Question

10．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中盛有質量、初溫相等的煤油，R_A與R_B是阻值不同的電熱絲．
（1）小明同學為比較R_A與R_B阻值的大小，用電壓表分別測出R_A與R_B兩端電壓大小，發(fā)現(xiàn)U_A＜U_B，則R_A＜R_B（選填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）在相同時間內，可通過觀察溫度計示數(shù)的變化來比較電流通過電熱絲產(chǎn)生的熱量多少；
（3）小華想改裝實驗裝置用來“測量煤油的比熱容大小”，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=$\frac{{c}_{水}（{t}_{水}-{t}_{0}）}{{t}_{煤油}-{t}_{0}}$．（已知水的比熱容為c_水）

Answer 1

分析 （1）串聯(lián)電路有分壓作用，電壓與電阻成正比；
（2）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；
（3）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）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，因為電壓與電阻成正比，則R_A＜R_B；
（2）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；
（3）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_煤油=$\frac{{c}_{水}（{t}_{水}-{t}_{0}）}{{t}_{煤油}-{t}_{0}}$．
故答案為：（1）＜；（2）溫度計示數(shù)的變化；（3）質量；與R_B阻值相等；$\frac{{c}_{水}（{t}_{水}-{t}_{0}）}{{t}_{煤油}-{t}_{0}}$．

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、熱量公式的變形公式是正確解題的關鍵．