Question

2．如图探究电流通过导体产生的热量跟什么因素有关的实验中，两相同的透明容器中通过U形管中的液体密封了等量的空气．实验中通过观察U形管内液柱的变化，反映电阻产生热量的多少．

（1）若想探究“电阻和通电时间相同时，导体产生的热量与电流大小的关系”，请你用笔画线代替导线，连接图中器材形成实物电路并在有方框中画出对应的电路图．实验中发现通电后，左方电阻发热更快，则探究的结论是：在电阻和通电时间相同时，导体电流越大产生的热量越多．
（2）此实验用到的研究物理问题的方法是控制变量法．
（3）为探究“电流和通电时间相同时，导体产生的热量与电阻大小的关系”，小江仅把图中的R₂更换为10Ω的定值电阻，就接通电源开始实验．请指出小江的错误之处，并提出纠正的意见．

Answer 1

分析 U形管内液柱的变化反映了液体体积的变化，反映了液体吸收热量即电流产生热量的多少；
（1）根据“在电流和通电时间相同时，导体产生的热量与电阻大小的关系”，可确定是串联电路，以根据电流流向法，从电源的正极出发依次画出各电路原件回到负极即可，然后根据实物图连接电路图；在时间和电流相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多；
（2）探究“电阻和通电时间相同时，导体产生的热量与电流大小的关系”，运用的是控制变量法；
（3）探究“电流和通电时间相同时，导体产生的热量与电阻大小的关系”是应控制电流相同．

解答 解：实验中通过观察U形管内液柱的变化来比较电流产生的热量的多少；
（1）将滑动变阻器，两相同的透明容器中的U形管中，开关，逐一顺次连接即可，滑动变阻的连线要注意一上一下，然后根据实物图连接电路图，如下图所示：
；
通过两电阻的电阻和通电时间相等，通过R₁的电流大于通过R₂的电流；左方电阻发热更快，表明产生的热量多，故可得出的结论是：在电阻和通电时间相同时，导体电流越大产生的热量越多；
（2）实验中，控制两电阻的电流和通电时间相等，采用的是控制变量法；
（3）探究“电流和通电时间相同时，导体产生的热量与电阻大小的关系”是应控制电流相同，小江仅把图中的R₂更换为10Ω的定值电阻，此时通过两个电阻的电流是不同的，正确做法是：把图中的R₂更换为10Ω的定值电阻，同时去掉R₂上方的电阻．
故答案为：U形管内液柱的变化；（1）如上图；在电阻和通电时间相同时，导体电流越大产生的热量越多；（2）控制变量；（3）错误之处：没有控制电流相同；把图中的R₂更换为10Ω的定值电阻，同时去掉R₂上方的电阻．

点评 本题考查了学生对焦耳定律、串联电路的电流关系的了解和掌握，属于中考常见题型，利用好控制变量法、转换法等是本题的解决关键．