Question

18．小明和小華同學(xué)為了探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系”，設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路．兩個(gè)燒瓶A、B中盛有質(zhì)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(shí)間、通過R_A與R_B的電流相等．
（2）小明同學(xué)為比較R_A與R_B阻值的大小，用電壓表分別測(cè)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）在相同時(shí)間內(nèi)，可通過觀察溫度計(jì)上升的示數(shù)快慢來比較電流通過電熱絲產(chǎn)生的熱量多少；為了升溫較快，實(shí)驗(yàn)液體選用煤油而不選用水，主要是水的比熱容比煤油的比熱容大．
（4）小華想改裝實(shí)驗(yàn)裝置用來“測(cè)量煤油的比熱容的大小”，則他們應(yīng)將燒瓶A中煤油換成與其質(zhì)量（選填“質(zhì)量”或“體積”）相等的水，并將電熱絲R_A換成與R_B阻值相等的電熱絲．測(cè)量時(shí)，水和煤油的初溫均為t₀，通電一段時(shí)間后，水和煤油的末溫分別為t_水、t_煤油，請(qǐng)寫出煤油比熱容的表達(dá)式：c_煤油=c_水（t_水-t₀）/（t_煤油-t₀）（已知水的比熱容為c_水）

Answer 1

分析 （1）探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系”，采用控制變量法；
（2）串聯(lián)電路有分壓作用，電壓與電阻成正比；
（3）溫度計(jì)示數(shù)的變化反應(yīng)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）由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，通過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，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）本實(shí)驗(yàn)采用的是控制變量法，兩電阻絲串聯(lián)連接的目的是：控制通電時(shí)間和通過電阻的電流相等；
（2）根據(jù)串聯(lián)電路中$\frac{{U}_{A}}{{U}_{B}}$=$\frac{{R}_{A}}{{R}_{B}}$可知，當(dāng)U_A＜U_B，則R_A＜R_B；
（3）實(shí)驗(yàn)中通過觀察兩支溫度計(jì)示數(shù)變化來比較電流產(chǎn)生的熱量的多少；根據(jù)Q=cm△t可知，在液體的質(zhì)量和吸收的熱量相同的情況下，液體的比熱越小，溫度升高的越快，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象越明顯，所以選用比熱容較小的煤油來做實(shí)驗(yàn)；
（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；
加熱相同時(shí)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(dá)式：c_油=$\frac{{c}_{水}（{t}_{水}-{t}_{0}）}{{t}_{油}-{t}_{0}}$．
故答案為：（1）通過R_A與R_B的電流；（2）＜；（3）溫度計(jì)上升的示數(shù)快慢；大；（4）質(zhì)量；與R_B阻值相等；c_水（t_水-t₀）/（t_煤油-t₀）

點(diǎn)評(píng) 本題是探究“電流通過導(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．