Question

19．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，请完成下列填空．

（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，闭合开关后进过一段时间发现B瓶中的温度计的示数升高快，说明：水的吸热本领强，物质的这种属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，其他同学立刻判断小红的猜想的错误的，原因是串联电路电流处处相等．
（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：
①A瓶内的电阻丝换成10Ω的；②A瓶内的水换成与B瓶等质量的煤油．
（4）最后小明和小红利用此装置探究了“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I关系的图象，其中正确的是B．

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热量时的温度变化情况，应让水和煤油的质量和初温相同；
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；说明水的吸热本领强，物质的这种属性我们用物理量比热容来描述；
（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）因为电流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，而电阻阻值不同，所以将A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（煤油升温快，实验效果好），通过煤油温度升高的多少说明电流产生热量的多少，所以应将A瓶内换成等质量的煤油；
原来的装置上调整的器材及要求是：①A瓶内的电阻丝换成10Ω的，②A瓶内的水换成与B瓶等质量的煤油；
（4）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，根据焦耳定律Q=I²Rt可知，产生的热量Q是电流的二次函数，即B符合．
故答案为：（1）质量；水；比热容；（2）串联电路电流处处相等；
（3）①A瓶内的电阻丝换成10Ω的，②A瓶内的水换成与B瓶等质量的煤油；（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．