Question

2．為了探究“電流通過導體產生的熱量與導體電阻的關系”，小明采用了如圖所示的實驗裝置，將兩段阻值不等的電阻絲分別浸沒在兩瓶質量相等的煤油中（其中R₁＞R₂）．
（1）該實驗裝置可以保證兩個電阻的通電時間和電流保持相等．
（2）在閉合開關通電一段時間后，甲、乙兩燒瓶內煤油溫度較高的是甲瓶．由此可知，在通電時間相同，電流一定的情況下，電阻越大，電流產生的熱量越多．
（3）老師介紹，該實驗中燒瓶內不裝水而裝煤油，是由于水的比熱容較大．小明得此啟發(fā)后提出將上述實驗裝置中的乙燒瓶做些改動，就可以用來做“比較水和煤油比熱容的大小”的實驗，具體改動如下：首先要將R₂換成R₃，讓R₃=R₁，其次還要將乙燒瓶中原來的煤油換成水，確保所換水和甲燒瓶中煤油質量、溫度相同．本實驗中水和煤油比熱容的大小是通過溫度變化來反映的．

Answer 1

分析 （1）導體產生的熱量與導體的電阻、電流、通電時間有關．當研究導體產生的熱量與電阻的關系時，應控制導體中的電流、通電時間相同；當研究導體產生的熱量與電流的關系時，應控制導體的電阻、通電時間相同．這種研究問題的方法是控制變量法．
（2）根據焦耳定律Q=I²Rt，結合控制變量法得出結論；
（3）由吸熱公式Q_吸=cm△t可知，要比較水和煤油的比熱容大小，應讓兩瓶中水和煤油的質量m相等、吸收的熱量相等，通過比較它們升高的溫度大小關系，得出比熱容的大小關系．

解答 解：
（1）如圖所示的實驗中，兩電阻串聯，控制電流相等，通電時間相同；
（2）通電時間和電流相同時，根據焦耳定律Q=I²Rt可知，電阻越大，放出的熱量越多，所以甲燒瓶中的溫度計示數較高；說明甲燒瓶中電阻絲放出的熱量比乙燒瓶中電阻絲放出的熱量多．即表明在電流和通電時間相同的情況下，導體的電阻越大，在導體上所產生的熱量就越多．
（3）要比較水和煤油的比熱容，則應讓水和煤油的質量、溫度相等，吸收的熱量相等，由溫度的變化求得比熱的大小；
故用相同質量的水代替煤油，兩瓶中都有相同長度的電阻絲，電阻相等；由Q=I²Rt，在電流、電阻相等時，通電時間相等電阻絲產生熱量則相等；實驗發(fā)現煤油溫度變化的快，說明煤油的比熱容較小，水的比熱容大．
故答案為：（1）電流；（2）甲；多；（3）質量、溫度相同；溫度變化．

點評 本題通過焦耳定律的實驗重點考查學生對控制變量法、轉化法的掌握和應用，以及學生分析實驗現象得出結論的能力；控制變量法為物理實驗中的常用方法，應重點掌握．