Question

為了探究“電流做功與電壓大小和電流大小的關(guān)系”，某同學(xué)特別設(shè)計了兩個實驗．
（1）如圖甲采用串聯(lián)電路，在通電時間相同的情況下，探究電流做功跟電壓大小的關(guān)系．實驗采用的是

控制變量

的研究方法．實驗的設(shè)計依據(jù)是電流的

熱

效應(yīng)．當(dāng)R₁＞R₂，在通電時間相同時，通過觀察兩玻璃管內(nèi)

液面的高度

變化的大小和電壓表的讀數(shù)，我們可以推測：在通電時間相同、通過電流相等的情況下，

導(dǎo)體兩端的電壓

越大，電流做功越多；

（2）該同學(xué)要繼續(xù)探究在通電時間相同時，電流做功跟電流的大小之間的關(guān)系．他使用的器材如圖所示，電阻絲、煤油與原來相同．請根據(jù)這個目的，用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖乙的實物連接圖補充完整；
（3）若要探究電流做功多少與通電時間的關(guān)系，應(yīng)如何設(shè)計電路？

Answer 1

分析：（1）在實驗中，使兩電阻絲串聯(lián)，是利用串聯(lián)電流處處電流相等控制通過電阻絲的電流相等，同時也可以控制通電時間相等，由于兩電阻絲的阻值不同，所以兩電阻絲分得的電壓不相同，然后根據(jù)電流做的功全部轉(zhuǎn)化為煤油的內(nèi)能進行分析，即根據(jù)煤油溫度判斷電流做功與電壓的關(guān)系；
（2）探究在通電時間相同時，電流做功跟電流的大小之間的關(guān)系，要保持電壓相同，要將兩電阻并聯(lián)，據(jù)此連接實物圖．
（3）電流做功與電壓、電流、通電時間三個因素都有關(guān)，研究電流做功和通電時間的關(guān)系時，要控制電壓和電流不變．

解答：解：（1）①兩電阻絲串聯(lián)接入電路控制通過電阻絲的電流相等，控制通電時間相同，即采用控制變量法，探究在通電時間相同的情況下，探究電流做功跟電壓大小的關(guān)系；
②由于不同電阻絲串聯(lián)起來時，兩電阻絲兩端的電壓不同，并且瓶內(nèi)所裝煤油的質(zhì)量相等，利用電流的熱效應(yīng)，將電流所做的功全部轉(zhuǎn)化為煤油的內(nèi)能，因此可以觀察兩玻璃管內(nèi)液面的高度和電壓表的示數(shù)來比較電流所做的功與電阻絲兩端電壓的關(guān)系；
③通過觀察可知，在通電時間相同、通過電流相等的情況下，電壓越高，電流做功越多．
（2）探究在通電時間相同時，電流做功跟電流的大小之間的關(guān)系，要保持電壓相同，即要將兩電阻并聯(lián)，如圖所示：

（3）將兩個阻值相同的電阻分別放入等量的煤油中，并聯(lián)在同一電源的兩端，每條支路用一只開關(guān)控制通電時間，觀察煤油沿玻璃管上升的高度與通電時間的關(guān)系．
故答案為：（1）控制變量；熱；液面的高度；導(dǎo)體兩端的電壓；
（2）如上圖．
（3）將兩個阻值相同的電阻分別放入等量的煤油中，并聯(lián)在同一電源的兩端，每條支路用一只開關(guān)控制通電時間，觀察煤油沿玻璃管上升的高度與通電時間的關(guān)系．

點評：本題考查了可以利用控制變量法，并結(jié)合所選取的實驗器材能確定研究的問題，并且可以把所學(xué)的物理知識在生活中加以應(yīng)用．近幾年來實驗不再只考我們課本中出現(xiàn)過的實驗，比較常見的為探究性實驗，要求我們不能只背答案，而應(yīng)注重理解．