Question

某同學(xué)用如圖甲所示的裝置研究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體電阻大小的關(guān)系，圖中兩個燒瓶內(nèi)盛有質(zhì)量和溫度均相等的煤油，溫度計顯示煤油的溫度，兩瓶煤油中均浸泡著一段金屬絲，燒瓶A中的金屬絲較粗較短，電阻比較小，燒瓶B中的金屬絲較長較細，電阻比較大．實驗時，該同學(xué)想把兩段金屬絲串聯(lián)接入電路．
（1）請用筆畫線代替導(dǎo)線，幫他完成電路；
（2）這樣連接的目的是________；
（3）實驗過程中可以觀察到A瓶中溫度計的示數(shù)小于B瓶中溫度計的示數(shù)，說明：________．
（4）為了進一步探究電流產(chǎn)生的熱量在電阻、通電時間相同的情況下，與電流的關(guān)系，請你利用乙圖所給器材設(shè)計實驗來實現(xiàn)這一目的．要求：用筆畫線按你的設(shè)想將乙圖中所需的器材連接成實驗電路；并說明你這樣設(shè)計實驗的理由．

Answer 1

解：（1）將圖甲中各元件依次連接起來，如圖所示

（2）運用控制變量法，研究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的大小有關(guān)，為達到電流相同的目的，應(yīng)采用串聯(lián)電路，故這樣連接的目的是使通過導(dǎo)體的電流相同；
（3）因為通過電阻絲的電流和通電時間都相等，并且R_A＜R_B；實驗中可以看到A瓶溫度計示數(shù)小于B瓶，因此在電流相同時，導(dǎo)體的電阻越大，在導(dǎo)體上產(chǎn)生的熱量越大，反之相反．故該現(xiàn)象說明：在通過電流和通電時間相同時，導(dǎo)體的電阻越大，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越大．
（4）運用控制變量法，研究電流產(chǎn)生的熱量，在電阻通電時間相同時，與電流的關(guān)系，可在同一電路中，選取兩個電阻相同演示瓶（兩個R_A），一個變阻器（在實驗中起一個定值電阻的作用）為保證通過兩個電阻的電流不同，將它們分別設(shè)計在電路的干路與支路中，電路如乙圖所示．由于=，但在干路中，在支路中，通過的電流大于通過的電流．在這個實驗中可觀察到，瓶中的溫度計示數(shù)高于瓶中的溫度計示數(shù)，說時在電阻和通電時間相同的條件下，通過導(dǎo)體的電流越大，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越大．
分析：（1）用導(dǎo)線將圖甲種的各元件依次連接起來即可，注意滑動變阻器要遵守“一上一下”的接線原則；
（2）通過對電路的分析可得，電路采用了串連接法，則由串聯(lián)電路的電流規(guī)律可得出目的；
（3）實驗中可以看到A瓶溫度計示數(shù)小于B瓶，這說明，在電流相同時，導(dǎo)體的電阻越大，在導(dǎo)體上產(chǎn)生的熱量越大，反之相反．
（4）運用控制變量法，研究電流產(chǎn)生的熱量，在電阻通電時間相同時，與電流的關(guān)系，可根據(jù)干路和支路中電流的不同進行探究．
點評：焦耳定律中物理量較多，為了研究熱量與什么有關(guān)，必須用控制變量的方法；本題的難點是按要求設(shè)計相應(yīng)的電路圖．