Question

8．采用如图电路装置探究“电流产生的热量跟什么因素有关”．
（1）实验中是通过观察U形管中液面高度差，比较出瓶内电阻丝的发热多少的．
（2）此时该装置是探究电流产生的热量跟电流的关系，通电一段时间，左（选填“左”或“右”）瓶内的电阻丝产生的热量多．
（3）让实验装置冷却到初始状态，把右瓶并联的两根电阻丝都放入瓶内，接通电源，比较两瓶内电阻丝发热的多少，此时该装置是否探究电流产生的热量跟电阻的关系，一段时间后，电阻丝产生的热量左瓶（选填“左瓶”、“右瓶”或“两瓶一样”）多．
（4）该实验中用到的物理研究方法是转换法和控制变量法．

Answer 1

分析 （1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映；
（2）电流产生的热量跟电流的大小、电阻的大小、通电时间有关；
探究电流产生热量跟电流关系时，需控制通电时间和电阻相同，改变电流的大小；
探究电流产生热量跟电阻关系时，需控制通电时间和电流相同，改变电阻的大小；
（3）分析图中的实验装置，看电流、电阻和通电时间中，哪些相同、哪些不同，从而判断实验探究电流产生的热量与什么因素有关；
根据焦耳定律的公式Q=I²Rt判断产生热量的多少．
（4）由实验中比较电阻丝产生热量多少和探究电流与什么因素有关的实验设计知道使用的研究方法．

解答 解：
（1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过U形管中液面高度差的变化来反映；
（2）如图的装置中，右边两个5Ω的电阻并联后与左边5Ω的电阻再串联；
根据串联电路的电流特点可知，右边两个电阻的总电流和左边电阻的电流相等，即I_右=I_左，
两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点可知I_右=I_内+I_外，比较可知I_左＞I_内；
两瓶中电阻相等（均为5Ω），通电时间相等，电流不同，故探究的是电流产生的热量跟电流的关系；
通电一段时间后，由于电阻相同、通电时间相同、I_左＞I_内，根据焦耳定律Q=I²Rt可知，左瓶内的电阻丝产生的热量多．
（3）让实验装置冷却到初始状态，把右瓶并联的两根电阻丝都放入瓶内，右瓶中两根电阻丝对瓶内空气进行加热；根据并联电路总电阻的计算公式可得，右瓶中两根5Ω电阻丝的总电阻为2.5Ω，小于5Ω，即R_左＞R_右；
两瓶内电阻丝的总电阻不相等，通电时间相等，电流相等，故探究的是电流产生的热量跟电阻的关系；
通电一段时间后，由于电流相同（即I_右=I_左）、通电时间相同、R_左＞R_右，根据焦耳定律Q=I²Rt可知，左瓶内的电阻丝产生的热量多．
（4）通过U形管中液面高度差的变化来反映电流通过导体产生热量的多少，这是转换法；
电流产生的热量跟电流的大小、电阻的大小、通电时间有关，探究电流与其中某个因素关系时控制另一个因素，这是控制变量法．
故答案为：（1）U形管中液面高度差；（2）电流；左；（3）电阻；左瓶；（4）转换法；控制变量法．

点评 本题考查了学生对焦耳定律的理解，注重了探究实验的考查，同时在该实验中利用了控制变量法和转换法，是中考物理常见题型．