Question

7．小文和小丽同学设计了如图所示的实验装置，探究“电流的热效应跟电阻大小的关系”．
（1）请说明在实验中，控制相同的主要因素有电流相等；观察的主要现象是气球膨胀的大小．
（2）实验过程中小丽发现实验现象并不明显，可能的原因是什么？（写出两种）电源电压太低、装置气密性不好．
（3）小文用电热器给水加热，观察到水沸腾后继续加热，水的温度却保持不变．小文认为既然水没有变得更热，那么电热器所供给的能量跑到水蒸气里了，请你从做功和热传递角度分别举一例，证实水蒸气有较多能量．

Answer 1

分析 （1）串联电路中电流处处相等，通电时间相同；电流产生的热量不能直接看出来，是通过气球膨胀的大小来反映的，气球膨胀越大，电流产生热量越多．
（2）电热和电阻有关，当电流和能电时间一定时，电阻越大，产生的电热越多．
（3）水沸腾时，虽然继续加热，但温度保持不变，所加的热量正好用来完成沸腾，即使液态的水变为气态，生活经验--水沸腾时，继续加热，水蒸气能把壶盖顶起．

解答 解：（1）控制在电流相同的条件下，相等时间内，观察比较两个气球膨胀的程度，判断电流的热效应跟电阻大小的关系．
（2）实验现象不明显的原因：装置气密性不好（气球漏气）；球皮太厚；电阻R₁、R₂的阻值相近；电源电压太低（电流太小）．
（3）从做功角度：
生活经验--①水沸腾时，继续加热，水蒸气能把壶盖顶起；
②水沸腾变成水蒸气，能为机械提供动力．
实验现象--①水沸腾时，继续加热，试管的塞子能被冲出；
②水沸腾时，继续加热，水蒸气能推动叶轮转动．
从热传递角度：
生活经验--①水沸腾变成蒸汽能为城市的集中供热提供优越的方式；
②100℃的水蒸气烫伤比100℃的水烫伤更严重．
实验现象--①实验能说明沸水与同温度的蒸汽给物体加热效果不同；
②水沸腾时，继续加热，产生较多蒸汽能把馒头较快蒸熟．
故答案为：（1）电流相等；气球膨胀的大小．（2）电源电压太低；装置气密性不好．（3）如上分析．

点评 本题是一道较难的电学实验题，应用的实验方法是控制变量法，判断出根据气球的膨胀程度来识别电流的热效应跟电阻大小的关系是解答本题的难点．本题的第三问，对该实验的分析和论证也是一难点．