Question

18．（1）小明看到研究焦耳定律的實(shí)驗(yàn)裝置后，將它改裝成了如圖1所示的一種測(cè)量未知液體比熱容的裝置．測(cè)量時(shí)，分別往甲乙兩瓶中裝入水和待測(cè)液體，閉合開(kāi)關(guān)一段時(shí)間后，再分別用溫度計(jì)測(cè)出這段時(shí)間內(nèi)水和待測(cè)液體升高的溫度△t_水和△t，在不計(jì)熱損失的情況下，就可以求得待測(cè)液體的比熱容c=$\frac{△{t}_{水}{C}_{水}}{△t}$．
①為了使這一段時(shí)間內(nèi)水和待測(cè)液體吸收的熱量相等，小明設(shè)計(jì)的電路中必須滿(mǎn)足的條件是R_甲=R_乙；
②為了得出待測(cè)液體的比熱容表達(dá)式“c=$\frac{△{t}_{水}{C}_{水}}{△t}$”，
小明的測(cè)量方案中至少還需要的一種測(cè)量?jī)x器是天平，目的是取等質(zhì)量的水和待測(cè)液體．
③閉合開(kāi)關(guān)后，要使水和待測(cè)液體的溫度升高得更快，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)向左滑動(dòng)．
（2）如圖2所示是某同學(xué)“測(cè)定小燈泡電功率”時(shí)連接的電路，小燈泡額定電壓為2.5V，所用電源電壓恒為3V．
①電路中，電壓表連接不當(dāng)，為減少讀數(shù)誤差必須改接到量程為0～3V．
②該同學(xué)重新正確連接電路后，實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)見(jiàn)下表．根據(jù)表中記錄可得小燈泡的額定功率為0.5W，其亮度隨實(shí)際功率增加而變亮．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	電壓表示數(shù)U/V	電流表示數(shù)I/A	小燈泡亮度
1	2.0	0.17	較暗
2	2.5	0.20	正常
3	3.0	0.22	很亮

Answer 1

分析 （1）①水和待測(cè)液體吸收的熱量是由電流通過(guò)電阻時(shí)產(chǎn)生的熱量提供的，由焦耳定律可知，必須使兩瓶中的電阻絲相等，即R_甲=R_乙；
②在實(shí)驗(yàn)中，兩瓶中裝入的水和待測(cè)液體的質(zhì)量必須相等，故需要用天平稱(chēng)出相等質(zhì)量的水和待測(cè)液體；
③由Q=I²Rt，在通電時(shí)間和電阻大小相同時(shí)，電流越大，產(chǎn)生熱量越多，則應(yīng)使滑動(dòng)變阻器阻值相等．
（2）①根據(jù)電源電壓的值及燈泡的額定電壓判斷電壓表的量程，選擇電壓表量程的依據(jù)是不超量程的情況下，選擇較小的量程，測(cè)量誤差小；
②根據(jù)表格中數(shù)據(jù)確定額定電壓和電流，根據(jù)公式P=UI計(jì)算出額定電功率；
根據(jù)表格中數(shù)據(jù)判斷出小燈泡亮度與燈泡功率的關(guān)系．

解答 解：（1）①在不計(jì)熱損失的情況下，電流通過(guò)電阻時(shí)產(chǎn)生的熱量全部被液體吸收，要使水和待測(cè)液體吸收相同熱量，則需要兩電阻放出相等的熱量，而電阻串聯(lián)，電流相同，通電時(shí)間也相等，根據(jù)Q=I²Rt可知，在電熱I和通電時(shí)間t相同時(shí)，Q與R成正比，所以必須使R_甲=R_乙．
②水吸收的熱量為：Q_水=c_水m_水△t_水
待測(cè)液體吸收的熱量為：Q=cm△t
因?yàn)镼_水=Q，所以c_水m_水△t_水=cm△t
則有：c=$\frac{{c}_{水}{m}_{水}△{t}_{水}}{m△t}$，要使c=$\frac{{c}_{水}△{t}_{水}}{△t}$
必須有m_水=m，所以還要用天平來(lái)稱(chēng)出質(zhì)量相等的水和待測(cè)液體．
③要使水和待測(cè)液體的溫度升高的快，必須使電阻在相同的時(shí)間內(nèi)放出更多的熱量，又因?yàn)殡娮枋且欢ǖ�，根�?jù)Q=I²Rt可得，必須增大電路中的電流，則需要使滑動(dòng)變阻器阻值減小，即滑片向左端移動(dòng)．
（2）①小燈泡額定電壓為2.5V，所用電源電壓恒為3V，為減小誤差，電壓表應(yīng)選擇0～3V的量程，由圖知，電壓表選擇了0～15V的量程，這樣測(cè)量誤差會(huì)比較大；
②由表格中數(shù)據(jù)知，當(dāng)電壓為2.5V時(shí)，電流為0.2A，所以P額=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
根據(jù)表格中數(shù)據(jù)知，隨著電壓、電流值的增大，小燈泡的功率在增大，小燈泡變亮．
故答案是：（1）①R_甲=R_乙；②天平；取等質(zhì)量的水和待測(cè)液體；③左；
（2）①電壓；0～3V；②0.5；變亮．

點(diǎn)評(píng) （1）該探究實(shí)驗(yàn)題滲透了控制變量法和轉(zhuǎn)換法，考查的知識(shí)點(diǎn)涉及歐姆定律、焦耳定律和熱量公式的應(yīng)用，綜合性較強(qiáng)，具有一定的難度．
（2）此題是測(cè)量小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)，考查了電路連接中應(yīng)該注意的問(wèn)題、電壓表量程的選擇及電功率的計(jì)算，同時(shí)考查了有關(guān)滑動(dòng)變阻器的使用．