跟踪训练1 小明用如图所示的装置(两个透明容器中密封着等量的空气)探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关。
(1)U形管中液面高度变化主要是由(选填“液体”或“气体”)热胀冷缩引起的。
(2)图甲能探究电流通过导体产生的热量与(选填“电压”“电流”或“电阻”)的关系。
(3)图乙中,右侧容器外部的电阻丝的作用是使左右容器内电阻丝的不相等。若图乙中右侧容器中电阻丝的电阻为10 Ω,则相同时间内乙图中左右两侧容器中电阻丝产生的热量之比为。
(4)因为电流产生的热量不易直接测量,所以实验中是通过U形管中液面高度的变化来反映容器内空气温度的变化的,这里采用的物理研究方法是。

(1) 气体
(2) 电阻
(3) 电流；2 : 1
(4) 转换法
解析 (1)(2)题图甲中两个透明容器中封闭着等量的空气,加热后空气膨胀使得U形管中液面高度发生变化,串联电路控制电流和通电时间相同,电阻不同,探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系。(3)题图乙右侧容器内的电阻丝与外面的电阻丝的电阻相等,根据并联电阻的分流规律,内外两支路的电流相等,并联电路与左侧串联,通过左侧容器中电阻丝的电流为干路电流,因而通过左侧容器中电阻丝的电流是通过右侧容器中电阻丝的电流的2倍,而左侧电阻是右侧的一半,根据$Q=I^2Rt$可知,左右两侧容器中电阻丝产生的热量之比为$2:1$。(4)将电流通过电阻丝产生热量的多少通过U形管中液面高度的变化显示出来,运用了转换法。

【分析】
本题围绕焦耳定律的探究实验展开，需结合实验装置特点、串并联电路规律及物理研究方法分析：
(1) 透明容器内密封的是空气，气体热胀冷缩的效果更明显，U形管液面变化由容器内气体的热胀冷缩导致；
(2) 图甲中两电阻串联，电流、通电时间相同，仅电阻不同，据此判断探究的变量；
(3) 图乙中右侧容器外并联电阻，会改变左右容器内电阻的电流，结合串并联电流规律和焦耳定律计算热量比；
(4) 将不易直接测量的热量转换为直观的液面高度变化，属于转换法的应用。
【解析】
(1) 两个透明容器中密封的是空气，气体受热膨胀程度远大于液体，U形管液面高度变化主要由气体热胀冷缩引起，故填“气体”；
(2) 图甲中5Ω和10Ω的电阻丝串联，通过它们的电流和通电时间相同，电阻大小不同，因此探究电流产生的热量与电阻的关系，故填“电阻”；
(3) 图乙中，右侧容器内的电阻丝与外部电阻丝并联，根据并联电路电流规律，通过右侧容器内电阻丝的电流为干路电流的一半，左侧容器内电阻丝在干路，因此左右容器内电阻丝的电流不相等；设右侧电流为I，则左侧电流为2I，左侧电阻R左=5Ω，右侧电阻R右=10Ω，通电时间t相同，由焦耳定律Q=I²Rt，热量比Q左:Q右=( (2I)²×5Ω×t ):( I²×10Ω×t )=20:10=2:1，故依次填“电流”“2:1”；
(4) 电流产生的热量不易直接测量，通过U形管液面高度变化反映热量多少，这种将不易测量的物理量转换为易观察的物理量的方法是转换法，故填“转换法”。
【答案】
(1) 气体；(2) 电阻；(3) 电流；2:1；(4) 转换法
【知识点】
焦耳定律、转换法、串并联电路电流规律
【点评】
本题是焦耳定律的经典实验题，重点考查实验方法（控制变量法、转换法）的应用，以及串并联电流规律与焦耳定律的结合计算，需明确实验中变量的控制逻辑，难度适中。
【难度系数】
0.5