Question

12．小红同学在探究电流通过导体产生的热量与什么因素有关时采用了如图所示的实验装置．
（1）实验中通过观察U形管中液面高度的变化来比较电流通过导体产生热量的多少．
（2）你认为甲图所示的装置是用来 探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系．
（3）乙图所示装置中电阻R₁（选填“R₁”或”R₃”）产生的热量多．
（4）此实验运用的实验方法：控制变量法（或转换法）（写出一种即可）．

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，这种研究方法叫转化法；
（2）电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，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；
（3）电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，探究电流产生热量跟电流关系时，控制电阻和通电时间不变．

解答 解：
（1）据实验装置可知，电流通过导体产生热量使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，虽然产生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；
（2）由图甲可知，两阻值不同的电阻丝串联，通过电阻丝的电流与通电时间相等而电阻阻值不同，此装置可以探究：电流产生的热量与电阻的关系；
根据Q=I²Rt可知，由于右图中的电阻丝阻值较大，将此装置接到电源两端，通电一段时间，电流在右容器中产生的热量较多，B管液面上升得高；所以该装置是用来探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系；
（3）装置甲中一个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，右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，由Q=I²Rt可知，左边容器中的电阻产生的热量多；
（4）甲、乙两次实验中用到的研究物理问题的方法是控制变量法和转换法．
故答案为：（1）液面高度的变化；（2）电阻；（3）R₁；（4）控制变量法（或转换法）．

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、电流的关系”实验的理解和掌握，注意控制变量法和转换法的运用是解决该题的关键．突出运用所学知识解决实际问题的能力，明白U形管在实验中的作用，具有一定的综合性．