Question

如图是研究电流热效应的实验装置图．两个相同的烧瓶中均装入0.1kg的煤油，烧瓶A中电阻丝的阻值为4Ω，烧瓶B中的电阻丝标识已看不清楚．当闭合开关，经过210s的时间，烧瓶A中的煤油温度由20℃升高到24℃，烧瓶B中的煤油温度由20℃升高到22℃．假设电阻丝产生的热量全部被煤油吸收，电阻丝的阻值不随温度变化，电源电压保持不变，已知煤油的比热容c=2.1×10³J/．求：
（1）在此过程中烧瓶A中煤油吸收的热量；
（2）烧瓶B中电阻丝的阻值；
（3）电源的电压及电路消耗的总功率．

Answer

（1）知道煤油的质量、煤油温度的升高值、煤油的比热容，利用吸热公式求烧瓶A中煤油吸收的热量；
（2）由题知，两烧瓶中煤油的质量相等，升高温度的大小关系，根据吸热公式得出吸收热量的关系，而电阻丝产生的热量全部被煤油吸收，再根据焦耳定律Q=I2Rt分析得出两电阻的大小关系；
（3）求出了烧瓶A中煤油吸收的热量，利用焦耳定律求出此时电路中的电流，两电阻阻值以求出，根据串联电路的欧姆定律求出总电压（电源电压），在根据P=UI求总功率．
【解析】
（1）烧瓶A中煤油吸收的热量：
QA=cm△tA
=2.1×103J/（kg•℃）×0.1kg×（24℃-20℃）=840J；
（2）∵两烧瓶中煤油的质量mA=mB、△tB=△tA，
∴烧瓶B中煤油吸收的热量：
QB=QA=×840J=420J；
∵Q=I2Rt，两电阻丝RA、RB串联，
∴RB=RA=×4Ω=2Ω；
（3）由QA=I2RAt得电路中的电流：
I===1A，
电源电压：
U=I（RA+RB）=1A×（4Ω+2Ω）V=6V．
电路消耗的总功率：
P=UI=6V×1A=6W．
答：（1）在此过程中烧瓶A中煤油吸收的热量为840J；
（2）烧瓶B中电阻丝的阻值2Ω；
（3）电源的电压为6V，电路消耗的总功率6W．