Question

14．為了探究影響電熱的因素，小偉設計了如圖甲所示電路，燒瓶中盛有質量、初溫均相等的煤油．R_甲＞R_乙．

（1）為了在較短的時間內達到明顯的實驗效果，選用煤油而不用水，是因為煤油的比熱容比水�。�（選填“大”或“小”）．
（2）通電一段時間后，比較兩燒瓶中溫度計的示數，是為了探究電熱與電阻的關系，探究后得出的結論是在電流和通電時間相同時，導體電阻越大，產生的熱量越多．
（3）在這個實驗中電流產生的熱最多少是通過觀察溫度計示數的變化來體現的，這種方法叫轉換法，在我們初中物理中學習中還用到過這種方法，請舉一例；研究聲音是由振動產生的時，將發(fā)聲的音叉放入水中，激起水花．
（4）將此裝置改裝后可測量煤油的比熱容，如圖乙所示，測量時，分別向兩個相同的燒瓶中加入初溫均為t₀、質量相等的水和煤油，同時通電一段時間后，分別讀出溫度計的示數為t_水、t_煤油，請寫出煤油比熱容的表達式c_煤油=$\frac{{t}_{水}-{t}_{0}}{{t}_{煤油}-{t}_{0}}$c_水（已知水的比熱容為c_水）．

Answer 1

分析 （1）為了在較短的時間內達到明顯的實驗效果，即觀察到的溫度計示數變化大，則在同質量吸收相同熱量的條件下，比熱容小的液體溫度變化大；
（2）由圖知，兩個電阻是串聯(lián)的，電流相等，通電時間相等，電阻不同，所以實驗目的是探究在電流和通電時間一定時，電熱跟電阻的關系；
使用相同質量的煤油，通電一定時間后，甲瓶中的溫度計示數升高的快，說明甲瓶中的煤油吸收的熱量多，即甲瓶中的電熱絲產生的熱量多；
（3）實驗中通過溫度計示數的變化來測量產生熱量的多少，這種方法是轉換法，例如探究聲音的產生時，將微小振動放大來說明聲音產生的條件．
（4）已知兩個相同的燒瓶中加入初溫均為t₀、質量相等的水和煤油，通電一段時間，因為電熱絲的阻值、電流通電時間都相同，所以煤油和水獲得的熱量相同，據此列出等量關系式求解煤油的比熱容．

解答 解：
（1）若將燒瓶中裝有水，則由Q=cm△t可知：在相同質量的水和煤油中，吸收的相同的熱量時，由于水的比熱容大，溫度升高的度數少，溫度計的示數變化不明顯；
（2）通電一段時間后，比較兩燒瓶中溫度計的示數，是為了探究電熱與電阻的關系，將該電路設計成串聯(lián)的目的是使通過R_甲、R_乙的電流和通電時間都相同；
綜合實驗過程，使用相同質量與初溫都相同的煤油，在電流和通電時間相同的前提下，甲瓶中的溫度計示數升高的快，說明甲瓶中的煤油吸收的熱量多，即甲瓶中的電熱絲產生的熱量多．所以可得出的結論是：在電流和通電時間相同時，導體電阻越大，產生的熱量越多．
（3）實驗中通過溫度計升高的示數來判斷產生熱量的多少，這也是物理中常用的一種方法--轉換法．例如研究聲音是由振動產生的時，將發(fā)聲的音叉放入水中，激起水花；
（4）在圖乙中，兩只燒瓶中的電熱絲阻值相同，通過的電流相同，通電時間相同，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）
所以煤油的比熱容為c_煤油=$\frac{{t}_{水}-{t}_{0}}{{t}_{煤油}-{t}_{0}}$c_水．
故答案為：
（1）��；
（2）電阻；在電流和通電時間相同時，導體電阻越大，產生的熱量越多；
（3）研究聲音是由振動產生的時，將發(fā)聲的音叉放入水中，激起水花；
（4）$\frac{{t}_{水}-{t}_{0}}{{t}_{煤油}-{t}_{0}}$c_水．

點評 采用控制變量法和轉換法是探究實驗常用的方法，本實驗可通過控制電流、通電時間不變，只改變電阻，然后通過溫度計示數的變化比較熱量的變化．