题目内容
4．
在做“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验时，采用了如图所示的实验装置，两个透明的容器中密封着等量的空气，U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化．（1）实验中通过观察U型管中液面高度的变化来比较电流通过电阻产生热量的多少．
（2）图甲中通过把两电阻丝串联起来的方式来控制电流和通电时间相同．通电一段时间，发现B玻璃管内液面上升较高，这表明：在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越大，导体产生的热量越多．
（3）采用图乙实验装置，通电相同时间，发现A玻璃管液面上升较高，这表明：在电阻和通电时间相同的情况下，通过导体的电流越大，导体产生的热量越多．
（4）该实验用到的研究物理问题的方法有控制变量法和转换法．
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）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，控制电流和通电时间不变；
（4）根据控制变量法的定义分析．
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）将容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过它们的电流I与通电时间t相同，左边容器中的电阻小于右边容器中的电阻，由Q=I2Rt可知，右边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快，这表明：在相同时间内，电流相同的情况下，电阻越大，电流通过导体时产生的热量越多；
（3）装置中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即I右=I左，两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I右=I1+I2，两电阻阻值相等，则支路中电流相等，I1=I2，所以右边容器中的通过电阻的电流是左侧通过电流的一半，由Q=I2Rt可知，左边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快；
这表明：在相同时间内，电阻相同，电流越大，通过导体时产生的热量越多；
（4）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；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．
故答案为：（1）液面高度；（2）串；电阻；（3）电流；（4）控制变量．
点评 此题主要考查的是学生对“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”实验的理解和掌握，注意控制变量法和转换法的运用，同时考查了学生对焦耳定律变形公式的理解和掌握，难度较大．
小明同学在做“测定滑轮组机械效率”的实验中．（1）实验中应竖直方向匀速拉动弹簧测力计，为了能准确测量绳子自由端的拉力F，应该在弹簧测力计缓慢匀速提升（填“缓慢匀速提升”或“静止”）时读数．
（2）小明同学实验时，记录的数据在表格中，请认真填写所缺少的部分
| 物重G/N | 物体提高的高度h/m | 弹簧测力计读数F/N | 绳自由端拉动距离s/m | 机械效率η |
| 5 | 0.15 | 2 | 0.45 |
（4）同学小丽观察并分析了小明的实验后，认为小明的实验中，可少用一种测量工具，也能测出滑轮组的机械效率．
答：去掉刻度尺；此时滑轮组的机械效率的表达式为η=$\frac{G}{3F}$×100% （依据实验装置图和所测物理量）．
（5）小华在小明实验的基础上多使用一个滑轮也做了实验（滑轮的规格相同），如图2所示．
①小华多使用一个滑轮，目的是为了改变力的方向．
②当小华和小明使用各自的滑轮提升相同的钩码时，若忽略绳重及摩擦，它们的机械效率相同（选填“相同”或“不相同”）．
（1）为保证实验的科学性，除了取大小、厚度相同的泡沫塑料和棉絮外，还应考虑影响水温变化的其他因素，即保持烧瓶相同、环境因素相同、水的体积相同和水的初温相同．
（2）按照计划操作，小明和小芳把实验测得的温度数据和对应的时间记录在下表中．
| 时 间 （min） | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | ---- | 150 | 180 |
| 泡沫塑料组水温（℃） | 90 | 74 | 65 | 60 | 57 | ---- | 21 | 20 |
| 棉絮组水温（℃） | 90 | 70 | 55 | ？ | 33 | ----- | 20 | 20 |
（3）已知水温下降的特点：温度较高时，水温下降得较快．根据这一特点，时间为30min时，棉絮组的水温可能是下列选项中的哪一个B．
A.50℃B．43℃C.39℃D.36℃
某实验小组在“探究影响电流通过电阻丝产生热量多少的因素”时，设计了如图所示的电路，烧瓶中盛有质量、初温均相等的煤油，电阻丝R甲＞R乙．
（1）为了比较纸锥下落的快慢，把两个纸锥拿到同一高度同时释放．此时应该拿至如图乙的A（填“A”或“B”） 所示的位置释放，记录下落至地面的时间，或测出纸锥下落相同时间运动的路程，就可比较纸锥下落的快慢．
（2）小华猜想纸锥从同一高度下落的快慢可能与纸锥的锥角和纸锥的质量有关，并打算研究纸锥下落快慢与纸锥的锥角的关系，发现参照图示方法做成的两个纸锥的质量不同，为了使纸锥的质量相同，只有剪刀、圆形纸和胶水的情况下可以采取的措施是将剪去的部分粘在纸锥内．
（3）要测定纸锥下落的速度，发现下落时间较难测出，于是我们可采用增加高度或换用锥角较大（大/小）纸锥进行测量．
（4）测定纸锥下落的速度时，小华设计了如表的表格，进行实验测量并计算出下落的速度．
| 实验次数 | 下落高度 | 下落时间 | 下落速度 | 下落速度的平均值 |
| 1 | 2.0 | |||
| 2 | 1.5 | |||
| 3 | 1.0 |
（1）你认为小敏探究搬运同一物体，沿斜面推力的大小与斜面长度的关系时，应控制的变量是高度、粗糙程度．
（2）小敏选用了一把弹簧秤、一块8牛的长方体重物、五块长度不同的由同种材料做成的木板，按如图1所示进行了实验，实验时控制斜面高度为0.2米不变．实验测得的数据如下表所示：
| 次数 | 物重G/牛 | 斜面高h/米 | 弹簧秤示数F/牛 | 斜面长L/米 |
| 1 | 8 | 0.2 | 4.6 | 0.4 |
| 2 | 8 | 0.2 | 2.5 | 0.8 |
| 3 | 8 | 0.2 | 1.8 | 1.2 |
| 4 | 8 | 0.2 | 1.4 | 1.6 |
| 5 | 8 | 0.2 | 1.2 | 2.0 |
（3）如图2四个图中，能正确表示题中F与L关系的图是B．
