Question

小明看到研究焦耳定律的實驗裝置后，將它改裝成了如圖所示的一種測量未知液體比熱容的裝置．測量時，分別往甲乙兩瓶中裝入水和待測液體，閉合開關(guān)一段時間后，再分別用溫度計測出這段時間內(nèi)水和待測液體升高的溫度△t_水和△t，在不計熱損失的情況下，就可以求得待測液體的比熱容c=

△t水C水

△t

．
（1）如圖設(shè)計電路，使甲乙兩電阻串聯(lián)，是為了

 

．
（2）為了使這一段時間內(nèi)水和待測液體吸收的熱量相等，小明設(shè)計的電路中必須滿足的條件是

 

．
（3）為了得出待測液體的比熱容表達式“c=

△t水C水

△t

．”，小明的測量方案中至少還需要的一種測量儀器是

 

，目的是

 

．
（4）閉合開關(guān)后，要使水和待測液體的溫度升高得更快，滑動變阻器的滑片應(yīng)向

 

滑動．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)串聯(lián)電路中的電流相等進行分析；
（2）水和待測液體吸收的熱量是由電流通過電阻時產(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；
（3）在實驗中，兩瓶中裝入的水和待測液體的質(zhì)量必須相等，故需要用天平稱出相等質(zhì)量的水和待測液體；
（4）由Q=I²Rt，在通電時間和電阻大小相同時，電流越大，產(chǎn)生熱量越多，則應(yīng)使滑動變阻器阻值相等．

解答：解：（1）使甲乙兩電阻串聯(lián)，是為了控制甲乙兩電阻的電流相等；
（2）在不計熱損失的情況下，電流通過電阻時產(chǎn)生的熱量全部被液體吸收，要使水和待測液體吸收相同熱量，則需要兩電阻放出相等的熱量，而電阻串聯(lián)，電流相同，通電時間也相等，根據(jù)Q=I²Rt可知，在電熱I和通電時間t相同時，Q與R成正比，所以必須使R_甲=R_乙．
（3）水吸收的熱量為：Q_水=c_水m_水△t_水
待測液體吸收的熱量為：Q=cm△t
因為Q_水=Q，所以c_水m_水△t_水=cm△t
則有：c=

c水m水△t水

m△t

，要使c=

c水△t水

△t

，
必須有m_水=m，所以還要用天平來稱出質(zhì)量相等的水和待測液體．
（4）要使水和待測液體的溫度升高的快，必須使電阻在相同的時間內(nèi)放出更多的熱量，又因為電阻是一定的，根據(jù)Q=I²Rt可得，必須增大電路中的電流，則需要使滑動變阻器阻值減小，即滑片向A端移動．
故答案是：（1）控制通過甲乙兩電阻的電流相等；（2）R_甲=R_乙；（3）天平；稱出質(zhì)量相等的水和待測液體；（4）A端．

點評：該探究實驗題滲透了控制變量法和轉(zhuǎn)換法，考查的知識點涉及歐姆定律、焦耳定律和熱量公式的應(yīng)用，綜合性較強，具有一定的難度．