Question

17．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(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）實(shí)驗(yàn)中通過氣球膨脹的程度大小的變化來比較電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量的多少．
（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(shí)驗(yàn)中，通過比較相同時(shí)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(shí)實(shí)驗(yàn)，在相同的通電時(shí)間里，與C氣球（填氣球字母標(biāo)號(hào)）相通的電阻絲產(chǎn)生的熱量最多．
（5）王軍設(shè)計(jì)的裝置中用到了氣球，請(qǐng)你作出對(duì)該器材的選擇的評(píng)價(jià)：優(yōu)點(diǎn)：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，缺點(diǎn)是：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．．

Answer 1

分析 （1）轉(zhuǎn)換法是用一個(gè)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(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．
（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(shí)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(shí)要采用控制變量法．由此分析解答．
（4）由焦耳定律比較四個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量可知哪個(gè)電阻絲產(chǎn)生的熱量最多．
（5）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)生熱量使瓶?jī)?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；
（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(shí)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中發(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發(fā)熱量要多；
而B、D電阻相等，由歐姆定律可得，B中電流小于D中電流，故D中熱量要比B中熱量多，故C中熱量最多；
（5）選用氣球的優(yōu)點(diǎn)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；缺點(diǎn)是：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．
故答案為：（1）氣球膨脹的程度大��；（2）電阻；（3）電流；（4）C；（5）優(yōu)點(diǎn)：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，缺點(diǎn)是：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．

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