Question

8．為了探究“電流產生的熱量與哪些因素有關”，某實驗小組制定了三步探究方案，下表記錄了他們探究過程中收集到的各種信息（其中部分格子內畫有橫線，但不影響解題）．

探究步驟序號	電阻 R甲/Ω	電阻 R乙/Ω	電流 I甲/A	電流 I乙/A	通電時間t甲/min	通電時間t乙/min	液注甲上升情況	液注乙上升情況
1	10	5	0.5	0.5	10	10	高	低
2	10	5	1	-	10	10	較高	-
3	10	5	1	-	11	11	最高	-

請完成下列填空：
（1）在實驗前，該小組通過分析排除次要因素，最后猜想鎖定：電流產生的熱量只跟三個因素有關．
（2）把相關的實驗數據和現(xiàn)象填在表中的四個空格中．
（3）如圖是步驟1的結束狀態(tài)，現(xiàn)要完成步驟2，首先要等兩玻璃管中的液體降回（填“升高”或“降回”）到原來的高度，然后閉合開關，再調節(jié)滑動變阻器的滑片向左（填“左”或“右”）移動，使電流表的指針指在1A的刻度線上．
（4）通過對第2、3兩步實驗的分析比較，得出的結論是在電阻和電流相同情況下，通電時間越長，電流產生的熱量越多．

Answer 1

分析 （1）根據焦耳定律的內容即可知道影響電流產生的熱量與哪些因素有關；
（2）根據串聯(lián)電路的電流特點可求出通過電阻R_乙的電流；
在電流和通電時間一定時，電阻越大，電流產生的電熱越多，液柱上升的越高，分析比較可得出液柱乙的上升情況；
研究電流產生的熱量跟電流的關系的實驗中，應改變電流的大小，設法保持電阻和時間一定，與第1步實驗比較得出第2步通過時間；
（3）電流通過導體產生熱量的多少，我們通過肉眼直接觀察看不到其多少，在此應用了轉換法，把電流通過導體產生熱量的多少液柱上升的高度來反映，
所以每一步都要保持原來液柱的高度相同；
根據表中電流的變化來確定電路中電阻的變化，進而知道滑動變阻器滑片的移動方向；
根據表格中電流的大小可得出電流表指針所指刻度線的位置；
（4）電熱跟電流、通電時間、電阻有關．
在電流和通電時間一定時，電阻越大，產生的電熱越多；
在電流和電阻一定時，通電時間越長，產生的電熱越多；
在電阻和通電時間一定時，電流越大，產生的電熱越多；據此分析得出結論．

解答 解：（1）由焦耳定律可知，電流通過導體產生的熱量與導體的電阻、通過導體的電流和通電時間有關，故電流產生的熱量只跟三個因素有關．
（2）通電后電流通過電阻絲產生的熱量使液體的溫度升高，體積膨脹，液柱上升越高，體積膨脹越多，電流產生的電熱越多．
由圖可知，兩個電阻R_甲和R_乙串聯(lián)在電路中，因為串聯(lián)電路中的各處電流都相等，
所以通過電阻R_乙的電流I_乙=I_甲=0.5A．
在電流和通電時間相等的情況下，電阻R_甲大，電流產生的電熱多，甲瓶中液體膨脹多，液柱甲上升的高；
故在電流和通電時間相等的情況下，電阻R_乙小，電流產生的電熱少，乙瓶中液體膨脹少，液柱乙上升的低．
對于甲瓶中的R_甲來講，前后兩次實驗電阻相同，通電時間相同，電流越大，煤油膨脹的越多，液柱上升的越高；
通過對第1、2兩步實驗的分析比較，第2步和第1步的通電時間應該相等，即t_甲2=t_甲1=10min．
又因為兩電阻串聯(lián)在電路中，所以第2步通過兩電阻的時間相等，即t_乙2=t_甲2=10min．
（3）由表中數據可知，步驟2是研究電流產生的熱量跟電流的關系的實驗，應設法保持電阻和時間一定，改變電流的大小，
然后觀察液柱上升的高度與步驟1進行比較，所以首先要等兩玻璃管中的液體降回到原來的高度．
閉合開關，由表中數據可以看出，要使電路中的電流增大，應使滑動變阻器接入電路中的阻值變小，故應調節(jié)滑動變阻器的滑片向左移動，
使電流表的指針指在1A的刻度線上．
（4）對于甲瓶中的R_甲來講，第2、3兩步實驗電阻相同，通過的電流相同，通電時間越長，煤油膨脹的越多，液柱上升的越高，產生的熱量越多；
故可得出的結論是在電阻和電流相同情況下，通電時間越長，電流產生的熱量越多．
故答案為：（1）三；
（2）0.5；低；10；10；
（3）降回；左；1；
（4）在電阻和電流相同情況下，通電時間越長．

點評 本題考查了學生對焦耳定律的認識，注重了對實驗探究過程的考查，同學們要學會根據現(xiàn)象總結結論，并且把所學的物理知識在生活中加以應用．