Question

12．小明和小红想利用如图所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”．两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶A中的金属丝是铜丝，电阻比较小，烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大．两瓶煤油中温度计可以显示煤油的温度．

（1）为达到实验目的，请按要求连接实验电路图（要求滑片向右移动时电流变大）
（2）小红问小明：“打开水龙头就可以得到水，干嘛不用水代替煤油？”对于这个问题，小明与他的同学给出了下列四种答案，你认为最合理的是D．
A．因为煤油有颜色便于观察
B．因为煤油有比较大的热值
C．因为煤油有比较小的密度
D．因为煤油有比较小的比热容
（3）实验中，小明和小红发现烧瓶B中温度计的示数升高的快．这表明：在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越大，产生的热量越多．
（4）小红把实验装置作了一些改动：在相同的烧瓶A、B中装满煤油，用细玻璃管代替温度计做实验，当煤油温度上升时，会看到细玻璃管内的液面明显上升．下列实验中没有用到这种思想和方法的是C．
A．将不同的电阻丝分别接到同一电路中，通过比较电流的大小来比较电阻的大小
B．将乒乓球靠近发声的音叉，通过乒乓球被弹开显示音叉在振动
C．研究电功大小与哪些因素有关的实验中，取用两个不同灯泡
D．将小铁屑均匀洒在磁体周围，通过观察铁屑的分布情况来认识磁场的分布情况．

Answer 1

分析 （1）要探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”，必须控制通过两电阻丝的电流相同，由题目要求闭合开关、滑动变阻器的滑片向右移动时电路中电流变大，滑动变阻器接法是一上一下；
（2）因为煤油的比热容比水小，相同质量的煤油和水比较，吸收或放出相同的热量，煤油的温度变化大，据此分析；
（3）B烧瓶中温度计的示数升高的快说明B烧瓶中的煤油吸收的热量多，而A、B两个烧瓶中的电阻丝串联，通过两电阻丝的电流和通电时间相同，根据焦耳定律Q=I²Rt分析判断．
（4）物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量，这就是转换法．

解答 解：
（1）要探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”，必须控制通过两电阻丝的电流相同，所以，两电阻丝要串联，滑动变阻器接法是一上一下，由题滑片向右移动时电路中电流变大，则连入电阻须变小，所以要把右下接线柱接入电路中，如图所示：

（2）因为煤油的比热容比水的小，相同质量的煤油和水比较，吸收相同的热量，煤油温度升高的多，用煤油做实验效果更明显，故选D；
（3）由焦耳定律Q=I²Rt可知，在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越大，产生的热量越多；
（4）本题采用了转换法通过液面高度的上升来反应温度的变化，转换法常用来演示一些不易观察的现象；即不进行定量的测量而只进行定性分析，初中实验中既应用转换法：
A、将不同的电阻丝分别接到同一电路中，通过比较电流的大小来比较电阻的大小，运用了转换法；
B、将乒乓球靠近发声的音叉，通过乒乓球被弹开显示音叉在振动，运用了转换法；
C、研究电功大小与哪些因素有关的实验中，取用两个不同规格的灯泡，没有运用转换法；
D、将小铁屑均匀洒在磁体周围，通过观察铁屑的分布情况来认识磁场的分布情况，运用了转换法．
所以没有运用转换法的是C．
故答案为：（1）见上图；（2）D；（3）在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越大；（4）C．

点评 本题通过焦耳定律的实验重点考查学生对控制变量法、转化法的掌握和应用，以及学生分析实验现象得出结论的能力；控制变量法为物理实验中的常用方法，应重点掌握．