题目内容

为了探究影响电热的因素,小伟设计了如图21甲所示电路,烧瓶中盛有质量、初温均相等的煤油,R甲>R乙.

(1)为了在较短的时间内达到明显的实验效果,选用煤油而不用水,主要是由于
煤油的比热容小
煤油的比热容小
;实验中电流产生的热量的多少是通过
温度计升高的示数
温度计升高的示数
来反映的(选填“温度计升高的示数”或“加热时间”).
(2)通电一段时间后,比较两烧瓶中温度计的示数,是为了探究电热与
电阻
电阻
的关系.
(3)要利用此装置来探究电热与电流的关系,你还需要的操作是
移动滑动变阻器滑片,比较通电时间相同时,甲(或乙)烧瓶中温度计的示数变化
移动滑动变阻器滑片,比较通电时间相同时,甲(或乙)烧瓶中温度计的示数变化
.
(4)将此装置改装后可测量煤油的比热容,如图21乙所示.测量时,分别向两个相同的烧瓶中加入初温均为t0质量相等的水和煤油,通电一段时间后,分别读出温度计的示数为t水、t煤油,请写出煤油比热容的表达c煤油=
t水-t0
t煤油-t0
c水
t水-t0
t煤油-t0
c水
(已知水的比热容为c水).
分析:(1)吸收相同的热量在较短的时间内温度升高快的液体比热容较小,要想在较短的时间内达到明显的实验效果,所选液体的比热容应较小.
相同质量煤油吸收热量的多少可以通过升高的温度多少判断.
(2)由图知,两个电阻是串联的,电流相等,通电时间相等,电阻不同,所以实验目的是探究在电流和通电时间一定时,电热跟电阻的关系.
(3)要研究电热与电流的关系,必须保持电阻和通电时间相同,改变通过电热丝的电流,比较产生热量多少与电流大小的关系.
(4)已知两个相同的烧瓶中加入初温均为t0、质量相等的水和煤油,通电一段时间,因为电热丝的阻值、电流通电时间都相同,所以煤油和水获得的热量相同,据此列出等量关系式求解煤油的比热容.
解答:解:
(1)为了在较短的时间内达到明显的实验效果,选用煤油而不用水做实验,主要是由于水的比热容大于煤油的比热容,吸收相同的热量,温度变化不明显.
相同质量的煤油吸热的多少是通过温度计升高的示数来反映的.
(2)已知通过两段电热丝的电流和通电时间都相同,所以此过程是研究电热与电阻大小的关系.
(3)要研究电热与电流的关系,必须移动滑动变阻器滑片,比较通电时间相同时,甲(或乙)烧瓶中温度计的示数变化.
(4)在图2中,两只烧瓶中的电热丝阻值相同,通过的电流相同,通电时间相同,所以水和煤油得到的热量相同,即
Q水=Q煤油
c水m(t水-t0)=c煤油m(t煤油-t0)
所以煤油的比热容为c煤油=
t水-t0
t煤油-t0
c水.
故答案为:
(1)煤油的比热容小;温度计升高的示数;
(2)电阻;
(3)必须移动滑动变阻器滑片,比较通电时间相同时,甲(或乙)烧瓶中温度计的示数变化;
(4)
t水-t0
t煤油-t0
c水.
点评:本题通过焦耳定律的实验重点考查学生对控制变量法、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.
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