Question

10．为了探究电流产生的热量跟什么因素有关，小梦设计了如图所示的家甲、乙两种装置，他将两端阻值不同的电阻丝（R₁＜R₂）分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与相同的气球相连，两次实验电源电压不变．

（1）在甲实验中，电流产生的热量多少是通过气球膨胀的程度大小体现出来的，像这种用能直接观测的量来显示不容易直接观测的量的方法叫“转换法”，这种方法在物理学研究中经常用到，请举一例研究声音是由振动产生的，用乒乓球的振动来显示音叉的振动．
（2）在甲装置实验，在相同的通电时间里，与气球B（填气球字母标号）相通的电阻丝产生热量最多．
（3）教材上的实验装置如图乙所示（烧瓶与图中的相同）．比较甲、乙图所示的两种不同的实验装置，你认为较好的装置是甲，理由是：气体的热胀冷缩效果比固液态更明显，实验现象更直观，时间更短．

Answer 1

分析 （1）由题意及实验的原理图可知当瓶中电阻丝发热后会使气体膨胀，则连在瓶中的气球会产生膨胀，根据气球膨胀的情况可得出温度升高的多少；转换法在物理学中有很多应用，主要用来演示一些不易直接观察的物理量的变化，如声音、分子的运动及磁场等；
（2）由甲图可知，两电阻串联，则可知电路中电流一定相等，由焦耳定律可知两瓶中产生的热量应与电阻有关；
（3）根据气体及液体的热胀冷缩性质的不同，可以分析哪种实验方法更直观；而由气球演示不能得出准确的温度变化，故无法得出定量关系，故二者各有优缺点．

解答 解：
（1）在甲实验中，当电阻丝通电后，电流产生热量使煤油温度升高，从而使气球膨胀，根据气球膨胀的程度大小可知温度升高的多少；
转换法是将不易观察的现象转换成较明显的物理现象；例如：
①研究声音是由振动产生的，用乒乓球的振动来显示音叉的振动
②研究分子运动时，用固体、液体、气体的扩散推测分子的热运动
③用吸引大头针的多少观测磁铁的磁性强弱．
（2）甲图中两电阻串联，则通过两电阻的电流相等，由焦耳定律可得，电阻大的电阻丝发热较多，即B中发热量要多；
（3）若选用图甲，理由是：气体的热胀冷缩效果比液态更明显，实验现象更直观，时间更短．
（或：乙，理由是：用温度计能较准确地测出煤油的温度变化，便于定量研究．）
故答案为：
（1）气球膨胀的程度大小；研究声音是由振动产生的，用乒乓球的振动来显示音叉的振动；（2）B；
（3）甲：气体的热胀冷缩效果比固液态更明显，实验现象更直观，时间更短．

点评 本题探究热量与电流及电阻的关系，要求能正确分析电路，掌握串并联电路的特点，并灵活应用焦耳定律分析解答．