Question

為了探究電流產生的熱量跟什么因素有關，王軍設計了如圖所示的甲裝置，他將兩端阻值不同的電阻絲（R₁＜R₂）分別密封在兩個完全相同的燒瓶中，并通過短玻璃管與相同的氣球相連，

（1）在這個實驗中，電流產生的熱量多少是通過

氣球膨脹的程度大小

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．
（2）甲裝置可探究電流產生的熱量與

電阻

的關系．
（3）甲裝置實驗中，在相同的通電時間里，與氣球

B

（填氣球字母標號）相通的電阻絲產生熱量最多．
（4）教材上的實驗裝置如圖乙所示（燒瓶與圖中的相同）．比較甲、乙兩種不同的實驗裝置，你認為較好的裝置是

圖甲

，理由是：

氣體的熱脹冷縮效果比固液態更明顯，實驗現象更直觀，時間更短

．

Answer 1

分析：（1）由題意及實驗的原理圖可知當瓶中電阻絲發熱后會使氣體膨脹，則連在瓶中的氣球會產生膨脹，根據氣球膨脹的情況可得出溫度升高的多少；轉換法在物理學中有很多應用，主要用來演示一些不易直接觀察的物理量的變化；
（2）由甲圖可知，兩電阻串聯，則可知電路中電流一定相等，由焦耳定律可知兩瓶中產生的熱量應與電阻有關，故可探究電流產生的熱量與電阻的關系；
（3）根據Q=I²Rt即可判斷出在電流、通電時間都相等的情況下，哪個電阻絲產生的熱量多；
（4）根據氣體及固體的熱脹冷縮性質的不同，可以分析哪種實驗方法更直觀；而由氣球演示不能得出準確的溫度變化，故無法得出定量關系，故二者各有優缺點．

解答：解：（1）當電阻絲通電后，電流產生熱量使煤油溫度升高，從而使氣球膨脹，因此可根據氣球膨脹的程度大小可知溫度升高的多少；
（2）甲中兩電阻串聯，則兩電阻中的電流相等，則可知熱量應由電阻有關，根據氣球膨脹的多少可知熱量的多少，則可知熱量與電阻大小的關系；
（3）甲圖中兩電阻串聯，則通過兩電阻的電流相等，由焦耳定律可得，電阻大的電阻絲發熱較多，即B中發熱量要多；
（4）若選用圖甲，理由是：氣體的熱脹冷縮效果比固液態更明顯，實驗現象更直觀，時間更短．（或選擇乙，理由是：用溫度計能較準確地測出煤油的溫度變化，便于定量研究）
故答案為：
（1）氣球膨脹的程度大�。�
（2）電阻；
（3）B；
（4）圖甲；氣體的熱脹冷縮效果比固液態更明顯，實驗現象更直觀，時間更短．

點評：本實驗探究熱量與電流、電阻以及時間的關系，選擇實驗器材的能力以及學生分析實驗的能力；本題中需要注意以下兩點：①在探究焦耳定律時，需要運用控制變量法和轉換法；②選擇裝置時，要考慮裝置的利弊，能夠靈活選擇并闡述自己的觀點．