Question

3．為了探究影響電熱的因素，設計了如圖甲的電路，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，選用煤油而不選用水，主要是由于水的比熱容大于煤油的比熱容；
（2）通電一段時間后，比較兩燒瓶中溫度計的示數，甲（選填“甲”、“乙”）瓶中的溫度計示數較高，這是為了探究電熱與電阻的關系；
（3）要利用此裝置來探究電熱與電流的關系，你還需要的操作是必須移動滑動變阻器滑片，比較通電時間相同時，甲（乙）燒瓶中溫度計的示數變化．
（4）將此裝置改裝后可以測量煤油的比熱容，如圖乙所示，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，分別讀出溫度計的示數為t_水、t_煤油，裝有煤油（選填“水”、“煤油”）的燒瓶中的溫度計示數較高，煤油比熱容的表達式c_煤油=$\frac{{t}_{水}-{t}_{0}}{{t}_{煤油}-{t}_{0}}$•c_水．（已知水的比熱容為c_水）

Answer 1

分析 （1）吸收相同的熱量在較短的時間內溫度升高快的液體比熱容較小，要想在較短的時間內達到明顯的實驗效果，所選液體的比熱容應較小．
（2）實驗目的是探究影響電熱的因素，由圖知，兩段電熱絲串聯所以通過的電流相同，通電時間也相同，產生的熱量不同，是因為電熱絲的阻值不同．
（3）要研究電熱與電流的關系，必須保持電阻和通電時間相同，改變通過電熱絲的電流，比較產生熱量多少與電流大小的關系；
（4）根據題意可知，在相同時間內，相同的電阻串聯產生的熱量相等，即Q_煤吸=Q_水吸，根據吸熱公式可得到煤油的比熱容．

解答 解：（1）為了在較短的時間內達到明顯的實驗效果，小明選用煤油而不用水做實驗，主要是由于水的比熱容大于煤油的比熱容，吸收相同的熱量，溫度變化不明顯．
（2）根據焦耳定律Q=I²Rt，燒瓶甲內的金屬絲電阻和燒瓶乙內的金屬絲電阻是串聯的，所以電流和通電時間相同，由于燒瓶甲內的金屬絲電阻大于燒瓶乙內的金屬絲電阻，所以產生電熱多，故甲瓶的溫度上升較快；
已知通過兩段電熱絲的電流和通電時間都相同，所以此過程是研究電熱與電阻大小的關系．
（3）要研究電熱與電流的關系，必須移動滑動變阻器滑片，比較通電時間相同時，甲（乙）燒瓶中溫度計的示數變化．
（5）圖丙裝置中，兩電阻絲阻值相同，它們串聯電流相同，通電一段時間后，電流產生的熱量相同，則煤油和水吸收的熱量相同，由于煤油的比熱容小，所以裝有煤油的燒瓶中溫度計示數較高．
已知它們的質量相同，設為m；
根據前面分析結合吸熱公式有：c_煤油m（t_煤油-t₀ ）=c_水m（t_水-t₀ ），
解得：c_煤油=$\frac{{t}_{水}-{t}_{0}}{{t}_{煤油}-{t}_{0}}$•c_水．
故答案為：
（1）水的比熱容大于煤油的比熱容；
（2）乙；電阻；
（3）必須移動滑動變阻器滑片，比較通電時間相同時，甲（乙）燒瓶中溫度計的示數變化；（4）煤油；$\frac{{t}_{水}-{t}_{0}}{{t}_{煤油}-{t}_{0}}$•c_水．

點評 本題通過焦耳定律的實驗重點考查學生對控制變量法、轉化法的掌握和應用，以及學生分析實驗現象得出結論的能力；控制變量法為物理實驗中的常用方法，應重點掌握．