Question

在探究“电流发热多少与什么因素有关”时，小红猜想可能与下列因素有关：
A．电流大小　　　　　　　 B．电阻大小　　　　　　　 C．通电时间
在验证猜想B时，他设计的实验方案如图所示：用两段长短粗细相同的铜丝和镍铬合金丝，分别给等质量的煤油加热，电源都是两节干电池串联组成的电池组．他发现铜丝加热时煤油温度升高更快，因此他得出结论：“电阻越小发热越快”．
（1）上述结论与其他同学正好相反，你认为他的实验方案有什么不妥的地方？请找出另一个问题，并提出改进措施．
问题1：直接用铜丝连接电源两极会造成短路，损坏电源；改进：在电路中串联一个滑动变阻器来保护电路．
问题2：________．
改进：________．
（2）请你利用所学知识解释他为什么会得出“电阻越小发热越快”的结论．
答：________．

Answer 1

解：（1）因为本实验的目的是在保持电流和通电时间相同的前提下，探究热量与电阻的关系，
根据电路图可知，两个电阻丝是各自接到电源两端，电源电压相同，而铜丝和镍铬合金丝电阻不同，由公式I=可知，通过它们的电流不同，通电时间也也没有控制，
所以问题为：没有保持两金属丝中的电流和通电时间相同．
改进：将两金属丝串联后接入同一电路中．
（2）铜丝和镍铬合金丝两端的电压相同，根据P=UI=可知，在电压U相同时，由于铜丝电阻比镍铬合金丝小，所以铜丝发热功率大，电阻越小发热越快．
分析：（1）长短粗细相同的铜丝和镍铬合金丝，两者的电阻不同，为了探究电热的多少与电阻的关系，应采用了控制变量法，从公式Q=I²Rt可知，应让通过它们的电流相同，通电时间也相同．
（2）铜丝和镍铬合金丝两端的电压相同，可利用公式P=UI=进行分析．
点评：采用控制变量法是探究实验常用的方法，本实验通过控制电流、通电时间不变，只改变电阻，然后看热量的变化．