Question

11．小明为了探究焦耳定律，设计了如图所示的实验，只连接了一次电路就完成了实验探究．他的方法是：用电阻丝（其中R_甲＞R_乙、R_甲=R_丙）给烧瓶中的煤油（煤油质量相等）加热，然后观察温度计的示数，就可以对比电阻丝产生热量的多少．请观察实验电路，分析回答下列问题：
（1）试验中选择煤油不选择水的原因是煤油的比热容比水小．探究电阻产生热量的多少与电阻的关系时，应该对比甲乙两个烧瓶中温度计的示数，甲瓶中的温度计示数高，原因是R_甲＞R_乙，甲电阻丝产生的热量多．
（2）探究电阻中产生热量的多少与电流关系时，应该对比甲丙两个烧瓶中煤油柱上升的高度．
（3）该实验中用到的研究物理问题的方法是控制变量法．

Answer 1

分析 （1）因为煤油的比热容比水小，相同质量的煤油和水比较，吸收或放出相同的热量，煤油的温度变化大；根据控制变量法分析；
（2）（3）知道热量与电流、电阻及通电时间有关，可变因素较多，本题是在电流、时间相同的前提下，使用不同的电阻，探究热量与电阻的关系，这采用的是控制变量法．

解答 解：由图可知，甲与乙是串联的，然后与丙并联在电路中：
（1）因为煤油的比热容比水的小，相同质量的煤油和水比较，吸收相同的热量，煤油温度升高的多，用煤油做实验效果更明显；
探究电阻产生热量的多少与电阻的关系时，应控制电流相同，甲与乙串联，电流相等，而电阻不同，所以应该对比甲乙两个烧瓶中温度计的示数；因为R_甲＞R_乙，甲电阻丝产生的热量多，所以甲瓶中的温度计示数高．
（2）探究电阻中产生热量的多少与电流关系时，应控制电阻不变（已知R_甲=R_丙），使电流不同，故应该对比甲丙两个烧瓶中煤油柱上升的高度；
（3）为保证通过两个电阻的电流总是相等，电阻应串联；同时保证了它们的通电时间也相等，导体中产生的热量就只与电阻有关了，为此采用了控制变量法．
故答案为：（1）小；甲乙；甲；R_甲＞R_乙，甲电阻丝产生的热量多；（2）甲丙；（3）控制变量法．

点评 采用控制变量法是探究实验常用的方法，本实验可通过控制电流、通电时间不变，只改变电阻，然后看热量的变化．