Question

4．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中盛有等量煤油，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)的方式，其目的是為了控制通電時間和電流相等．
（2）小明同學為了比較R_A與R_B阻值的大小，用電壓表分別測出R_A與R_B兩端電壓的大小，發(fā)現(xiàn)U_A＜U_B，則R_A＜R_B（選填“＞”“＜”或“=”）．
（3）在相同的時間內(nèi)，可通過觀察溫度計的示數(shù)變化來比較電流通過電熱絲產(chǎn)生的熱量多少；實驗表明在電流、通電時間相同的情況下，電阻越大（選填“越大”或“越小”），產(chǎn)生的熱量越多．
（4）小華想利用此實驗裝置“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，并將電熱絲R_A換成與R_B電阻值相等的電熱絲．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，請寫出煤油比熱容的表達式：c_煤油=$\frac{{t}_{水}-{t}_{0}}{{t}_{油}-{t}_{0}}$c_水．（已知水的比熱容為c_水）．小明認為這樣測量煤油的比熱容會有較大的誤差，然后他們又展開了激烈的討論．

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；
（2）串聯(lián)電路有分壓作用，電壓的分配與電阻成正比；
（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）由吸熱公式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（加熱時間相等），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，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）兩電阻絲串聯(lián)連接的目的是：控制通電時間和通過電阻的電流相等；
（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，因為在串聯(lián)電路中，電壓的分配與電阻成正比，則R_A＜R_B；
（3）實驗中通過觀察兩支溫度計示數(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，所以選用比熱容較小的煤油來做實驗；
（4）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；
因為Q_水=Q_煤油，所以c_水m（t_水-t₀）=c_煤油m（t_煤油-t₀），所以煤油的比熱：C_油=$\frac{{t}_{水}-{t}_{0}}{t油-{t}_{0}}$c_水．
故答案為：（1）電流；（2）＜；（3）溫度計的示數(shù)變化； 越大；（4）質量；   $\frac{t水-t0}{t油-t0}$ c_水．

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．