Question

10．为探究影响电热的因素，小明设计了如图所示电路．烧瓶中国盛有质量、初温均相等的煤油，R_甲＞R_乙．
（1）为缩短实验时间，选用了煤油而不用水，请你写出一个与其原理相同的现象：“研究电流产生热量与哪些因素有关的实验”中，使用空气，而不是液体．
（2）通电一段时间后，比较两温度计示数，是为了探究电热与电阻
的关系．
（3）在此装置基础上，仅将乙烧瓶改装后就可测量煤油的比热容了（水的比热容已知）．请你将乙烧瓶需要更换的具体写出来（包括内容和数量关系）：c_煤油=$\frac{{t}_{水}-{t}_{0}}{{t}_{煤油}-{t}_{0}}$c_水．

Answer 1

分析 （1）吸收相同的热量在较短的时间内温度升高快的液体比热容较小，要想在较短的时间内达到明显的实验效果，所选液体的比热容应较小．电阻产生的热量越多，煤油的温度示数变化越大．
（2）实验目的是探究影响电热的因素，由图知，两段电热丝串联所以通过的电流相同，通电时间也相同，产生的热量不同，是因为电热丝的阻值不同．
（3）在两个相同的烧瓶中加入初温相同、质量相等的水和煤油，通电一段时间，如果电热丝的阻值、电流通电时间都相同，所以煤油和水获得的热量相同，据此列出等量关系式求解煤油的比热容．

解答 解：
（1）为了在较短的时间内达到明显的实验效果，小明选用煤油而不用水做实验，主要是由于水的比热容大于煤油的比热容，吸收相同的热量，温度变化不明显；其原理相同的实验“研究电流产生热量与哪些因素有关的实验”中，容器内密封着空气，而不是液体．
（2）已知通过两段电热丝的电流和通电时间都相同，所以此过程是研究电热与电阻大小的关系．
（3）在此装置基础上，只要使两只烧瓶中的电热丝阻值相同，通过的电流相同，通电时间相同，所以水和煤油得到的热量相同，即Q_水=Q_煤油，c_水m（t_水-t₀）=c_煤油m（t_煤油-t₀），所以煤油的比热容为c_煤油=$\frac{{t}_{水}-{t}_{0}}{{t}_{煤油}-{t}_{0}}$c_水．
故答案为：（1）“研究电流产生热量与哪些因素有关的实验”中，使用空气，而不是液体；（2）电阻；（3）c_煤油=$\frac{{t}_{水}-{t}_{0}}{{t}_{煤油}-{t}_{0}}$c_水．

点评 本题通过焦耳定律的实验重点考查学生对控制变量法、转化法的掌握和应用，以及学生分析实验现象得出结论的能力；控制变量法为物理实验中的常用方法，应重点掌握．