Question

10．在探究电流产生的热量与哪些因素有关的实验中，同学们连接有图1、2所示的两种电路，其中所用到的锰铜丝和镍铬合金丝的长度和粗细都相同．

（1）选用如图1所示电路，可以分别研究电热与电阻、电流、通电时间的关系．
（2）这个实验中我们是通过温度计示数变化多少来比较电阻丝产生热量的多少的．要完成这个实验，还需要一个停表．
（3）在研究上面的问题时，我们采用了常用的控制变量法和转换法两种研究方法．
（4）小明同学用图2所示的电路探究电流产生的热量和电阻的关系，得到电热和电阻成反比的结论，她的结论是不正确（选填：“正确”或“不正确”），理由是：没有控制通过两根电阻丝的电流相同．

Answer 1

分析 （1）对于图1，铜丝和镍铬合金丝而铜丝与镍铬合金丝的长度、横截面积相同时，铜丝的电阻小于镍铬合金丝的电阻；
（2）电流通过导体产生热量，使煤油温度升高，电阻产生的热量通过温度计反映出来．
（3）知道研究物理问题的方法：控制变量法和转换法．由于探究电流产生的热量与哪些因素有关的实验中影响的因素有多个，所以应采取控制变量法，利用温度计示数变化多少反映电阻产生的热量的方法是转换法．
（4）探究电热与电阻的关系时，利用公式Q=I²Rt并结合控制变量法，找出需要控制的变量，再结合图示选择出合适的电阻丝连接方式．

解答 解：（1）图1中，因为锰铜丝和镍铬合金丝的长度和粗细都相同，则甲中导体电阻大于乙中导体电阻，由于串联在电路中，通过两导体的电流相同；根据Q=I²Rt可知，可以探究电热与电阻的关系．而对于同一个容器中的电阻丝也可以探究电热与电流、通电时间的关系．
电流和通电时间相同时，B中的镍铬合金丝产生的热量更多，温度计的示数更高．
（2）通电后电流通过电阻丝做功，产生热量被液体吸收，使液体的温度升高，通过观察温度计的示数变化来判断电流产生的热量的多少；
要完成这个实验，需要测量通电时间，则需要一个测量时间的工具：停表；
（3）由于探究电流产生的热量与哪些因素有关的实验中影响的因素有多个，所以应采取控制变量法，利用温度计示数变化多少反映电阻产生的热量的方法是转换法．
（4）探究电热与电阻的关系时，由公式Q=I²Rt可得，通过电阻的电流和通电时间要相同，两个烧瓶中电阻丝并联时，电流是不相同的，故小明得出的结论是不正确的．
乙图中，导体电阻不变，但滑动变阻器可以改变电路中的电流，所以没有控制通过两根电阻丝的电流相同．
故答案为：（1）电阻、电流、通电时间；（2）温度计示数变化多少；停表；
（3）控制变量法；转换法；
（4）不正确；没有控制通过两根电阻丝的电流相同．

点评 本题考查了学生对焦耳定律的认识和理解，并可以通过实验来验证自己目的，同时在该实验中利用了控制变量法和转换法，该实验方法在实验探究中经常用到．