Question

20．小明用如圖所示的實(shí)驗(yàn)器材探究焦耳定律：在質(zhì)量相同的兩瓶煤油中都浸泡著一段金屬絲，甲燒瓶中的金屬絲是銅絲，電阻比較小，乙燒瓶中的金屬
絲是鎳鉻合金絲，電阻比較大，溫度計(jì)顯示煤油的溫度．
（1）電路中將兩金屬絲串聯(lián)的目的是控制電流相等．閉合開關(guān)后，觀察到乙燒瓶中溫度計(jì)的示數(shù)升高快．這表明：在電流和通電時(shí)間相同時(shí)，電阻越大產(chǎn)生的熱量越多．
（2）在探究電熱與電流大小的關(guān)系時(shí)，可以通過移動(dòng)滑片來改變電流的大小，通電相同時(shí)間，觀察比較同一根電阻絲（選填“不同的電阻絲”或“同一根電阻絲”）所在瓶中煤油溫度的變化．
（3）小聰看到這個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置后，將它改裝成了一種比較液體比熱容大小的裝置．他分別往甲乙兩瓶中裝入質(zhì)量和初溫都相同的煤油和色拉油，閉合開關(guān)一段時(shí)間后，再看煤油和色拉油升高的溫度，就可以得出煤油和色拉油比熱容大小的關(guān)系．
①為了使這一段時(shí)間內(nèi)煤油和色拉油吸收的熱量相等，電路中必須滿足的條件是R_甲=R_乙；
②若這段時(shí)間后觀察到乙燒瓶中溫度計(jì)示數(shù)比甲燒瓶中的高，則說明煤油的比熱容大于色拉油的比熱容，若要使煤油和色拉油的最后溫度相同，就要單獨(dú)給煤油加熱更長時(shí)間．
③閉合開關(guān)后，要使煤油和色拉油的溫度升高得更快，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)向A端滑動(dòng)．

Answer 1

分析 （1）由Q=I²Rt可知，電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與通過的電流、導(dǎo)體的電阻和通電時(shí)間有關(guān)，為了研究電流與導(dǎo)體電阻的關(guān)系，要控制通過的電流和通電時(shí)間不變．
（2）探究在通電時(shí)間相同時(shí)，電熱跟電流的大小之間的關(guān)系時(shí)，可以保持金屬絲的電阻不變，通過滑動(dòng)變阻器改變電流的大小，觀察瓶中煤油溫度的變化．
（3）水和待測(cè)液體吸收的熱量是由電流通過電阻時(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；想用此裝置探究色拉油和煤油吸熱能力，電路中控制電阻絲的阻值相同，加熱時(shí)間多，放出的熱量就多，相應(yīng)受熱物質(zhì)吸收的熱量就多．不同的物質(zhì)吸熱能力不同，物質(zhì)的這種特性用比熱容來描述．

解答 解：（1）根據(jù)串聯(lián)電路各處的電流相等可知，將兩根不同的電阻絲串聯(lián)起來接入電路，主要是為了控制電流相同；
根據(jù)Q=I²Rt可知，閉合開關(guān)后，觀察到乙燒瓶中溫度計(jì)的示數(shù)升高快，這表明：在電流和通電時(shí)間相同時(shí)，電阻越大產(chǎn)生的熱量越多．
（2）根據(jù)Q=I²Rt可知，探究在通電時(shí)間相同時(shí)，電熱跟電流的大小之間的關(guān)系時(shí)，可以保持金屬絲的電阻不變，通過移動(dòng)滑片來改變電路中的電流，觀察同一根電阻絲所在瓶中煤油溫度的變化進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
（3）在不計(jì)熱損失的情況下，電流通過電阻時(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．
色拉油和煤油的質(zhì)量相同、初溫相同，而色拉油的末溫比煤油的末溫高，由此可知，加熱結(jié)束時(shí)，色拉油的溫度變化比煤油的溫度變化高，由此表明，煤油的比熱容較大．若要使煤油和色拉油的最后溫度相同，就要單獨(dú)給煤油加熱更長時(shí)間．
要使煤油和色拉油的溫度升高的快，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模�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A端移動(dòng)．
故答案為：（1）控制電流相等；在電流和通電時(shí)間相同時(shí)，電阻越大產(chǎn)生的熱量越多；（2）移動(dòng)滑片；同一根電阻絲；（3）=；大于；煤油；A．

點(diǎn)評(píng) 本題通過焦耳定律的實(shí)驗(yàn)和比熱容的實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)考查了學(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．