Question

2．实验小组利用下面实验装置探究“电流产生的热量与哪些因素有关”．

（1）在如图1实验方案中，小东想探究“电热与电阻的关系”在选择R和R₂时应注意阻值相差要大；他把两个电阻串联在一起的目的是控制电流和通电时间相同．
（2）在不改变电路连接方式的基础上，小方还想探究“电流产生的热量与电流大小的关系”．
①请你写出实验思路．
②在得出通电导体产生热量和电流的关系后，小红又根据公式推导出热量Q和电流I定量关系，绘出其图2其中正确的是B．

Answer 1

分析 （1）由Q=I²Rt可知，电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关，为了研究电流与导体电阻的关系，要控制通过的电流和通电时间不变，电阻阻值不同．
（2）②探究电流热效应与电流的关系时，需保持电阻与通电时间相同，电流不同；
②根据焦耳定律结合图象分析答题．

解答 解：
（1）在探究“电热与电阻的关系”时，应选择阻值相差较大的两个电阻；根据串联电路各处的电流相等可知，将两根不同的电阻丝串联起来接入电路，主要是为了控制电流和通电时间相同；
（2）①在探究“电流产生的热量与电流大小的关系”时，可调电源的滑片置于某一点，观察R₁（或R₂）在通电时间t内液柱上升的高度；断开开关，当液柱回到原来位置后，将可调电源的滑片置于另一点，观察R₁（或R₂）在同一通电时间t内液柱上升的高度；
②根据焦耳定律Q=I²Rt，探究“通电导体产生热量的多少和电流的关系”，应当控制电阻和通电时间作为常数，所以得到Q是电流的二次函数，即B符合．
故答案为：（1）阻值相差要大；控制电流和通电时间相同；（2）通过改变滑动变阻器连入电路中的电阻值，改变电路中的电流；在相同时间内，观察比较每一次R₁或R₂瓶中细玻璃管内红色液柱上升的情况，得出电热与电流的关系；②B．

点评 本题考查电流热效应的影响因素，关键是会灵活应用控制变量法；控制变量法是科学探究中的重要思想方法，广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中，控制变量法是初中物理中常用的探索问题和分析解决问题的科学方法之一．