Question

8．小明和小红分别用下图所示的装置，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瓶中，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）在这个实验中电流产生热量的多少是通过气球膨胀体积大小体现出来的．
（2）他们同时开始进行实验，a、b、c、d四个气球鼓起来最快的是c．
（3）小红和小明的实验方案，小红的方案（选填“小红”或“小明”）是错误的，理由是为他的实验中，R₁与R₂电流不相同，无法探究出电流一定时，电流产生的热量与电阻的关系．
（4）本实验中，应用的物理方法有控制变量法和转换法，请你再举一个同样也用到这两个实验方法的物理实验：电阻大小的影响因素、影响蒸发快慢的因素．

Answer 1

分析 （1）此题通过气体的热胀冷缩的程度来判断产生热量的多少．气体热胀冷缩的程度通过气球的膨胀程度来判断；
（2）此题是探究电流一定时，电流产生的热量与电阻的关系．所以在实验过程中，需要控制电流和通电时间相等．因此需要将两电阻串联；
根据焦耳定律，在电流和通电时间相同时，电阻越大产生的热量越多；在电压相同时，根据Q=$\frac{{U}^{2}}{R}$t，通电时间相同，电阻越小、电压越大，产生的热量越多；
（3）用控制变量的思维去分析即可判断；
（4）联系所学过的控制变量的实验分析即可解决．

解答 解：（1）从实验中可以看出，电流产生热量的多少是通过气球膨胀体积大小来判断的．
（2）根据焦耳定律，小红的方案中，通过电流和通电时间相同，根据公式Q=I²Rt，b鼓起的最早；小明的方案中，两电阻并联，两端的电压和通电时间相同，根据公式Q=$\frac{{U}^{2}}{R}$t，所以C鼓起的最早，b与c相比较，c电阻两端的电压大于b中电阻两端的电压，且c的电阻小于b的电阻，因此，c中的电流会大于b中的电流，由焦耳定律Q=I²Rt可知，c比b先鼓起．
（3）小红的方案中，两电阻的电流不同，所以无法探究一定时，电流产生的热量与电阻的关系．
（4）据上面的分析可知，此实验中应用了控制变量法和转换法，如研究电阻大小的影响因素、探究影响蒸发快慢的因素等实验也用到了该方法．
故答案为：（1）气球膨胀体积大小；（2）c；（3）小红的方案；因为他的实验中，R₁与R₂电流不相同，无法探究出电流一定时，电流产生的热量与电阻的关系；（4）控制变量；电阻大小的影响因素、影响蒸发快慢的因素．

点评 此题通过实验探究电流通过导体与电阻的关系，考查了学生对控制变量法的应用．并运用了转换法来判断产生热量的多少，用气球判断气体的膨胀程度，效果更明显．