Question

小洋同学在用电炉烧水时发现，将两个阻值不同的电炉分别接到家庭电路中时，电阻小的电炉烧水要热得快些，即在相同时间内电阻小的电炉产生的热量多些．于是，小洋同学猜想“电阻越小，发热功率越大”．而小惠同学在观察电炉烧水时却发现电炉丝热得发红，而与它相连的导线却几乎不发热．于是，小惠同学猜想“电阻越大，发热功率越大”．现有：镍铬合金丝做的电阻R₁和R₂，阻值分别为5Ω和10Ω；两个相同的容器中装有质量和初始温度都相同的煤油；温度计2支、滑动变阻器1个，电源1个、开关1个、导线若干．

（1）为了验证小洋同学的猜想，请利用以上器材设计实验，用笔画线代替导线连接好图甲的电路．

（2）下表是验证小洋同学的猜想时得到的实验数据：

加热时间/min	0	8	16	24
R1所在容器中煤油的温度/℃	20.0	23.1	26.3	29.2
R2所在容器中煤油的温度/℃	20.0	21.6	23.2	24.7

从上述实验数据分析发现，发热功率与电阻的关系是      ．

（3）电流产生热量的多少不易直接测量，因此，在这个实验中是通过比较      来比较电阻R₁、R₂产生热量的多少，这种科学研究的方法叫      法．

（4）为验证小惠同学的猜想，请在图乙的方框中画出实验电路图．

（5）通过上面的实验请你评价两位同学的猜想是否矛盾，并简要说明理由．

Answer

（1）见图；

（2）在电压相同时，电阻越小，发热功率越大；（3）煤油温度变化大小；转换．（4）见图；

（5）两同学的猜想不矛盾，小洋的猜想是在电压相等的条件下得出的，在电压U相同的情况下，由P=知电阻越小功率越大；小惠的猜想是在电流相同的情况下得出的，在电流I相同的情况下，由P=I2R知电阻越大，功率越大．

【解析】

试题分析：（1）由题要验证小洋的说法，两电阻应并联；

（2）在相同时间内，煤油温度变化大，吸收热量多，电阻发热功率大；由表中数据知：在电压相同的情况下，阻值较小电阻烧瓶内的煤油温度变化快，说明电阻越小，发热功率越大；

（3）通过比较相等质量的煤油温度变化大小，间接比较电阻产生的热量多少，这种方法叫转换法；

（4）验证小惠的猜想，电阻应串联，让电路元件组成串联电路；

（5）根据实验条件、实验现象分析两同学的结论．

【解析】

（1）由题，两个阻值不同的电炉分别接到家庭电路中时，产生热量与电阻关系，所以验证时两电阻并联，实物连接如图所示：

；

（2）没有温度变化快慢反应了电阻发热功率的大小，由表中数据，知：在电压相同的情况下，阻值较小的电阻烧瓶内煤油温度变化快，电阻发热功率大．结论：在电压相同的情况下，电阻越小，发热功率越大．

（3）电流产生热量的多少不易直接测量，因此，在这个实验中是通过比较煤油温度的变化大小来比较电阻R1、R2产生热量的多少，这种科学研究的方法叫转换法．

（4）两电阻应串联，电路图如图所示：

；

（5）两同学的猜想不矛盾，小洋的猜想是在电压相等的条件下得出的，在电压U相同的情况下，由P=知电阻越小功率越大；小惠的猜想是在电流相同的情况下得出的，在电流I相同的情况下，由P=I2R知电阻越大，功率越越大．

故答案为：（1）见上图；（2）在电压相同时，电阻越小，发热功率越大；（3）煤油温度变化大小；转换．（4）见上图；

（5）两同学的猜想不矛盾，小洋的猜想是在电压相等的条件下得出的，在电压U相同的情况下，由P=知电阻越小功率越大；小惠的猜想是在电流相同的情况下得出的，在电流I相同的情况下，由P=I2R知电阻越大，功率越大．

【点评】本题考查电路设计和连接、数据分析等．注意实验条件不同，实验现象、实验结论也不同：在电压U相同的情况下，由P=知电阻越小功率越大；在电流I相同的情况下，由P=I2R知电阻越大，功率越大