题目内容

20．小明用如图所示的实验器材探究焦耳定律：在质量相同的两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，甲烧瓶中的金属丝是铜丝，电阻比较小，乙烧瓶中的金属
丝是镍铬合金丝，电阻比较大，温度计显示煤油的温度．
（1）电路中将两金属丝串联的目的是控制电流相等．闭合开关后，观察到乙烧瓶中温度计的示数升高快．这表明：在电流和通电时间相同时，电阻越大产生的热量越多．
（2）在探究电热与电流大小的关系时，可以通过移动滑片来改变电流的大小，通电相同时间，观察比较同一根电阻丝（选填“不同的电阻丝”或“同一根电阻丝”）所在瓶中煤油温度的变化．
（3）小聪看到这个实验装置后，将它改装成了一种比较液体比热容大小的装置．他分别往甲乙两瓶中装入质量和初温都相同的煤油和色拉油，闭合开关一段时间后，再看煤油和色拉油升高的温度，就可以得出煤油和色拉油比热容大小的关系．
①为了使这一段时间内煤油和色拉油吸收的热量相等，电路中必须满足的条件是R甲=R乙；
②若这段时间后观察到乙烧瓶中温度计示数比甲烧瓶中的高，则说明煤油的比热容大于色拉油的比热容，若要使煤油和色拉油的最后温度相同，就要单独给煤油加热更长时间．
③闭合开关后，要使煤油和色拉油的温度升高得更快，滑动变阻器的滑片应向A端滑动．

分析 （1）由Q=I2Rt可知，电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关，为了研究电流与导体电阻的关系，要控制通过的电流和通电时间不变．
（2）探究在通电时间相同时，电热跟电流的大小之间的关系时，可以保持金属丝的电阻不变，通过滑动变阻器改变电流的大小，观察瓶中煤油温度的变化．
（3）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；想用此装置探究色拉油和煤油吸热能力，电路中控制电阻丝的阻值相同，加热时间多，放出的热量就多，相应受热物质吸收的热量就多．不同的物质吸热能力不同，物质的这种特性用比热容来描述．

解答 解：（1）根据串联电路各处的电流相等可知，将两根不同的电阻丝串联起来接入电路，主要是为了控制电流相同；
根据Q=I2Rt可知，闭合开关后，观察到乙烧瓶中温度计的示数升高快，这表明：在电流和通电时间相同时，电阻越大产生的热量越多．
（2）根据Q=I2Rt可知，探究在通电时间相同时，电热跟电流的大小之间的关系时，可以保持金属丝的电阻不变，通过移动滑片来改变电路中的电流，观察同一根电阻丝所在瓶中煤油温度的变化进行实验．
（3）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．
色拉油和煤油的质量相同、初温相同，而色拉油的末温比煤油的末温高，由此可知，加热结束时，色拉油的温度变化比煤油的温度变化高，由此表明，煤油的比热容较大．若要使煤油和色拉油的最后温度相同，就要单独给煤油加热更长时间．
要使煤油和色拉油的温度升高的快，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．
故答案为：（1）控制电流相等；在电流和通电时间相同时，电阻越大产生的热量越多；（2）移动滑片；同一根电阻丝；（3）=；大于；煤油；A．

点评 本题通过焦耳定律的实验和比热容的实验重点考查了学生对控制变量法、转化法的掌握和应用，以及学生分析实验现象得出结论的能力；控制变量法为物理实验中的常用方法，应重点掌握．

练习册系列答案
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10．根据图表所提供的几种物质的比热容得出下列结论，其中正确的是（　　）
物质比热容c/[J•（kg•℃）-1]物质比热容c/[J•（kg•℃）-1]
水4.2×103冰2.1×103
酒精2.4×103铝0.88×103
水银0.14×103铜0.39×103
A．固体物质的比热容一定小于液体物质的比热容
B．同种物质的状态改变，比热容不变
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D．质量相等的铝块和铜块吸收相等的热量后，铜块的温度一定较高
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