Question

5．為了“比較不同物質(zhì)的吸熱能力”，物理興趣小組在實驗室利用老師提供的器材連接好如圖所示的電路，A瓶中裝的是水，B瓶中裝的是煤油，兩瓶中用的是電阻均為5Ω的電熱絲．
（1）為了確保實驗的準確性，水和煤油的質(zhì)量和初溫必須相等．閉合開關后，經(jīng)過一段時間發(fā)現(xiàn)B
（選填“A”或“B”）瓶中的溫度計的示數(shù)升高快．物質(zhì)的這種特性我們用物理量比熱容來描述．
（2）實驗時，小明和小紅發(fā)現(xiàn)電熱絲熱得很快，而連接的導線卻不怎么熱．小紅猜想：發(fā)熱不同是因為電熱絲
和導線的電流不同．小明猜想：發(fā)熱不同是因為電熱絲和導線的電阻不同．小組的其他同學立刻判斷小紅的猜想是錯誤的，原因是串聯(lián)電路中電流處處相等．
（3）接著興趣小組進行探究“通電導體產(chǎn)生熱量的多少和電阻的關系”，他們又準備了如下的器材：足量的水和煤油、天平、10Ω的電熱絲兩根、電流表和電壓表各一只、秒表等器材．要完成實驗，他們應該在原來的裝置上調(diào)整的器材及要求是：①將A瓶中的水換成與B等質(zhì)量的煤油；②將A（或B）瓶內(nèi)5Ω的電阻絲換成10Ω的．
（4）最后，小明和小紅又利用此裝置探究了“通電導體產(chǎn)生熱量的多少和電流的關系”，根據(jù)記錄數(shù)據(jù)大致畫出了產(chǎn)生的熱量Q和電流I²關系的圖象，其中正確的是A

Answer 1

分析 （1）實驗中使用相同的電熱絲串聯(lián)，保證了通過的電流和通電時間相同，根據(jù)焦耳定律Q=I²Rt可知水和煤油吸收的熱量相同，由吸熱公式Q_吸=cm△t可知，為了比較不同物質(zhì)吸收相同的熱量溫度變化情況，還要讓水和煤油的質(zhì)量和初溫相同；
（2）猜想要合理的猜想，由導線和電熱絲串聯(lián)、電流相同進行判斷；
（3）根據(jù)焦耳定律可知電流做功產(chǎn)生的熱量與通過導體的電流、導體的電阻和通電時間有關，要研究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關系，需要控制通過導體的電流、通電時間相同，改變導體的電阻；
為了比較兩電熱絲產(chǎn)生熱量的多少，讓兩電熱絲都放入煤油中，通過煤油溫度升高多少說明電流產(chǎn)生的熱量多少（因為煤油的比熱容小，吸收相同熱量溫度變化大），所以換用相同質(zhì)量的煤油；
（4）根據(jù)焦耳定律結合圖象分析答題．

解答 解：
（1）由吸熱公式Q_吸=cm△t可知，為了比較不同物質(zhì)吸收相同的熱量溫度變化情況，要讓水和煤油的質(zhì)量和初溫相同；
因為水的比熱容大，相同質(zhì)量的水和煤油，吸收相同的熱量，煤油的溫度升高的快，即B瓶中的溫度計的示數(shù)升高快；
（2）因為導線和電阻絲串聯(lián)，通過的電流相等，所以小紅的猜想的錯誤的；
（3）電流做功產(chǎn)生的熱量與通過導體的電流、導體的電阻和通電時間有關，要研究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關系，需要控制通過導體的電流、通電時間相同，換用不同的電阻絲，將A（或B）瓶內(nèi)的電阻絲換成10Ω的；
實驗中，要讓兩電熱絲都放入煤油中，通過煤油溫度升高多少說明電流產(chǎn)生的熱量多少，所以將A瓶內(nèi)換成等質(zhì)量的煤油．
（4）根據(jù)焦耳定律Q=I²Rt，探究“通電導體產(chǎn)生熱量的多少和電流的關系”，應當控制電阻和通電時間作為常數(shù)，Q與電流的二次方成正比，所以A正確．
故答案為：（1）質(zhì)量；B；（2）串聯(lián)電路中電流處處相等；（3）將A（或B）瓶內(nèi)5Ω的電阻絲換成10Ω的；（4）A．

點評 本題考查了兩個實驗（比較不同物質(zhì)的吸熱能力、通電導體產(chǎn)生熱量的多少和電阻的關系），知識點多、綜合性強，用好控制變量法是關鍵．