Question

為了探究影響電熱的因素，小偉設(shè)計(jì)了如圖甲所示電路，燒瓶中盛有質(zhì)量、初溫均相等的煤油，R_甲＞R_乙．
（1）為了在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到明顯的實(shí)驗(yàn)效果，選用煤油而不用水，主要是

 

；實(shí)驗(yàn)中電流產(chǎn)生的熱量的多少是通過(guò)

 

來(lái)反映的（溫度計(jì)升高的示數(shù)/加熱時(shí)間）．
（2）通電一段時(shí)間后，甲瓶中的溫度計(jì)示數(shù)升快，由此得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是

 

：
（3）小偉想到家里的電熱毯只有一個(gè)檔位，他想用一個(gè)電阻絲與一個(gè)電阻串聯(lián)改造成有兩個(gè)檔位（高、低溫檔）的電熱毯（如圖乙所示），則高溫檔時(shí)開關(guān)應(yīng)

 

（選填“斷開”或“閉合”）．
（4）將甲裝置改裝后可測(cè)量煤油的比熱容，如圖丙所示．測(cè)量時(shí)，分別向兩個(gè)相同的燒瓶中加入初溫均為t₀質(zhì)量相等的水和煤油，通電一段時(shí)間后，分別讀出溫度計(jì)的示數(shù)為t_水、t_煤油，請(qǐng)寫出煤油比熱容的表達(dá)式c_煤油=

 

（已知水的比熱容為c_水）．

Answer 1

分析：（1）吸收相同的熱量在較短的時(shí)間內(nèi)溫度升高快的液體比熱容較小，要想在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到明顯的實(shí)驗(yàn)效果，所選液體的比熱容應(yīng)較小．
相同質(zhì)量煤油吸收熱量的多少可以通過(guò)升高的溫度多少判斷．
（2）實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄坑绊戨姛岬囊蛩�，乙瓶中的溫度�?jì)示數(shù)升的快，說(shuō)明兩段電熱絲串聯(lián)所以通過(guò)的電流相同，通電時(shí)間也相同，產(chǎn)生的熱量不同，是因?yàn)殡姛峤z的阻值不同．
（3）總電壓不變，根據(jù)公式Q=I²Rt，總電阻越小，電路中的電流越大，相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多；
（4）已知兩個(gè)相同的燒瓶中加入初溫均為t₀、質(zhì)量相等的水和煤油，通電一段時(shí)間，因?yàn)殡姛峤z的阻值、電流通電時(shí)間都相同，所以煤油和水獲得的熱量相同，據(jù)此列出等量關(guān)系式求解煤油的比熱容．

解答：解：（1）為了在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到明顯的實(shí)驗(yàn)效果，選用煤油而不用水做實(shí)驗(yàn)，主要是由于水的比熱容大于煤油的比熱容，吸收相同的熱量，溫度變化不明顯．
相同質(zhì)量的煤油吸熱的多少是通過(guò)溫度計(jì)升高的示數(shù)來(lái)反映的．
（2）甲、乙瓶比較，已知通過(guò)兩段電熱絲的電流和通電時(shí)間都相同，由于R_甲＞R_乙，甲瓶中的溫度計(jì)示數(shù)升的快，所以可得結(jié)論是：當(dāng)電流和通電時(shí)間相同時(shí)，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越大．
（3）由圖乙知，電源電壓不變，電路中的總電阻越小，電流越大，根據(jù)公式Q=I²Rt，相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多，所以當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，電阻被短路，此時(shí)電路中的總功率較大，為高溫檔；
（4）在圖乙中，兩只燒瓶中的電熱絲阻值相同，通過(guò)的電流相同，通電時(shí)間相同，所以水和煤油得到的熱量相同，即：
Q_水=Q_煤油
c_水m（t_水-t₀）=c_煤油m（t_煤油-t₀）
c_煤油=

t水-t0

t煤油-t0

c_水．
故答案為：（1）煤油的比熱容��；溫度計(jì)升高的示數(shù)；（2）當(dāng)電流和通電時(shí)間相同時(shí)，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越大；（3）閉合；（4）

t水-t0

t煤油-t0

c_水．

點(diǎn)評(píng)：本題通過(guò)焦耳定律的實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)考查學(xué)生對(duì)控制變量法、轉(zhuǎn)化法的掌握和應(yīng)用，以及學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論的能力；控制變量法為物理實(shí)驗(yàn)中的常用方法，應(yīng)重點(diǎn)掌握．