Question

1．如图所示，是探究“焦耳定律”的实验电路，在烧瓶中装入质量相等的煤油，用电阻丝加热，然后观察插入密封烧瓶里的细玻璃管中煤油液柱上升的高度，就可以比较电阻丝放热的多少，回答下列问题：
（1）请将实物电路连接完整
（2）探究“电流产生热量的多少与电阻大小的关系”时，应断开开关S₂、闭合开关S₁，在相同实验内，对比甲、乙两个烧瓶中煤油液柱上升的高度，则这两个烧瓶中电阻丝的阻值应该是不相等的．（填“相等”或“不相等”）
（3）探究“电流产生热量的多少与电流大小的关系”，闭合开关S₁、S₂，在相同时间内，对比乙、丙两个烧瓶中煤油液柱上升的高度，则这两个烧瓶中电阻丝的阻值应该是相等的．（填“相等”或“不相等”）
（4）在不改动现有电路的条件下，小文还设计了另一种实验方案探究“电流产生热的多少与电流的关系”，他的方法是断开开关S₁、闭合开关S₂，通过调节滑动变阻器来改变通过电阻丙的电流，并在相同的时间里，观察烧瓶中煤油液柱上升的高度，进行比较．

Answer 1

分析 该题利用了转换法，把电热的多少通过玻璃管中煤油上升的高度表现出来，为了探究电热的多少与电阻或电流的关系，采用了控制变量法，首先利用公式Q=I²Rt并结合控制变量法，找出需要控制的变量，再结合图示选择出合适的电阻丝，在此基础上烧瓶中电阻丝阻值的关系即可得出．

解答 解：（1）探究“电流产生热量的多少与电阻的关系”时，由公式Q=I²Rt可知，应控制两电阻丝的电流和通电时间相等，而电阻不相等，从图中可知，将甲和乙两根电阻丝串联；
探究“电流产生热量的多少与电流的关系”时，由公式Q=I²Rt可知，应控制两电阻丝的电阻和通电时间相等，而电流不相等，由图知，将电阻丝并并联接入电路，且乙、丙两电阻丝电阻相等；
滑动变阻器采用“一上一下”的连接方式，如下图所示：

（2）探究“电流产生热量的多少与电阻的关系”时，由公式Q=I²Rt可知，应控制两电阻丝的电流和通电时间相等，而电阻不相等，从图中可知，甲和乙两根电阻丝串联，因此通过它们的电流和通电时间相等，所以甲乙两烧瓶中的电阻丝阻值应不相等．
（3）探究“电流产生热量的多少与电流的关系”时，由公式Q=I²Rt可知，应控制两电阻丝的电阻和通电时间相等，而电流不相等，由图知电阻丝乙与丙是并联关系，它们通电时间相等，为达到实验目的，应保证两电阻丝的电阻相等．
（4）为了探究“电流产生热量的多少与电流的关系”，在不改动现有电路的条件下，还可以断开S₁，只将丙接入电路，通过滑动变阻器来改变电路中的电流，进行对比分析．
故答案为：（1）见上图；（2）不相等；（3）相等；（4）断开开关S₁、闭合开关S₂，通过调节滑动变阻器来改变通过电阻丙的电流，并在相同的时间里，观察烧瓶中煤油液柱上升的高度，进行比较．

点评 本题考查了可以利用控制变量法，并结合所研究的问题选取合适的实验器材，并且可以把所学的物理知识在生活中加以应用．