Question

【题目】为了验证“通过电热丝电流大小和通电时间相同的情况下，电热丝的电阻值越大，其产生的热量越多” 的猜想，现有以下满足实验要求的器材：电源、滑动变阻器和开关各一个，电流表和停表各一块，导线若干，以及如图所示的三个完全相同的保温烧瓶。烧瓶内装有质量相等、初温相同的煤油，以及完全相同的温度计和阻值不同的电热丝，其中三个电热丝的电阻值大小关系为 R1 ＜R2 ＜R3 ，它们的电阻值均不随温度发生变化。

请利用上述实验器材，设计一个实验证明：“ 通过电热丝电流大小和通电时间相同的情况下，电热 丝的电阻值越大，其产生的热量越多”。实验设计中可用煤油升高的温度ΔT 的大小表示电流通过电热丝 R 产生热量的多少。请画出实验电路图，写出实验步骤，画出实验数据记录表格。

（1）画出实验电路图；

（2）写出实验步骤；

（3）画出实验数据记录表格。

Answer 1

【答案】（1）如图所示：

（2）实验步骤：

①将电压表、电流表调零，断开开关，按电路图将装置甲、滑动变阻器、电流表等串联接入电路中，将滑动变阻器的滑片调到阻值最大的位置。

②闭合开关 S，调节滑动变阻器滑片到适当位置，用电流表测量通过电阻丝的电流I，按下停表开始计时的同时观察并记录装置甲中温度计的示数 t0 ，将电阻丝阻值R、t 0 的数据记录在表格中。通电 3min，停止计时的同时观察并记录温度计的示数 t，断开开关 S。

③分别用装置乙和装置丙替换电路中的装置甲，仿照步骤②再做 2 次实验。每次闭合开关 S，调节滑动变阻器滑片，使电流表示数仍为I，按下停表开始计时的同时观察并记录装置中温度计的示数t0 ，将电阻丝阻值R、t0 的数据记录在表格中。通电 3min，停止计时的同时观察并记录温度计的示数 t，断开开关 S。

④利用Δt= t-t0 计算出每次实验中煤油升高的温度，并将Δt 的数据记录在表格中。

（3）实验数据记录表：

R/Ω
t0/℃
t/℃
Δt/℃

【解析】

实验中需要电流表测量电路中电流，滑动变阻器改变电路中的电流，设计电路图；

根据控制变量法设计电流大小和通电时间相同的情况下，电阻丝的电阻值越大，电流通过导体产生的热量越多。

（1）实验需要测量的物理量有：烧瓶中煤油升高的温度△t与电阻丝的阻值R，则电路应是由电源、开关、滑动变阻器、电流表和加热电阻丝R组成；

（2）实验步骤：

①将电压表、电流表调零，断开开关，按电路图将装置甲、滑动变阻器、电流表等串联接入电路中，将滑动变阻器的滑片调到阻值最大的位置。

②闭合开关 S，调节滑动变阻器滑片到适当位置，用电流表测量通过电阻丝的电流I，按下停表开始计时的同时观察并记录装置甲中温度计的示数t0 ，将电阻丝阻值R、t 0 的数据记录在表格中。通电 3min，停止计时的同时观察并记录温度计的示数 t，断开开关 S。

③分别用装置乙和装置丙替换电路中的装置甲，仿照步骤②再做 2 次实验。每次闭合开关 S，调节滑动变阻器滑片，使电流表示数仍为I，按下停表开始计时的同时观察并记录装置中温度计的示数t0 ，将电阻丝阻值R、t0 的数据记录在表格中。通电 3min，停止计时的同时观察并记录温度计的示数 t，断开开关 S。

④利用Δt=t-t0 计算出每次实验中煤油升高的温度，并将Δt 的数据记录在表格中。

（3）记录数据的表格应包括：电阻R、初温t0、末温t和温度变化量Δt等内容。实验数据记录表：

R/Ω
t0/℃
t/℃
Δt/℃