Question

甲同學(xué)在用電爐燒水時(shí)發(fā)現(xiàn)電爐絲熱得發(fā)紅，而與它相連的導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱．甲同學(xué)猜想“電阻越大，發(fā)熱功率越大”．而乙同學(xué)在用電爐燒水時(shí)發(fā)現(xiàn)，將兩個(gè)電阻不同的電爐分別接到家庭電路中時(shí)，電阻小的電爐燒水快些，相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量多些．乙同學(xué)猜想“電阻越小，發(fā)熱功率越大”．現(xiàn)有鎳鉻合金絲做的電阻R₁和R₂，阻值分別為5Ω和10Ω，兩個(gè)相同的容器中裝入質(zhì)量和溫度都相同的煤油，另有溫度計(jì)、電池組、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線、變阻器等實(shí)驗(yàn)器材．
（1）為了驗(yàn)證甲同學(xué)的猜想，請(qǐng)利用以上器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線連接好圖甲的電路．

（2）下表是驗(yàn)證甲同學(xué)的猜想時(shí)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)：

加熱時(shí)間/min	0	8	16	24
裝有R1容器中煤油的溫度/℃	20.0	21.6	23.2	24.7
裝有R2容器中煤油的溫度/℃	20.0	23.1	26.0	28.9

從上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，發(fā)熱功率與電阻的關(guān)系是______．
（3）電流產(chǎn)生熱量的多少不易直接測(cè)量．因此，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中是通過(guò)比較______來(lái)比較電阻R₁、R₂產(chǎn)生熱量的多少．
（4）為驗(yàn)證乙同學(xué)的猜想，請(qǐng)?jiān)趫D乙的方框中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖．
（5）甲同學(xué)與乙同學(xué)觀察到的現(xiàn)象似乎有矛盾，請(qǐng)加以分析．原因：______．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)公式P=I²R可知，當(dāng)電流相同時(shí)，電阻越大，發(fā)熱功率越大，所以電阻R₁和R₂串聯(lián)接入電路．
（2）從表中可以發(fā)現(xiàn)，在相同的時(shí)間內(nèi)，R₂容器中煤油溫度升高的快，說(shuō)明R₂釋放熱量多，從而得出發(fā)熱功率與電阻的關(guān)系．
（3）產(chǎn)生的熱量越多，煤油吸收的熱量越多，溫度升高的越快，從而體現(xiàn)出產(chǎn)生熱量的多少．
（4）根據(jù)公式P=可知，當(dāng)電壓相同時(shí)，電阻越小，發(fā)熱功率越大，所以電阻R₁和R₂并聯(lián)接入電路．
（5）甲是在電流一定的情況下，研究電阻與電功率的關(guān)系，乙是在電壓一定的情況下，研究電阻與電功率的關(guān)系，出發(fā)點(diǎn)不同，得出的結(jié)論也就不同．
解答：解：（1）從正極開(kāi)始，依次連接電阻R₁、R₂、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)回到負(fù)極，如圖：

（2）從上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，發(fā)熱功率與電阻的關(guān)系是在電流相同的條件下，電阻越大，發(fā)熱功率越大．
（3）通過(guò)溫度計(jì)的示數(shù)來(lái)表示產(chǎn)生熱量的多少，產(chǎn)生熱量越多，溫度計(jì)示數(shù)越大．
故答案為：煤油溫度升高的多少；
（4）電壓相同時(shí)，電阻應(yīng)并聯(lián)，滑動(dòng)變阻器起到保護(hù)作用，電路圖如圖：

（5）甲同學(xué)是在電流相等的條件下，得出電阻越大，發(fā)熱功率越大的結(jié)論，乙同學(xué)是在電壓相同的條件下，得出電阻越小，發(fā)熱功率越大的結(jié)論，所以沒(méi)有矛盾．
點(diǎn)評(píng)：本題考查實(shí)物圖的連接和根據(jù)題意設(shè)計(jì)電路圖，以及通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)結(jié)論，難點(diǎn)是實(shí)物圖的連接和電路圖的設(shè)計(jì)，這也是整個(gè)初中物理的難點(diǎn)．