Question

【題目】為了驗證“通過電熱絲電流大小和通電時間相同的情況下，電熱絲的電阻值越大，其產(chǎn)生的熱量越多” 的猜想，現(xiàn)有以下滿足實驗要求的器材：電源、滑動變阻器和開關(guān)各一個，電流表和停表各一塊，導線若干，以及如圖所示的三個完全相同的保溫燒瓶。燒瓶內(nèi)裝有質(zhì)量相等、初溫相同的煤油，以及完全相同的溫度計和阻值不同的電熱絲，其中三個電熱絲的電阻值大小關(guān)系為 R1 ＜R2 ＜R3 ，它們的電阻值均不隨溫度發(fā)生變化。

請利用上述實驗器材，設計一個實驗證明：“ 通過電熱絲電流大小和通電時間相同的情況下，電熱 絲的電阻值越大，其產(chǎn)生的熱量越多”。實驗設計中可用煤油升高的溫度ΔT 的大小表示電流通過電熱絲 R 產(chǎn)生熱量的多少。請畫出實驗電路圖，寫出實驗步驟，畫出實驗數(shù)據(jù)記錄表格。

（1）畫出實驗電路圖；

（2）寫出實驗步驟；

（3）畫出實驗數(shù)據(jù)記錄表格。

Answer 1

【答案】（1）如圖所示：

（2）實驗步驟：

①將電壓表、電流表調(diào)零，斷開開關(guān)，按電路圖將裝置甲、滑動變阻器、電流表等串聯(lián)接入電路中，將滑動變阻器的滑片調(diào)到阻值最大的位置。

②閉合開關(guān) S，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片到適當位置，用電流表測量通過電阻絲的電流I，按下停表開始計時的同時觀察并記錄裝置甲中溫度計的示數(shù) t0 ，將電阻絲阻值R、t 0 的數(shù)據(jù)記錄在表格中。通電 3min，停止計時的同時觀察并記錄溫度計的示數(shù) t，斷開開關(guān) S。

③分別用裝置乙和裝置丙替換電路中的裝置甲，仿照步驟②再做 2 次實驗。每次閉合開關(guān) S，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，使電流表示數(shù)仍為I，按下停表開始計時的同時觀察并記錄裝置中溫度計的示數(shù)t0 ，將電阻絲阻值R、t0 的數(shù)據(jù)記錄在表格中。通電 3min，停止計時的同時觀察并記錄溫度計的示數(shù) t，斷開開關(guān) S。

④利用Δt= t-t0 計算出每次實驗中煤油升高的溫度，并將Δt 的數(shù)據(jù)記錄在表格中。

（3）實驗數(shù)據(jù)記錄表：

R/Ω
t0/℃
t/℃
Δt/℃

【解析】

實驗中需要電流表測量電路中電流，滑動變阻器改變電路中的電流，設計電路圖；

根據(jù)控制變量法設計電流大小和通電時間相同的情況下，電阻絲的電阻值越大，電流通過導體產(chǎn)生的熱量越多。

（1）實驗需要測量的物理量有：燒瓶中煤油升高的溫度△t與電阻絲的阻值R，則電路應是由電源、開關(guān)、滑動變阻器、電流表和加熱電阻絲R組成；

（2）實驗步驟：

①將電壓表、電流表調(diào)零，斷開開關(guān)，按電路圖將裝置甲、滑動變阻器、電流表等串聯(lián)接入電路中，將滑動變阻器的滑片調(diào)到阻值最大的位置。

②閉合開關(guān) S，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片到適當位置，用電流表測量通過電阻絲的電流I，按下停表開始計時的同時觀察并記錄裝置甲中溫度計的示數(shù)t0 ，將電阻絲阻值R、t 0 的數(shù)據(jù)記錄在表格中。通電 3min，停止計時的同時觀察并記錄溫度計的示數(shù) t，斷開開關(guān) S。

③分別用裝置乙和裝置丙替換電路中的裝置甲，仿照步驟②再做 2 次實驗。每次閉合開關(guān) S，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，使電流表示數(shù)仍為I，按下停表開始計時的同時觀察并記錄裝置中溫度計的示數(shù)t0 ，將電阻絲阻值R、t0 的數(shù)據(jù)記錄在表格中。通電 3min，停止計時的同時觀察并記錄溫度計的示數(shù) t，斷開開關(guān) S。

④利用Δt=t-t0 計算出每次實驗中煤油升高的溫度，并將Δt 的數(shù)據(jù)記錄在表格中。

（3）記錄數(shù)據(jù)的表格應包括：電阻R、初溫t0、末溫t和溫度變化量Δt等內(nèi)容。實驗數(shù)據(jù)記錄表：

R/Ω
t0/℃
t/℃
Δt/℃