Question

为了探究“电流做功与电压大小和电流大小的关系”，某同学特别设计了两个实验．
（1）如图甲采用串联电路，在通电时间相同的情况下，探究电流做功跟电压大小的关系．实验采用的是

控制变量

的研究方法．实验的设计依据是电流的

热

效应．当R₁＞R₂，在通电时间相同时，通过观察两玻璃管内

液面的高度

变化的大小和电压表的读数，我们可以推测：在通电时间相同、通过电流相等的情况下，

导体两端的电压

越大，电流做功越多；

（2）该同学要继续探究在通电时间相同时，电流做功跟电流的大小之间的关系．他使用的器材如图所示，电阻丝、煤油与原来相同．请根据这个目的，用笔画线代替导线，将图乙的实物连接图补充完整；
（3）若要探究电流做功多少与通电时间的关系，应如何设计电路？

Answer 1

分析：（1）在实验中，使两电阻丝串联，是利用串联电流处处电流相等控制通过电阻丝的电流相等，同时也可以控制通电时间相等，由于两电阻丝的阻值不同，所以两电阻丝分得的电压不相同，然后根据电流做的功全部转化为煤油的内能进行分析，即根据煤油温度判断电流做功与电压的关系；
（2）探究在通电时间相同时，电流做功跟电流的大小之间的关系，要保持电压相同，要将两电阻并联，据此连接实物图．
（3）电流做功与电压、电流、通电时间三个因素都有关，研究电流做功和通电时间的关系时，要控制电压和电流不变．

解答：解：（1）①两电阻丝串联接入电路控制通过电阻丝的电流相等，控制通电时间相同，即采用控制变量法，探究在通电时间相同的情况下，探究电流做功跟电压大小的关系；
②由于不同电阻丝串联起来时，两电阻丝两端的电压不同，并且瓶内所装煤油的质量相等，利用电流的热效应，将电流所做的功全部转化为煤油的内能，因此可以观察两玻璃管内液面的高度和电压表的示数来比较电流所做的功与电阻丝两端电压的关系；
③通过观察可知，在通电时间相同、通过电流相等的情况下，电压越高，电流做功越多．
（2）探究在通电时间相同时，电流做功跟电流的大小之间的关系，要保持电压相同，即要将两电阻并联，如图所示：

（3）将两个阻值相同的电阻分别放入等量的煤油中，并联在同一电源的两端，每条支路用一只开关控制通电时间，观察煤油沿玻璃管上升的高度与通电时间的关系．
故答案为：（1）控制变量；热；液面的高度；导体两端的电压；
（2）如上图．
（3）将两个阻值相同的电阻分别放入等量的煤油中，并联在同一电源的两端，每条支路用一只开关控制通电时间，观察煤油沿玻璃管上升的高度与通电时间的关系．

点评：本题考查了可以利用控制变量法，并结合所选取的实验器材能确定研究的问题，并且可以把所学的物理知识在生活中加以应用．近几年来实验不再只考我们课本中出现过的实验，比较常见的为探究性实验，要求我们不能只背答案，而应注重理解．