Question

2．小明和小华同学为了探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”，设计了如图所示的实验电路，两个烧瓶A、B中盛有等量煤油，R_A与R_B是阻值不同的电热丝．
（1）为了在较短的时间内达到明显的实验效果，实验中选用煤油而不用水做实验，是因为煤油的比热容比水小，R_A与R_B采用串联的连接方式，其目的是为了控制通电时间和电流相等．
（2）小明同学为比较R_A与R_B阻值的大小，用电压表分别测出R_A与R_B两端电压大小，发现U_A＜U_B，则R_A＜R_B（选填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）通电一定时间后，B瓶中的温度计示数升得快，由此得出的实验结论是当电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多．
（4）若要在上面的电路中继续探究电热与电流的关系，你接下来的操作是移动滑动变阻器滑片，比较通电时间相同时，甲（或乙）烧瓶中温度计的示数变化．

Answer 1

分析 （1）煤油的比热容比水的比热容小，吸收相等的热量，煤油温度变化量大，实验现象明显；
两电阻丝串联，可以控制流过它们的电流与通电时间相等；
（2）串联电路有分压作用，电压与电阻成正比；
（3）实验目的是探究影响电热的因素，乙瓶中的温度计示数升的快，说明两段电热丝串联所以通过的电流相同，通电时间也相同，产生的热量不同，是因为电热丝的阻值不同；
（4）要研究电热与电流的关系，必须保持电阻和通电时间相同，改变通过电热丝的电流，比较产生热量多少与电流大小的关系．

解答 解：
（1）实验中瓶里装的是普通煤油而不是普通的水，原因是：煤油的比热容小，吸收相同的热量，煤油温度变化大，实验现象明显；
 实验时，将阻值不同两电阻串联接人电路中，这是为了控制流过电阻丝的电流与通电时间相同；
（2）用电压表分别测出R_A与R_B两端电压的大小，发现U_A＜U_B，通过它们的电流相等，根据R=$\frac{U}{I}$可知R_A＜R_B；
（3）甲、乙瓶比较，已知通过两段电热丝的电流和通电时间都相同，由于R_B＞R_A，乙瓶中的温度计示数升的快，所以可得结论是：当电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多；
（4）要研究电热与电流的关系，必须改变通过电阻丝的电流，所以应移动滑动变阻器滑片，比较通电时间相同时，甲（乙）烧瓶中温度计的示数变化．
故答案为：（1）煤油的比热容比水小；通电时间；电流；（2）＜；（3）当电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多；（4）移动滑动变阻器滑片．

点评 本题通过焦耳定律的实验重点考查学生对控制变量法、转化法的掌握和应用，以及学生分析实验现象得出结论的能力；控制变量法为物理实验中的常用方法，应重点掌握．