Question

為了探究“電流做功與電壓大小和電流大小的關系”，某同學特別設計了兩個實驗，已知兩個燒瓶中裝有質量相等的煤油，且 R₁＞R₂，圖甲采用串聯電路，在通電時間相同的情況下，探究電流做功跟電壓大小的關系．

（1）通電一段時間，通過觀察兩玻璃管內煤油上升的高度和

電壓表的示數

，結果是左邊玻璃管內煤油上升的高度大，我們可以推測：在通電時間相同、通電電流相等的情況下，

電壓

越大，電流做功越多．這里的推測先后運用了

控制變量

法和

轉換

的辦法進行實驗，測量多組不同數據．
（2）該同學要繼續探究在通電時間相同時，電流做功跟電流大小之間的關系．他使用的器材如圖乙所示，電阻絲、煤油與原來相同．請根據這個目標，用筆畫線代替導線，將圖乙的實物連接圖補充完整．  
（3）小琴認為實驗次數太少，結論具有偶然性，但又不想增加新的器材，實驗中可以采取

改變電源電壓

的辦法進行實驗，測量多組不同數據．
（4）請根據電流所做的功跟電壓、電流和通電時間的關系式及歐姆定律，推證電流通過一電爐絲時產生的熱量為：Q=I²Rt．

Answer 1

分析：（1）由W=UIt可知，電流做功與電流、電壓、通電時間有關，甲圖為串聯，通電時間、通過電流相等，兩電阻阻值不同研究電流做功與電壓的關系；電流做功多少無法直接比較，我們可以通過溫度計的示數變化來比較，先后用了控制變量法和轉換法；
（2）探究在通電時間相同時，電流做功跟電流的大小之間的關系，要保持電壓相同，要將兩電阻并聯，據此連接實物圖；
（3）不添加新器材，可以改變電源電壓來實現多次實驗，得出更準確地結論；
（4）電爐絲為純電阻，電流做功全部轉化為內能，Q=W=UIt，再利用歐姆定律推導．

解答：解：（1）通電一段時間，通過觀察兩玻璃管內煤油上升的高度，上升高的電流做功多，同時觀察電壓表的示數，結果左邊玻璃管內煤油上升的高度大，我們可以推測：在通電時間相同、通電電流相等的情況下，電壓越大，電流做功越多；
這里的推測先后用了控制變量法和轉換法；
（2）探究在通電時間相同時，電流做功跟電流的大小之間的關系，要保持電壓相同，要將兩電阻并聯，如圖所示；
（3）學生電源能改變提供的電壓值，若不添加新器材，可以通過學生電源改變電源電壓，從而多做幾次實驗．
（4）設電爐絲的電阻、電壓、電流和通電時間依次為R、U、I、t．
∵電流做功全部轉化為內能，
∴Q=W=UIt=I²Rt．
故答案為：（1）電壓表的示數；電壓；控制變量；轉換．
（2）如圖所示．
（3）改變電源電壓．
（4）推導過程同上．

點評：本題考查了利用轉換法來表現電流做功的多少，以及串聯電路中電流和電壓的特點，特別需要注意：一是在串聯電路中，導體分擔的電壓與導體的電阻成正比，即導體的電阻越大其分擔的電壓越大、電流做功越多；二是電爐為純電阻用電器，電流做功全部轉化為內能．