Question

20．小剛在探究“在通電時間相同時，電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱的多少跟電流、電阻的關(guān)系”的活動中，設(shè)計了如圖所示的電路．在三個相同的燒瓶中裝有質(zhì)量和初溫相同的煤油，用電阻絲（R_甲=R_丙＞R_乙）給燒瓶中的煤油加熱．煤油中插入溫度計．請你仔細(xì)觀察小剛設(shè)計的實驗電路，并回答下列問題：
（1）實驗時通過觀察燒瓶中溫度計示數(shù)的變化情況，就可以對電阻絲放熱的多少進(jìn)行比較．
（2）研究電熱跟電流的關(guān)系時，一段時間后，可觀察到甲、丙兩個瓶中溫度計的示數(shù)不一樣，這表明：在電阻和通電時間都相同時，電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量的多少跟電流大小有關(guān)．
（3）研究電熱跟電阻的關(guān)系時，應(yīng)該比較甲、乙兩個燒瓶中溫度計的示數(shù)變化情況．閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)甲瓶中的溫度計升溫快些，這表明：在電流和通電時間都相同時，導(dǎo)體電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多．
（4）小亮建議將燒瓶中煤油用等質(zhì)量水代替．小亮的建議不妥的原因是煤油的比熱容較小，在吸收熱量相同的情況下溫度變化明顯，水比熱容大，同樣情況升溫不明顯．
（5）小華提議利用該裝置改成“比較水和煤油吸熱能力”的實驗，則他應(yīng)將乙燒瓶中的煤油換成和甲燒瓶中質(zhì)量相等的水．將乙燒瓶中的電阻絲換成和甲燒瓶中電阻大小一樣的電阻絲；通過實驗觀察甲瓶和乙瓶，發(fā)現(xiàn)裝有煤油（選填“水”或“煤油”）的燒瓶中溫度計的示數(shù)變化較大，說明水比熱能力強．

Answer 1

分析 （1）通過觀察燒瓶中溫度計示數(shù)的變化來判斷電阻絲發(fā)熱的多少屬于轉(zhuǎn)換法；
（2）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)體的電阻和通電時間有關(guān)；
要比較電熱與電流的關(guān)系，應(yīng)控制電阻和通電時間相等，改變電流的大��；
（3）要比較電熱與電阻的關(guān)系，應(yīng)控制電流和通電時間相等，改變電阻的大�。�
（4）比熱容越小，溫度變化越明顯；
（5）由吸熱公式Q_吸=cm△t可知，要比較水和煤油的溫度高低，應(yīng)讓兩瓶中水和煤油的質(zhì)量m相等、吸收的熱量相等，通過比較它們的比熱容大小比較溫度計示數(shù)的變化特點．

解答 解：
（1）通電后電流通過電阻絲做功，產(chǎn)生熱量使煤油的溫度升高，通過觀察溫度計的示數(shù)大小來判斷電流產(chǎn)生的熱量的多少，這個研究方法可以稱之為轉(zhuǎn)換法；
（2）根據(jù)Q=I²Rt可知，探究在通電時間相同時，電熱跟電流的大小之間的關(guān)系時，要保持電阻絲的電阻不變，使通過電路中的電流不同，所以應(yīng)該選擇甲、丙兩個燒瓶進(jìn)行比較，一段時間后，觀察到這兩個瓶中溫度計的示數(shù)不一樣，這表明：在電阻和通電時間都相同時，電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少跟電流大小有關(guān)；
（3）由Q=I²Rt可得：要比較電熱與電阻的關(guān)系，應(yīng)使電流相等，故應(yīng)對比甲、乙兩個燒瓶中的煤油上升的溫度；閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)甲瓶中的溫度計升溫快些，這表明：在電流和通電時間都相同時，導(dǎo)體電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多；
（4）因為煤油的比熱容較小，在吸收熱量相同的情況下溫度變化明顯；水的比熱容大，同樣情況升溫不明顯．
（5）要比較水和煤油的溫度高低，則應(yīng)讓水和煤油的質(zhì)量相等、吸收的熱量相等，由比熱容的大小關(guān)系得出溫度的變化大��；故用相同質(zhì)量的水代替煤油，兩瓶中都有相同阻值相同的電阻絲，電阻相等；由于煤油的比熱容小，會發(fā)現(xiàn)煤油溫度變化的快．
故答案為：（1）溫度計示數(shù)；（2）甲、丙；電流大�。唬�3）甲、乙；越多；（4）煤油的比熱容較小，在吸收熱量相同的情況下溫度變化明顯，水比熱容大，同樣情況升溫不明顯；（5）煤油．

點評 本題通過焦耳定律的實驗重點考查了學(xué)生對控制變量法、轉(zhuǎn)化法的掌握和應(yīng)用，以及學(xué)生分析實驗現(xiàn)象得出結(jié)論的能力；控制變量法為物理實驗中的常用方法，應(yīng)重點掌握．