Question

3．為了探究電流產(chǎn)生的熱量跟什么因素有關(guān)系，小珍設(shè)計(jì)了如圖所示的甲、乙兩裝置．她將兩段阻值不同的電阻絲（R_I＜R₂）分別密封在兩個(gè)完全相同的燒瓶中，并通過(guò)短玻璃管與相同的氣球相連，兩次實(shí)驗(yàn)電源相同且電壓不變．
（1）甲裝置可探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻是否有關(guān)．
（2）為了探究電流產(chǎn)生的熱量是否與電流的大小有關(guān)，可以在裝置甲、乙的兩次實(shí)驗(yàn)中，比較通電相同時(shí)問(wèn)里氣球A與氣球C體積變化情況．
（3）若甲、乙兩裝置同時(shí)實(shí)驗(yàn)，在相同的通電時(shí)間里，A、B、C、D四個(gè)氣球膨脹最小的是A．

Answer 1

分析 （1）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；
（2）電流產(chǎn)生熱量與導(dǎo)體中的電流、導(dǎo)體電阻和通電時(shí)間有關(guān)，所以探究電流產(chǎn)生的熱量跟電流的大小有關(guān)時(shí)要采用控制變量法．由此分析解答；
（3）根據(jù)Q=$\frac{{U}^{2}}{R}$t和Q=I²Rt進(jìn)行分析，產(chǎn)生的熱量越大，氣球膨脹越大．

解答 解：
（1）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；
（2）乙圖中兩電阻并聯(lián)，所以通過(guò)A、C兩容器中電阻絲的電流不同，即選與A電阻相同的C進(jìn)行比較，可以探究電流產(chǎn)生的熱量是否與電流的大小有關(guān)，
（3）乙裝置中R₁、R₂并聯(lián)，電源電壓不變，時(shí)間相同時(shí)，根據(jù)Q=$\frac{{U}^{2}}{R}$t可知，電阻越小產(chǎn)生的熱量越多，因此Q_C＞Q_D．
甲裝置中R₁、R₂串聯(lián)，通過(guò)R₁、R₂的電流相同，時(shí)間相同時(shí)，根據(jù)Q=I²Rt可知，電阻越大產(chǎn)生的熱量越多，因此Q_B＞Q_A．
由于串聯(lián)起分壓作用，因此串聯(lián)電路中R₁、R₂兩端電壓都小于電源電壓，故由Q=$\frac{{U}^{2}}{R}$t可知，Q_C＞Q_A，Q_D＞Q_B，因此A、B、C、D四個(gè)氣球脹大的程度從大到小的排列順序是CDBA；所以四個(gè)氣球膨脹最小的是A．
故答案為：（1）電阻；（2）C；（3）A．

點(diǎn)評(píng) 此題通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系，考查了學(xué)生對(duì)控制變量法的應(yīng)用以及掌握一種常用的物理研究方法--轉(zhuǎn)換法．