Question

3．小軒同學(xué)在“探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少與什么因素有關(guān)”時采用了如圖所示的實驗裝置．請仔細(xì)觀察甲?乙兩圖．

（1）實驗中通過觀察兩個U形管中液面高度的變化來比較電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量的多少．
（2）你認(rèn)為甲圖所示的裝置是用來研究電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系．
（3）由乙圖所示的實驗現(xiàn)象可以得到的結(jié)論是在電阻相同?通電時間相同的情況下，通過電阻的電流越大，電阻產(chǎn)生的熱量越多．
（4）該實驗采取的探究方法是控制變量法（答出一種即可）．
（5）按照圖甲的實驗裝置進(jìn)行實驗，發(fā)現(xiàn)隨著通電時間的延長，玻璃管A?B中液面均逐漸上升，這表明在電阻和電流相同時，通電時間越長，電阻產(chǎn)生的熱量越多．
（6）生活中有很多用電器是根據(jù)電流的熱效應(yīng)制成的，請舉一例：電飯鍋．
（7）科學(xué)家們稱超導(dǎo)現(xiàn)象是當(dāng)代科學(xué)的“明珠”，假如人們已研制出常溫下的超導(dǎo)體，在電爐絲、輸電導(dǎo)線、保險絲中，適合用超導(dǎo)材料制作的是輸電導(dǎo)線．

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，但液體溫度的變化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、通電時間有關(guān)．探究電流產(chǎn)生熱量跟電阻關(guān)系時，控制通電時間和電流不變；
（3）探究電流產(chǎn)生熱量跟電流關(guān)系時，控制電阻和通電時間相同；
（4）實驗中采用的是控制變量法、轉(zhuǎn)換法；
（5）探究電流產(chǎn)生熱量跟通電時間的關(guān)系時，控制電阻和電流相同；
（6）電流流過用電器（導(dǎo)體）時，用電器發(fā)熱，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的現(xiàn)象是電流的熱效應(yīng)；
（7）超導(dǎo)體的電阻為零，不會放熱，所以電能無法轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；超導(dǎo)體的電阻為零，也就避免了內(nèi)能的損耗，適合做輸電線路．

解答 解：
（1）電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察，但液體溫度的變化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）如圖甲，兩個電阻串聯(lián)在電路中，電流相同，通電時間相同，電阻不同，運(yùn)用控制變量法，探究電流產(chǎn)生熱量跟電阻的關(guān)系；
（3）圖乙裝置中一個5Ω的電阻與兩個5Ω的電阻并聯(lián)后再串聯(lián)，
根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點可知，右端兩個電阻的總電流和左端的電阻電流相等，即I_右=I_左，
兩個5Ω的電阻并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點知I_右=I_內(nèi)+I_外，
所以，I_左＞I_內(nèi)，燒瓶內(nèi)的電阻值都是5Ω，阻值相等，通電時間相等，電流不同，運(yùn)用控制變量法，探究電流產(chǎn)生熱量跟電流的關(guān)系；
（4）實驗中采用的是控制變量法和轉(zhuǎn)換法；
（5）按照圖甲的實驗裝置進(jìn)行實驗，發(fā)現(xiàn)隨著通電時間的延長，玻璃管A?B中液面均逐漸上升，這表明在電阻和電流相同時，通電時間越長，電流通過電阻產(chǎn)生的熱量越多；
（6）生活中的電飯鍋、電壺等用電器都是利用該效應(yīng)工作的；
（7）電爐絲需要將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，電阻為零無法將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；保險絲是利用電流的熱效應(yīng)，當(dāng)電流過大時，自動熔斷來保護(hù)電路的，電阻為零無法將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，無法熔斷；根據(jù)焦耳定律Q=I²Rt，可知，遠(yuǎn)距離輸電，當(dāng)電阻為零時，可使導(dǎo)線損耗為零，便可提高傳輸效率．
故答案為：（1）液面高度；（2）電阻；（3）電流；（4）控制變量法；（5）通電時間；（6）電飯鍋；（7）輸電導(dǎo)線．

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