Question

11．如图1是王红同学探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置．两个透明容器中密封着等量的空气，没有通电时，两端工形管中液面相平，通过工形管中液面高度的变化说明煤油温度的变化．本装置是为了探究产生热量与电流的关系．
（1）实验的煤油初温和质量相等，煤油中电阻丝都为5Ω，且在同一电路中，采用了转换法和控制变量法的实验方法．
（2）通电一段时间后，左侧U形管中液面的高度差比右侧的大，你的结论是在电阻和通电时间一定时，电流越大，电阻产生的热量越多．
（3）如果要探究电流产生的热量与电阻的关系，可以将本装置右边的进行改进，你改进的方法是取掉右侧外露在空气中的电阻丝，并将煤油中5Ω的阻值更换为10Ω或15Ω的阻值．
（4）王红同学进一步改进装置如图2所示，将左侧装煤油的容器换成装初温相同、质量相等的水，并取掉右侧外露在空气中的电阻丝，就能探究水和煤油的吸热能力，通电一段时间后的现象如图2所示．只比较左右U形管的高度差的不同，就知道水的吸热能力更强．
 

Answer 1

分析 电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，探究电流产生的热量根电流关系，应控制电阻和通电时间不变；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；
（1）（2）由焦耳定律Q=I²Rt可知，Q与I、R及t有关，所以应采用控制变量法进行分析、判断；
（3）要探究电流产生的热量与电阻的关系，需保持通过电阻的电流相同，电阻不同，据此分析改进的方法；
（4）要比较水和煤油的吸热能力，需用相同的加热器给质量相同的不同液体加热，通过温度计示数的变化比较液体的吸热能力．

解答 解：由图1可知，两密闭容器中电阻的阻值和通电时间相同，由并联电路的电流特点可知通过两容器内电阻的电流不同，则该实验装置是为了探究电流产生的热量与电流的关系；
（1）探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验时，需采用转化法和控制变量法进行实验；
（2）根据图1可知，右侧电阻丝与另一电阻丝并联，故左右容器中电阻丝的电阻和通电时间相同，由焦耳定律Q=I²Rt可知，左侧电阻产生热量多；则左侧容器内空气吸收的热量多，气体压强大，即左侧U形管中液面的高度差比右侧的大，故得出的结论为在电阻和通电时间一定时，电流越大，电阻产生的热量越多；
（3）要探究电流产生的热量与电阻的关系，需保持通过电阻的电流相同，电阻不同，因此取掉右侧外露在空气中的电阻丝，并将煤油中5Ω的阻值更换为10Ω或15Ω的阻值；
（4）要比较水和煤油的吸热能力，需将左侧装煤油的容器换成装初温相同、质量相等的水，并取掉右侧外露在空气中的电阻丝，就能探究水和煤油的吸热能力；
根据图2可知，加热相同时间，煤油的温度变化较大，水的温度变化较小，因此水的吸热能力强，即只比较左右U形管的高度差的不同，就知道水的吸热能力更强．
故答案为：电流；（1）控制变量法；（2）在电阻和通电时间一定时，电流越大，电阻产生的热量越多；（3）取掉右侧外露在空气中的电阻丝，并将煤油中5Ω的阻值更换为10Ω或15Ω的阻值；（4）质量；水．

点评 本题主要考查的是学生对“电流通过导体产生的热量与什么因素有关的”实验的理解和掌握，注意控制变量法和转换法的运用，同时考查了学生对焦耳定律变形公式的理解和掌握本，有一定的难度．