Question

6．为了探究电流产生的热量跟什么因素有关，王军设计了如图所示的甲、乙两种装置，他将两端阻值不同的电阻丝（R₁＜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，两次实验电源电压不变．

（1）在这个实验中，电流产生的热量多少是通过气球膨胀体积大小体现出来的．
（2）甲装置可探究电流产生的热量与电阻的关系．
（3）在装置甲、乙的两次实验中，通过比较相同时间里气球B与D的变化情况可探究电流产生的热量与电流的关系．
（4）在甲、乙两装置同时实验，在相同的通电时间里，与气球c（填气球字母标号）相通的电阻丝产生热量最多．
（5）小华设计了如图丙所示方案来实验（烧瓶与甲图中的相同）．比较小军和小华所示的两种不同的实验装置，你认为较好的装置是甲乙，理由是：气体的热胀冷缩效果比固液态更明显，实验现象更直观，时间更短．

Answer 1

分析 （1）此题通过气体的热胀冷缩的程度来判断产生热量的多少．气体热胀冷缩的程度通过气球的膨胀程度来判断；
（2）此题是探究电流一定时，电流产生的热量与电阻的关系．所以在实验过程中，需要控制电流和通电时间相等．因此需要将两电阻串联；
根据焦耳定律，在电流和通电时间相同时，电阻越大产生的热量越多；在电压相同时，根据Q=$\frac{{U}^{2}}{R}$t，通电时间相同，电阻越小、电压越大，产生的热量越多；
（3）用控制变量的思维去分析即可判断；
（4）联系所学过的控制变量的实验分析即可解决．
（5）根据气体及固体的热胀冷缩性质的不同，可以分析哪种实验方法更直观；而由气球演示不能得出准确的温度变化，故无法得出定量关系，故二者各有优缺点．

解答 解：（1）从实验中可以看出，电流产生热量的多少是通过气球膨胀体积大小来判断的．
（2）根据焦耳定律，甲装置中，通过电流和通电时间相同，根据公式Q=I²Rt，甲装置可探究电流产生的热量与电阻的关系；
（3）根据焦耳定律，甲、乙的两次实验中，通过电阻和通电时间相同，根据公式Q=I²Rt，两电阻的电流不同，所以通过比较相同时间里气球B与D的变化情况可探究电流产生的热量与电阻的关系；
（4）根据焦耳定律，甲的方案中，通过电流和通电时间相同，根据公式Q=I²Rt，b鼓起的最早；乙的方案中，两电阻并联，两端的电压和通电时间相同，根据公式Q=$\frac{{U}^{2}}{R}$t，所以c鼓起的最早，b与c相比较，c电阻两端的电压大于b中电阻两端的电压，且c的电阻小于b的电阻，因此，c中的电流会大于b中的电流，由焦耳定律Q=I²Rt可知，c比b先鼓起．
（5）若选用图甲乙，理由是：气体的热胀冷缩效果比固液态更明显，实验现象更直观，时间更短．
（或：丙，理由是：用温度计能较准确地测出煤油的温度变化，便于定量研究）．
故答案为：（1）气球膨胀体积大小；（2）电阻；（3）电流；（4）c；（5）甲乙；气体的热胀冷缩效果比固液态更明显，实验现象更直观，时间更短．

点评 本题探究热量与电流及电阻的关系，要求能正确分析电路，掌握串并联电路的特点，并灵活应用焦耳定律分析解答．