Question

如图所示，是小明和小丽分别用来“探究电流一定时，电流产生的热量与电阻的关系”的实验装置图．他们分别将两段阻值不同的电阻丝（R₁＜R₂）密封在完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与气球相连．（设他们所用的各种同类器材性能相同）
（1）在这个实验中

电流产生热量

的多少是通过气球形变的大小体现出来的．
（2）他们两人同时开始进行实验，在a、b、c、d四个相同的气球中，鼓起来由快到慢的顺序是

c、d、b、a

．
（3）小明和小丽的实验方案中有一个是错误的，请针对错误的实验方案进行简要评估．（说明谁的方案是错误的，以及错误的原因）：

小丽采用的方案是错误的；原因是她采取的是R₁与R₂的并联电路，导致通过两个不同电阻丝的电流不同

．

Answer 1

分析：（1）通过气体的热胀冷缩的程度来判断产生热量的多少．
（2）探究电流一定时，电流产生的热量与电阻的关系．所以在实验过程中，需要控制电流和通电时间相等．因此需要将两电阻串联．
（3）根据焦耳定律，在电流和通电时间相同时，电阻越大产生的热量越多；在电压相同时，根据Q=

U2

R

t，通电时间相同，电阻越小、电压越大，产生的热量越多．

解答：解：（1）从实验中可以看出，电流产生热量的多少是通过气球体积大小来判断的．
（2）由两实验可得：c、d两电阻两端电压相同大于a、b两端电压，因此并联时产生的热量大于串联时产生的热量；并联时，根据Q=

U2

R

t可知，电阻小的发热量多，故c球膨胀明显，其次为d；串联时，根据Q=I²Rt可得，电阻越小发热量越小，因a的电阻小，故a发烧量最小，故膨胀大小顺序为c、d、b、a．
（3）小丽的方案中，两电阻的电流不同，所以无法探究一定时，电流产生的热量与电阻的关系；因此小丽采用的方案是错误的；原因是她采取的是R₁与R₂的并联电路，导致通过两个不同电阻丝的电流不同．
故答案为：（1）电流产生热量；（2）由快到慢顺序：c、d、b、a；
（3）小丽采用的方案是错误的；原因是她采取的是R₁与R₂的并联电路，导致通过两个不同电阻丝的电流不同．

点评：此题通过实验探究电流通过导体与电阻的关系，考查了学生对控制变量法的应用．并运用了转换法来判断产生热量的多少，用气球判断气体的膨胀程度，效果更明显．