Question

17．為了探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與那些因素有關(guān)，小偉設(shè)計(jì)了如圖甲，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，裝入燒瓶中的液體選用煤油而不用水，主要是由于水的比熱容大．
（2）通電一段時(shí)間后，通過(guò)比較兩燒瓶中溫度計(jì)示數(shù)的變化，可以比較出電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少的多少，這種方法叫轉(zhuǎn)換法．以上（圖甲）裝置是為了探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與通過(guò)導(dǎo)體的電流大小的關(guān)系．
（3）另一位同學(xué)要利用圖甲裝置來(lái)探究電熱與電流的關(guān)系，他還需要的主要操作是：改變滑動(dòng)變阻器的阻值．
（4）將此裝置（圖甲）改裝后可測(cè)量煤油的比熱容，如圖乙所示．測(cè)量時(shí)，分別向兩個(gè)相同的燒瓶中加入初溫均為t₀、質(zhì)量相等的水和煤油，通電一段時(shí)間后，分別讀出溫度計(jì)的示數(shù)為t_水、t_煤油，請(qǐng)寫出煤油比熱容的表達(dá)式C_煤油=$\frac{{c}_{水}（{t}_{水}-{t}_{0}）}{{t}_{煤油}-{t}_{0}}$．（已知水的比熱容為C_水）（不計(jì)熱量損失）．

Answer 1

分析 （1）為了在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到明顯的實(shí)驗(yàn)效果，即觀察到的溫度計(jì)示數(shù)變化大，則在同質(zhì)量吸收相同熱量的條件下，比熱容小的液體溫度變化大；
（2）電流通過(guò)電阻絲做功，消耗電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，產(chǎn)生的熱量被煤油吸收，煤油吸收熱量的多少我們直接看不到，但煤油吸收熱量溫度升高，本實(shí)驗(yàn)是通過(guò)溫度計(jì)的示數(shù)變化反應(yīng)電流產(chǎn)生的熱量多少；實(shí)驗(yàn)中將電阻絲產(chǎn)生熱量的多少轉(zhuǎn)換為溫度計(jì)示數(shù)的變化．轉(zhuǎn)換法在物理實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用非常廣泛；
（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）已知兩個(gè)相同的燒瓶中加入初溫均為t₀、質(zhì)量相等的水和煤油，通電一段時(shí)間，因?yàn)殡姛峤z的阻值、電流通電時(shí)間都相同，所以煤油和水獲得的熱量相同，據(jù)此列出等量關(guān)系式求解煤油的比熱容．

解答 解：（1）若將燒瓶中裝有水，則由Q=cm△t可知：在相同質(zhì)量的水和煤油中，吸收的相同的熱量時(shí)，由于水的比熱容大，溫度升高的度數(shù)少，溫度計(jì)的示數(shù)變化不明顯；
（2）實(shí)驗(yàn)中通過(guò)溫度計(jì)升高的示數(shù)來(lái)判斷產(chǎn)生熱量的多少，這種方法叫 轉(zhuǎn)換法．以上（圖甲）裝置是為了探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與 通過(guò)導(dǎo)體的電流大小的關(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）在圖2中，兩只燒瓶中的電熱絲阻值相同，通過(guò)的電流相同，通電時(shí)間相同，所以水和煤油得到的熱量相同，即
Q_水=Q_煤油
c_水m（t_水-t₀）=c_煤油m（t_煤油-t₀）
所以煤油的比熱容為c_煤油=$\frac{{c}_{水}（{t}_{水}-{t}_{0}）}{{t}_{煤油}-{t}_{0}}$．
故答案為：
（1）水的比熱容大；
（2）示數(shù)的變化；電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少；轉(zhuǎn)換；通過(guò)導(dǎo)體的電流大��；
（3）改變滑動(dòng)變阻器的阻值；
（4）$\frac{{c}_{水}（{t}_{水}-{t}_{0}）}{{t}_{煤油}-{t}_{0}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題通過(guò)焦耳定律的實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)考查學(xué)生對(duì)控制變量法、轉(zhuǎn)化法的掌握和應(yīng)用，以及學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論的能力；控制變量法為物理實(shí)驗(yàn)中的常用方法，應(yīng)重點(diǎn)掌握．