Question

在“探究影響電流熱效應的因素”活動中，海洋同學為了研究通電導體電阻的大小對產生熱量多少的影響，設計的正確方案是：選擇兩個阻值 ______（選填“相等”或“不相等”）的電阻絲，控制通過兩個電阻絲的電流 ______（選填“相等”或“不相等”），通電時間相等，比較產生熱量多少．于是他找來兩段材料、粗細相同，長短不同的電阻絲分別繞制成兩個外形相同，長度不同的電阻圈串聯在電路中，同時將火柴棒分別插入兩個電阻圈中，如圖所示，他想通過火材被點燃的先后來比較產生熱量多少．當電路接通后，他發現兩根火柴幾乎同時被點燃，于是得到電阻大小對產生熱量多少沒有影響的結論．你根據掌握的知識，判斷他的結論是 ______（選填“正確”或“不正確”）的，請分析他實驗時火柴被同時點燃的主要原因是 ______．

Answer 1

【答案】分析：電流的熱效應主要體現在由電能轉化為內能上．
內能的計算公式為W=I²Rt．
由于內能與多個因素有關，所以在探究的過程中要按照控制變量法進行，每次只能改變其中一個因素．
電阻和多個因素有關，包括導體的長度、材料、橫截面積和溫度．
按照這種方法，對本題進行分析．
解答：解：由于海洋同學是為了研究通電導體電阻的大小對產生熱量多少的影響，所以需要兩個阻值不同的電阻，而其他因素則必須相同．
電流相同的做法，是必須將兩個電阻接入同一個串聯電路中，同時要同時通電，保證工作時間相同．
由于他找來的是兩段材料、粗細相同，長短不同的電阻絲，分別繞制成兩個外形相同、長度不同的電阻圈，所以兩個電阻的阻值是不同的．
按照內能的計算公式為W=I²Rt可得，阻值越大的電阻放熱越多，火柴先被點燃．
但是他發現兩根火柴幾乎同時被點燃，所以得到“電阻大小對產生熱量多少沒有影響”的結論是錯誤的．
主要原因是由于實驗過程中整個電阻絲產生的熱量沒有全部給火柴加熱．
改進的方法有很多，比如將對火柴加熱改為對同種等質量的液體加熱，觀察溫度升高的多少，來比較產生內能的多少．
故答案為：不相等，相等，不正確，整個電阻絲產生的熱量沒有全部給火柴加熱．
點評：本題難度較大，需要學生在理解電流熱效應的基礎上，具備較強的分析能力．
要掌握用物理語言解釋物理現象的能力．