12.實驗桌上有兩個完全相同的燒瓶,燒瓶內(nèi)裝有質量相等的煤油、型號相同的溫度計和阻值相等且不變的電阻絲R,如圖所示.另外,還有滿足實驗要求的電源、滑動變阻器和開關各一個,電流表和停表各一塊,導線若干.請利用上述實驗器材,設計一個實驗驗證:
保持電阻阻值不變,在相同時間內(nèi)通過電阻的電流越大,電流通過電阻產(chǎn)生的熱量越多.
(實驗設計中可用煤油升高的溫度△t表示電流通過電阻絲R產(chǎn)生熱量的多少.)
請在方框內(nèi)畫出實驗電路圖,完成下面的實驗步驟,寫出實驗數(shù)據(jù)記錄表格.

實驗步驟:
第一步:將電流表調零,觀察各溫度計示數(shù),待兩瓶液體的初溫相同,記錄初溫為t0;
第二步:如圖連接電路,斷開開關,滑動變阻器阻值調到最大處;
第三步:閉合開關,調節(jié)滑片使電流表示數(shù)為I1,同時按下停表,經(jīng)過時間T之后,讀取此時溫度計示數(shù)為t1,將I1和t1記入表格;
第四步:斷開開關,用燒瓶如圖乙替換燒瓶如圖甲,改變滑動變阻器滑片的位置;
第五步:再閉合開關,把滑動變阻器的阻值調到最大處;
第六步:整理實驗器材,由△t1=t1-t0,△t2=t2-t0,算出兩組升高溫度△t,記入表格.
實驗數(shù)據(jù)記錄表格:

分析 (1)探究:“保持電阻阻值不變,在相同時間內(nèi)通過電阻的電流越大,電流通過電阻產(chǎn)生的熱量越多”,則需要測量的物理量有:升高的溫度△t與通過電阻絲的電流I,則電路應是由電源、開關、滑動變阻器、電流表和加熱電阻絲R組成.
(2)利用電流表測流過電阻的電流,改變滑動變阻器阻值,改變流過電阻的電流,記錄電流值和每加熱一定時間時升高的溫度△t;最后根據(jù)數(shù)據(jù)判斷升高的溫度△t與通過電阻絲的電流I的關系.
(3)記錄數(shù)據(jù)的表格應包括:電流I、初溫t0、終溫t等內(nèi)容.

解答 答:用導線將電阻絲R、滑動變阻器、電流表和開關組成串聯(lián)電路接在電源上.實驗電路圖如圖所示:

記錄數(shù)據(jù)有電路中的電流I、煤油的初溫t0、煤油的末溫t,實驗數(shù)據(jù)記錄表如下:

 I/A I1/A I2/A
 t0/℃  
 t/℃  
△t/℃  
調節(jié)滑片使電流表示數(shù)為I1,同時按下停表,經(jīng)過時間T之后,讀取此時溫度計示數(shù)為t2,將I1和t2記入表格;
故答案為:把滑動變阻器的阻值調到最大處;見上表.

點評 本題考查了實驗電路設計、設計數(shù)據(jù)記錄表格,有一定難度,知道實驗目的是解題的關鍵.

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(2)用筆畫線代替導線,連接完整如圖甲所示的實物電路.
(3)閉合開關,移動變阻器的滑片P,發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮,電壓表有示數(shù)、電流表無示數(shù),原因可能是小燈泡斷路(寫出一種即可).
(4)排除故障后,閉合開關、移動滑片P至電壓表的示數(shù)如圖乙所示,其讀數(shù)為2.2 V;要獲得小燈泡額定功率的數(shù)據(jù),滑片P應向B(選填“A”或“B”)移動.
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(6)若想接著探究電流與電壓的關系,需要補充的實驗器材是定值電阻.
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次數(shù)t/sS/m2L/m△T/℃Q/J
1602×10-31502340
2604×10-31504680
3602×10-31251170
4604×10-30.5509360
51202×10-321004680
(1)Q=k$\frac{S△Tt}{L}$,其中k=390J/(m•℃•s)(填上數(shù)值和單位).
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