小红和小明分别用如图所示的装置,他们分别将两段阻值不同的电阻丝(R1<R2)密封在完全相同的两个烧瓶中,并通过短玻璃管与气球相连(设他们所用的各种同类器材性能相同)
(1)在这个实验中电流做功产生热量的多少是通过________来体现的.
(2)他们同时开始进行实验,小红观察到的现象是________气球先鼓起来,小明观察到的现象是________气球先鼓起来.
(3)小红和小明的实验方案中有一个设计是错误的,请指出那个错误的,并简要分析错误的原因________.
试题答案
解:(1)实验中,电流产生的热量越多,瓶内封闭气体的温度越高,气球膨胀的越厉害,可见是通过气球体积的大小变化来判断电流做功产生热量多少的;
(2)小红的方案中,两电阻丝串联,R1<R2,I1=I2,通电时间t相同,
∵Q=I2Rt,
∴电流产生的热量:
Q1<Q2,
∴b气球先鼓起来;
小明的方案中,两电阻丝并联,R1<R2,U1=U2,通电时间t相同,
∵Q=I2Rt=,
∴电流产生的热量:
Q1>Q2,
∴c气球先鼓起来;
(3)小明的方案中,通过两电阻的电流不同,所以无法探究电流一定时,电流产生的热量与电阻的关系.
故答案为:(1)气球体积的大小变化;
(2)b,c;
(3)小明实验方案错误,因为该实验中没有保持通过两电阻的电流相同.
试题解析
(1)实验中通过气体的热胀冷缩的程度来判断产生热量的多少,气体热胀冷缩的程度通过气球的膨胀程度来判断;
(2)本实验是探究电流一定时,电流产生的热量与电阻的关系.所以在实验过程中,需要控制电流和通电时间相等,所以要将两电阻串联;根据焦耳定律,在电流和通电时间相同时,电阻越大产生的热量越多;在电压相同时,根据Q=,通电时间相同,电压相同,电阻越小产生的热量越多;
(3)小明的方案中,两电阻并联,因为两电阻不同,通过的电流不同,所以无法探究电流一定时,电流产生的热量与电阻的关系.
点评:本题通过实验探究电流通过导体与电阻的关系,考查了学生对控制变量法的应用;运用转换法来判断产生热量的多少,效果明显.
