Question

董妍同学设计了如图所示的实验装置，探究“电流的热效应跟电阻大小的关系”．
（1）说明利用该实验装置如何解决探究的问题；
（2）实验过程中她发现实验现象并不明显，可能的原因是什么？（写出两种）
（3）张晖同学利用电流的热效应烧水，观察到水沸腾后继续加热，水的温度却保持不变，既然水没有变得更热，那么电热器所供给的能量跑到哪里去了呢？该同学猜想能量可能跑到水蒸气里去了，请你从不同的角度用生活经验或实验现象予以证实．

Answer 1

分析：①为研究电流的热效应跟电阻的关系，应用控制变量法，控制通电时间和电流一定，比较电阻R₁和R₂产生的热量的多少．产生热量多的气球膨胀的大．
②实验中气球膨胀差别不大，原因很多：可能是气球漏气，也可能是球皮太厚，还可能是R₁、R₂的阻值大小相近等．
③水沸腾时，虽然继续加热，但温度保持不变，所加的热量正好用来完成沸腾，即使液态的水变为气态，生活经验--水沸腾时，继续加热，水蒸气能把壶盖顶起．

解答：解：（1）控制在电流相同的条件下，相等时间内，观察比较两个气球膨胀的程度，判断电流的热效应跟电阻大小的关系．
（2）实验现象不明显的原因：装置气密性不好（气球漏气）；球皮太厚；电阻R₁、R₂的阻值相近；电源电压太低（电流太小）．
（3）从做功角度
生活经验--
①水沸腾时，继续加热，水蒸气能把壶盖顶起；
②水沸腾变成水蒸气，能为机械提供动力．
实验现象--
①水沸腾时，继续加热，试管的塞子能被冲出；
②水沸腾时，继续加热，水蒸气能推动叶轮转动．
从热传递角度
生活经验-
-①水沸腾变成蒸汽能为城市的集中供热提供优越的方式；
②100℃的水蒸气烫伤比100℃的水烫伤更严重．
实验现象--
①实验能说明沸水与同温度的蒸汽给物体加热效果不同；
②水沸腾时，继续加热，产生较多蒸汽能把馒头较快蒸熟．

点评：本题是一道较难的电学实验题，应用的实验方法是控制变量法，判断出根据气球的膨胀程度来识别电流的热效应跟电阻大小的关系是解答本题的难点．本题的第三问，对该实验的分析和论证也是一难点．