10. 小华探究电流通过电阻丝产生的热量跟电阻丝的长度是否有关。实验桌上有满足要求的电源、开关、导线、三个完全相同的烧瓶。如图所示,烧瓶内装有质量相等的煤油、完全相同的温度计、阻值和长度分别为“5 Ω 3 cm”“10 Ω 5 cm”“5 Ω 5 cm”的电阻丝。实验时用煤油升高的温度$\Delta t$的高低表示电流通过相应电阻丝产生热量的多少。实验步骤如下:
①将如图所示的甲、乙两装置串联接入电路中;
②分别记录温度计的示数$t_0$,闭合开关,通电一段时间后断开开关、停止计时,分别记录此时温度计的示数$t$;
③根据公式$\Delta t = t - t_0$计算出$\Delta t$,并记入实验数据表格。
分析实验数据可得:电阻丝长度不同,电流通过电阻丝产生的热量也不同,由此说明电流通过电阻丝产生的热量跟电阻丝的长度有关。

(1)请你指出实验中存在的问题:
(2)针对实验步骤中存在的问题,写出正确的实验步骤。
①将如图所示的甲、乙两装置串联接入电路中;
②分别记录温度计的示数$t_0$,闭合开关,通电一段时间后断开开关、停止计时,分别记录此时温度计的示数$t$;
③根据公式$\Delta t = t - t_0$计算出$\Delta t$,并记入实验数据表格。
分析实验数据可得:电阻丝长度不同,电流通过电阻丝产生的热量也不同,由此说明电流通过电阻丝产生的热量跟电阻丝的长度有关。
(1)请你指出实验中存在的问题:
实验步骤①中没有控制电阻相同
。(2)针对实验步骤中存在的问题,写出正确的实验步骤。
答案
10. (1) 实验步骤①中没有控制电阻相同 (2) 连入电路的电阻丝要满足阻值相同而长度不同的要求,故应将实验步骤①改为“将如图所示的甲、丙两装置串联接入电路中。”
解析
【分析】要探究电流通过电阻丝产生的热量跟电阻丝长度的关系,需运用控制变量法,控制电阻丝的电阻相同,只改变电阻丝的长度。原实验步骤①中,甲装置电阻为5Ω,乙装置电阻为10Ω,电阻不同,存在电阻和长度两个变量,无法确定热量变化是由长度还是电阻引起的,因此存在问题。
【解析】(1) 实验目的是探究热量与电阻丝长度的关系,根据控制变量法,需保证电阻相同,原步骤①选用的甲、乙两装置电阻不同,不符合要求,故问题为没有控制电阻相同。(2) 正确实验需选择电阻相同、长度不同的电阻丝,甲装置电阻5Ω、长度3cm,丙装置电阻5Ω、长度5cm,符合要求,因此应将步骤①改为“将如图所示的甲、丙两装置串联接入电路中”。
【答案】(1) 实验步骤①中没有控制电阻相同;(2) 将步骤①改为“将如图所示的甲、丙两装置串联接入电路中。”
【知识点】焦耳定律、控制变量法
【点评】本题考查探究电流产生热量与电阻丝长度关系的实验,核心是控制变量法的应用,需明确实验中需控制不变的量和需改变的量,是电热实验的基础题型,考查学生对实验设计的理解能力。
【难度系数】0.5
【解析】(1) 实验目的是探究热量与电阻丝长度的关系,根据控制变量法,需保证电阻相同,原步骤①选用的甲、乙两装置电阻不同,不符合要求,故问题为没有控制电阻相同。(2) 正确实验需选择电阻相同、长度不同的电阻丝,甲装置电阻5Ω、长度3cm,丙装置电阻5Ω、长度5cm,符合要求,因此应将步骤①改为“将如图所示的甲、丙两装置串联接入电路中”。
【答案】(1) 实验步骤①中没有控制电阻相同;(2) 将步骤①改为“将如图所示的甲、丙两装置串联接入电路中。”
【知识点】焦耳定律、控制变量法
【点评】本题考查探究电流产生热量与电阻丝长度关系的实验,核心是控制变量法的应用,需明确实验中需控制不变的量和需改变的量,是电热实验的基础题型,考查学生对实验设计的理解能力。
【难度系数】0.5
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