在探究“导体产生的热量与导体两端的电压、电阻和通电时间关系”的实验中,实验装置如图所示,两烧瓶A、B中煤油质量相等,两只

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  • 解题思路:(1)电流通过电阻丝做功,消耗电能转化为内能,产生的热量被煤油吸收,煤油吸收热量的多少我们直接看不到,但煤油吸收热量温度升高,本实验是通过温度计的示数变化反应电流产生的热量多少(转换法);实验中将两电阻并联,是为了让两电阻两端的电压相同;

    (2)为了便于观察实验现象,温度变化越明显越好,应从煤油和水两者的物理特性进行选择;为了控制R1和R2通电时间的相同,将开关接在干路;

    (3)实验时,电流通过电阻丝做功,消耗电能转化为内能,产生的热量,被煤油吸收,煤油吸收热量温度升高;通过温度计的示数变化反应电流产生的热量多少,哪个温度上升得快哪个放出的热量就多.由题目可知“两烧瓶A、B中煤油质量相等”“导体两端的电压和通电时间相同”,只有电阻阻值的大小影响了导体产生热量的多少.

    (4)由吸热公式Q=cm△t可知,要比较水和煤油的比热容大小,应让两瓶中水和煤油的质量m相等、吸收的热量相等(加热时间相等),通过比较它们升高的温度大小关系,得出比热容的大小关系;

    (5)根据消耗的电能可知产生的热量,利用公式Q=cm△t可求煤油的质量.

    (1)通电后电流通过电阻丝做功,产生热量被煤油吸收,使煤油的温度升高,通过观察温度计的示数变化来判断电流产生的热量的多少;实验中采用并联方式,是为了控制电阻丝两端的电压相等;

    (2)因煤油比水具有较小的比热容,故用煤油比用水更容易看出温度的变化;为了能更准确地控制R1和R2通电时间的相同,将开关接在干路上;

    (3)通电后电流通过电阻丝做功,产生热量使煤油的温度升高,通过观察温度计的示数大小来判断电流产生的热量的多少,发现B中温度计的示数上升较快.则说明B中电阻丝放出的热量比A中放出的热量多;

    由题目可知“导体两端的电压和通电时间相同”,只有电阻丝的阻值R1>R2.所以可得出结论:当导体两端的电压和通电时间相同时,导体电阻越大,导体产生的热量越少.

    (4)要比较水和煤油的比热容,则应让水和煤油的质量相等、吸收的热量(加热时间)相等,由温度的变化大小得出比热容的大小关系;故用相同质量的水代替煤油,两瓶中都有相同阻值相同的电阻丝,电阻相等;

    (5)消耗的电能全部转化为内能,Q=W=3.15×10-3kW•h=1.134×104J,

    煤油的质量:

    m=[Q/c△t]=

    1.134×104J

    2.1×103J/(kg•℃)×10℃=0.54kg.

    故答案为:(1)温度计示数的变化;控制电阻丝两端的电压相等;

    (2)大;通电时间;

    (3)多;在导体两端的电压和通电时间相同时,导体的电阻越大,导体产生的热量越少;

    (4)质量;相等;

    (5)0.54kg.

    点评:

    本题考点: 焦耳定律;水的比热容的特点及应用;热量的计算.

    考点点评: 本题考查焦耳定律公式和吸热公式的应用以及比热容的有关问题,要知道并联电路的电压相等的规律,解题过程中还要注意单位的换算1kW•h=3.6×106J.

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