Question

18．小紅和小明分別用圖所示的裝置，探究電流一定時(shí)，電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系．他們分別將兩段阻值不同的電阻絲（R₁＜R₂）密封在完全相同的燒瓶中，并通過(guò)短玻璃管與氣球相連．（設(shè)他們所用的各種同類器材性能相同）
（1）他們同時(shí)開(kāi)始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在a、b、c、d四個(gè)氣球中，鼓起來(lái)最快的是c球．
（2）小紅和小明的實(shí)驗(yàn)方案中，小明的實(shí)驗(yàn)方案是錯(cuò)誤的（選填“小紅”或“小明”），原因是沒(méi)有控制電流不變．

Answer 1

分析 （1）電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察，此題通過(guò)氣體的熱脹冷縮的程度來(lái)判斷產(chǎn)生熱量的多少，氣體熱脹冷縮的程度通過(guò)氣球的膨脹程度來(lái)判斷，這種研究方法叫轉(zhuǎn)化法；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)，據(jù)電路的實(shí)際情況分析即可判斷．
（2）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；據(jù)此分析即可判斷．

解答 解：
（1）由于電熱不易比較，所以從該實(shí)驗(yàn)中可以看出，電流產(chǎn)生熱量的多少是通過(guò)氣球膨脹體積大小來(lái)判斷的，這種方法稱為轉(zhuǎn)換法；
由兩實(shí)驗(yàn)可得：c、d兩電阻并聯(lián)，即其兩端電壓相同大于a、b兩端電壓，因此并聯(lián)時(shí)產(chǎn)生的熱量大于串聯(lián)時(shí)產(chǎn)生的熱量；并聯(lián)時(shí)，根據(jù)Q=W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t可知，電阻小的發(fā)熱量多，故c球膨脹明顯，其次為d；串聯(lián)時(shí)，根據(jù)Q=I²Rt可得，電阻越小發(fā)熱量越小，因a的電阻小，故a發(fā)燒量最小，故膨脹大小順序?yàn)閏、d、b、a，故產(chǎn)生熱量最多的是c，最小的是a；
（2）小明的方案中，兩電阻的電流不同，所以無(wú)法探究電流和時(shí)間一定時(shí)，電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系；因此小明采用的方案是錯(cuò)誤的；原因是他采取的是R₁與R₂的并聯(lián)電路，沒(méi)有控制通過(guò)兩個(gè)不同電阻絲的電流相同．
故答案為：（1）c；（2）小明；電流．

點(diǎn)評(píng) 此題通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究電流通過(guò)導(dǎo)體與電阻的關(guān)系，考查了學(xué)生對(duì)控制變量法的應(yīng)用．并運(yùn)用了轉(zhuǎn)換法來(lái)判斷產(chǎn)生熱量的多少，用氣球判斷氣體的膨脹程度，效果更明顯．