Question

1．在探究“电流通过导体产生的热量与电流、电阻和通电时间是否有关”实验中，可供选择的实验器材有：稳压电源、10Ω电阻、5Ω电阻和开关各一个，导线若干；还有六个如图所示的实验装置，容器内电阻丝的阻值分别为5Ω、5Ω、10Ω、10Ω、10Ω、15Ω．
（1）在探究“电流通过导体产生的热量与电阻是否有关”时，选择了几个实验装置，所选择的实验装置容器内电阻丝的阻值分别为5Ω、10Ω和15Ω．
（2）在探究“电流通过导体产生的热量与电流是否有关”时，请画出电路图．（要求：在电路图上标出各电阻的阻值，并注明哪几个电阻是电阻丝）
（3）该实验中采集什么信息来反映电流通过电阻丝产生热量的多少？U形管中液面高度差的大小．理由是：电流通过电阻丝产生的热量越多，容器中空气的温度就越高，压强就越大，U形管中液面高度差就越大．

Answer 1

分析 （1）要探究导体产生的热量与导体电阻大小的关系，应控制通过两导体的电流与通电时间相等，改变电阻丝电阻大小；
（2）要探究导体产生的热量与导体电流大小的关系，应控制通过两导体的电阻与通电时间相等，使通过电阻丝电流不同．由此设计实验电路图；
（3）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转化法．

解答 解：
电流通过导体产生的热量与电流、电阻和通电时间是否有关．所以在探究中要使用控制变量法．
（1）要探究导体产生的热量与导体电阻大小的关系，应控制通过两导体的电流与通电时间相等，将不同阻值的电阻丝串联在电路中．所以所选择的实验装置容器内的电阻丝分别为：5Ω、10Ω和15Ω；
（2）要探究导体产生的热量与导体电流大小的关系，应控制通过两导体的电阻与通电时间相等，使通过电阻丝电流不同．
由题可知，六个实验装置中，有两个是5Ω三个是10Ω的电阻丝，为了尽能实验次数多，故选择三个10Ω的电阻丝进行探究，将它们按下图所示连成实验电路：
；
（3）据试验装置可知，电流通过导体产生热量使得容器中的空气受热膨胀，从而导致U型管中的液面会发生变化，且电流通过电阻丝产生的热量越多，容器中空气的温度就越高，压强就越大，U形管中液面高度差就越大．故虽然热量的多少不能直接观察，但可以通过U型管液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转化法．
故答案为：
（1）5Ω、10Ω和15Ω；
（2）见上图；
（3）U形管中液面高度差的大小；电流通过电阻丝产生的热量越多，容器中空气的温度就越高，压强就越大，U形管中液面高度差就越大．

点评 本题考查了学生利用控制变量法和转换法探究电流产生热量多少和各影响因素之间的关系的实验．