Question

19．為了“比較不同物質的吸熱能力”，物理興趣小組在實驗室利用老師提供的器材連接好如圖所示的電路，A瓶中裝的是水，B瓶中裝的是煤油，兩瓶中用的是電阻均為5Ω的電熱絲，請完成下列填空．

（1）為了確保實驗的準確性，水和煤油的質量和初溫必須相等，閉合開關后進過一段時間發現B瓶中的溫度計的示數升高快，說明：水的吸熱本領強，物質的這種屬性我們用物理量比熱容來描述．
（2）實驗時小明和小紅發現電熱絲熱得很快，而連接的導線卻不怎么熱，小紅猜想，發熱不同是因為電熱絲和導線的電流不同，小明猜想：發熱不同是因為電熱絲和導線的電阻不同，其他同學立刻判斷小紅的猜想的錯誤的，原因是串聯電路電流處處相等．
（3）接著興趣小組進行探究“通電導體產生熱量的多少和電阻的關系”，他們又準備了如下的器材：足量的水和煤油、天平、10Ω的電熱絲兩根、電流表和電壓表各一只、秒表等器材．要完成實驗，他們應該在原來的裝置上調整的器材及要求是：
①A瓶內的電阻絲換成10Ω的；②A瓶內的水換成與B瓶等質量的煤油．
（4）最后小明和小紅利用此裝置探究了“通電導體產生熱量的多少和電流的關系”，根據記錄數據大致畫出了產生的熱量Q和電流I關系的圖象，其中正確的是B．

Answer 1

分析 （1）實驗中使用相同的電熱絲串聯，保證了通過的電流和通電時間相同，根據焦耳定律Q=I²Rt可知水和煤油吸收的熱量相同，由吸熱公式Q_吸=cm△t可知，為了比較不同物質吸收相同的熱量溫度變化情況，還要讓水和煤油的質量和初溫相同；
（2）猜想要合理的猜想，由導線和電熱絲串聯、電流相同進行判斷；
（3）根據焦耳定律可知電流做功產生的熱量與通過導體的電流、導體的電阻和通電時間有關，要研究電流產生的熱量與電阻的關系，需要控制通過導體的電流、通電時間相同，改變導體的電阻；
為了比較兩電熱絲產生熱量的多少，讓兩電熱絲都放入煤油中，通過煤油溫度升高多少說明電流產生的熱量多少（因為煤油的比熱容小，吸收相同熱量溫度變化大），所以換用相同質量的煤油；
（4）根據焦耳定律結合圖象分析答題．

解答 解：（1）由吸熱公式Q_吸=cm△t可知，為了比較不同物質吸收相同熱量時的溫度變化情況，應讓水和煤油的質量和初溫相同；
相同質量的水和煤油，吸收相同的熱量，煤油的溫度升高的快，即B瓶中的溫度計的示數升高快；說明水的吸熱本領強，物質的這種屬性我們用物理量比熱容來描述；
（2）因為導線和電阻絲串聯，通過的電流相等，所以小紅的猜想的錯誤的；
（3）因為電流產生的熱量與通過導體的電流、導體的電阻和通電時間有關，要研究電流產生的熱量與電阻的關系，需要控制通過導體的電流、通電時間相同，而電阻阻值不同，所以將A瓶內的電阻絲換成10Ω的；實驗中，要讓兩電熱絲都放入煤油中（煤油升溫快，實驗效果好），通過煤油溫度升高的多少說明電流產生熱量的多少，所以應將A瓶內換成等質量的煤油；
原來的裝置上調整的器材及要求是：①A瓶內的電阻絲換成10Ω的，②A瓶內的水換成與B瓶等質量的煤油；
（4）探究“通電導體產生熱量的多少和電流的關系”，應當控制電阻和通電時間作為常數，根據焦耳定律Q=I²Rt可知，產生的熱量Q是電流的二次函數，即B符合．
故答案為：（1）質量；水；比熱容；（2）串聯電路電流處處相等；
（3）①A瓶內的電阻絲換成10Ω的，②A瓶內的水換成與B瓶等質量的煤油；（4）B．

點評 本題考查了兩個實驗（比較不同物質的吸熱能力、通電導體產生熱量的多少和電阻的關系），知識點多、綜合性強，用好控制變量法是關鍵．