Question

18．為了探究影響電熱的因素，小偉設計了如圖（1）所示電路，燒瓶中盛有質量、初溫均相等的煤油，R_甲＞R_乙．
（1）為了在較短的時間內達到明顯的實驗效果，選用煤油而不用水，主要是由于煤油的比熱容小于水的比熱容．
（2）通電一段時間后，比較兩燒瓶中溫度計的示數，是為了探究電熱與電阻的關系．
（3）要利圖（1）裝置可以（填“可以”、“不可以”）探究電熱與電流的關系．
（4）將此裝置改裝后可測量煤油的比熱容，如圖（2）所示．測量時，分別向兩個相同的燒瓶中加入初溫均為t₀質量相等的水和煤油，通電一段時間后，分系讀出溫度計的示數為t_水、t_煤油，請寫出煤油比熱容的表達式c_煤油=$\frac{{c}_{水}（{t}_{水}-{t}_{0}）}{{t}_{煤油}-{t}_{0}}$（已知水的比熱容為c_水）（不計熱量損失）．

Answer 1

分析 （1）為了在較短的時間內達到明顯的實驗效果，即觀察到的溫度計示數變化大，則在同質量吸收相同熱量的條件下，比熱容小的液體溫度變化大；
（2）由圖知，兩個電阻是串聯的，電流相等，通電時間相等，電阻不同，所以實驗目的是探究在電流和通電時間一定時，電熱跟電阻的關系；
（3）利用滑動變阻器可改變電路中的電流，在電阻、通電時間相同的情況下，可以探究電熱與電流的關系；
（4）已知兩個相同的燒瓶中加入初溫均為t₀、質量相等的水和煤油，通電一段時間，因為電熱絲的阻值、電流通電時間都相同，所以煤油和水獲得的熱量相同，據此列出等量關系式求解煤油的比熱容．

解答 解：
（1）若將燒瓶中裝有水，則由Q=cm△t可知：在相同質量的水和煤油中，吸收的相同的熱量時，由于水的比熱容大，溫度升高的度數少，溫度計的示數變化不明顯．故為了實驗效果明顯，應選用煤油而不用水；
（2）通電一段時間后，比較兩燒瓶中溫度計的示數，是為了探究電熱與電阻的關系；
（3）在實驗中，利用滑動變阻器可改變電路中的電流，先后兩次觀察同一只燒瓶中的溫度計，在電阻、通電時間相同的情況下，可以探究電熱與電流的關系；
（4）由不于計熱量損失，則此過程中水和煤油吸收熱量相同，根據Q=cm（t-t₀）得，
c_水m（t_水-t₀）=c_煤油m（t_煤油-t₀），
解得：
c_煤油=$\frac{{c}_{水}（{t}_{水}-{t}_{0}）}{{t}_{煤油}-{t}_{0}}$．
故答案為：（1）煤油的比熱容小于水的比熱容；
（2）電阻；
（3）可以；
（4）$\frac{{c}_{水}（{t}_{水}-{t}_{0}）}{{t}_{煤油}-{t}_{0}}$．

點評 采用控制變量法和轉換法是探究實驗常用的方法，本實驗可通過控制電流、通電時間不變，只改變電阻，然后通過溫度計示數的變化比較熱量的變化．難點是根據熱平衡方程計算煤油比熱容的表達式．