Question

18．小明和小華同學(xué)為了探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系”，設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路，兩個(gè)燒瓶A、B中盛有質(zhì)量、初溫相等的煤油，R_A與R_B是阻值不同的電熱絲．
（1）R_A與R_B采用串聯(lián)的連接方式，其目的是為了控制通電時(shí)間、電流相等．實(shí)驗(yàn)中液體選用煤油而不選用水，主要是因?yàn)樗�的比熱容比煤油大�?br />（2）小明同學(xué)為比較R_A與R_B阻值的大小，用電壓表分別測(cè)出R_A與R_B兩端電壓大小，發(fā)現(xiàn)U_A＜U_B，則R_A＜R_B（選填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）通過實(shí)驗(yàn)，小明得出：在電流、通電時(shí)間相同的情況下，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多，支持這一結(jié)論的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是：R_B所在的燒杯中的溫度計(jì)升高更高．
（4）實(shí)驗(yàn)中判斷液體吸收熱量多少的方法在下列實(shí)驗(yàn)AB（選填“A”、“B”或“A和B”）中同樣用到．
A．探究不同物質(zhì)吸熱升溫現(xiàn)象   B．比較不同燃料燃燒時(shí)放出的熱量
（5）小華想改裝實(shí)驗(yàn)裝置用來“測(cè)量煤油的比熱容的大小”，則他們應(yīng)將燒瓶A中煤油換成與其質(zhì)量（選填“質(zhì)量”或“體積”）相等的水，兩瓶中電熱絲組織應(yīng)相等（選填“相等”或“不相等”），測(cè)量時(shí)，水和煤油的初溫均為t₀，通電一段時(shí)間后，水和煤油的末溫分別為t_水、t_煤油，寫出煤油比熱容的表達(dá)式（已知水的比熱容為c_水）：c_煤油=$\frac{{c}_{水}（{t}_{水}-{t}_{0}）}{{t}_{油}-{t}_{0}}$（用相應(yīng)的物理量符號(hào)表示），小明認(rèn)為這樣測(cè)量煤油的比熱容會(huì)有較大的誤差，原因主要有：水與煤油的散熱程度不同（或水和煤油吸熱、導(dǎo)熱不同）（只要寫出一條即可）

Answer 1

分析 （1）R_A與R_B采用串聯(lián)的方式，其目的是為了控制通電時(shí)間、通過的電流相等；因?yàn)槊河偷谋葻崛荼人�小，相同質(zhì)量的煤油和水比較，吸收或放出相同的熱量，煤油的溫度變化大；
（2）串聯(lián)電路有分壓作用，電壓與電阻成正比；
（3）溫度計(jì)示數(shù)的變化反應(yīng)了液體溫度的變化，反映了液體吸收熱量即電流產(chǎn)生熱量的多少；根據(jù)Q=cm△t作出分析；
（4）此題采用了轉(zhuǎn)換法，即物體吸收熱量的多少轉(zhuǎn)化成溫度計(jì)的高低，故據(jù)此分析即可判斷；
（5））由Q_吸=cm△t可知，要比較水和煤油的比熱容大小，應(yīng)讓兩瓶中水和煤油的質(zhì)量m相等、吸收的熱量相等，通過比較它們升高的溫度大小關(guān)系，得出比熱容的大小關(guān)系；通電相同的時(shí)間，表示水和煤油吸收相同的熱量，根據(jù)Q=cm（t-t₀）求出煤油的比熱．

解答 解：
（1）R_A與R_B采用串聯(lián)的連接方式，目的是控制通過兩電阻絲的電流相等；因?yàn)槊河偷谋葻崛荼人�的小，相同質(zhì)量的煤油和水比較，吸收相同的熱量，煤油溫度升高的多，用煤油做實(shí)驗(yàn)效果更明顯；
（2）用電壓表分別測(cè)出R_A與R_B兩端電壓的大小，發(fā)現(xiàn)U_A＜U_B，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$可知R_A＜R_B；
（3）實(shí)驗(yàn)若發(fā)現(xiàn)燒瓶B中煤油吸熱多，這表明：在電流和通電時(shí)間相等時(shí)，電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多；
（4）此題采用了轉(zhuǎn)換法，即物體吸收熱量的多少轉(zhuǎn)化成溫度計(jì)的高低，故在探究不同物質(zhì)吸熱升溫現(xiàn)象中，我們也是通過比較溫度計(jì)的高低判斷吸收熱量多少的；再如比較不同燃料燃燒時(shí)放出的熱量，也是通過水溫度的高低判斷水吸收熱量的多少，進(jìn)而判斷出不同燃料燃燒時(shí)放出的熱量的多少的，故選AB．
（5）要比較水和煤油的比熱容，則應(yīng)讓水和煤油的質(zhì)量相等、吸收的熱量（加熱時(shí)間）相等，由溫度的變化大小得出比熱容的大小關(guān)系，故用相同質(zhì)量的水代替煤油；把電熱絲R_A換成與R_B阻值相同的電阻絲，電阻相等，在相同時(shí)間內(nèi)放出的熱量相同，所以水和煤油吸收的熱量相同；
加熱相同時(shí)間即Q_水=Q_煤油，得c_水m（t_水-t₀）=c_煤油m（t_煤油-t₀），所以煤油的比熱表達(dá)式：c_油=$\frac{{c}_{水}（{t}_{水}-{t}_{0}）}{{t}_{油}-{t}_{0}}$．因?yàn)樗�和煤油的散熱程度不同，所以這樣測(cè)量煤油的比熱容會(huì)有較大的誤差．
故答案為：（1）電流；比熱容；（2）＜；（3）R_B所在的燒杯中的溫度計(jì)升高更高；（4）AB；（5）質(zhì)量；相等；$\frac{{c}_{水}（{t}_{水}-{t}_{0}）}{{t}_{油}-{t}_{0}}$；水與煤油的散熱程度不同（或水和煤油吸熱、導(dǎo)熱不同）．

點(diǎn)評(píng) 本題是探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電阻大小的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)題，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用了控制變量法，掌握控制變量法的應(yīng)用、熟練應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)、電功公式、熱量公式的變形公式是正確解題的關(guān)鍵．