Question

18．为了探究影响电热的因素，小伟设计了如图（1）所示电路，烧瓶中盛有质量、初温均相等的煤油，R_甲＞R_乙．
（1）为了在较短的时间内达到明显的实验效果，选用煤油而不用水，主要是由于煤油的比热容小于水的比热容．
（2）通电一段时间后，比较两烧瓶中温度计的示数，是为了探究电热与电阻的关系．
（3）要利图（1）装置可以（填“可以”、“不可以”）探究电热与电流的关系．
（4）将此装置改装后可测量煤油的比热容，如图（2）所示．测量时，分别向两个相同的烧瓶中加入初温均为t₀质量相等的水和煤油，通电一段时间后，分系读出温度计的示数为t_水、t_煤油，请写出煤油比热容的表达式c_煤油=$\frac{{c}_{水}（{t}_{水}-{t}_{0}）}{{t}_{煤油}-{t}_{0}}$（已知水的比热容为c_水）（不计热量损失）．

Answer 1

分析 （1）为了在较短的时间内达到明显的实验效果，即观察到的温度计示数变化大，则在同质量吸收相同热量的条件下，比热容小的液体温度变化大；
（2）由图知，两个电阻是串联的，电流相等，通电时间相等，电阻不同，所以实验目的是探究在电流和通电时间一定时，电热跟电阻的关系；
（3）利用滑动变阻器可改变电路中的电流，在电阻、通电时间相同的情况下，可以探究电热与电流的关系；
（4）已知两个相同的烧瓶中加入初温均为t₀、质量相等的水和煤油，通电一段时间，因为电热丝的阻值、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）若将烧瓶中装有水，则由Q=cm△t可知：在相同质量的水和煤油中，吸收的相同的热量时，由于水的比热容大，温度升高的度数少，温度计的示数变化不明显．故为了实验效果明显，应选用煤油而不用水；
（2）通电一段时间后，比较两烧瓶中温度计的示数，是为了探究电热与电阻的关系；
（3）在实验中，利用滑动变阻器可改变电路中的电流，先后两次观察同一只烧瓶中的温度计，在电阻、通电时间相同的情况下，可以探究电热与电流的关系；
（4）由不于计热量损失，则此过程中水和煤油吸收热量相同，根据Q=cm（t-t₀）得，
c_水m（t_水-t₀）=c_煤油m（t_煤油-t₀），
解得：
c_煤油=$\frac{{c}_{水}（{t}_{水}-{t}_{0}）}{{t}_{煤油}-{t}_{0}}$．
故答案为：（1）煤油的比热容小于水的比热容；
（2）电阻；
（3）可以；
（4）$\frac{{c}_{水}（{t}_{水}-{t}_{0}）}{{t}_{煤油}-{t}_{0}}$．

点评 采用控制变量法和转换法是探究实验常用的方法，本实验可通过控制电流、通电时间不变，只改变电阻，然后通过温度计示数的变化比较热量的变化．难点是根据热平衡方程计算煤油比热容的表达式．