Question

12．小明和小华同学为了探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”．设计了如图所示设的实验电路，两个烧瓶A、B中盛有质量、初温相等的煤油，R_A与R_B是阻值不同的电热丝．
（1）R_A与R_B采用串联的方式，其目的是为了控制时间和电流相等．
（2）小明同学为比较R_A与R_B阻值的大小，用电压表分别测出R_A与R_B两端电压大小，发现U_A＜U_B，则R_A＜R_B（选填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）在相同时间内，可通过观察温度计示数的变化量来比较电流通过电热丝产生的热量多少；实验表明在其他条件不变的情况下，电阻越大（选填“越大”或“越小”），产生的热量越多．
（4）小华想利用此实验装置“测量煤油的比热容的大小”，则他们应将烧瓶甲中煤油换成与其质量（选填“质量”或“体积”）相等的水，并将电热丝R_甲换成R_乙电阻值相等的电热丝．

Answer 1

分析 （1）R_A与R_B采用串联的方式，其目的是为了控制通电时间、通过的电流相等；
（2）串联电路有分压作用，电压与电阻成正比；
（3）温度计示数的变化反应了液体温度的变化，反映了液体吸收热量即电流产生热量的多少；据焦耳定律的内容分析即可判断；
（4）由吸热公式Q_吸=cm△t可知，要比较水和煤油的比热容大小，应让两瓶中水和煤油的质量m相等、吸收的热量相等（加热时间相等），通过比较它们升高的温度大小关系，得出比热容的大小关系；通电相同的时间，水和煤油吸收相同的热量，根据Q=cm（t-t₀）求出煤油的比热．

解答 解：
（1）R_A与R_B采用串联的连接方式，目的是控制通过两电阻丝的电流相等；
（2）用电压表分别测出R_A与R_B两端电压的大小，发现U_A＜U_B，根据R=$\frac{U}{I}$可知R_A＜R_B；
（3）实验中时通过观察两支温度计示数上升的多少来比较电流产生的热量的多少；
据焦耳定律的内容可知，两个电阻串联，电流相同，通电时间相同，即谁的电阻越大，谁产生的热量就越多；
（4）要测量煤油的比热容，则应让水和煤油的质量相等、吸收的热量（加热时间）相等，由温度的变化大小得出比热容的大小关系，故用相同质量的水代替烧瓶甲中的煤油；把电热丝R_A换成与R_B阻值相同的电阻丝，电阻相等、电流相等、在相同时间内放出的热量相同，所以水和煤油吸收的热量相同，观察它们升高的温度关系即可判断．
故答案为：（1）时间；电流；（2）＜；（3）温度计示数的变化量；越大；（4）质量．

点评 本题是探究“电流通过导体产生的热量跟电阻大小的关系”的实验题，实验中应用了控制变量法，掌握控制变量法的应用、熟练应用串联电路特点、电功公式、热量公式的变形公式是正确解题的关键．