Question

某同學(xué)用如圖甲所示的裝置研究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體電阻大小的關(guān)系，圖中兩個(gè)燒瓶?jī)?nèi)盛有質(zhì)量和溫度均相等的煤油，溫度計(jì)顯示煤油的溫度，兩瓶煤油中均浸泡著一段金屬絲，燒瓶A中的金屬絲較粗較短，電阻比較小，燒瓶B中的金屬絲較長(zhǎng)較細(xì)，電阻比較大．實(shí)驗(yàn)時(shí)，該同學(xué)想把兩段金屬絲串聯(lián)接入電路．
（1）請(qǐng)用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，幫他完成電路；
（2）這樣連接的目的是

 

；
（3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以觀察到A瓶中溫度計(jì)的示數(shù)小于B瓶中溫度計(jì)的示數(shù)，說(shuō)明：

 

．
（4）為了進(jìn)一步探究電流產(chǎn)生的熱量在電阻、通電時(shí)間相同的情況下，與電流的關(guān)系，請(qǐng)你利用乙圖所給器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目的．要求：用筆畫(huà)線按你的設(shè)想將乙圖中所需的器材連接成實(shí)驗(yàn)電路；并說(shuō)明你這樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的理由．

Answer 1

分析：（1）用導(dǎo)線將圖甲種的各元件依次連接起來(lái)即可，注意滑動(dòng)變阻器要遵守“一上一下”的接線原則；
（2）通過(guò)對(duì)電路的分析可得，電路采用了串聯(lián)接法，則由串聯(lián)電路的電流規(guī)律可得出目的；
（3）實(shí)驗(yàn)中可以看到A瓶溫度計(jì)示數(shù)小于B瓶，這說(shuō)明，在電流相同時(shí)，導(dǎo)體的電阻越大，在導(dǎo)體上產(chǎn)生的熱量越大，反之相反．
（4）運(yùn)用控制變量法，研究電流產(chǎn)生的熱量，在電阻通電時(shí)間相同時(shí)，與電流的關(guān)系，可根據(jù)干路和支路中電流的不同進(jìn)行探究．

解答：解：（1）將圖甲中各元件依次連接起來(lái)，如圖所示
 
（2）運(yùn)用控制變量法，研究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的大小有關(guān)，為達(dá)到電流相同的目的，應(yīng)采用串聯(lián)電路，故這樣連接的目的是使通過(guò)導(dǎo)體的電流相同；
（3）因?yàn)橥ㄟ^(guò)電阻絲的電流和通電時(shí)間都相等，并且R_A＜R_B；實(shí)驗(yàn)中可以看到A瓶溫度計(jì)示數(shù)小于B瓶，因此在電流相同時(shí)，導(dǎo)體的電阻越大，在導(dǎo)體上產(chǎn)生的熱量越大，反之相反．故該現(xiàn)象說(shuō)明：在通過(guò)電流和通電時(shí)間相同時(shí)，導(dǎo)體的電阻越大，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越大．
（4）運(yùn)用控制變量法，研究電流產(chǎn)生的熱量，在電阻通電時(shí)間相同時(shí)，與電流的關(guān)系，可在同一電路中，選取兩個(gè)電阻相同演示瓶（兩個(gè)R_A），一個(gè)變阻器（在實(shí)驗(yàn)中起一個(gè)定值電阻的作用）為保證通過(guò)兩個(gè)電阻的電流不同，將它們分別設(shè)計(jì)在電路的干路與支路中，電路如乙圖所示．由于RA1=RA2，但RA1在干路中，RA2在支路中，通過(guò)RA1的電流大于通過(guò)RA2的電流．在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中可觀察到，RA1瓶中的溫度計(jì)示數(shù)高于RA2瓶中的溫度計(jì)示數(shù)，說(shuō)時(shí)在電阻和通電時(shí)間相同的條件下，通過(guò)導(dǎo)體的電流越大，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越大．

點(diǎn)評(píng)：焦耳定律中物理量較多，為了研究熱量與什么有關(guān)，必須用控制變量的方法；本題的難點(diǎn)是按要求設(shè)計(jì)相應(yīng)的電路圖．