Question

11．如圖1是王紅同學探究電流通過導體時產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關的實驗裝置．兩個透明容器中密封著等量的空氣，沒有通電時，兩端工形管中液面相平，通過工形管中液面高度的變化說明煤油溫度的變化．本裝置是為了探究產(chǎn)生熱量與電流的關系．
（1）實驗的煤油初溫和質量相等，煤油中電阻絲都為5Ω，且在同一電路中，采用了轉換法和控制變量法的實驗方法．
（2）通電一段時間后，左側U形管中液面的高度差比右側的大，你的結論是在電阻和通電時間一定時，電流越大，電阻產(chǎn)生的熱量越多．
（3）如果要探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關系，可以將本裝置右邊的進行改進，你改進的方法是取掉右側外露在空氣中的電阻絲，并將煤油中5Ω的阻值更換為10Ω或15Ω的阻值．
（4）王紅同學進一步改進裝置如圖2所示，將左側裝煤油的容器換成裝初溫相同、質量相等的水，并取掉右側外露在空氣中的電阻絲，就能探究水和煤油的吸熱能力，通電一段時間后的現(xiàn)象如圖2所示．只比較左右U形管的高度差的不同，就知道水的吸熱能力更強．
 

Answer 1

分析 電流產(chǎn)生的熱量跟電流大小、電阻大小、通電時間有關，探究電流產(chǎn)生的熱量根電流關系，應控制電阻和通電時間不變；探究電流產(chǎn)生熱量跟電阻關系時，控制通電時間和電流不變；
（1）（2）由焦耳定律Q=I²Rt可知，Q與I、R及t有關，所以應采用控制變量法進行分析、判斷；
（3）要探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關系，需保持通過電阻的電流相同，電阻不同，據(jù)此分析改進的方法；
（4）要比較水和煤油的吸熱能力，需用相同的加熱器給質量相同的不同液體加熱，通過溫度計示數(shù)的變化比較液體的吸熱能力．

解答 解：由圖1可知，兩密閉容器中電阻的阻值和通電時間相同，由并聯(lián)電路的電流特點可知通過兩容器內電阻的電流不同，則該實驗裝置是為了探究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關系；
（1）探究電流通過導體時產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關的實驗時，需采用轉化法和控制變量法進行實驗；
（2）根據(jù)圖1可知，右側電阻絲與另一電阻絲并聯(lián)，故左右容器中電阻絲的電阻和通電時間相同，由焦耳定律Q=I²Rt可知，左側電阻產(chǎn)生熱量多；則左側容器內空氣吸收的熱量多，氣體壓強大，即左側U形管中液面的高度差比右側的大，故得出的結論為在電阻和通電時間一定時，電流越大，電阻產(chǎn)生的熱量越多；
（3）要探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關系，需保持通過電阻的電流相同，電阻不同，因此取掉右側外露在空氣中的電阻絲，并將煤油中5Ω的阻值更換為10Ω或15Ω的阻值；
（4）要比較水和煤油的吸熱能力，需將左側裝煤油的容器換成裝初溫相同、質量相等的水，并取掉右側外露在空氣中的電阻絲，就能探究水和煤油的吸熱能力；
根據(jù)圖2可知，加熱相同時間，煤油的溫度變化較大，水的溫度變化較小，因此水的吸熱能力強，即只比較左右U形管的高度差的不同，就知道水的吸熱能力更強．
故答案為：電流；（1）控制變量法；（2）在電阻和通電時間一定時，電流越大，電阻產(chǎn)生的熱量越多；（3）取掉右側外露在空氣中的電阻絲，并將煤油中5Ω的阻值更換為10Ω或15Ω的阻值；（4）質量；水．

點評 本題主要考查的是學生對“電流通過導體產(chǎn)生的熱量與什么因素有關的”實驗的理解和掌握，注意控制變量法和轉換法的運用，同時考查了學生對焦耳定律變形公式的理解和掌握本，有一定的難度．