Question

17．为了探究电流产生的热量跟什么因素有关，王军设计了如下图所示的甲、乙两种装置，他将两根阻值不同的电阻丝（R₁＜R₂）分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与相同的气球相连，两次实验电源电压不变．
（1）实验中通过气球膨胀的程度大小的变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少．
（2）甲装置可探究电流产生的热量与电阻的关系．
（3）在装置甲、乙的两次实验中，通过比较相同时间里气球B与D的变化情况，可探究电流产生的热量与电流的关系．
（4）甲、乙两装置同时实验，在相同的通电时间里，与C气球（填气球字母标号）相通的电阻丝产生的热量最多．
（5）王军设计的装置中用到了气球，请你作出对该器材的选择的评价：优点：气体的热胀冷缩效果比固液态更明显，实验现象更直观，时间更短，缺点是：气球演示不能得出准确的温度变化，故无法得出定量关系．．

Answer 1

分析 （1）转换法是用一个便于观察或侧的物理量或数值，来反映不易直接观察的物理量的方法．当瓶中电阻丝发热后会使气体膨胀，则连在瓶中的气球会产生膨胀．
（2）（3）电流产生热量与导体中的电流、导体电阻和通电时间有关，所以探究电流产生的热量跟什么因素有关时要采用控制变量法．由此分析解答．
（4）由焦耳定律比较四个电阻产生的热量可知哪个电阻丝产生的热量最多．
（5）根据气体及液体的热胀冷缩性质的不同，可以分析哪种实验方法更直观；而由气球演示不能得出准确的温度变化，故无法得出定量关系，故二者各有优缺点．

解答 解：
（1）当电阻丝通电后，电流产生热量使瓶内温度升高，从而使气球膨胀，根据气球膨胀的程度大小可知电流通过电阻丝产生的热量的多少．这种方法叫转换法；
（2）甲中阻值不相等两电阻串联，则两电阻中的电流相等，通电时间也相等，所以可探究电流产生热量与电阻大小的关系；
（3）由乙图可知两电阻并联，而B瓶与D瓶电阻相等，电压不相等，则可知两瓶中的电流不同，可探究电流产生的热量与通过电流的关系；
（4）甲图中两电阻串联，则通过两电阻的电流相等，由焦耳定律可得，电阻大的电阻丝发热较多，即B中发热量要多；
乙图中两电阻并联，则电压相等，由Q=W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t可得，电阻小的发热量要多，故C比D发热量要多；
而B、D电阻相等，由欧姆定律可得，B中电流小于D中电流，故D中热量要比B中热量多，故C中热量最多；
（5）选用气球的优点是：气体的热胀冷缩效果比液态更明显，实验现象更直观，时间更短；缺点是：气球演示不能得出准确的温度变化，故无法得出定量关系．
故答案为：（1）气球膨胀的程度大小；（2）电阻；（3）电流；（4）C；（5）优点：气体的热胀冷缩效果比固液态更明显，实验现象更直观，时间更短，缺点是：气球演示不能得出准确的温度变化，故无法得出定量关系．

点评 本题探究热量与电流及电阻的关系，要求能正确分析电路，掌握串并联电路的特点，并灵活应用焦耳定律分析解答