Question

20．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(jì)了如圖所示的家甲、乙兩種裝置，他將兩端阻值不同的電阻絲（R₁＜R₂）分別密封在兩個(gè)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(shí)驗(yàn)電源電壓不變．

（1）在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，電流產(chǎn)生的熱量多少是通過氣球膨脹的程度大小體現(xiàn)出來的，像這種用能直接觀測(cè)的量來顯示不容易直接觀測(cè)的量的方法叫“轉(zhuǎn)換法”，這種方法在物理學(xué)研究中經(jīng)常用到，請(qǐng)舉一例研究聲音是由振動(dòng)產(chǎn)生的，用乒乓球的振動(dòng)來顯示音叉的振動(dòng)（或研究分子運(yùn)動(dòng)時(shí)，用固體、液體、氣體的擴(kuò)散推測(cè)分子的熱運(yùn)動(dòng)或用吸引大頭針的多少觀測(cè)磁鐵的磁性強(qiáng)弱）．
（2）甲裝置可探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系．
（3）在甲裝置實(shí)驗(yàn)，在相同的通電時(shí)間里，與氣球B（填氣球字母標(biāo)號(hào)）相通的電阻絲產(chǎn)生熱量最多．
（4）教材上的實(shí)驗(yàn)裝置如圖乙所示（燒瓶與圖中的相同）．比較甲、乙圖所示的兩種不同的實(shí)驗(yàn)裝置，你認(rèn)為較好的裝置是甲，理由是：氣體的熱脹冷縮效果比固液態(tài)更明顯，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更直觀，時(shí)間更短（或：乙：能得出準(zhǔn)確的溫度變化）．

Answer 1

分析 （1）由題意及實(shí)驗(yàn)的原理圖可知當(dāng)瓶中電阻絲發(fā)熱后會(huì)使氣體膨脹，則連在瓶中的氣球會(huì)產(chǎn)生膨脹，根據(jù)氣球膨脹的情況可得出溫度升高的多少；轉(zhuǎn)換法在物理學(xué)中有很多應(yīng)用，主要用來演示一些不易直接觀察的物理量的變化，如聲音、分子的運(yùn)動(dòng)及磁場(chǎng)等；
（2）由甲圖可知，兩電阻串聯(lián)，則可知電路中電流一定相等，由焦耳定律可知兩瓶中產(chǎn)生的熱量應(yīng)與電阻有關(guān)，故可探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系；
（3）由焦耳定律比較電阻產(chǎn)生的熱量可知哪個(gè)電阻絲產(chǎn)生的熱量最多；
（4）根據(jù)氣體及液體的熱脹冷縮性質(zhì)的不同，可以分析哪種實(shí)驗(yàn)方法更直觀；而由氣球演示不能得出準(zhǔn)確的溫度變化，故無法得出定量關(guān)系，故二者各有優(yōu)缺點(diǎn)．

解答 解：（1）當(dāng)電阻絲通電后，電流產(chǎn)生熱量使煤油溫度升高，從而使氣球膨脹，根據(jù)氣球膨脹的程度大小可知溫度升高的多少；
轉(zhuǎn)換法是將不易觀察的現(xiàn)象轉(zhuǎn)換成較明顯的物理現(xiàn)象；例如：
①研究聲音是由振動(dòng)產(chǎn)生的，用乒乓球的振動(dòng)來顯示音叉的振動(dòng)
②研究分子運(yùn)動(dòng)時(shí)，用固體、液體、氣體的擴(kuò)散推測(cè)分子的熱運(yùn)動(dòng)
③用吸引大頭針的多少觀測(cè)磁鐵的磁性強(qiáng)弱．
（2）甲中兩電阻串聯(lián)，則兩電阻中的電流相等，則可知熱量應(yīng)由電阻有關(guān)，根據(jù)氣球膨脹的多少可知熱量的多少，則可知熱量與電阻大小的關(guān)系；
（3）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中發(fā)熱量要多；
（4）若選用圖甲，理由是：氣體的熱脹冷縮效果比液態(tài)更明顯，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更直觀，時(shí)間更短．
（或：乙，理由是：用溫度計(jì)能較準(zhǔn)確地測(cè)出煤油的溫度變化，便于定量研究．）
故答案為：（1）氣球膨脹的程度大小；研究聲音是由振動(dòng)產(chǎn)生的，用乒乓球的振動(dòng)來顯示音叉的振動(dòng)（或研究分子運(yùn)動(dòng)時(shí)，用固體、液體、氣體的擴(kuò)散推測(cè)分子的熱運(yùn)動(dòng)或用吸引大頭針的多少觀測(cè)磁鐵的磁性強(qiáng)弱）；（2）電阻；（3）B；（4）甲：氣體的熱脹冷縮效果比固液態(tài)更明顯，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更直觀，時(shí)間更短（或：乙：能得出準(zhǔn)確的溫度變化）．

點(diǎn)評(píng) 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(diǎn)，并靈活應(yīng)用焦耳定律分析解答．