Question

小明看到研究焦耳定律的实验装置后，将它改装成了如图所示的一种测量未知液体比热容的装置．测量时，分别往甲乙两瓶中装入水和待测液体，闭合开关一段时间后，再分别用温度计测出这段时间内水和待测液体升高的温度△t_水和△t，在不计热损失的情况下，就可以求得待测液体的比热容c=

△t水C水

△t

．
（1）如图设计电路，使甲乙两电阻串联，是为了

 

．
（2）为了使这一段时间内水和待测液体吸收的热量相等，小明设计的电路中必须满足的条件是

 

．
（3）为了得出待测液体的比热容表达式“c=

△t水C水

△t

．”，小明的测量方案中至少还需要的一种测量仪器是

 

，目的是

 

．
（4）闭合开关后，要使水和待测液体的温度升高得更快，滑动变阻器的滑片应向

 

滑动．

Answer 1

分析：（1）根据串联电路中的电流相等进行分析；
（2）水和待测液体吸收的热量是由电流通过电阻时产生的热量提供的，由焦耳定律可知，必须使两瓶中的电阻丝相等，即R_甲=R_乙；
（3）在实验中，两瓶中装入的水和待测液体的质量必须相等，故需要用天平称出相等质量的水和待测液体；
（4）由Q=I²Rt，在通电时间和电阻大小相同时，电流越大，产生热量越多，则应使滑动变阻器阻值相等．

解答：解：（1）使甲乙两电阻串联，是为了控制甲乙两电阻的电流相等；
（2）在不计热损失的情况下，电流通过电阻时产生的热量全部被液体吸收，要使水和待测液体吸收相同热量，则需要两电阻放出相等的热量，而电阻串联，电流相同，通电时间也相等，根据Q=I²Rt可知，在电热I和通电时间t相同时，Q与R成正比，所以必须使R_甲=R_乙．
（3）水吸收的热量为：Q_水=c_水m_水△t_水
待测液体吸收的热量为：Q=cm△t
因为Q_水=Q，所以c_水m_水△t_水=cm△t
则有：c=

c水m水△t水

m△t

，要使c=

c水△t水

△t

，
必须有m_水=m，所以还要用天平来称出质量相等的水和待测液体．
（4）要使水和待测液体的温度升高的快，必须使电阻在相同的时间内放出更多的热量，又因为电阻是一定的，根据Q=I²Rt可得，必须增大电路中的电流，则需要使滑动变阻器阻值减小，即滑片向A端移动．
故答案是：（1）控制通过甲乙两电阻的电流相等；（2）R_甲=R_乙；（3）天平；称出质量相等的水和待测液体；（4）A端．

点评：该探究实验题渗透了控制变量法和转换法，考查的知识点涉及欧姆定律、焦耳定律和热量公式的应用，综合性较强，具有一定的难度．