Question

在探究“导体产生的热量与哪些因素有关”时，已经知道了电热与电流、通电时间的关系后，小东想继续研究：电热与电阻的关系，设计的实验装置如图．（R₁＞R₂＞R₃，其耐压值都大于6V）
（1）你认为他把R₁＞R₂＞R₃三个电阻串联的目的和优点是什么．
（2）小东在实验中观察到甲瓶中红色液面上升的最快，丙图中上升的最慢，由此你能得到结论

 

（3）小东想：如果电流做的功全部用来产生热量，那么，利用前面学过的公式可以对（2）中的实验结论进行理性研究，得出“电热与电阻”的定量关系．请你帮助他完成推导过程，并写出得到的定量结论．

Answer 1

分析：（1）串联电路处处电流相等，实验次数越多，实验装置越多，收集到的数据越多；
（2）串联电路中各处的电流都相等；根据Q=I²Rt做出分析和解答；
（3）串联电路中处处电流不变，根据电流通过导体时，做的功全部转化为内能，然后利用Q=W=UIt，以及欧姆定律的变形公式U=IR可知在串联电路中电流与电阻的关系．

解答：解：（1）①根据电路图可知，三个电阻串联，因此可以保证电流相等，通电时间相等；
②做一次实验收集的数据多，便于发现电热与电阻之间的规律；
（2）由Q=I²Rt可知，相同时间内，通过导体的电流相同时，导体的电阻越大，所产生的电热越多，因为甲的电阻最大，丙的电阻最小，所以甲中的液面上升最快，丙中的液面上升最慢．
（3）当电流通过导体时，电能全部转化为内能，那么，电流产生的热量Q等于电流所做的功W
即Q=W=UIt
∵I=

U

R

∴由U=IR可知，Q=I²Rt
故可以得出：在相同时间内，通过导体的电流相同时，导体上产生的热量与电阻成正比．
故答案为：（2）相同时间内，通过导体的电流相同时，导体的电阻越大，所产生的电热越多．

点评：此题主要考查的是学生对“探究电流通过导体产生的热量与导体电阻间关系”实验的理解和掌握，注意控制变量法和转换法的运用．