Question

19．為了“比較不同物質(zhì)的吸熱能力”，物理興趣小組在實驗室利用老師提供的器材連接好如圖所示的電路，A瓶中裝的是水，B瓶中裝的是煤油，兩瓶中用的是電阻均為5Ω的電熱絲，請完成下列填空．

（1）為了確保實驗的準(zhǔn)確性，水和煤油的質(zhì)量和初溫必須相等，閉合開關(guān)后進(jìn)過一段時間發(fā)現(xiàn)B瓶中的溫度計的示數(shù)升高快，說明：水的吸熱本領(lǐng)強(qiáng)，物質(zhì)的這種屬性我們用物理量比熱容來描述．
（2）實驗時小明和小紅發(fā)現(xiàn)電熱絲熱得很快，而連接的導(dǎo)線卻不怎么熱，小紅猜想，發(fā)熱不同是因為電熱絲和導(dǎo)線的電流不同，小明猜想：發(fā)熱不同是因為電熱絲和導(dǎo)線的電阻不同，其他同學(xué)立刻判斷小紅的猜想的錯誤的，原因是串聯(lián)電路電流處處相等．
（3）接著興趣小組進(jìn)行探究“通電導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少和電阻的關(guān)系”，他們又準(zhǔn)備了如下的器材：足量的水和煤油、天平、10Ω的電熱絲兩根、電流表和電壓表各一只、秒表等器材．要完成實驗，他們應(yīng)該在原來的裝置上調(diào)整的器材及要求是：
①A瓶內(nèi)的電阻絲換成10Ω的；②A瓶內(nèi)的水換成與B瓶等質(zhì)量的煤油．
（4）最后小明和小紅利用此裝置探究了“通電導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少和電流的關(guān)系”，根據(jù)記錄數(shù)據(jù)大致畫出了產(chǎn)生的熱量Q和電流I關(guān)系的圖象，其中正確的是B．

Answer 1

分析 （1）實驗中使用相同的電熱絲串聯(lián)，保證了通過的電流和通電時間相同，根據(jù)焦耳定律Q=I²Rt可知水和煤油吸收的熱量相同，由吸熱公式Q_吸=cm△t可知，為了比較不同物質(zhì)吸收相同的熱量溫度變化情況，還要讓水和煤油的質(zhì)量和初溫相同；
（2）猜想要合理的猜想，由導(dǎo)線和電熱絲串聯(lián)、電流相同進(jìn)行判斷；
（3）根據(jù)焦耳定律可知電流做功產(chǎn)生的熱量與通過導(dǎo)體的電流、導(dǎo)體的電阻和通電時間有關(guān)，要研究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系，需要控制通過導(dǎo)體的電流、通電時間相同，改變導(dǎo)體的電阻；
為了比較兩電熱絲產(chǎn)生熱量的多少，讓兩電熱絲都放入煤油中，通過煤油溫度升高多少說明電流產(chǎn)生的熱量多少（因為煤油的比熱容小，吸收相同熱量溫度變化大），所以換用相同質(zhì)量的煤油；
（4）根據(jù)焦耳定律結(jié)合圖象分析答題．

解答 解：（1）由吸熱公式Q_吸=cm△t可知，為了比較不同物質(zhì)吸收相同熱量時的溫度變化情況，應(yīng)讓水和煤油的質(zhì)量和初溫相同；
相同質(zhì)量的水和煤油，吸收相同的熱量，煤油的溫度升高的快，即B瓶中的溫度計的示數(shù)升高快；說明水的吸熱本領(lǐng)強(qiáng)，物質(zhì)的這種屬性我們用物理量比熱容來描述；
（2）因為導(dǎo)線和電阻絲串聯(lián)，通過的電流相等，所以小紅的猜想的錯誤的；
（3）因為電流產(chǎn)生的熱量與通過導(dǎo)體的電流、導(dǎo)體的電阻和通電時間有關(guān)，要研究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系，需要控制通過導(dǎo)體的電流、通電時間相同，而電阻阻值不同，所以將A瓶內(nèi)的電阻絲換成10Ω的；實驗中，要讓兩電熱絲都放入煤油中（煤油升溫快，實驗效果好），通過煤油溫度升高的多少說明電流產(chǎn)生熱量的多少，所以應(yīng)將A瓶內(nèi)換成等質(zhì)量的煤油；
原來的裝置上調(diào)整的器材及要求是：①A瓶內(nèi)的電阻絲換成10Ω的，②A瓶內(nèi)的水換成與B瓶等質(zhì)量的煤油；
（4）探究“通電導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少和電流的關(guān)系”，應(yīng)當(dāng)控制電阻和通電時間作為常數(shù)，根據(jù)焦耳定律Q=I²Rt可知，產(chǎn)生的熱量Q是電流的二次函數(shù)，即B符合．
故答案為：（1）質(zhì)量；水；比熱容；（2）串聯(lián)電路電流處處相等；
（3）①A瓶內(nèi)的電阻絲換成10Ω的，②A瓶內(nèi)的水換成與B瓶等質(zhì)量的煤油；（4）B．

點評 本題考查了兩個實驗（比較不同物質(zhì)的吸熱能力、通電導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少和電阻的關(guān)系），知識點多、綜合性強(qiáng)，用好控制變量法是關(guān)鍵．