Question

为了探究电流产生的热量跟什么因素有关，王军设计了如图所示的甲装置，他将两端阻值不同的电阻丝（R₁＜R₂）分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与相同的气球相连，

（1）在这个实验中，电流产生的热量多少是通过

气球膨胀的程度大小

体现出来的，像这种用能直接观测的量来显示不容易直接观测的量的方法叫“转换法”，这种方法在物理学研究中经常用到．
（2）甲装置可探究电流产生的热量与

电阻

的关系．
（3）甲装置实验中，在相同的通电时间里，与气球

B

（填气球字母标号）相通的电阻丝产生热量最多．
（4）教材上的实验装置如图乙所示（烧瓶与图中的相同）．比较甲、乙两种不同的实验装置，你认为较好的装置是

图甲

，理由是：

气体的热胀冷缩效果比固液态更明显，实验现象更直观，时间更短

．

Answer 1

分析：（1）由题意及实验的原理图可知当瓶中电阻丝发热后会使气体膨胀，则连在瓶中的气球会产生膨胀，根据气球膨胀的情况可得出温度升高的多少；转换法在物理学中有很多应用，主要用来演示一些不易直接观察的物理量的变化；
（2）由甲图可知，两电阻串联，则可知电路中电流一定相等，由焦耳定律可知两瓶中产生的热量应与电阻有关，故可探究电流产生的热量与电阻的关系；
（3）根据Q=I²Rt即可判断出在电流、通电时间都相等的情况下，哪个电阻丝产生的热量多；
（4）根据气体及固体的热胀冷缩性质的不同，可以分析哪种实验方法更直观；而由气球演示不能得出准确的温度变化，故无法得出定量关系，故二者各有优缺点．

解答：解：（1）当电阻丝通电后，电流产生热量使煤油温度升高，从而使气球膨胀，因此可根据气球膨胀的程度大小可知温度升高的多少；
（2）甲中两电阻串联，则两电阻中的电流相等，则可知热量应由电阻有关，根据气球膨胀的多少可知热量的多少，则可知热量与电阻大小的关系；
（3）甲图中两电阻串联，则通过两电阻的电流相等，由焦耳定律可得，电阻大的电阻丝发热较多，即B中发热量要多；
（4）若选用图甲，理由是：气体的热胀冷缩效果比固液态更明显，实验现象更直观，时间更短．（或选择乙，理由是：用温度计能较准确地测出煤油的温度变化，便于定量研究）
故答案为：
（1）气球膨胀的程度大小；
（2）电阻；
（3）B；
（4）图甲；气体的热胀冷缩效果比固液态更明显，实验现象更直观，时间更短．

点评：本实验探究热量与电流、电阻以及时间的关系，选择实验器材的能力以及学生分析实验的能力；本题中需要注意以下两点：①在探究焦耳定律时，需要运用控制变量法和转换法；②选择装置时，要考虑装置的利弊，能够灵活选择并阐述自己的观点．