Question

2．为了探究“电流通过导体产生的热量与导体电阻的关系”，小明采用了如图所示的实验装置，将两段阻值不等的电阻丝分别浸没在两瓶质量相等的煤油中（其中R₁＞R₂）．
（1）该实验装置可以保证两个电阻的通电时间和电流保持相等．
（2）在闭合开关通电一段时间后，甲、乙两烧瓶内煤油温度较高的是甲瓶．由此可知，在通电时间相同，电流一定的情况下，电阻越大，电流产生的热量越多．
（3）老师介绍，该实验中烧瓶内不装水而装煤油，是由于水的比热容较大．小明得此启发后提出将上述实验装置中的乙烧瓶做些改动，就可以用来做“比较水和煤油比热容的大小”的实验，具体改动如下：首先要将R₂换成R₃，让R₃=R₁，其次还要将乙烧瓶中原来的煤油换成水，确保所换水和甲烧瓶中煤油质量、温度相同．本实验中水和煤油比热容的大小是通过温度变化来反映的．

Answer 1

分析 （1）导体产生的热量与导体的电阻、电流、通电时间有关．当研究导体产生的热量与电阻的关系时，应控制导体中的电流、通电时间相同；当研究导体产生的热量与电流的关系时，应控制导体的电阻、通电时间相同．这种研究问题的方法是控制变量法．
（2）根据焦耳定律Q=I²Rt，结合控制变量法得出结论；
（3）由吸热公式Q_吸=cm△t可知，要比较水和煤油的比热容大小，应让两瓶中水和煤油的质量m相等、吸收的热量相等，通过比较它们升高的温度大小关系，得出比热容的大小关系．

解答 解：
（1）如图所示的实验中，两电阻串联，控制电流相等，通电时间相同；
（2）通电时间和电流相同时，根据焦耳定律Q=I²Rt可知，电阻越大，放出的热量越多，所以甲烧瓶中的温度计示数较高；说明甲烧瓶中电阻丝放出的热量比乙烧瓶中电阻丝放出的热量多．即表明在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越大，在导体上所产生的热量就越多．
（3）要比较水和煤油的比热容，则应让水和煤油的质量、温度相等，吸收的热量相等，由温度的变化求得比热的大小；
故用相同质量的水代替煤油，两瓶中都有相同长度的电阻丝，电阻相等；由Q=I²Rt，在电流、电阻相等时，通电时间相等电阻丝产生热量则相等；实验发现煤油温度变化的快，说明煤油的比热容较小，水的比热容大．
故答案为：（1）电流；（2）甲；多；（3）质量、温度相同；温度变化．

点评 本题通过焦耳定律的实验重点考查学生对控制变量法、转化法的掌握和应用，以及学生分析实验现象得出结论的能力；控制变量法为物理实验中的常用方法，应重点掌握．