Question

4．為了探究電流產(chǎn)生的熱量跟什么因素有關(guān)，王軍設(shè)計了如下圖所示的甲、乙兩種裝置，他將兩根阻值不同的電阻絲（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，兩次實驗電源電壓不變．

（1）實驗中通過氣球體積的變化來比較電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量的多少，如圖所示的裝置相比教材的裝置少用兩種測量工具分別是天平、溫度計，且實驗現(xiàn)象更明顯．此實驗用到的研究物理的方法有兩種．
（2）甲裝置可探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系．
（3）在裝置甲、乙的兩次實驗中，通過比較相同時間里氣球B與D的變化情況，可探究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系．
（4）甲、乙兩裝置同時實驗，在相同的通電時間里，與氣球C（填氣球字母標號）相通的電阻絲產(chǎn)生熱量最多．

Answer 1

分析 （1）轉(zhuǎn)換法是用一個便于觀察或側(cè)的物理量或數(shù)值，來反映不易直接觀察的物理量的方法．當瓶中電阻絲發(fā)熱后會使氣體膨脹，則連在瓶中的氣球會產(chǎn)生膨脹；同時實驗中分別探究電流產(chǎn)生的熱量與電流及電阻的關(guān)系，故而用到了控制變量法；
（2）（3）電流產(chǎn)生熱量與導(dǎo)體中的電流、導(dǎo)體電阻和通電時間有關(guān)，所以探究電流產(chǎn)生的熱量跟什么因素有關(guān)時要采用控制變量法．由此分析解答；
（4）由焦耳定律比較四個電阻產(chǎn)生的熱量可知哪個電阻絲產(chǎn)生的熱量最多．

解答 解：（1）當電阻絲通電后，電流產(chǎn)生熱量使瓶內(nèi)溫度升高，從而使氣球膨脹，根據(jù)氣球膨脹的程度大小可知電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量的多少，這種方法叫轉(zhuǎn)換法；
實驗中沒有用到天平和溫度計，同時，本實驗中分別探究電流產(chǎn)生的熱量與電流及電阻的關(guān)系，故而也用到了控制變量法；
（2）甲中阻值不相等兩電阻串聯(lián)，則兩電阻中的電流相等，通電時間也相等，所以可探究電流產(chǎn)生熱量與電阻大小的關(guān)系；
（3）由乙圖可知兩電阻并聯(lián)，而B瓶與D瓶電阻相等，電壓不相等，則可知兩瓶中的電流不同，可探究電流產(chǎn)生的熱量與通過電流的關(guān)系；
（4）甲圖中兩電阻串聯(lián)，則通過兩電阻的電流相等，由焦耳定律可得，電阻大的電阻絲發(fā)熱較多，即B相通的電阻絲R₂發(fā)熱量要多；
乙圖中兩電阻并聯(lián)，則電壓相等，由Q=W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t可得，電阻小的發(fā)熱量要多，故C比D相通的電阻絲R₁發(fā)熱量要多；
而B、D相通的電阻絲電阻相等，由歐姆定律可得，B相通的電阻絲電流小于D相通的電阻絲電流，故D相通的電阻絲熱量要比B相通的電阻絲熱量多，故C相通的電阻絲熱量最多．
故答案為：（1）氣球體積；（2）電阻；溫度計；兩；（3）電流；（4）C．

點評 本題探究熱量與電流及電阻的關(guān)系，要求能正確分析電路，掌握串并聯(lián)電路的特點，并靈活應(yīng)用焦耳定律分析解答．