Question

4．小明和小華同學(xué)為了探究“電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系”，設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路．兩個(gè)燒瓶A、B中盛有質(zhì)量、初溫相等的煤油，R_A與R_B是阻值不同的電熱絲．
（1）R_A與R_B采用串聯(lián)的連接方式，其目的是為了控制通電時(shí)間、電流相等．
（2）小明同學(xué)為比較R_A與R_B阻值的大小，用電壓表分別測(cè)出R_A與R_B兩端電壓大�。�發(fā)現(xiàn)U_A＜U_B，則R_A＜R_B（選填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）在相同時(shí)間內(nèi)，可通過(guò)觀察溫度計(jì)的示數(shù)上升多少來(lái)比較電流通過(guò)電熱絲產(chǎn)生的熱量多少；為了升溫較快，實(shí)驗(yàn)液體選用煤油而不選用水，主要是水的比熱容比煤油大．
（4）小華想改裝實(shí)驗(yàn)裝置用來(lái)“測(cè)量煤油的比熱容大小”，則他們應(yīng)將燒瓶A中煤油換成與其質(zhì)量（選填“質(zhì)量”或“體積”）相等的水，并將電熱絲R_A換成阻值和R_B相等的電熱絲．測(cè)量時(shí)，水和煤油的初溫均為t₀，通電一段時(shí)間后，水和煤油的末溫分別為t_水、t_煤油，請(qǐng)寫出煤油比熱容的表達(dá)式：c_煤油=$\frac{{c}_{水}（{t}_{水}-{t}_{0}）}{{t}_{煤油}-{t}_{0}}$．（已知水的比熱容為c_水）
小明認(rèn)為這樣測(cè)量煤油的比熱容會(huì)有較大的誤差，原因主要有：水與煤油的散熱程度不同（或水和煤油吸熱、導(dǎo)熱不同）．（只要寫出一條即可）

Answer 1

分析 （1）R_A與R_B采用串聯(lián)的方式，其目的是為了控制通電時(shí)間、通過(guò)的電流相等；
（2）串聯(lián)電路有分壓作用，電壓與電阻成正比；
（3）溫度計(jì)示數(shù)的變化反應(yīng)了液體溫度的變化，反映了液體吸收熱量即電流產(chǎn)生熱量的多少；根據(jù)Q=cm△t作出分析；
（4）由吸熱公式Q_吸=cm△t可知，要比較水和煤油的比熱容大小，應(yīng)讓兩瓶中水和煤油的質(zhì)量m相等、吸收的熱量相等（加熱時(shí)間相等），通過(guò)比較它們升高的溫度大小關(guān)系，得出比熱容的大小關(guān)系；通電相同的時(shí)間，水和煤油吸收相同的熱量，根據(jù)Q=cm（t-t₀）求出煤油的比熱．

解答 解：
（1）R_A與R_B采用串聯(lián)的連接方式，目的是控制通過(guò)兩電阻絲的電流相等；
（2）用電壓表分別測(cè)出R_A與R_B兩端電壓的大小，發(fā)現(xiàn)U_A＜U_B，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$可知R_A＜R_B；
（3）實(shí)驗(yàn)中時(shí)通過(guò)觀察兩支溫度計(jì)示數(shù)上升的多少來(lái)比較電流產(chǎn)生的熱量的多少；
根據(jù)Q=cm△t可知，在液體質(zhì)量相同、吸收的熱量相同的情況下，液體的比熱容越小，溫度升高得越快，實(shí)驗(yàn)效果更明顯，所以選用比熱容較小的煤油來(lái)做實(shí)驗(yàn)；
（4）要測(cè)量水和煤油的比熱容，則應(yīng)讓水和煤油的質(zhì)量相等、吸收的熱量（加熱時(shí)間）相等，由溫度的變化大小得出比熱容的大小關(guān)系，故用相同質(zhì)量的水代替燒瓶A中的煤油；把電熱絲R_A換成與R_B阻值相同的電阻絲，電阻相等、電流相等、在相同時(shí)間內(nèi)放出的熱量相同，所以水和煤油吸收的熱量相同；
因?yàn)镼_水吸=Q_煤油吸，所以c_水m（t_水-t₀）=c_煤油m（t_煤油-t₀），
解得：c_煤油=$\frac{{c}_{水}（{t}_{水}-{t}_{0}）}{{t}_{煤油}-{t}_{0}}$．
因?yàn)樗�和煤油的散熱程度不同，所以這樣測(cè)量煤油的比熱容會(huì)有較大的誤差．
故答案為：
（1）電流； （2）＜；（3）溫度計(jì)的示數(shù)上升多少；  大；   
（4）質(zhì)量；  R_B； $\frac{{c}_{水}（{t}_{水}-{t}_{0}）}{{t}_{煤油}-{t}_{0}}$；水與煤油的散熱程度不同（或水和煤油吸熱、導(dǎo)熱不同）．

點(diǎn)評(píng) 本題是探究“電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電阻大小的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)題，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用了控制變量法，掌握控制變量法的應(yīng)用、熟練應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)、電功公式、熱量公式的變形公式是正確解題的關(guān)鍵．