Question

17．如图所示的实验装置探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”．
（1）实验中通过观察温度计示数变化来比较电流产生的热量的多少．
（2）为了便于比较两种电阻丝通过电流后产生热量的多少，甲乙两瓶中要装入质量相同、初温相同的同种液体．
（3）为了达到实验目的，选用的两电阻丝的阻值应该不相同（“相同”或“不相同”）．
（4）该实验用到的物理方法有控制变量法和转换法．
（5）实验结论是在电流、通电时间一定时，导体的电阻越大，电流通过导体产生的热量越多．
（6）该实验装置还可以探究通电时间一定时导体产生的热量与电流大小的关系．最后得到焦耳定律的公式是：Q=I²Rt．

Answer 1

分析 （1）根据Q_吸=cm△t可知，温度计示数的变化反应了液体温度的变化，反映了液体吸收热量的多少即电流产生热量的多少；
（2）要比较不同电阻丝产生热量的多少，应控制电流与通电时间相等，控制两瓶中液体的质量与初始温度相同；
（3）为探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”时，控制电流大小和通电时间不变，只改变导体的电阻；
（4）对基本的物理研究方法熟悉其本质特征，然后进行判断即可；
（5）通过比较温度计示数的变化情况和电阻的大小关系得出结论；
（6）调节滑动变阻器阻值，可以改变电路电流大小，因此应用该实验装置还可以探究通电时间一定时，导体产生的热量与电流大小的关系；
直接根据焦耳定律的内容即可写出其公式．

解答 解：（1）通电后电流通过电阻丝做功，产生的热量被液体吸收，使液体的温度升高，温度计的示数变化量越大，
电流产生的热量越多，故本实验是通过观察温度计示数变化来判断电流产生的热量的多少．
（2）因为本实验是通过观察温度计示数变化来判断电流产生的热量的多少，由t=t₀+$\frac{{Q}_{吸}}{cm}$可知，
为了便于比较两种电阻丝通过电流后产生热量的多少，应控制甲乙两瓶中要装入质量相同、初温相同的同种液体．
（3）本实验的目的是探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”，应控制电流和通电时间相同，电阻丝不能相同，
故为达到实验目的，选用的两电阻丝的阻值应该不相同．
（4）导体产生的热量与导体的电阻、电流、通电时间有关，当研究导体产生的热量与其中一个量的关系时，
应控制其他的量相同，这种研究问题的方法叫控制变量法；
由于电流产生热量的多少不易直接测量，因此本实验通过观察通过观察温度计示数变化来判断电流产生的热量的多少，这种研究方法叫转换法；
故该实验中用到的物理方法有控制变量法和转换法．
（5）如果甲瓶中的镍铬合金丝的电阻更大，那么相同时间内甲瓶中电阻丝产生的热量更多，
由此得出的实验结论：在电流、通电时间一定时，导体的电阻越大，电流通过导体产生的热量越多．
（6）对于甲或乙中的电阻丝，产生热量的多少除了与电阻和通电时间有关外，还与通过电阻丝的电流大小有关，
该实验装置还可以通过调节滑动变阻器的滑片位置，改变电路中电流的大小，所以该实验装置还可以研究通电时间一定时导体产生的热量与电流大小的关系．
大量实验证明，电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比，这个规律叫焦耳定律．其表达式为：Q=I²Rt．
故答案为：（1）温度计示数变化；
（2）质量相同、初温相同；
（3）不相同；
（4）控制变量法和转换法；
（5）在电流、通电时间一定时，导体的电阻越大，电流通过导体产生的热量越多；
（6）电流大小；Q=I²Rt．

点评 本题考查了学生对焦耳定律实验的了解和掌握，应注意控制变量法和转换法的应用，理解并掌握这两种方法是正确解题的前提与关键．