Question

18．小明和小華同學為了探究“電流通過導體產(chǎn)生的熱量與電阻的關系”，設計了如圖所示的實驗電路，兩個燒瓶A、B中盛有質量、初溫相等的煤油，R_A與R_B是阻值不同的電熱絲．
（1）R_A與R_B采用串聯(lián)的連接方式，其目的是為了控制通電時間、電流相等．實驗中液體選用煤油而不選用水，主要是因為水的比熱容比煤油大．
（2）小明同學為比較R_A與R_B阻值的大小，用電壓表分別測出R_A與R_B兩端電壓大小，發(fā)現(xiàn)U_A＜U_B，則R_A＜R_B（選填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）通過實驗，小明得出：在電流、通電時間相同的情況下，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多，支持這一結論的實驗現(xiàn)象是：R_B所在的燒杯中的溫度計升高更高．
（4）實驗中判斷液體吸收熱量多少的方法在下列實驗AB（選填“A”、“B”或“A和B”）中同樣用到．
A．探究不同物質吸熱升溫現(xiàn)象   B．比較不同燃料燃燒時放出的熱量
（5）小華想改裝實驗裝置用來“測量煤油的比熱容的大小”，則他們應將燒瓶A中煤油換成與其質量（選填“質量”或“體積”）相等的水，兩瓶中電熱絲組織應相等（選填“相等”或“不相等”），測量時，水和煤油的初溫均為t₀，通電一段時間后，水和煤油的末溫分別為t_水、t_煤油，寫出煤油比熱容的表達式（已知水的比熱容為c_水）：c_煤油=$\frac{{c}_{水}（{t}_{水}-{t}_{0}）}{{t}_{油}-{t}_{0}}$（用相應的物理量符號表示），小明認為這樣測量煤油的比熱容會有較大的誤差，原因主要有：水與煤油的散熱程度不同（或水和煤油吸熱、導熱不同）（只要寫出一條即可）

Answer 1

分析 （1）R_A與R_B采用串聯(lián)的方式，其目的是為了控制通電時間、通過的電流相等；因為煤油的比熱容比水小，相同質量的煤油和水比較，吸收或放出相同的熱量，煤油的溫度變化大；
（2）串聯(lián)電路有分壓作用，電壓與電阻成正比；
（3）溫度計示數(shù)的變化反應了液體溫度的變化，反映了液體吸收熱量即電流產(chǎn)生熱量的多少；根據(jù)Q=cm△t作出分析；
（4）此題采用了轉換法，即物體吸收熱量的多少轉化成溫度計的高低，故據(jù)此分析即可判斷；
（5））由Q_吸=cm△t可知，要比較水和煤油的比熱容大小，應讓兩瓶中水和煤油的質量m相等、吸收的熱量相等，通過比較它們升高的溫度大小關系，得出比熱容的大小關系；通電相同的時間，表示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）R_A與R_B采用串聯(lián)的連接方式，目的是控制通過兩電阻絲的電流相等；因為煤油的比熱容比水的小，相同質量的煤油和水比較，吸收相同的熱量，煤油溫度升高的多，用煤油做實驗效果更明顯；
（2）用電壓表分別測出R_A與R_B兩端電壓的大小，發(fā)現(xiàn)U_A＜U_B，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$可知R_A＜R_B；
（3）實驗若發(fā)現(xiàn)燒瓶B中煤油吸熱多，這表明：在電流和通電時間相等時，電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多；
（4）此題采用了轉換法，即物體吸收熱量的多少轉化成溫度計的高低，故在探究不同物質吸熱升溫現(xiàn)象中，我們也是通過比較溫度計的高低判斷吸收熱量多少的；再如比較不同燃料燃燒時放出的熱量，也是通過水溫度的高低判斷水吸收熱量的多少，進而判斷出不同燃料燃燒時放出的熱量的多少的，故選AB．
（5）要比較水和煤油的比熱容，則應讓水和煤油的質量相等、吸收的熱量（加熱時間）相等，由溫度的變化大小得出比熱容的大小關系，故用相同質量的水代替煤油；把電熱絲R_A換成與R_B阻值相同的電阻絲，電阻相等，在相同時間內(nèi)放出的熱量相同，所以水和煤油吸收的熱量相同；
加熱相同時間即Q_水=Q_煤油，得c_水m（t_水-t₀）=c_煤油m（t_煤油-t₀），所以煤油的比熱表達式：c_油=$\frac{{c}_{水}（{t}_{水}-{t}_{0}）}{{t}_{油}-{t}_{0}}$．因為水和煤油的散熱程度不同，所以這樣測量煤油的比熱容會有較大的誤差．
故答案為：（1）電流；比熱容；（2）＜；（3）R_B所在的燒杯中的溫度計升高更高；（4）AB；（5）質量；相等；$\frac{{c}_{水}（{t}_{水}-{t}_{0}）}{{t}_{油}-{t}_{0}}$；水與煤油的散熱程度不同（或水和煤油吸熱、導熱不同）．

點評 本題是探究“電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電阻大小的關系”的實驗題，實驗中應用了控制變量法，掌握控制變量法的應用、熟練應用串聯(lián)電路特點、電功公式、熱量公式的變形公式是正確解題的關鍵．