Question

李明同學(xué)為了探究“消耗電能多少與電壓和電流大小的關(guān)系”，他用“控制變量法”設(shè)計(jì)了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中用到的儀器有：蓄電池、開(kāi)關(guān)、滑動(dòng)變阻器、兩個(gè)電壓表、兩個(gè)電流表、兩個(gè)相同的燒瓶中裝滿煤油，瓶中各裝一根阻值不相等的電阻絲R₁、R₂，且R₁＞R₂，瓶塞中插一根兩端開(kāi)口的細(xì)玻璃管．
實(shí)驗(yàn)1：裝置和電路如圖1（a）、（b）所示．實(shí)驗(yàn)中通過(guò)觀察細(xì)玻璃管中煤油上升的高度來(lái)判斷燒瓶中煤油溫度的變化量，其依據(jù)是：

 

；用煤油溫度的變化量來(lái)判斷消耗電能多少，其依據(jù)是

 

．因此，細(xì)管中煤油上升的高度可作為判斷消耗電能多少的依據(jù)．該實(shí)驗(yàn)是在通電時(shí)間相同的情況下，保持了

 

不變，研究

 

與

 

大小的關(guān)系．

實(shí)驗(yàn)2：探究“消耗電能多少與電流大小的關(guān)系”．李明同學(xué)在實(shí)驗(yàn)1用到的儀器中，去掉了兩電壓表V₁、V₂，改用兩電流表A₁、A₂，并且改變了實(shí)驗(yàn)電路的連接．請(qǐng)你根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，在圖2所示虛線框中畫(huà)出他在實(shí)驗(yàn)中所采用的電路圖．

Answer 1

分析：（1）物體吸熱后，溫度升高，根據(jù)熱脹冷縮可知物體的體積會(huì)變大；消耗電能的多少，我們是看不出來(lái)的，可以通過(guò)轉(zhuǎn)換法來(lái)說(shuō)明消耗熱量的多少；
探究“消耗電能多少與電壓和電流大小的關(guān)系”，在通電時(shí)間相同的情況下，應(yīng)該采用控制變量法，控制電流不變，研究消耗電能的多少和電壓的關(guān)系；
（2）探究“消耗電能多少與電流大小的關(guān)系”，應(yīng)該采用控制變量法，控制電壓不變，研究消耗電能的多少和電流大小的關(guān)系．

解答：解：（1）煤油吸熱后，溫度升高，根據(jù)熱脹冷縮可知煤油的體積會(huì)變大，所以實(shí)驗(yàn)中通過(guò)觀察細(xì)玻璃管中煤油上升的高度來(lái)判斷燒瓶中煤油溫度的變化量；
根據(jù)電流的熱效應(yīng)可知，電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)會(huì)向外放出熱量，煤油吸熱后溫度會(huì)升高，且放出的熱量越多，煤油的溫度升高的越高，說(shuō)明消耗的電能越多；
如圖1所示的實(shí)驗(yàn)，兩電阻串聯(lián)，控制電流相同，研究消耗電能的多少和電壓的關(guān)系；
（2）探究“消耗電能多少與電流大小的關(guān)系”，應(yīng)該采用控制變量法，控制電壓不變，研究消耗電能的多少和電流大小的關(guān)系，即兩電阻絲并聯(lián)，分別給兩電阻絲串聯(lián)一電流表測(cè)量通過(guò)電流的大小，如下圖：

故答案為：煤油熱脹冷縮；電流的熱效應(yīng)，煤油溫度升得越高說(shuō)明煤油吸熱越多，則消耗的電能越多；電流；消耗電能的多少；電壓；電路圖如上圖．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了學(xué)生對(duì)探究“消耗電能多少與電壓和電流大小的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)理解和應(yīng)用，掌握控制變量法和轉(zhuǎn)換法的應(yīng)用是解決此題的關(guān)鍵．