Question

對于“電流做功與哪些因素有關”的問題，劉星同學作了如下猜想：
猜想A：電流做功可能與電壓有關；
猜想B：電流做功可能與電流有關；
猜想C：電流做功可能與通電時間有關．
為了驗證自己的猜想，他選擇了如圖甲所示的裝置（除電阻絲阻值不同外，其余條件均相同）及電源、開關、電壓表、導線若干．他將兩電阻絲串聯后接入電路，如圖乙所示．
（1）將兩電阻絲串聯接入電路的目的是為了控制通過電阻絲的

 

和通電時間相同，他采用的科學探究方法是：

 

．
（2）接通電路前他想：通電一段時間后觀察溫度計示數的變化，若兩只溫度計示數變化不同，則說明電流做功與電阻絲兩端的

 

有關；這就驗證了猜想

 

．
（3）用本實驗器材還可探究電熱與

 

的關系．

Answer 1

分析：（1）控制變量法是物理中經常用到的一種探究方法；適用范圍：當一個物理量受多個因素影響時，可用控制變量法進行探究其關系，即使探究的因素發生改變，其它因素都保持不變；
（2）使兩電阻絲串聯，是利用串聯電流處處電流相等控制通過電阻絲的電流相等，同時也可以控制通電時間相等，由于兩電阻絲的阻值不同，所以兩電阻絲分得的電壓不相同，然后根據電流做的功全部轉化為煤油的內能進行分析，即根據煤油溫度判斷電流做功與電壓的關系；
（3）根據Q=I²Rt可知，當電流和通過時間一定時，電流通過導體做的功與電阻成正比．

解答：解：（1）因為電流做功與電壓、電流以及時間有關，兩電阻串聯控制了通過電阻絲的電流和通電時間相同，探究電功與電壓的關系，實驗采用了控制變量法；
（2）兩電阻絲串聯接入電路即控制通過電阻絲的電流相等，又控制了通電時間相同；由于不同電阻絲串聯起來時，兩電阻絲兩端的電壓不同，并且瓶內所裝煤油的質量相等，而電阻絲將電流所做的功全部轉化為煤油的內能，因此可以觀察溫度計的示數比較電流所做的功與電阻絲兩端電壓的關系，可以驗證猜想A；
（3）兩電阻串聯，說明通過它們的電流相等；它們同時工作，同時停止工作，因此通電時間相同，由Q=I²Rt可知，該實驗可以探究電流做功的多少與電阻的關系．
故答案為：（1）電流；控制變量法；（2）電壓；A；（3）電阻．

點評：知道控制變量法適用范圍，會用控制變量法探究電流做功與電壓、電流和時間的關系，并且知道電阻絲將電流所做的功全部轉化為內能．