Question

16．为了“比较不同物质的吸热能力”，物理兴趣小组在实验室利用老师提供的器材连接好如图甲所示的电路，A瓶中装的是水，B瓶中装的是煤油，两瓶中用的是电阻均为5Ω的电热丝．
（1）为了确保实验的准确性，水和煤油的质量和初温必须相等，闭合开关后，经过一段时间发现B（选填“A”或“B”）瓶中的温度计的示数升高快，物质的这种特性我们用物理量比热容来描述．
（2）实验时，小明和小红发现电热丝热得很快，而连接的导线却不怎么热，小红猜想：发热不同是因为电热丝和导线的电流不同．小明猜想：发热不同是因为电热丝和导线的电阻不同．小组的其他同学立刻判断小红的猜想是错误的，原因是导线和电阻丝串联，电流相等．
（3）接着兴趣小组进行探究“通电导体产生热量的多少和电阻的关系”，他们又准备了如下的器材：足量的水和煤油、天平、10Ω的电热丝两根、电流表和电压表各一只、秒表等器材，要完成实验，他们应该在原来的装置上调整的器材及要求是：
①将A瓶中的水换成与B等质量的煤油；②将A（或B）瓶内的电阻丝换成10Ω的．
（4）最后，小明和小红又利用此装置探究了“通电导体产生热量的多少和电流的关系”，根据记录数据大致画出了产生的热量Q和电流I²关系的图象，（如图乙）其中正确的是A．

Answer 1

分析 （1）实验中使用相同的电热丝串联，保证了通过的电流和通电时间相同，根据焦耳定律Q=I²Rt可知水和煤油吸收的热量相同，由吸热公式Q_吸=cm△t可知，为了比较不同物质吸收相同的热量温度变化情况，还要让水和煤油的质量和初温相同；
（2）猜想要合理的猜想，由导线和电热丝串联、电流相同进行判断；
（3）根据焦耳定律可知电流做功产生的热量与通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关，要研究电流产生的热量与电阻的关系，需要控制通过导体的电流、通电时间相同，改变导体的电阻；
为了比较两电热丝产生热量的多少，让两电热丝都放入煤油中，通过煤油温度升高多少说明电流产生的热量多少（因为煤油的比热容小，吸收相同热量温度变化大），所以换用相同质量的煤油；
（4）根据焦耳定律结合图象分析答题．

解答 解：（1）由吸热公式Q_吸=cm△t可知，为了比较不同物质吸收相同的热量温度变化情况，要让水和煤油的质量和初温相同；
因为水的比热容大，相同质量的水和煤油，吸收相同的热量，煤油的温度升高的快，即B瓶中的温度计的示数升高快；
（2）因为导线和电阻丝串联，通过的电流相等，所以小红的猜想的错误的；
（3）电流做功产生的热量与通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关，要研究电流产生的热量与电阻的关系，需要控制通过导体的电流、通电时间相同，换用不同的电阻丝，将A（或B）瓶内的电阻丝换成10Ω的；
实验中，要让两电热丝都放入煤油中，通过煤油温度升高多少说明电流产生的热量多少，所以将A瓶内换成等质量的煤油．
（4）根据焦耳定律Q=I²Rt，探究“通电导体产生热量的多少和电流的关系”，应当控制电阻和通电时间作为常数，Q与电流的二次方成正比，所以A正确．
故答案为：（1）质量；B；（2）导线和电阻丝串联，电流相等；（3）将A（或B）瓶内的电阻丝换成10Ω的； （4）A．

点评 本题考查了两个实验（比较不同物质的吸热能力、通电导体产生热量的多少和电阻的关系），知识点多、综合性强，用好控制变量法是关键．