Question

8．在如图所示的实验电路中，R₁、R₂是两个电阻圈，R₁＞R₂，电阻圈上各夹一根火柴．接通电路，一会儿观察到两电阻圈上的火柴先后被点燃，这说明电流通过电阻时会产生热，将电能转化为内能．若继续进行以下实验：
（1）断开开关，待两个电阻圈完全冷却，再重新各夹一根火柴，使变阻器接入电路的阻值较大．接通电路，经历时间t₁，R₁上的火柴先被点燃．这说明在电流与通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多．
（2）断开开关，待两个电阻圈完全冷却，再重新各夹一根火柴，使变阻器接入电路的阻值较小．接通电路，经历时间t₂，R₁上的火柴先被点燃，比较发现t₂小于t₁．由此推理在电阻相同的情况下，电流越大，产生相同的热量所需时间越短．
（3）实验采用的是控制变量的研究方法，实验设计依据的是Q=I²Rt．

Answer 1

分析 ①根据焦耳定律可知，电流产生的热量多少与电流大小、电阻大小和通电时间有关；
②分析实验条件的不同，根据所出现的实验现象，分析答题，本实验应用了控制变量法，注意该方法的使用．

解答 解：火柴被点燃说明增加了火柴的内能，由实验可知应是由电流做功引起的，即电能转化为热能（内能）
（1）由电路图可知，两电阻串联，通过两电阻的电流I和通电时间t相同，由于电阻R₁的阻值大于R₂的阻值，R₁上的火柴先被点燃，这说明在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大产生的热量越多．
故答案为：在电流与通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多．
（2）在此实验中，滑动变阻器的阻值比原来小，所以电路中的电流大于（1）中的电流，结果R₁上的火柴点燃时间比原来的时间短，由此可知，在电阻相同的情况下，电流越大，产生相同的热量所需时间越短．
（3）电流大小、电阻大小和通电时间都会影响电流产生热量的多少，所以探究电流产生热量多少的实验中采取了控制变量的研究方法；该实验设计依据是焦耳定律Q=I²Rt．
故答案为：电；内；（1）在电流与通电时间相同的情况下，电阻越大，（2）产生的热量越多；在电阻相同的情况下，电流越大，产生相同的热量所需时间越短；（3）控制变量；Q=I²Rt．

点评 此题主要考查了电流的热效应、焦耳定律的探究实验，考查了学生对实验中控制变量法的应用；控制变量法是物理实验的常用方法，要掌握．