Question

19．小红和小明分别用图所示的装置，探究电流一定时，电流产生的热量与电阻的关系，他们分别将两段阻值不同的电阻丝（R₁＜R₂）密封在完全相同的烧杯中，并通过短玻璃管与气球相连．（设他们所用的各种同类器材性能相同）．

（1）他们同时开始进行实验，在a、b、c、d四个气球中，鼓起来最慢的是a球，最快的是c球；
（2）小红和小明的实验方案中，小明的实验方案是错误的（选填“小红”或“小明”），原因是没有控制电流不变．

Answer 1

分析 （1）由图可知，a、b气球所在的两电阻串联，c、d气球所在的两电阻并联，且电源的电压相同，比较c、d和ab的电压关系，根据Q=W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t比较c、d与ab之间的热量关系，电阻产生的热量越大，气球鼓起来的越快；根据串联电路的电流特点和Q=I²Rt比较a、b中电阻产生的热量关系，产生热量少的气球鼓起来的慢；
（2）探究电流一定时，电流产生的热量与电阻的关系，应控制通过电阻的电流相等，改变电阻的阻值，据此进行解答．

解答 解：（1）由图可知，a、b气球所在的两电阻串联，c、d气球所在的两电阻并联；
电源的电压相同，由串联和并联的电压特点可得U_c=U_d=U_a+U_b，
已知R₁＜R₂，且工作时间相同时，由Q=W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t可知，Q_c＞Q_d＞Q_ab（Q_ab为小红方案中两电阻丝产生的总热量），所以，c气球所在的电阻丝产生的热量最多，鼓起来最快；
因串联电路中各处的电流相等，所以，由Q=I²Rt可知，a气球所在的电阻丝产生的热量少，鼓起来最慢；
（2）小明的方案中，两电阻的电流不同，所以无法探究电流和时间一定时，电流产生的热量与电阻的关系，因此小明采用的方案是错误的，原因是他采取的是R₁与R₂的并联电路，没有控制通过两个不同电阻丝的电流相同．
故答案为：（1）a；c；（2）小明；电流．

点评 本题考查了探究电流一定时电流产生的热量与电阻关系的实验，涉及到串并联电路的特点和焦耳定律的灵活应用，要注意控制变量法和转换法的应用．