Question

20．為了探究電流產(chǎn)生的熱量跟什么因素有關(guān)，王軍設(shè)計了如圖所示的家甲、乙兩種裝置，他將兩端阻值不同的電阻絲（R₁＜R₂）分別密封在兩個完全相同的燒瓶中，并通過短玻璃管與相同的氣球相連，兩次實驗電源電壓不變．

（1）在這個實驗中，電流產(chǎn)生的熱量多少是通過氣球膨脹的程度大小體現(xiàn)出來的，像這種用能直接觀測的量來顯示不容易直接觀測的量的方法叫“轉(zhuǎn)換法”，這種方法在物理學研究中經(jīng)常用到，請舉一例研究聲音是由振動產(chǎn)生的，用乒乓球的振動來顯示音叉的振動（或研究分子運動時，用固體、液體、氣體的擴散推測分子的熱運動或用吸引大頭針的多少觀測磁鐵的磁性強弱）．
（2）甲裝置可探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系．
（3）在甲裝置實驗，在相同的通電時間里，與氣球B（填氣球字母標號）相通的電阻絲產(chǎn)生熱量最多．
（4）教材上的實驗裝置如圖乙所示（燒瓶與圖中的相同）．比較甲、乙圖所示的兩種不同的實驗裝置，你認為較好的裝置是甲，理由是：氣體的熱脹冷縮效果比固液態(tài)更明顯，實驗現(xiàn)象更直觀，時間更短（或：乙：能得出準確的溫度變化）．

Answer 1

分析 （1）由題意及實驗的原理圖可知當瓶中電阻絲發(fā)熱后會使氣體膨脹，則連在瓶中的氣球會產(chǎn)生膨脹，根據(jù)氣球膨脹的情況可得出溫度升高的多少；轉(zhuǎn)換法在物理學中有很多應(yīng)用，主要用來演示一些不易直接觀察的物理量的變化，如聲音、分子的運動及磁場等；
（2）由甲圖可知，兩電阻串聯(lián)，則可知電路中電流一定相等，由焦耳定律可知兩瓶中產(chǎn)生的熱量應(yīng)與電阻有關(guān)，故可探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系；
（3）由焦耳定律比較電阻產(chǎn)生的熱量可知哪個電阻絲產(chǎn)生的熱量最多；
（4）根據(jù)氣體及液體的熱脹冷縮性質(zhì)的不同，可以分析哪種實驗方法更直觀；而由氣球演示不能得出準確的溫度變化，故無法得出定量關(guān)系，故二者各有優(yōu)缺點．

解答 解：（1）當電阻絲通電后，電流產(chǎn)生熱量使煤油溫度升高，從而使氣球膨脹，根據(jù)氣球膨脹的程度大小可知溫度升高的多少；
轉(zhuǎn)換法是將不易觀察的現(xiàn)象轉(zhuǎn)換成較明顯的物理現(xiàn)象；例如：
①研究聲音是由振動產(chǎn)生的，用乒乓球的振動來顯示音叉的振動
②研究分子運動時，用固體、液體、氣體的擴散推測分子的熱運動
③用吸引大頭針的多少觀測磁鐵的磁性強弱．
（2）甲中兩電阻串聯(lián)，則兩電阻中的電流相等，則可知熱量應(yīng)由電阻有關(guān)，根據(jù)氣球膨脹的多少可知熱量的多少，則可知熱量與電阻大小的關(guān)系；
（3）甲圖中兩電阻串聯(lián)，則通過兩電阻的電流相等，由焦耳定律可得，電阻大的電阻絲發(fā)熱較多，即B中發(fā)熱量要多；
（4）若選用圖甲，理由是：氣體的熱脹冷縮效果比液態(tài)更明顯，實驗現(xiàn)象更直觀，時間更短．
（或：乙，理由是：用溫度計能較準確地測出煤油的溫度變化，便于定量研究．）
故答案為：（1）氣球膨脹的程度大��；研究聲音是由振動產(chǎn)生的，用乒乓球的振動來顯示音叉的振動（或研究分子運動時，用固體、液體、氣體的擴散推測分子的熱運動或用吸引大頭針的多少觀測磁鐵的磁性強弱）；（2）電阻；（3）B；（4）甲：氣體的熱脹冷縮效果比固液態(tài)更明顯，實驗現(xiàn)象更直觀，時間更短（或：乙：能得出準確的溫度變化）．

點評 本題探究熱量與電流及電阻的關(guān)系，要求能正確分析電路，掌握串并聯(lián)電路的特點，并靈活應(yīng)用焦耳定律分析解答．