Question

4．某同學用如圖所示的裝置研究“電流通過導體時產生的熱量與導體電阻大小的關系”．圖中兩個燒瓶內盛有煤油，溫度計顯示煤油的溫度，兩瓶煤油中都浸泡著一段金屬絲，甲瓶中銅絲的電阻比乙瓶中鎳鉻合金絲的電阻小．
（1）實驗采用的是控制變量的研究方法，試驗的設計依據是電流的熱效應．
（2）兩個燒瓶內盛有煤油應該質量和初溫都相等．
（3）閉合開關后，通過兩段金屬絲中的電流是相等的．（選填“相等”或“不相等”）
（4）一段時間后，可以觀察到甲瓶中溫度計的示數小于乙瓶中溫度計的示數；（選填“大于”、“等于”或“小于”）判斷依據是由焦耳定律Q=I²Rt可知，當電流和通電時間相同時，電阻越大產生的熱量越多．
（5）兩個燒瓶內盛煤油而不盛水，這是因為水的比熱容大，溫度變化小．

Answer 1

分析 （1）根據焦耳定律可知，研究電流通過導體時產生的熱量與導體電阻大小的關系時，應該采用控制變量法，控制通過導體電流的大小和通電時間相等；
（2）實驗中根據溫度計示數升高的快慢可知導體產生熱量多少與電阻的關系，據此分析兩瓶中煤油的相同量；
（3）由圖可知兩電阻絲串聯在電路中，通過兩段金屬絲中的電流是相等的；
（4）根據焦耳定律Q=I²Rt可知，當電流和通電時間相同時，電阻越大產生的熱量越多；
（5）因為煤油的比熱容比水小，相同質量的煤油和水比較，吸收或放出相同的熱量，煤油的溫度變化大，據此分析．

解答 解：
（1）由焦耳定律可知，電流通過導體產生的熱量與通過的電流、導體的電阻和通電時間有關，為了研究電流與導體電阻的關系，要控制通過的電流和通電時間不變，該方法是我們常用的控制變量法．試驗的設計依據是電流的熱效應；
（2）實驗中根據溫度計示數升高的快慢可知導體產生熱量多少與電阻的關系，所以兩個燒瓶內盛有煤油應該質量和初溫都相等；
（3）由圖可知兩電阻絲串聯在電路中，通過兩段金屬絲中的電流是相等的；
（4）由焦耳定律Q=I²Rt可知，當電流和通電時間相同時，電阻越大產生的熱量越多；甲瓶中銅絲的電阻比乙瓶中鎳鉻合金絲的電阻小，通電一段時間后，甲瓶中電阻絲放出的熱量小于乙瓶中放出的熱量，所以觀察到甲瓶中溫度計的示數小于乙瓶中溫度計的示數；
（5）因為煤油的比熱容比水的小，相同質量的煤油和水比較，吸收相同的熱量，煤油溫度升高的多，用煤油做實驗效果更明顯．
故答案為：（1）控制變量；熱；（2）質量；初溫；（3）相等；（4）小于；由焦耳定律Q=I²Rt可知，當電流和通電時間相同時，電阻越大產生的熱量越多；（5）比熱容．

點評 本題考查了學生對焦耳定律的認識和理解，并可以通過實驗來驗證自己目的，同時在該實驗中利用了控制變量法和轉換法，該實驗方法在實驗探究中經常用到．