Question

小華、小玲和小強分別設計了如圖17所示的三個裝置探究“導體產生的熱量與電阻大小的關系”．
（1）在小華設計的圖甲這個實驗中，電流產生的熱量多少是通過

液柱上升的高度

體現出來的，像這種用能直接觀測的量來顯示不容易直接觀測的量的方法叫“轉換法”，這種方法在物理學研究中經常用到，請舉一例：

利用電流表指針的偏轉顯示電流大小

．

（2）在小玲設計的圖乙中，將R₁和R₂串聯接入電路中，這是為了保證

電流和通電時間

相同；
（3）在小強設計的圖丙中，小強在燒瓶中裝的是煤油，請問他為什么不選擇在燒瓶中裝滿更容易獲得的水？

煤油比熱容小

．
（4）在小華進行的圖甲實驗中，發現裝有

鎳鉻合金絲

可樂瓶中溫度計的示數升高的快．這表明：在電流和通電時間相同的情況下，導體的電阻越

大

，產生的熱量越多．
（5）對比三個同學的設計，談談他們的優缺點．

Answer 1

分析：（1）物體具有熱脹冷縮的特點，溫度升高時，液體體積會膨脹，間接知道物體吸收熱量的多少；
轉換法是物理研究經常采用的方法；
（2）在串聯電路中，電流產生熱量的多少與電阻大小、電流大小和通電時間成正比；
（3）由于煤油的比熱容比水的比熱容小，吸收相同的熱量，煤油升高的溫度多，使用煤油效果更好；
（4）長度和橫截面積相同的銅絲和鎳鉻合金絲，銅絲電阻小，鎳鉻合金絲電阻大；通過不同導體的電流和通電時間相等，由焦耳定律可知阻值越大的電阻產生的熱量越多、溫度升高越快；
（5）對實驗設計的評價包括能否完成實驗任務，都能完成實驗任務，設計過程是否嚴謹，操作是否簡單，現象是否直觀等等．

解答：解：
（1）電流通過導體產生的熱量引起液體體積的變化，所以從液柱的上升高度大小間接得到熱量的多少；
應用轉換法的例子有：從小磁針偏轉知道磁場的存在；從紙團在鼓面上跳動知道發聲體在振動；從驗電器指針偏轉知道物體帶了電；從物體能否做功判斷物體是否具有能量，等等．
故答案為：液柱上升的高度；通過電流表指針偏轉判斷電流大�。�
（2）要探究電流產生的熱量與電阻的關系，必須保證通過不同電阻的電流和通電時間相同，所以兩電阻絲要串聯．
故答案為：電流和通電時間．
（3）為了使效果明顯，應使用比熱容小的煤油進行實驗．
故答案為：煤油比熱小．
（4）在小華進行的圖甲實驗中，發現裝有鎳鉻合金絲可樂瓶中溫度計的示數升高的快．這表明：在電流和通電時間相同的情況下，導體的電阻越大，產生的熱量越多．
故答案為：鎳鉻合金絲；大．
（5）答：甲和乙利用空氣的膨脹來研究電熱的多少，丙利用液體的膨脹來研究電熱的多少，空氣的膨脹要大于液體的膨脹，所以甲和乙實驗現象明顯．
甲和丙觀察的是液柱或溫度計液柱的變化較乙更精確．

點評：本題考查了學生對焦耳定律、吸熱公式的應用、串聯電路的電流關系的了解和掌握，理解并用好控制變量法、轉換法是本題的關鍵．