Question

16．某同学在探究“电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”时采用了如图所示的实验装置，请仔细观察甲、乙两图．
（1）实验中通过观察两个U形管中液面高度的变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少．
（2）你认为甲图所示的装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与电阻的关系．
（3）由乙图所示的实验现象可以得到的结论是：在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，电阻产生的热量越多，当通过R₁的电流是2A时，10s内电流通过R₁产生的热量是200J．
（4）该实验采取的探究方法是控制变量，请再列举两个应用此方法的实验：
①探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关．②探究压力的作用效果与哪些因素有关．

Answer 1

分析 （1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法；
（2）电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，探究电流产生热量跟电阻关系时，控制通电时间和电流不变；
（3）探究电流产生热量跟电流关系时，控制通电时间和电压不变，因此需要电阻并联；
由焦耳定律Q=I²Rt计算R₁产生的热量；
（4）探究多因素问题时采用控制变量法的思想；根据所学知识，填写运用控制变量法的实验．

解答 解：
（1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法；
（2）如图甲，两个电阻串联在电路中，电流相同，通电时间相同，电阻不同，运用控制变量法，探究电流产生热量跟电阻的关系；
（3）在乙电路其中一个容器的外部，将一个电阻和这个容器内的电阻并联，再接入原电路，可以探究电流产生的热量与电流大小的关系；
若电路中的电流为2A，则电阻丝R₁在10s内产生的热量为Q=I²Rt=（2A）²×5Ω×10s=200J；
（4）该实验探究过程中应用了控制变量法，应用此方法的实验还有：①探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关；②探究压力的作用效果与哪些因素有关；③探究电流与电压和电阻关系．
故答案为：
该实验中采用了控制变量法和转换法．
故答案为：（1）液面高度；（2）电阻；（3）电流；200；（4）①探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关； ②探究压力的作用效果与哪些因素有关．

点评 本题考查了学生对焦耳定律的认识，注重了探究实验的考查，同时在该实验中利用了控制变量法和转换法，是中考物理常见题型．