Question

12．下面是小宇同学在实验室中研究电流产生的热量和哪些因素有关的实验过程记录，有不完整的地方，请你帮他填写完整．

（1）课题：研究电流产生的热量与哪些因素有关装置及原理．
我们组的同学组装了如图1所示的实验装置，在两个相同的烧瓶中装满煤油，瓶中各放一根电阻丝，甲瓶中电阻丝的电阻比乙瓶中的大．通电后电流通过电阻丝产生热量使煤油的温度越高，体积膨胀，煤油上升的高度越高．
实验过程：
①接通电路一段时间，比较两瓶中的煤油哪个上升得高，实验结果是甲瓶中的煤油上升得高．这表明，串联时的电阻越大，产生的热量越多．
②在两玻璃管中的液柱降回原来的高度后，调节滑动变阻器，加大电流，重做上述实验，通电时间与前次相同．在两次实验中，比较甲瓶（或乙瓶）中的煤油哪次上升得高．实验结果：在第二次实验中，瓶中煤油上升得较第一次的高．这表明，同一电阻，电流越大，电流产生的热量越多．
③实验表明：通电时间越长，瓶中煤油上升得越高，电流产生的热量越多．
我们小组的同学一起对实验现象进行归纳分析，找到了电流产生热量的多少和电流、电阻、通电时间因素有关．
（2）在右方框图2中画出实验电路图．

Answer 1

分析 本实验中，电流通过电阻丝产生热量，被煤油吸收，煤油的温度升高、体积膨胀；是通过煤油膨胀程度的大小（管内煤油面的高低）反应电流产生热量的多少；电流产生的热量越多、煤油吸收的热量越多、管内煤油面上升的越高；
①由图可知，甲乙两个烧瓶中的电阻丝串联，通过两电阻丝的电流和通电时间相同，根据焦耳定律Q=I²Rt可知，电阻越大的电流产生的热量越多，吸收热量多的管内煤油面上升的越高；
②通过调节滑动变阻器的滑片，使电路中的电流增大，对同一个烧瓶的电阻丝，通电时间相同，据焦耳定律Q=I²Rt可知，电流越大、电流产生的热量越多，吸收热量越多，管内煤油面上升的越高；
③同一个电阻，通过的电流相同，据焦耳定律Q=I²Rt可知，通电时间越长，电流产生的热量越多．

解答 解：（1）通电后电流通过电阻丝产生热量使煤油的温度升高，体积膨胀，煤油上升的高度越高；
①由图知，两电阻丝串联，R_甲＞R_乙，I_甲=I_乙，通电时间t相同，
由Q=I²Rt可知，电流产生的热量：
Q_甲＞Q_乙，
所以甲瓶内煤油面上升的高，
②在第二次实验中，电路中的电流变大，
因为对同一个烧瓶的电阻丝电阻R相同，通电时间t相同，
所以电流产生的热量变大，瓶中煤油上升得比第一次高；
③同一个电阻，通过的电流相同，据焦耳定律Q=I²Rt可知，通电时间越长，电流产生的热量越多．
（2）根据实物电路画出对应的电路图，如下图所示：

故答案为：（1）高； ①甲；多；②高；多；③多；电流、电阻、通电时间；电路图如上．

点评 焦耳定律中物理量较多，为了研究电流产生的热量与什么有关，要用好控制变量法．