Question

3．小轩同学在“探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”时采用了如图所示的实验装置．请仔细观察甲?乙两图．

（1）实验中通过观察两个U形管中液面高度的变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少．
（2）你认为甲图所示的装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与电阻的关系．
（3）由乙图所示的实验现象可以得到的结论是在电阻相同?通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，电阻产生的热量越多．
（4）该实验采取的探究方法是控制变量法（答出一种即可）．
（5）按照图甲的实验装置进行实验，发现随着通电时间的延长，玻璃管A?B中液面均逐渐上升，这表明在电阻和电流相同时，通电时间越长，电阻产生的热量越多．
（6）生活中有很多用电器是根据电流的热效应制成的，请举一例：电饭锅．
（7）科学家们称超导现象是当代科学的“明珠”，假如人们已研制出常温下的超导体，在电炉丝、输电导线、保险丝中，适合用超导材料制作的是输电导线．

Answer 1

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，这种研究方法叫转化法；
（2）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；
（3）探究电流产生热量跟电流关系时，控制电阻和通电时间相同；
（4）实验中采用的是控制变量法、转换法；
（5）探究电流产生热量跟通电时间的关系时，控制电阻和电流相同；
（6）电流流过用电器（导体）时，用电器发热，电能转化为内能的现象是电流的热效应；
（7）超导体的电阻为零，不会放热，所以电能无法转化为内能；超导体的电阻为零，也就避免了内能的损耗，适合做输电线路．

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，这种研究方法叫转化法；
（2）如图甲，两个电阻串联在电路中，电流相同，通电时间相同，电阻不同，运用控制变量法，探究电流产生热量跟电阻的关系；
（3）图乙装置中一个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=I_内+I_外，
所以，I_左＞I_内，烧瓶内的电阻值都是5Ω，阻值相等，通电时间相等，电流不同，运用控制变量法，探究电流产生热量跟电流的关系；
（4）实验中采用的是控制变量法和转换法；
（5）按照图甲的实验装置进行实验，发现随着通电时间的延长，玻璃管A?B中液面均逐渐上升，这表明在电阻和电流相同时，通电时间越长，电流通过电阻产生的热量越多；
（6）生活中的电饭锅、电壶等用电器都是利用该效应工作的；
（7）电炉丝需要将电能转化为内能，电阻为零无法将电能转化为内能；保险丝是利用电流的热效应，当电流过大时，自动熔断来保护电路的，电阻为零无法将电能转化为内能，无法熔断；根据焦耳定律Q=I²Rt，可知，远距离输电，当电阻为零时，可使导线损耗为零，便可提高传输效率．
故答案为：（1）液面高度；（2）电阻；（3）电流；（4）控制变量法；（5）通电时间；（6）电饭锅；（7）输电导线．

点评 本题考查了学生利用控制变量法和转换法探究电流产生热量多少和各影响因素之间的关系的实验．