Question

13．探究電流通過導體時產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)，設計了如圖甲所示實驗，兩個燒瓶中盛著等量的煤油，溫度計顯示煤油的溫度．兩瓶煤油中都有一段電阻絲，且R_甲＞R_乙，兩瓶中的電阻絲串聯(lián)起來接到電路中．
（1）實驗中，通過觀察溫度計的示數(shù)變化，來粗略說明電流產(chǎn)生熱量的多少，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(zhuǎn)換法．
（2）實驗中，小宇和小剛發(fā)現(xiàn)甲燒瓶中溫度計的示數(shù)升高得快．這表明：在電流和通電時間相同的情況下，導體的電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多．
（3）探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量與電流大小的關(guān)系時，應調(diào)節(jié)滑動變阻器來改變電路中電流大小，前后都用相同的通電時間，將同一（選填“同一”或“不同”）燒瓶中溫度計的示數(shù)變化情況進行比較．
（4）如果用電阻絲對煤油加熱，觀察溫度計示數(shù)變化的過程會非常耗時，為了減少實驗時間，提出了如下改進的設想，設想一：將煤油換成水來做實驗，設想二：如圖乙通過加熱空氣來做實驗．根據(jù)所學知識，斷定設想一是錯誤的，原因是水的比熱容大，溫度難改變，會更耗時間．
（5）使用電烙鐵時，我們會發(fā)現(xiàn)：通電一段時間后，電烙鐵很熱，而跟電烙鐵連接的導線卻不是很熱．針對這一現(xiàn)象，同學們經(jīng)過討論形成了F面四個問題．你認為最有探究價值且易于探究的科學問題是C
A．電烙鐵產(chǎn)生的熱量與那些因素有關(guān)？B．導線產(chǎn)生的熱量與那些因素有關(guān)？
C．電流通過導體時產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)？D．電烙鐵為什么比導線熱？

Answer 1

分析 （1）轉(zhuǎn)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）知道通過的電流相等，由焦耳定律可知阻值越大的電阻產(chǎn)生的熱量越多、溫度升高越快．
（3）由Q=I²Rt可知，探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量與通過導體電流關(guān)系時，應控制通電時間和電阻相同，電流不同，而滑動變阻器有改變電路中電流的作用，據(jù)此分析．
（4）要想讓電熱絲在放出相同的熱量的情況下，溫度上升的快，就要換用比熱容較小的物質(zhì)．
（5）電流通過導體產(chǎn)生的熱量，與電流的大小、導體的電阻及通電時間都有關(guān)系，電烙鐵和導線發(fā)熱情況不同，相同條件是電流和通電時間，發(fā)熱多少可能與電烙鐵、導線本身有關(guān)．

解答 解：
（1）當電阻絲通電后，電流產(chǎn)生熱量使煤油溫度升高，從而溫度計示數(shù)上升，根據(jù)溫度計上升的溫度可知電流產(chǎn)生熱量的多少．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(zhuǎn)換法；
（2）由圖知，兩電阻串聯(lián)，電流相等，由焦耳定律Q=I²Rt得，電阻大的在相同時間產(chǎn)生的熱量多，升高的溫度快；即：在電流和通電時間相同的情況下，導體的電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多．
（3）探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量與通過導體電流關(guān)系時，為了改變電路中的電流，需在電路中串聯(lián)一個滑動變阻器來改變電路中電流大小，通電相同時間后，由于電阻不同，因此將同一瓶子中的現(xiàn)象進行比較．
（4）設想一是錯誤的，因為水的比熱容大，吸收或放出相同的熱量后，溫度變化�。�
（5）使用電烙鐵時，通電一段時間后，電烙鐵很熱，而跟電烙鐵連接的導線卻不是很熱．說明電烙鐵產(chǎn)生的熱量較多，已知電烙鐵與導線是串聯(lián)的，通過的電流和通電時間都相同，只有電阻不同，所以可以提出的問題是：“電流通過導體時產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)？”．故選C．
故答案為：（1）轉(zhuǎn)換法；（2）越多；（3）同一；（4）比熱容；（5）C．

點評 本題是“探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”的實驗題，考查對焦耳定律、比熱容的應用、串聯(lián)電路的電流關(guān)系的了解和掌握，實驗中應用了控制變量法與轉(zhuǎn)換法，要注意體會這兩種方法的應用．