Question

为了探究“电流做功与电压大小和电流大小的关系”，某同学特别设计了两个实验，已知两个烧瓶中装有质量相等的煤油，且 R₁＞R₂，图甲采用串联电路，在通电时间相同的情况下，探究电流做功跟电压大小的关系．

（1）通电一段时间，通过观察两玻璃管内煤油上升的高度和______，结果是左边玻璃管内煤油上升的高度大，我们可以推测：在通电时间相同、通电电流相等的情况下，______越大，电流做功越多．这里的推测先后运用了______法和______的办法进行实验，测量多组不同数据．
（2）该同学要继续探究在通电时间相同时，电流做功跟电流大小之间的关系．他使用的器材如图乙所示，电阻丝、煤油与原来相同．请根据这个目标，用笔画线代替导线，将图乙的实物连接图补充完整．
（3）小琴认为实验次数太少，结论具有偶然性，但又不想增加新的器材，实验中可以采取______的办法进行实验，测量多组不同数据．
（4）请根据电流所做的功跟电压、电流和通电时间的关系式及欧姆定律，推证电流通过一电炉丝时产生的热量为：Q=I²Rt．

Answer 1

解：（1）通电一段时间，通过观察两玻璃管内煤油上升的高度，上升高的电流做功多，同时观察电压表的示数，结果左边玻璃管内煤油上升的高度大，我们可以推测：在通电时间相同、通电电流相等的情况下，电压越大，电流做功越多；
这里的推测先后用了控制变量法和转换法；
（2）探究在通电时间相同时，电流做功跟电流的大小之间的关系，要保持电压相同，要将两电阻并联，如图所示；
（3）学生电源能改变提供的电压值，若不添加新器材，可以通过学生电源改变电源电压，从而多做几次实验．
（4）设电炉丝的电阻、电压、电流和通电时间依次为R、U、I、t．
∵电流做功全部转化为内能，
∴Q=W=UIt=I²Rt．
故答案为：（1）电压表的示数；电压；控制变量；转换．
（2）如图所示．
（3）改变电源电压．
（4）推导过程同上．
分析：（1）由W=UIt可知，电流做功与电流、电压、通电时间有关，甲图为串联，通电时间、通过电流相等，两电阻阻值不同研究电流做功与电压的关系；电流做功多少无法直接比较，我们可以通过温度计的示数变化来比较，先后用了控制变量法和转换法；
（2）探究在通电时间相同时，电流做功跟电流的大小之间的关系，要保持电压相同，要将两电阻并联，据此连接实物图；
（3）不添加新器材，可以改变电源电压来实现多次实验，得出更准确地结论；
（4）电炉丝为纯电阻，电流做功全部转化为内能，Q=W=UIt，再利用欧姆定律推导．
点评：本题考查了利用转换法来表现电流做功的多少，以及串联电路中电流和电压的特点，特别需要注意：一是在串联电路中，导体分担的电压与导体的电阻成正比，即导体的电阻越大其分担的电压越大、电流做功越多；二是电炉为纯电阻用电器，电流做功全部转化为内能．