Question

2．如圖探究電流通過導體產生的熱量跟什么因素有關的實驗中，兩相同的透明容器中通過U形管中的液體密封了等量的空氣．實驗中通過觀察U形管內液柱的變化，反映電阻產生熱量的多少．

（1）若想探究“電阻和通電時間相同時，導體產生的熱量與電流大小的關系”，請你用筆畫線代替導線，連接圖中器材形成實物電路并在有方框中畫出對應的電路圖．實驗中發現通電后，左方電阻發熱更快，則探究的結論是：在電阻和通電時間相同時，導體電流越大產生的熱量越多．
（2）此實驗用到的研究物理問題的方法是控制變量法．
（3）為探究“電流和通電時間相同時，導體產生的熱量與電阻大小的關系”，小江僅把圖中的R₂更換為10Ω的定值電阻，就接通電源開始實驗．請指出小江的錯誤之處，并提出糾正的意見．

Answer 1

分析 U形管內液柱的變化反映了液體體積的變化，反映了液體吸收熱量即電流產生熱量的多少；
（1）根據“在電流和通電時間相同時，導體產生的熱量與電阻大小的關系”，可確定是串聯電路，以根據電流流向法，從電源的正極出發依次畫出各電路原件回到負極即可，然后根據實物圖連接電路圖；在時間和電流相同的情況下，電阻越大，產生的熱量越多；
（2）探究“電阻和通電時間相同時，導體產生的熱量與電流大小的關系”，運用的是控制變量法；
（3）探究“電流和通電時間相同時，導體產生的熱量與電阻大小的關系”是應控制電流相同．

解答 解：實驗中通過觀察U形管內液柱的變化來比較電流產生的熱量的多少；
（1）將滑動變阻器，兩相同的透明容器中的U形管中，開關，逐一順次連接即可，滑動變阻的連線要注意一上一下，然后根據實物圖連接電路圖，如下圖所示：
；
通過兩電阻的電阻和通電時間相等，通過R₁的電流大于通過R₂的電流；左方電阻發熱更快，表明產生的熱量多，故可得出的結論是：在電阻和通電時間相同時，導體電流越大產生的熱量越多；
（2）實驗中，控制兩電阻的電流和通電時間相等，采用的是控制變量法；
（3）探究“電流和通電時間相同時，導體產生的熱量與電阻大小的關系”是應控制電流相同，小江僅把圖中的R₂更換為10Ω的定值電阻，此時通過兩個電阻的電流是不同的，正確做法是：把圖中的R₂更換為10Ω的定值電阻，同時去掉R₂上方的電阻．
故答案為：U形管內液柱的變化；（1）如上圖；在電阻和通電時間相同時，導體電流越大產生的熱量越多；（2）控制變量；（3）錯誤之處：沒有控制電流相同；把圖中的R₂更換為10Ω的定值電阻，同時去掉R₂上方的電阻．

點評 本題考查了學生對焦耳定律、串聯電路的電流關系的了解和掌握，屬于中考常見題型，利用好控制變量法、轉換法等是本題的解決關鍵．