié)論，同時在該實驗中利用了控制變量法，該實驗方法在實驗探究中經(jīng)常用到．