题目内容
【题目】物理兴趣小组同学在总结物理实验的过程中,发现同样器材可以完成多个实验.于是他们选取如下实验器材,电源一组、开关、电流表、多个10Ω和30Ω的电热丝、滑动变阻器、玻璃瓶、导线、煤油和水若干.
探究实验一:探究不同液体吸热能力.
(1)将电热丝包裹绝缘外壳后串联入电路,完成实验电路,所选电热丝R=_________R乙.甲乙烧瓶中应装入________相同的水和煤油.实验记录数据,并绘制图像如图所示.从图像可以看出甲容器中装的是_________.
(2)此实验中用_________反映液体吸收热量的多少.
探究实验二:探究不同电热丝发热能力.
甲、乙两瓶中装入100g煤油,瓶内各安装一根电阻丝.两瓶中各插入了一支温度计.在测量两瓶煤油的温度后,闭合开关,记录数据如下表所示:
电流/A | 通电时间/min | 电阻/Ω | 初温/℃ | 末温/℃ | ||
第一次 | 甲 | 0.6 | 20 | 10 | 20 | 37 |
乙 | 0.6 | 20 | 30 | 20 | 63 | |
第二次 | 甲 | 0.6 | 30 | 10 | 20 | 44 |
乙 | 0.6 | 30 | 30 | 20 | 76 |
(3)此实验中用此实验中用_________反映液体吸收热量的多少.
(4)分析表中第一次甲、乙数据,可得出:在通过导体的电流和通电时间相同时,_________越大,导体发热越多.
(5)有同学提出,煤油吸收的热量不一定等于电热丝放出的热量.经小组讨论后一致认为他的观点是正确的,并且提出在不同的加热过程中,加热效率很可能不同.请你计算第一次实验中甲的加热效率为_________.
(6)综合分析各组数据,发现加热效率都不相同.你认为影响此次实验加热效率的因素主要________.
【答案】1 质量 水 加热的时间 煤油升高的温度 电热丝电阻 82.6% 煤油与环境的温度差
【解析】
探究实验一:探究不同液体吸热能力。
(1)为控制不同液体吸收的热量相同,应把两电阻丝串联接入电路中,根据串联电路电流的规律,通过的电流相同,相同时间内产生相同的热量,应控制电阻的阻值相同,即R甲=R乙;
比较不同物质的吸热能力,要控制质量相同,故甲乙烧瓶中应装入质量相同的水和煤油。根据实验记录绘制图象2可知,升高相同的温度(30℃﹣10℃=20℃),甲加热的时间为乙的2倍,质量相同的不同物质,升高相同的温度,加热时间长的吸热能力强,即甲容器中装的液体吸热能力强,故甲容器中装的为水;
(2)加热时间越长,物质吸收热量越多,用加热的时间反映液体吸收热量的多少;
探究实验二:探究不同电热丝发热能力
(3)电热丝通电产生的热量被质量相等的煤油吸收,在比热容和质量相同的情况下,煤油吸收的热量越多,煤油升高的温度越高,即煤油升高的温度反映液体吸收热量的多少;
(4)分析表中第一次甲、乙数据,通过导体的电流和通电时间相同,乙电热丝电阻大于甲电热丝的电阻,乙中煤油温度升高的多,故可得出:在通过导体的电流和通电时间相同时,电热丝阻值越大,导体发热越多;
(5)根据焦耳定律,第一次实验中甲电热丝产生的热量:
Q放=I2Rt=(0.6A)2×10Ω×20×60s=4.32×103J;
由(1)可知,升高相同的温度,水加热的时间为煤油的2倍,即水吸收的热量为煤油的2倍,根据,在质量和升高温度相同的情况 下,比热容与吸收的热量成正比,故水的比热容为煤油的2倍,故煤油的比热容:;
煤油吸收的热量:
Q吸=c煤油m△t=2.1×103J/(kg℃)×0.1kg×(37℃﹣20℃)=3.57×103J,
故第一次实验中甲的加热效率为;;
(6)同理可求出第2次实验乙的加热效率:,发现加热效率都不相同的原因是:煤油升高的温度越高,与环境的温差越大,热量损失的越多,故加热效率越低。
【题目】小张同学在做“测量小灯泡电阻”的实验中,所用器材如下:两节新干电池,标有2.5 V相同规格灯泡若干,两个滑动变阻器R1“10 Ω 1 A”、R2“20 Ω 2 A”,开关、导线若干。
(1)请你根据图甲,用笔划线代替导线,将图乙中的电路图连接完整(要求:滑动变阻器滑片P向右移动时灯泡变亮,电压表选择合适的量程,且导线不交叉)。
(_______)
(2)闭合开关前,应将滑片P置于__________(选填“A”或“B”)端。正确连接电路后,闭合开关S,移动滑片P,小张发现小灯泡始终不亮,电流表示数几乎为0,电压表示数接近电源电压,则故障原因可能是__________。
(3)排除故障后,移动滑片P,依次测得6组数据,如表一所示。其中第2次实验时电流表表盘如图丙所示,此时电路中的电流为__________A;第4次实验时灯泡电阻值为__________Ω。由表一中数据可知,小张选用的滑动变阻器应是__________(选填“R1”或“R2”)。
表格一
实验次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
电压U/V | 0.5 | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 2.5 | 2.8 |
电流I/A | 0.16 | 0.22 | 0.25 | 0.28 | 0.29 | |
电阻R/Ω | 3.1 | 6.8 | 8.9 | 9.7 |
表格二
实验次数 | 1 | 2 | 3 |
电阻R/Ω | 5 | 10 | 20 |
电流I/A | 0.30 | 0.20 | 0.12 |
(4)小张将这6组数据算得的电阻值取平均值作为小灯泡的电阻,这种数据处理方式是__________(选填“合理”或“不合理”)的。
(5)小张继续用图乙所示装置来探究“电流与电阻的关系”。他分别把阻值准确的5 Ω、10 Ω、20 Ω的定值电阻接入原小灯泡的位置,通过实验,记录电流表示数如表二所示。他发现通过导体的电流跟电阻不成反比,其中原因可能是:_______________________。