Question

10．為探究影響電熱的因素，小明設(shè)計了如圖所示電路．燒瓶中國盛有質(zhì)量、初溫均相等的煤油，R_甲＞R_乙．
（1）為縮短實驗時間，選用了煤油而不用水，請你寫出一個與其原理相同的現(xiàn)象：“研究電流產(chǎn)生熱量與哪些因素有關(guān)的實驗”中，使用空氣，而不是液體．
（2）通電一段時間后，比較兩溫度計示數(shù)，是為了探究電熱與電阻
的關(guān)系．
（3）在此裝置基礎(chǔ)上，僅將乙燒瓶改裝后就可測量煤油的比熱容了（水的比熱容已知）．請你將乙燒瓶需要更換的具體寫出來（包括內(nèi)容和數(shù)量關(guān)系）：c_煤油=$\frac{{t}_{水}-{t}_{0}}{{t}_{煤油}-{t}_{0}}$c_水．

Answer 1

分析 （1）吸收相同的熱量在較短的時間內(nèi)溫度升高快的液體比熱容較小，要想在較短的時間內(nèi)達到明顯的實驗效果，所選液體的比熱容應(yīng)較小．電阻產(chǎn)生的熱量越多，煤油的溫度示數(shù)變化越大．
（2）實驗?zāi)康氖翘骄坑绊戨姛岬囊蛩兀�由圖知，兩段電熱絲串聯(lián)所以通過的電流相同，通電時間也相同，產(chǎn)生的熱量不同，是因為電熱絲的阻值不同．
（3）在兩個相同的燒瓶中加入初溫相同、質(zhì)量相等的水和煤油，通電一段時間，如果電熱絲的阻值、電流通電時間都相同，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）為了在較短的時間內(nèi)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；其原理相同的實驗“研究電流產(chǎn)生熱量與哪些因素有關(guān)的實驗”中，容器內(nèi)密封著空氣，而不是液體．
（2）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(guān)系．
（3）在此裝置基礎(chǔ)上，只要使兩只燒瓶中的電熱絲阻值相同，通過的電流相同，通電時間相同，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=$\frac{{t}_{水}-{t}_{0}}{{t}_{煤油}-{t}_{0}}$c_水．
故答案為：（1）“研究電流產(chǎn)生熱量與哪些因素有關(guān)的實驗”中，使用空氣，而不是液體；（2）電阻；（3）c_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(xué)生對控制變量法、轉(zhuǎn)化法的掌握和應(yīng)用，以及學(xué)生分析實驗現(xiàn)象得出結(jié)論的能力；控制變量法為物理實驗中的常用方法，應(yīng)重點掌握．