Question

小紅與小明分別用如圖所示的裝置探究電流一定時，電流產生的熱量與電阻的關系，他們分別將兩段阻值不同的電阻絲（R₁＜R₂）密封在完全相同的燒瓶中，并通過短玻璃管與氣球相連．（設他們所用的各種器材性能相同）

（1）在這個實驗中，電流產生熱量的多少是通過

 

體現出來的．
（2）他們同時開始進行實驗，在a、b、c、d四個氣球中，鼓起來最快的是

 

．
（3）小紅和小明的實驗方案中有一個是錯誤的，我認為

 

的方案是錯誤的．（不要求說明理由）

Answer 1

分析：（1）通過氣體的熱脹冷縮的程度來判斷產生熱量的多少；氣體熱脹冷縮的程度通過氣球的膨脹程度來判斷．
（2）根據焦耳定律，在電流和通電時間相同時，電阻越大產生的熱量越多；在電壓相同時，根據Q=

U2

R

t可知，通電時間相同，電阻越小、電壓越大，產生的熱量越多．
（3）探究電流一定時，電流產生的熱量與電阻的關系．所以在實驗過程中，需要控制電流和通電時間相等．因此需要將兩電阻串聯．

解答：解：（1）從實驗中可以看出，電流產生熱量的多少是通過氣球鼓起的程度來判斷的．
（2）由兩實驗可得：c、d兩電阻兩端電壓相同大于a、b兩端電壓，因此并聯時產生的熱量大于串聯時產生的熱量；并聯時，根據Q=

U2

R

t可知，電阻小的發熱量多，故c球膨脹明顯，其次為d；串聯時，根據Q=I²Rt可得，電阻越小發熱量越小，因a的電阻小，故a發燒量最小，故鼓起來最快的是氣球c．
（3）小明的方案中，通過兩電阻的電流不同，所以無法探究電流一定時，電流產生的熱量與電阻的關系；因此小明采用的方案是錯誤的．
故答案為：（1）氣球鼓起的程度；（2）c；（3）小明．

點評：此題通過實驗探究電流通過導體與電阻的關系，考查了學生對控制變量法的應用．并運用了轉換法來判斷產生熱量的多少，用氣球判斷氣體的膨脹程度，效果更明顯．