Question

19．如圖是探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱的多少跟什么因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置，將四段電阻絲a、b、c、d分別密封在完全相同的盒內(nèi)，盒內(nèi)封閉一定量的空氣，其中圖乙中另取5Ω電阻在盒外與盒內(nèi)電阻并聯(lián)．

（1）盒內(nèi)封閉一定量的空氣的優(yōu)點(diǎn)是空氣受熱容易膨脹，便于實(shí)驗(yàn)觀(guān)察．在實(shí)驗(yàn)中電流通過(guò)電阻產(chǎn)生熱量的多少是通過(guò)觀(guān)察兩個(gè)U形管中液面的高度來(lái)比較的．
（2）圖甲可探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系，圖乙可探究電流產(chǎn)生的熱量與電流 的關(guān)系．
（3）圖乙中右側(cè)盒外連接的5Ω電阻，它的作用是使電阻c、d中的電流不相等．
（4）物理研究方法有很多，本實(shí)驗(yàn)運(yùn)用了兩種方法：一是轉(zhuǎn)換法；二是控制變量法．
（5）通電一段時(shí)間，發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)U形管液面高度幾乎不變，則出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因可能是空氣盒氣密性不好．

Answer 1

分析 （1）電流流經(jīng)電阻絲產(chǎn)生焦耳熱，瓶?jī)?nèi)氣體溫度升高，體積變大，使氣球膨脹，電流做功越多，氣球體積膨脹越大，氣球膨脹程度的大小能反應(yīng)電流做功多少．采用轉(zhuǎn)換法，通過(guò)溫度計(jì)示數(shù)的變化來(lái)反映電阻絲放出熱量的多少；
（2）電流產(chǎn)生的熱量跟電流大小、電阻大小、通電時(shí)間有關(guān)．探究電流產(chǎn)生熱量跟電流關(guān)系時(shí)，控制電阻和通電時(shí)間不變；探究電流產(chǎn)生熱量跟電阻關(guān)系時(shí)，控制通電時(shí)間和電流不變；探究電流產(chǎn)生熱量跟通電時(shí)間關(guān)系時(shí)，控制電流和電阻不變．
（3）并聯(lián)電路中的電阻比任何一個(gè)電阻都小．
（4）據(jù)該題中的控制變量法和轉(zhuǎn)換法進(jìn)行分析判斷．
（5）可從漏氣、橡膠管沒(méi)有扎住等方面進(jìn)行分析．

解答 解：（1）在實(shí)驗(yàn)中電流做功多少是通過(guò)觀(guān)察氣球膨脹程度大小來(lái)體現(xiàn)的．因此盒內(nèi)封閉一定量的空氣的優(yōu)點(diǎn) 空氣受熱容易膨脹，便于實(shí)驗(yàn)觀(guān)察；
在實(shí)驗(yàn)中電流通過(guò)電阻產(chǎn)生的熱量多少是通過(guò)觀(guān)察U型管內(nèi)左右兩側(cè)液面高度大小來(lái)體現(xiàn)的，這種方法叫“轉(zhuǎn)換法”．
（2）由圖可知，兩個(gè)盒中的電阻絲串聯(lián)，通過(guò)兩電阻絲的電流和通電時(shí)間相同，研究的是：當(dāng)通過(guò)的電流和通電時(shí)間相同時(shí)，電流產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體電阻大小的關(guān)系．
（3）兩個(gè)相同的電阻串聯(lián)在電路中，通電時(shí)間和電阻相同，當(dāng)給其中一個(gè)并聯(lián)一個(gè)電阻時(shí)，電阻的電流改變，探究電流產(chǎn)生熱量跟電流關(guān)系．
因?yàn)椴⒙?lián)電路中的電阻比任何一個(gè)電阻都小，當(dāng)乙圖中右側(cè)盒外連接的5Ω電阻后，右側(cè)5Ω的電阻分壓較小，由此可知，右側(cè)電阻的電流減小，因此乙圖中右側(cè)盒外連接的5Ω電阻的作用是改變右側(cè)電阻的電流；把電阻接在盒子外側(cè)，是為了控制好變量，不改變右側(cè)盒內(nèi)電阻，便于探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系．
（4）圖乙燒瓶?jī)?nèi)的電阻值都是5Ω，阻值相等，通電時(shí)間相等，電流不同，運(yùn)用控制變量法，探究電流產(chǎn)生熱量跟電流的關(guān)系．
（5）由Q=I²Rt可知，兩根電阻絲在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量不同，則U形玻璃管中應(yīng)該出現(xiàn)液面高度差；而其中一個(gè)U形玻璃管中液面高度幾乎不變，說(shuō)明與此相連的空氣盒有可能漏氣．
故答案為：（1）空氣受熱容易膨脹，便于實(shí)驗(yàn)觀(guān)察；兩個(gè)U形管中液面的高度；
（2）電阻；熱量與電流；
（3）使電阻c、d中的電流不相等；
（4）轉(zhuǎn)換；控制變量；（5）空氣盒氣密性不好．

點(diǎn)評(píng) 該題考查了控制變量法和轉(zhuǎn)換法在焦耳定律實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，注意兩導(dǎo)體串聯(lián)時(shí)電流相等，導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少是通過(guò)溫度計(jì)示數(shù)的變化來(lái)反映的．