Question

3．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1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，（图2）其中正确的是B．

Answer 1

分析 （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，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，所以得到Q是电流的二次函数，故B符合题意．
故答案为：（1）质量；B；比热容；
（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）B．

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．