Question

20．学习“焦耳定律”后小明想到两个问题：如果用两种液体来做实验会怎样？如果将两个电阻并联又会怎样？于是他用一个电压恒定的电源，两个电加热器等相关器材进行探究，其中两个电加热器的电阻分别为R₁、R₂（R₁＜R₂，不计热量损失）．
（1）请你帮小明完成这两个问题的探究．
①他在两个烧杯中分别放入质量和初温均相等的纯水和煤油，如图是他组成电路的一部分．通电一段时间后，电阻R₂（选填“R₁”或“R₂”）应放出的热量多．但小明却发现甲杯中温度升高得快．你认为产生这种现象的原因是煤油的比热容小（或水的比热容大）．
②待两个电加热器冷却后，小明用刚才的实验器材组成了并联电路，他在两个烧杯中都更换成质量和初温相等的煤油，同时工作一段时间后，发现R1所在烧杯中的煤油温度升高得快，这说明当电压相同时，电阻越小，产生的热量越多．
（2）小明想到，生活中的一些大功率用电器．如电炉、空调等，在使用插座时，有时会烧坏插座，有经验的电工只需将原来的钢质插头更换成铜质插头，这样就可以解决问题．这是因为铜质插头的电阻比钢质插头的电阻小，在相同时间内产生的热量少．

Answer 1

分析 （1）①图示中两电阻串联，通过的电流相同，根据焦耳定律可知在相同的时间内，电阻大的产生的热量多；但是因为水的比热容比煤油的大，吸收相同的热量，煤油的温度升高的多．
②若两电阻改为并联，同时工作一段时间后，发现R₁所在烧杯中的煤油温度升高得快，说明R₁放出的热量多；因为通电时间相同、电阻两端电压相同，电阻小的产生的热量多，据此回答．
（2）将原来的钢质插头更换成铜质插头，导致插头的电阻减小，在相同时间内产生的热量少．

解答 解：（1）①从实验装置中可以获悉，小明将两个电阻串联在电路中，通过两个电阻的电流相等，在相同的时间内，电阻大的产生的热量多，故电阻R₂产生的热量多；当煤油和水的初温、质量和吸收的热量相同时，煤油的比热容小，温度上升的快，水的比热容大，温度上升的慢一些．
②将这两个电阻改为并联后，根据控制变量的思想，他在两个烧杯中都更换成质量和初温相等的煤油，
通电时间相同，煤油的温度上升的快，说明煤油吸收的热量多，原因是两个电阻并联后，它们两端的电压相同，电阻小的产生的热量多．
（2）将钢质材料的插头更换成铜质材料的插头后，铜质材料的电阻小，导致在相同时间内产生的热量小的原因．
故答案为：（1）R₂；煤油的比热容比水的比热容小；②质量；初温；电压；小；（2）小；少．

点评 此题是一道综合性较强的实验探究题，难度较大一些，在解答时，学生关键明确实验中通过温度计示数的变化来反映物体吸收热量的多少，这种研究问题的方法为转换法，从中也体会控制变量法在此实验中的应用．是中考的热点题．