Question

18．小明和小华同学为了探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”，设计了如图所示的实验电路，两个烧瓶A、B中盛有质量、初温相等的煤油，R_A与R_B是阻值不同的电热丝．
（1）R_A与R_B采用串联的连接方式，其目的是为了控制通电时间、电流相等．实验中液体选用煤油而不选用水，主要是因为水的比热容比煤油大．
（2）小明同学为比较R_A与R_B阻值的大小，用电压表分别测出R_A与R_B两端电压大小，发现U_A＜U_B，则R_A＜R_B（选填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）通过实验，小明得出：在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多，支持这一结论的实验现象是：R_B所在的烧杯中的温度计升高更高．
（4）实验中判断液体吸收热量多少的方法在下列实验AB（选填“A”、“B”或“A和B”）中同样用到．
A．探究不同物质吸热升温现象   B．比较不同燃料燃烧时放出的热量
（5）小华想改装实验装置用来“测量煤油的比热容的大小”，则他们应将烧瓶A中煤油换成与其质量（选填“质量”或“体积”）相等的水，两瓶中电热丝组织应相等（选填“相等”或“不相等”），测量时，水和煤油的初温均为t₀，通电一段时间后，水和煤油的末温分别为t_水、t_煤油，写出煤油比热容的表达式（已知水的比热容为c_水）：c_煤油=$\frac{{c}_{水}（{t}_{水}-{t}_{0}）}{{t}_{油}-{t}_{0}}$（用相应的物理量符号表示），小明认为这样测量煤油的比热容会有较大的误差，原因主要有：水与煤油的散热程度不同（或水和煤油吸热、导热不同）（只要写出一条即可）

Answer 1

分析 （1）R_A与R_B采用串联的方式，其目的是为了控制通电时间、通过的电流相等；因为煤油的比热容比水小，相同质量的煤油和水比较，吸收或放出相同的热量，煤油的温度变化大；
（2）串联电路有分压作用，电压与电阻成正比；
（3）温度计示数的变化反应了液体温度的变化，反映了液体吸收热量即电流产生热量的多少；根据Q=cm△t作出分析；
（4）此题采用了转换法，即物体吸收热量的多少转化成温度计的高低，故据此分析即可判断；
（5））由Q_吸=cm△t可知，要比较水和煤油的比热容大小，应让两瓶中水和煤油的质量m相等、吸收的热量相等，通过比较它们升高的温度大小关系，得出比热容的大小关系；通电相同的时间，表示水和煤油吸收相同的热量，根据Q=cm（t-t₀）求出煤油的比热．

解答 解：
（1）R_A与R_B采用串联的连接方式，目的是控制通过两电阻丝的电流相等；因为煤油的比热容比水的小，相同质量的煤油和水比较，吸收相同的热量，煤油温度升高的多，用煤油做实验效果更明显；
（2）用电压表分别测出R_A与R_B两端电压的大小，发现U_A＜U_B，根据R=$\frac{U}{I}$可知R_A＜R_B；
（3）实验若发现烧瓶B中煤油吸热多，这表明：在电流和通电时间相等时，电阻越大，电流产生的热量越多；
（4）此题采用了转换法，即物体吸收热量的多少转化成温度计的高低，故在探究不同物质吸热升温现象中，我们也是通过比较温度计的高低判断吸收热量多少的；再如比较不同燃料燃烧时放出的热量，也是通过水温度的高低判断水吸收热量的多少，进而判断出不同燃料燃烧时放出的热量的多少的，故选AB．
（5）要比较水和煤油的比热容，则应让水和煤油的质量相等、吸收的热量（加热时间）相等，由温度的变化大小得出比热容的大小关系，故用相同质量的水代替煤油；把电热丝R_A换成与R_B阻值相同的电阻丝，电阻相等，在相同时间内放出的热量相同，所以水和煤油吸收的热量相同；
加热相同时间即Q_水=Q_煤油，得c_水m（t_水-t₀）=c_煤油m（t_煤油-t₀），所以煤油的比热表达式：c_油=$\frac{{c}_{水}（{t}_{水}-{t}_{0}）}{{t}_{油}-{t}_{0}}$．因为水和煤油的散热程度不同，所以这样测量煤油的比热容会有较大的误差．
故答案为：（1）电流；比热容；（2）＜；（3）R_B所在的烧杯中的温度计升高更高；（4）AB；（5）质量；相等；$\frac{{c}_{水}（{t}_{水}-{t}_{0}）}{{t}_{油}-{t}_{0}}$；水与煤油的散热程度不同（或水和煤油吸热、导热不同）．

点评 本题是探究“电流通过导体产生的热量跟电阻大小的关系”的实验题，实验中应用了控制变量法，掌握控制变量法的应用、熟练应用串联电路特点、电功公式、热量公式的变形公式是正确解题的关键．