Question

為了探究電流產生的熱量跟什么因素有關，王軍設計了如圖所示的甲、乙兩種裝置，他將兩段阻值不同的電阻絲(R₁<R₂)分別密封在兩個完全相同的燒瓶中，并通過短玻璃管與相同的氣球相連，兩次實驗電源電壓不變．

(1)在這個實驗中，電流產生的熱量多少是通過_______________體現出來的，像這種用能直接觀測的量來顯示不容易直接觀測的量的方法叫“轉換法”．這種方法在物理學研究中經常用到，請舉一例：____________________________________________________________。
(2)甲裝置可探究電流產生的熱量與__________的關系．
(3)在裝置甲、乙的兩次實驗中，通過比較相同時間里氣球B與D的變化情況，可探究電流產生的熱量與_______________的關系．
(4)甲、乙兩裝置同時實驗，在相同的通電時間里，與氣球__________（填氣球字母標號）相通的電阻絲產生的熱量最多．
(5)教材上的實驗裝置如圖丙所示（燒瓶與圖中的相同）．比較甲、乙和如圖丙所示的兩種不同的實驗裝置，你認為較好的裝置是______________________理由是________________。

Answer 1

（1）氣球膨脹程度大小（2）電阻（3）電流（4）C（5）甲、乙

解析試題分析：（1）由題意及實驗的原理圖可知當瓶中電阻絲發熱后會使氣體膨脹，則連在瓶上的氣球會產生膨脹，根據氣球膨脹的情況可得出溫度升高的多少；轉換法是將不易觀察的現象轉換成較明顯的物理現象；轉換法在物理學中有很多應用，例如：①研究聲音是由振動產生的，用乒乓球的振動來顯示音叉的振動；②研究分子運動時，用固體、液體、氣體的擴散推測分子的熱運動；③用吸引大頭針的多少觀測磁鐵的磁性強弱．
（2）由甲圖可知，兩電阻串聯，則可知電路中電流一定相等，由焦耳定律可知兩瓶中產生的熱量應與電阻有關，故可探究電流產生的熱量與電阻的關系；
（3）由乙圖可知兩電阻并聯，則B、D兩容器中的電流不同，而兩電阻絲的電阻相同，故探究的應是熱量與電流間的關系；
（4）甲圖中兩電阻串聯，則通過兩電阻的電流相等，由焦耳定律可得，電阻大的電阻絲發熱較多，即B中發熱量要多；乙圖中兩電阻并聯，則電壓相等，由可得，電阻小的發熱量要多，故C比D發熱量要多；而B、D電阻相等，由歐姆定律可得，B中電流小于D中電流，故D中熱量要比B中熱量多，故C中熱量最多；
（5）根據氣體及液體的熱脹冷縮性質的不同，可以分析哪種實驗方法更直觀；而由氣球演示不能得出準確的溫度變化，故無法得出定量關系，故二者各有優缺點．若選用圖甲乙，理由是：氣體的熱脹冷縮效果比液態更明顯，實驗現象更直觀，時間更短．（或：丙，理由是：用溫度計能較準確地測出煤油的溫度變化，便于定量研究．）（兩種答案任選一個均可，只要解釋合理即可）
考點：焦耳定律；串聯電路的電流規律；并聯電路的電壓規律；歐姆定律