Question

1．如圖所示，是探究“焦耳定律”的實(shí)驗(yàn)電路，在燒瓶中裝入質(zhì)量相等的煤油，用電阻絲加熱，然后觀察插入密封燒瓶里的細(xì)玻璃管中煤油液柱上升的高度，就可以比較電阻絲放熱的多少，回答下列問題：
（1）請(qǐng)將實(shí)物電路連接完整
（2）探究“電流產(chǎn)生熱量的多少與電阻大小的關(guān)系”時(shí)，應(yīng)斷開開關(guān)S₂、閉合開關(guān)S₁，在相同實(shí)驗(yàn)內(nèi)，對(duì)比甲、乙兩個(gè)燒瓶中煤油液柱上升的高度，則這兩個(gè)燒瓶中電阻絲的阻值應(yīng)該是不相等的．（填“相等”或“不相等”）
（3）探究“電流產(chǎn)生熱量的多少與電流大小的關(guān)系”，閉合開關(guān)S₁、S₂，在相同時(shí)間內(nèi)，對(duì)比乙、丙兩個(gè)燒瓶中煤油液柱上升的高度，則這兩個(gè)燒瓶中電阻絲的阻值應(yīng)該是相等的．（填“相等”或“不相等”）
（4）在不改動(dòng)現(xiàn)有電路的條件下，小文還設(shè)計(jì)了另一種實(shí)驗(yàn)方案探究“電流產(chǎn)生熱的多少與電流的關(guān)系”，他的方法是斷開開關(guān)S₁、閉合開關(guān)S₂，通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器來改變通過電阻丙的電流，并在相同的時(shí)間里，觀察燒瓶中煤油液柱上升的高度，進(jìn)行比較．

Answer 1

分析 該題利用了轉(zhuǎn)換法，把電熱的多少通過玻璃管中煤油上升的高度表現(xiàn)出來，為了探究電熱的多少與電阻或電流的關(guān)系，采用了控制變量法，首先利用公式Q=I²Rt并結(jié)合控制變量法，找出需要控制的變量，再結(jié)合圖示選擇出合適的電阻絲，在此基礎(chǔ)上燒瓶中電阻絲阻值的關(guān)系即可得出．

解答 解：（1）探究“電流產(chǎn)生熱量的多少與電阻的關(guān)系”時(shí)，由公式Q=I²Rt可知，應(yīng)控制兩電阻絲的電流和通電時(shí)間相等，而電阻不相等，從圖中可知，將甲和乙兩根電阻絲串聯(lián)；
探究“電流產(chǎn)生熱量的多少與電流的關(guān)系”時(shí)，由公式Q=I²Rt可知，應(yīng)控制兩電阻絲的電阻和通電時(shí)間相等，而電流不相等，由圖知，將電阻絲并并聯(lián)接入電路，且乙、丙兩電阻絲電阻相等；
滑動(dòng)變阻器采用“一上一下”的連接方式，如下圖所示：

（2）探究“電流產(chǎn)生熱量的多少與電阻的關(guān)系”時(shí)，由公式Q=I²Rt可知，應(yīng)控制兩電阻絲的電流和通電時(shí)間相等，而電阻不相等，從圖中可知，甲和乙兩根電阻絲串聯(lián)，因此通過它們的電流和通電時(shí)間相等，所以甲乙兩燒瓶中的電阻絲阻值應(yīng)不相等．
（3）探究“電流產(chǎn)生熱量的多少與電流的關(guān)系”時(shí)，由公式Q=I²Rt可知，應(yīng)控制兩電阻絲的電阻和通電時(shí)間相等，而電流不相等，由圖知電阻絲乙與丙是并聯(lián)關(guān)系，它們通電時(shí)間相等，為達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模瑧?yīng)保證兩電阻絲的電阻相等．
（4）為了探究“電流產(chǎn)生熱量的多少與電流的關(guān)系”，在不改動(dòng)現(xiàn)有電路的條件下，還可以斷開S₁，只將丙接入電路，通過滑動(dòng)變阻器來改變電路中的電流，進(jìn)行對(duì)比分析．
故答案為：（1）見上圖；（2）不相等；（3）相等；（4）斷開開關(guān)S₁、閉合開關(guān)S₂，通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器來改變通過電阻丙的電流，并在相同的時(shí)間里，觀察燒瓶中煤油液柱上升的高度，進(jìn)行比較．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了可以利用控制變量法，并結(jié)合所研究的問題選取合適的實(shí)驗(yàn)器材，并且可以把所學(xué)的物理知識(shí)在生活中加以應(yīng)用．