Question

19．小紅和小明分別用圖所示的裝置，探究電流一定時(shí)，電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系，他們分別將兩段阻值不同的電阻絲（R₁＜R₂）密封在完全相同的燒杯中，并通過(guò)短玻璃管與氣球相連．（設(shè)他們所用的各種同類器材性能相同）．

（1）他們同時(shí)開(kāi)始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在a、b、c、d四個(gè)氣球中，鼓起來(lái)最慢的是a球，最快的是c球；
（2）小紅和小明的實(shí)驗(yàn)方案中，小明的實(shí)驗(yàn)方案是錯(cuò)誤的（選填“小紅”或“小明”），原因是沒(méi)有控制電流不變．

Answer 1

分析 （1）由圖可知，a、b氣球所在的兩電阻串聯(lián)，c、d氣球所在的兩電阻并聯(lián)，且電源的電壓相同，比較c、d和ab的電壓關(guān)系，根據(jù)Q=W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t比較c、d與ab之間的熱量關(guān)系，電阻產(chǎn)生的熱量越大，氣球鼓起來(lái)的越快；根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和Q=I²Rt比較a、b中電阻產(chǎn)生的熱量關(guān)系，產(chǎn)生熱量少的氣球鼓起來(lái)的慢；
（2）探究電流一定時(shí)，電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系，應(yīng)控制通過(guò)電阻的電流相等，改變電阻的阻值，據(jù)此進(jìn)行解答．

解答 解：（1）由圖可知，a、b氣球所在的兩電阻串聯(lián)，c、d氣球所在的兩電阻并聯(lián)；
電源的電壓相同，由串聯(lián)和并聯(lián)的電壓特點(diǎn)可得U_c=U_d=U_a+U_b，
已知R₁＜R₂，且工作時(shí)間相同時(shí)，由Q=W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t可知，Q_c＞Q_d＞Q_ab（Q_ab為小紅方案中兩電阻絲產(chǎn)生的總熱量），所以，c氣球所在的電阻絲產(chǎn)生的熱量最多，鼓起來(lái)最快；
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，所以，由Q=I²Rt可知，a氣球所在的電阻絲產(chǎn)生的熱量少，鼓起來(lái)最慢；
（2）小明的方案中，兩電阻的電流不同，所以無(wú)法探究電流和時(shí)間一定時(shí)，電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系，因此小明采用的方案是錯(cuò)誤的，原因是他采取的是R₁與R₂的并聯(lián)電路，沒(méi)有控制通過(guò)兩個(gè)不同電阻絲的電流相同．
故答案為：（1）a；c；（2）小明；電流．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究電流一定時(shí)電流產(chǎn)生的熱量與電阻關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，涉及到串并聯(lián)電路的特點(diǎn)和焦耳定律的靈活應(yīng)用，要注意控制變量法和轉(zhuǎn)換法的應(yīng)用．