Question

在討論“電流通過導體產(chǎn)生熱量與哪些因素有關(guān)”這個問題時，小明和小華提出了猜想：“電流通過導體產(chǎn)生熱量與通過導體電流的大小、導體的電阻及通電時間有關(guān)”，他們決定通過實驗對這個問題進行研究．

（1）怎樣比較通電導體產(chǎn)生熱量的多少呢？他們決定將一段電阻絲浸沒在液體中，用電阻絲通電產(chǎn)生熱量給液體加熱，如圖1所示，可以通過比較質(zhì)量相等的同種液體

溫度上升的多少

來比較電阻絲發(fā)熱量的多少，這是科學研究的一種常用方法．下列研究實例中也采用這種研究方法的是

①③

 （填序號）．
①敲鼓時鼓面是否振動，我們可以通過在鼓面上撒一些紙屑觀察紙屑是否振動來認識；
②學習電壓，我們可以通過對比水壓來認識它；
③電路中是否有電流，我們可以通過觀察電路中電流表的指針是否偏轉(zhuǎn)來認識．
（2）如圖2所示，質(zhì)量相等的兩瓶煤油中都浸泡著一段金屬絲，已知乙電阻比較小，他們通過實驗發(fā)現(xiàn)，在

電流

和通電時間相同的情況下，導體的電阻越小，產(chǎn)生的熱量越少．
（3）愛動腦筋的小軍受小明他們的啟發(fā)設計了如圖3所示的另一種實驗裝置，他將兩段阻值不同的電阻絲（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．
①讓圖3中甲、乙兩裝置同時實驗，在相同的通電時間里，與氣球

D

（填氣球字母標號）相通的電阻絲產(chǎn)生熱量最多．
②請對圖2和圖3所示的兩種不同的實驗裝置進行評價，你認為較好的裝置是

圖3

，理由

氣體的熱脹冷縮效果比固液態(tài)更明顯，實驗現(xiàn)象更直觀，時間更短

（4）老師告訴他們利用圖2裝置還可以做“比較水和煤油比熱容的大小”的實驗，提醒他們應將其中一燒瓶中的煤油換成

質(zhì)量

相等的水，并使甲、乙兩燒瓶中金屬絲的電阻

相等

．水和煤油吸熱的多少是通過

加熱時間

來反映的（選填“溫度計示數(shù)”或“加熱時間”）．

Answer 1

分析：（1）掌握轉(zhuǎn)換法在實驗中的應用：實驗中通過液體溫度的變化來反應產(chǎn)生熱量的多少；
分析①②③所用的物理方法與其比較得出結(jié)論；
（2）根據(jù)Q=I²Rt分析Q與R之間的關(guān)系；
（3）甲圖，兩電阻串聯(lián)，根據(jù)公式P=I²R判斷相同時間產(chǎn)生熱量的多少；
乙圖，兩電阻并聯(lián)，根據(jù)公式P=

U2

R

判斷相同時間產(chǎn)生熱量的多少；
根據(jù)圖2和圖3兩裝置的不同點進行分析，用氣球，膨脹現(xiàn)象更明顯，用溫度計，更能夠準確反映溫度的變化；
（4）要比較水和煤油比熱容的大小，需控制水和煤油的質(zhì)量相等，且吸收的熱量相同，比較水和煤油升高的溫度來比較比熱容的大小．

解答：解：（1）通過比較質(zhì)量相等的同種液體溫度上升的多少來比較電阻絲發(fā)熱量的多少，這種方法叫轉(zhuǎn)換法；
①觀察紙屑是否振動來判斷鼓面是否振動，用了轉(zhuǎn)換法；
②通過水壓來認識電壓用了類比法；
③通過觀察電路中電流表的指針是否偏轉(zhuǎn)來判斷電路中是否有電流，用了轉(zhuǎn)換法；
（2）由Q=I²Rt得，在電流和通電時間相同的情況下，導體的電阻越小，產(chǎn)生的熱量越少；
（3）①甲圖，R₁、R₂串聯(lián)，電流相等，根據(jù)Q=I²Rt，R₁＞R₂，則與A相連的R₁產(chǎn)生的熱量多；
乙圖，R₁兩端的電壓大于甲圖R1兩端的電壓，根據(jù)Q=

U2

R

t，相同時間內(nèi)，與C相連的R₁產(chǎn)生的熱量大于與A相連的R₁產(chǎn)生的熱量；
乙圖的R₁、R₂并聯(lián)，兩端的電壓相等，根據(jù)Q=

U2

R

t，R₁＞R₂，所以與D連接的R₂產(chǎn)生的熱量大于與C連接的R₁產(chǎn)生的熱量；
綜合可知，與D連接的電阻產(chǎn)生的熱量最多；
②圖3較好，因為氣體的熱脹冷縮效果比固液態(tài)更明顯，實驗現(xiàn)象更直觀，時間更短；
或圖2較好，因為用溫度計能較準確地測出煤油的溫度變化，便于定量研究；
（4）要“比較水和煤油比熱容的大小”，需采取質(zhì)量相等的水和煤油進行實驗；
為在相等的時間內(nèi)得到相同的熱量，應使甲、乙兩燒瓶中金屬絲的電阻相等；
其中水和煤油吸熱的多少是通過加熱時間來反應的．
故答案為：
（1）溫度上升的多少；①③；
（2）電流；
（3）①D；②圖3；理由是：氣體的熱脹冷縮效果比固液態(tài)更明顯，實驗現(xiàn)象更直觀，時間更短．（或圖2；理由是：用溫度計能較準確地測出煤油的溫度變化，便于定量研究．）
（4）質(zhì)量；相等；加熱時間．

點評：此題是探究電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少與哪些因素有關(guān)的實驗，考查了轉(zhuǎn)換法、控制變量法在實驗中的應用，同時涉及到了焦耳定律的應用及推導公式的應用．