Question

20．為了探究影響電熱的因素，小偉設(shè)計(jì)了如圖所示電路，燒瓶中盛有質(zhì)量、初溫均相等的煤油，R_甲＞R_乙．
（1）為了在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到明顯的實(shí)驗(yàn)效果，選用煤油而不用水，主要是由于煤油的比熱容比水的比熱容��；實(shí)驗(yàn)中電流產(chǎn)生的熱量的多少是通過(guò)溫度計(jì)升高的示數(shù)來(lái)反映的（選填“溫度計(jì)升高的示數(shù)”或“加熱時(shí)間”）．
（2）通電一段時(shí)間后，比較兩燒瓶中溫度計(jì)的示數(shù)，是為了探究電熱與電阻的關(guān)系．
（3）要利用此裝置來(lái)探究電熱與電流的關(guān)系，你還需要的操作是移動(dòng)滑片改變電流大小，觀察比較相同通電時(shí)間內(nèi)甲（或乙）瓶中溫度計(jì)升高的示數(shù)．
（4）若將此裝置改裝后用來(lái)測(cè)量煤油的比熱容，則除了將其中一只燒瓶中的煤油改成相同質(zhì)量的水之外，還需做的改動(dòng)是：使兩只燒瓶中電阻絲的阻值相等．實(shí)驗(yàn)時(shí)，測(cè)得水和煤油的初溫均為t₀，通電一段時(shí)間后，測(cè)出水和煤油的溫度分別為t_水、t_煤油，請(qǐng)寫(xiě)出計(jì)算煤油比熱容的表達(dá)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(shí)間內(nèi)溫度升高快的液體比熱容較小，要想在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到明顯的實(shí)驗(yàn)效果，所選液體的比熱容應(yīng)較�。�
而相同質(zhì)量煤油吸收熱量的多少可以通過(guò)升高的溫度多少判斷．
（2）實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄坑绊戨姛岬囊蛩�，由圖知，兩段電熱絲串聯(lián)所以通過(guò)的電流相同，通電時(shí)間也相同，產(chǎn)生的熱量不同，是因?yàn)殡姛峤z的阻值不同．
（3）要研究電熱與電流的關(guān)系，必須保持電阻和通電時(shí)間相同，改變通過(guò)電熱絲的電流，比較產(chǎn)生熱量多少與電流大小的關(guān)系．
（4）由吸熱公式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（加熱時(shí)間相等），通過(guò)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，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）為了在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到明顯的實(shí)驗(yàn)效果，小明選用煤油而不用水做實(shí)驗(yàn)，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，溫度變化不明顯而相；同質(zhì)量的煤油吸熱的多少是通過(guò)溫度計(jì)升高的示數(shù)來(lái)反映的．
（2）已知通過(guò)兩段電熱絲的電流和通電時(shí)間都相同，所以此過(guò)程是研究電熱與電阻大小的關(guān)系．
（3）要研究電熱與電流的關(guān)系，必須移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，比較通電時(shí)間相同時(shí)，甲（乙）燒瓶中溫度計(jì)的示數(shù)變化．
（4）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；
因?yàn)镼_水=Q_煤油，所以c_水m（t_水-t₀）=c_煤油m（t_煤油-t₀），所以煤油的比熱：c_煤油=$\frac{{t}_{水}-{t}_{0}}{{t}_{煤油}-{t}_{0}}{c}_{水}$．
故答案為：（1）煤油的比熱容比水的比熱容�。粶囟扔�(jì)升高的示數(shù)；（2）電阻；（3）移動(dòng)滑片改變電流大小；相同通電時(shí)間內(nèi)甲（或乙）瓶中溫度計(jì)升高的示數(shù)；（4）使兩只燒瓶中電阻絲的阻值相等；$\frac{{t}_{水}-{t}_{0}}{{t}_{煤油}-{t}_{0}}{c}_{水}$．

點(diǎn)評(píng) 本題是探究“電流通過(guò)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．