Question

16．在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中．

（1）小明设计的实验装置如图甲所示，两个透明容器中密封着等量的空气，通过U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，将两容器中的电阻丝串联起来接到电原两端，通过两段电阻丝的电流相同，通电一定时间后，可以发现，电流产生的热量与电阻大小有关．
（2）如图乙所示，两个密闭容器中的电阻一样，在其中一个容器的外部，将一个电阻和这个容器内的电阻并联，通电一定时间后，可以发现，由于通过两容器中电阻丝的电流不同，电流产生的热量也不同．
（3）小华设计的实验电路如图丙所示，A、B烧瓶内分别装有质量和初温完全相同的煤油，选用的两电阻丝的阻值不同，实验中通过观察温度计示数的变化来比较两个烧瓶中的电阻丝产生热量的多少．
（4）小明认为自己的实验装置比小化的好，原因是实验现象明显（说出一条即可）．

Answer 1

分析 （1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法；
电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，探究时运用了控制变量法；
探究电流产生热量跟电阻关系时，控制通电时间和电流不变；
（2）探究电流产生热量跟通电电流关系时，控制通电时间和电阻不变；
（3）电流通过电阻丝做功，消耗电能转化为内能，产生的热量被煤油吸收，煤油吸收热量的多少我们直接看不到，但煤油吸收热量温度升高，本实验是通过温度计的示数变化反应电流产生的热量多少（转换法）；
（4）根据气体和液态吸热后体积的变化情况进行分析．

解答 解：
（1）据实验装置可知，电流通过导体产生热量使得容器中的空气受热膨胀，从而导致U型管中的液面会发生变化，故虽然热量的多少不能直接观察，但可以通过U型管液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法；
在甲装置中，将容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过他们的电流I与通电时间t相同，探究导体产生的热量与电阻的关系；
（2）在乙装置中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，B端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即I_右=I_左，两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I_右=I₁+I₂，两电阻阻值相等，则支路中电流相等，I₁=I₂，所以右边容器中的通过电阻的电流是左侧通过电流的一半，探究导体产生的热量与电流的关系；
（3）在丙图装置中，两电阻丝串联，让通过的电流和通电时间相同，研究电流产生的热量与导体电阻的关系．通电后电流通过电阻丝做功，产生热量被煤油吸收，使煤油的温度升高，通过观察温度计的示数变化来判断电流产生的热量的多少；
（4）用电热丝对空气加热，克服了用电热丝对液体加热所需的加热时间长，实验现象不明显的缺陷，有利于观察．
故答案为：（1）液面高度的变化；电阻大小；（2）电流；（3）温度计示数的变化；（4）实验现象明显．

点评 此题主要考查的是学生对“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”实验的理解和掌握，注意控制变量法和转换法的运用，同时考查了学生对焦耳定律变形公式的理解和掌握，难度较大．