Question

13．探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关，设计了如图甲所示实验，两个烧瓶中盛着等量的煤油，温度计显示煤油的温度．两瓶煤油中都有一段电阻丝，且R_甲＞R_乙，两瓶中的电阻丝串联起来接到电路中．
（1）实验中，通过观察温度计的示数变化，来粗略说明电流产生热量的多少，像这种用能直接观测的量来显示不容易直接观测的量的方法叫转换法．
（2）实验中，小宇和小刚发现甲烧瓶中温度计的示数升高得快．这表明：在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越大，产生的热量越多．
（3）探究电流通过导体产生的热量与电流大小的关系时，应调节滑动变阻器来改变电路中电流大小，前后都用相同的通电时间，将同一（选填“同一”或“不同”）烧瓶中温度计的示数变化情况进行比较．
（4）如果用电阻丝对煤油加热，观察温度计示数变化的过程会非常耗时，为了减少实验时间，提出了如下改进的设想，设想一：将煤油换成水来做实验，设想二：如图乙通过加热空气来做实验．根据所学知识，断定设想一是错误的，原因是水的比热容大，温度难改变，会更耗时间．
（5）使用电烙铁时，我们会发现：通电一段时间后，电烙铁很热，而跟电烙铁连接的导线却不是很热．针对这一现象，同学们经过讨论形成了F面四个问题．你认为最有探究价值且易于探究的科学问题是C
A．电烙铁产生的热量与那些因素有关？B．导线产生的热量与那些因素有关？
C．电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关？D．电烙铁为什么比导线热？

Answer 1

分析 （1）转换法在物理学中有很多应用，主要用来演示一些不易直接观察的物理量的变化．
（2）知道通过的电流相等，由焦耳定律可知阻值越大的电阻产生的热量越多、温度升高越快．
（3）由Q=I²Rt可知，探究电流通过导体产生的热量与通过导体电流关系时，应控制通电时间和电阻相同，电流不同，而滑动变阻器有改变电路中电流的作用，据此分析．
（4）要想让电热丝在放出相同的热量的情况下，温度上升的快，就要换用比热容较小的物质．
（5）电流通过导体产生的热量，与电流的大小、导体的电阻及通电时间都有关系，电烙铁和导线发热情况不同，相同条件是电流和通电时间，发热多少可能与电烙铁、导线本身有关．

解答 解：
（1）当电阻丝通电后，电流产生热量使煤油温度升高，从而温度计示数上升，根据温度计上升的温度可知电流产生热量的多少．这种用能直接观测的量来显示不容易直接观测的量的方法叫转换法；
（2）由图知，两电阻串联，电流相等，由焦耳定律Q=I²Rt得，电阻大的在相同时间产生的热量多，升高的温度快；即：在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越大，产生的热量越多．
（3）探究电流通过导体产生的热量与通过导体电流关系时，为了改变电路中的电流，需在电路中串联一个滑动变阻器来改变电路中电流大小，通电相同时间后，由于电阻不同，因此将同一瓶子中的现象进行比较．
（4）设想一是错误的，因为水的比热容大，吸收或放出相同的热量后，温度变化小．
（5）使用电烙铁时，通电一段时间后，电烙铁很热，而跟电烙铁连接的导线却不是很热．说明电烙铁产生的热量较多，已知电烙铁与导线是串联的，通过的电流和通电时间都相同，只有电阻不同，所以可以提出的问题是：“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关？”．故选C．
故答案为：（1）转换法；（2）越多；（3）同一；（4）比热容；（5）C．

点评 本题是“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验题，考查对焦耳定律、比热容的应用、串联电路的电流关系的了解和掌握，实验中应用了控制变量法与转换法，要注意体会这两种方法的应用．