Question

小紅和小明分別用如圖所示的裝置，他們分別將兩段阻值不同的電阻絲（R₁＜R₂）密封在完全相同的兩個燒瓶中，并通過短玻璃管與氣球相連（設(shè)他們所用的各種同類器材性能相同）
 
（1）在這個實驗中電流做功產(chǎn)生熱量的多少是通過

 

來體現(xiàn)的．
（2）他們同時開始進行實驗，小紅觀察到的現(xiàn)象是

 

氣球先鼓起來，小明觀察到的現(xiàn)象是

 

氣球先鼓起來．
（3）小紅和小明的實驗方案中有一個設(shè)計是錯誤的，請指出那個錯誤的，并簡要分析錯誤的原因

 

．

Answer 1

分析：（1）實驗中通過氣體的熱脹冷縮的程度來判斷產(chǎn)生熱量的多少，氣體熱脹冷縮的程度通過氣球的膨脹程度來判斷；
（2）本實驗是探究電流一定時，電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系．所以在實驗過程中，需要控制電流和通電時間相等，所以要將兩電阻串聯(lián)；根據(jù)焦耳定律，在電流和通電時間相同時，電阻越大產(chǎn)生的熱量越多；在電壓相同時，根據(jù)Q=

U2

R

t，通電時間相同，電壓相同，電阻越小產(chǎn)生的熱量越多；
（3）小明的方案中，兩電阻并聯(lián)，因為兩電阻不同，通過的電流不同，所以無法探究電流一定時，電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系．

解答：解：（1）實驗中，電流產(chǎn)生的熱量越多，瓶內(nèi)封閉氣體的溫度越高，氣球膨脹的越厲害，可見是通過氣球體積的大小變化來判斷電流做功產(chǎn)生熱量多少的；
（2）小紅的方案中，兩電阻絲串聯(lián)，R₁＜R₂，I₁=I₂，通電時間t相同，
∵Q=I²Rt，
∴電流產(chǎn)生的熱量：
Q₁＜Q₂，
∴b氣球先鼓起來；
小明的方案中，兩電阻絲并聯(lián)，R₁＜R₂，U₁=U₂，通電時間t相同，
∵Q=I²Rt=

U2

R

t，
∴電流產(chǎn)生的熱量：
Q₁＞Q₂，
∴c氣球先鼓起來；
（3）小明的方案中，通過兩電阻的電流不同，所以無法探究電流一定時，電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系．
故答案為：（1）氣球體積的大小變化；
（2）b，c；
（3）小明實驗方案錯誤，因為該實驗中沒有保持通過兩電阻的電流相同．

點評：本題通過實驗探究電流通過導(dǎo)體與電阻的關(guān)系，考查了學(xué)生對控制變量法的應(yīng)用；運用轉(zhuǎn)換法來判斷產(chǎn)生熱量的多少，效果明顯．