Question

小华、小玲和小强分别设计了如图17所示的三个装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”．
（1）在小华设计的图甲这个实验中，电流产生的热量多少是通过

液柱上升的高度

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：

利用电流表指针的偏转显示电流大小

．

（2）在小玲设计的图乙中，将R₁和R₂串联接入电路中，这是为了保证

电流和通电时间

相同；
（3）在小强设计的图丙中，小强在烧瓶中装的是煤油，请问他为什么不选择在烧瓶中装满更容易获得的水？

煤油比热容小

．
（4）在小华进行的图甲实验中，发现装有

镍铬合金丝

可乐瓶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．
（5）对比三个同学的设计，谈谈他们的优缺点．

Answer 1

分析：（1）物体具有热胀冷缩的特点，温度升高时，液体体积会膨胀，间接知道物体吸收热量的多少；
转换法是物理研究经常采用的方法；
（2）在串联电路中，电流产生热量的多少与电阻大小、电流大小和通电时间成正比；
（3）由于煤油的比热容比水的比热容小，吸收相同的热量，煤油升高的温度多，使用煤油效果更好；
（4）长度和横截面积相同的铜丝和镍铬合金丝，铜丝电阻小，镍铬合金丝电阻大；通过不同导体的电流和通电时间相等，由焦耳定律可知阻值越大的电阻产生的热量越多、温度升高越快；
（5）对实验设计的评价包括能否完成实验任务，都能完成实验任务，设计过程是否严谨，操作是否简单，现象是否直观等等．

解答：解：
（1）电流通过导体产生的热量引起液体体积的变化，所以从液柱的上升高度大小间接得到热量的多少；
应用转换法的例子有：从小磁针偏转知道磁场的存在；从纸团在鼓面上跳动知道发声体在振动；从验电器指针偏转知道物体带了电；从物体能否做功判断物体是否具有能量，等等．
故答案为：液柱上升的高度；通过电流表指针偏转判断电流大小．
（2）要探究电流产生的热量与电阻的关系，必须保证通过不同电阻的电流和通电时间相同，所以两电阻丝要串联．
故答案为：电流和通电时间．
（3）为了使效果明显，应使用比热容小的煤油进行实验．
故答案为：煤油比热小．
（4）在小华进行的图甲实验中，发现装有镍铬合金丝可乐瓶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．
故答案为：镍铬合金丝；大．
（5）答：甲和乙利用空气的膨胀来研究电热的多少，丙利用液体的膨胀来研究电热的多少，空气的膨胀要大于液体的膨胀，所以甲和乙实验现象明显．
甲和丙观察的是液柱或温度计液柱的变化较乙更精确．

点评：本题考查了学生对焦耳定律、吸热公式的应用、串联电路的电流关系的了解和掌握，理解并用好控制变量法、转换法是本题的关键．