题目内容

3.为了探究电流产生的热量跟什么因素有关系,小珍设计了如图所示的甲、乙两装置.她将两段阻值不同的电阻丝(RI<R2)分别密封在两个完全相同的烧瓶中,并通过短玻璃管与相同的气球相连,两次实验电源相同且电压不变.
(1)甲装置可探究电流产生的热量与电阻是否有关.
(2)为了探究电流产生的热量是否与电流的大小有关,可以在装置甲、乙的两次实验中,比较通电相同时问里气球A与气球C体积变化情况.
(3)若甲、乙两装置同时实验,在相同的通电时间里,A、B、C、D四个气球膨胀最小的是A.

分析 (1)由甲图可知,两电阻串联,则可知电路中电流一定相等,由焦耳定律可知两瓶中产生的热量应与电阻有关,故可探究电流产生的热量与电阻的关系;
(2)电流产生热量与导体中的电流、导体电阻和通电时间有关,所以探究电流产生的热量跟电流的大小有关时要采用控制变量法.由此分析解答;
(3)根据Q=$\frac{{U}^{2}}{R}$t和Q=I2Rt进行分析,产生的热量越大,气球膨胀越大.

解答 解:
(1)甲中两电阻串联,则两电阻中的电流相等,则可知热量应由电阻有关,根据气球膨胀的多少可知热量的多少,则可知热量与电阻大小的关系;
(2)乙图中两电阻并联,所以通过A、C两容器中电阻丝的电流不同,即选与A电阻相同的C进行比较,可以探究电流产生的热量是否与电流的大小有关,
(3)乙装置中R1、R2并联,电源电压不变,时间相同时,根据Q=$\frac{{U}^{2}}{R}$t可知,电阻越小产生的热量越多,因此QC>QD.
甲装置中R1、R2串联,通过R1、R2的电流相同,时间相同时,根据Q=I2Rt可知,电阻越大产生的热量越多,因此QB>QA.
由于串联起分压作用,因此串联电路中R1、R2两端电压都小于电源电压,故由Q=$\frac{{U}^{2}}{R}$t可知,QC>QA,QD>QB,因此A、B、C、D四个气球胀大的程度从大到小的排列顺序是CDBA;所以四个气球膨胀最小的是A.
故答案为:(1)电阻;(2)C;(3)A.

点评 此题通过实验探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系,考查了学生对控制变量法的应用以及掌握一种常用的物理研究方法--转换法.

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