Question

20．小車探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流大小的關(guān)系”，他猜想電熱可能還與電阻大小和通電時間有關(guān)．他所用的器材有：穩(wěn)壓電源6V、開關(guān)各一個；定值電阻R₁（10Ω）、R₂（15Ω）各一個；連接U形管的絕熱塑料盒三個，盒內(nèi)密封著空氣，盒內(nèi)的電阻絲R₀的阻值是10Ω（如圖所示）；另外導(dǎo)線若干．
（1）本實(shí)驗(yàn)中控制不變的物理量是電流和通電時間．
（2）設(shè)計本實(shí)驗(yàn)的電路圖，要求：表明各元件的符號，畫出3個不同電流I₁、I₂、I₃的位置，作圖方法如”．
（3）根據(jù)你在（2）中設(shè)計的電路圖，寫出I₁、I₂、I₃的大小關(guān)系I₁=I₂=I₃．
（4）實(shí)驗(yàn)中，小車發(fā)現(xiàn)有2個U形管內(nèi)的液面高度差幾乎相同，他多次重復(fù)試驗(yàn)，仍重復(fù)出現(xiàn)該現(xiàn)象，經(jīng)經(jīng)常，絕熱塑料盒和U形管沒有漏氣．小車在學(xué)習(xí)了焦耳定律的知識后，通過分析找到了該現(xiàn)象的原因，原因是電流太小或者電阻絲的阻值太�。�

Answer 1

分析 （1）導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體的電阻、電流、通電時間有關(guān)．當(dāng)研究導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系時，應(yīng)控制導(dǎo)體中的電流、通電時間相同；當(dāng)研究導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系時，應(yīng)控制導(dǎo)體的電阻、通電時間相同．這種研究問題的方法是控制變量法；
（2）探究電流產(chǎn)生熱量多少與電阻大小的關(guān)系時，要保持電流大小，和通電時間相等時，應(yīng)改變電阻大小，觀察液面的高度變化；
探究電流產(chǎn)生熱量多少與通電時間的關(guān)系時，要保持電流大小，和電阻大小相等時，應(yīng)改變通電時間，觀察液面的高度變化，據(jù)此設(shè)計實(shí)驗(yàn)的電路圖；
（3）根據(jù)（2）中設(shè)計的電路圖，判斷電流的大小關(guān)系；
（4）根據(jù)焦耳定律Q=I²Rt，結(jié)合控制變量法得出結(jié)論．

解答 解：
（1）要探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系”，要控制電流相等，通電時間相同，改變通過導(dǎo)體電阻的大��；
（2）探究電流產(chǎn)生熱量多少與電阻大小的關(guān)系時，要保持電流大小，和通電時間相等時，應(yīng)改變電阻大��；探究電流產(chǎn)生熱量多少與通電時間的關(guān)系時，要保持電流大小，和電阻大小相等時，應(yīng)改變通電時間，根據(jù)以上分析可知，要把兩電阻串聯(lián)中同一電路中，電路圖如下：

（3）由上圖可知，電阻阻R₁、R₂串聯(lián)在電路中，所以電路各處電流相同，即I₁=I₂=I₃；
（4）在絕熱塑料盒和U形管沒有漏氣的前提下，實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)有2個U形管內(nèi)的液面高度差幾乎相同，說明電阻絲產(chǎn)生的熱量太少，根據(jù)Q=I²Rt可知，產(chǎn)生的原因可能是：電流太小或者電阻絲的阻值太小．
故答案為：（1）電流；通電時間；（2）見上圖；（3）I₁=I₂=I₃；（4）電流太小或者電阻絲的阻值太�。�

點(diǎn)評 本題考查了學(xué)生對焦耳定律、串并聯(lián)電路的電流關(guān)系以及控制變量法和轉(zhuǎn)化法的了解和掌握，難度不大，但綜合性強(qiáng)．