Question

物理兴趣小组同学在总结物理实验的过程中，发现同样器材可以完成多个实验．于是他们选取如下实验器材，电源一组、开关、电流表、多个10Ω和30Ω的电热丝、滑动变阻器、玻璃瓶、导线、煤油和水若干．

 

探究实验一：探究不同液体吸热能力．

（1）将电热丝包裹绝缘外壳后串联入电路，完成实验电路，所选电热丝R=_________R_乙．甲乙烧瓶中应装入________相同的水和煤油．实验记录数据，并绘制图像如图所示．从图像可以看出甲容器中装的是_________．

（2）此实验中用_________反映液体吸收热量的多少．

探究实验二：探究不同电热丝发热能力．

甲、乙两瓶中装入100g煤油，瓶内各安装一根电阻丝．两瓶中各插入了一支温度计．在测量两瓶煤油的温度后，闭合开关，记录数据如下表所示：

		电流/A	通电时间/min	电阻/Ω	初温/℃	末温/℃
第一次	甲	0．6	20	10	20	37
乙	0．6	20	30	20	63
第二次	甲	0．6	30	10	20	44
乙	0．6	30	30	20	76

（3）此实验中用此实验中用_________反映液体吸收热量的多少．

（4）分析表中第一次甲、乙数据，可得出：在通过导体的电流和通电时间相同时，_________越大，导体发热越多．

（5）有同学提出，煤油吸收的热量不一定等于电热丝放出的热量．经小组讨论后一致认为他的观点是正确的，并且提出在不同的加热过程中，加热效率很可能不同．请你计算第一次实验中甲的加热效率为_________．

（6）综合分析各组数据，发现加热效率都不相同．你认为影响此次实验加热效率的因素主要________．

Answer

1 质量 水 加热的时间 煤油升高的温度 电热丝电阻 82.6% 煤油与环境的温度差

【解析】

探究实验一：探究不同液体吸热能力。

（1）为控制不同液体吸收的热量相同，应把两电阻丝串联接入电路中，根据串联电路电流的规律，通过的电流相同，相同时间内产生相同的热量，应控制电阻的阻值相同，即R甲＝R乙；

比较不同物质的吸热能力，要控制质量相同，故甲乙烧瓶中应装入质量相同的水和煤油。根据实验记录绘制图象2可知，升高相同的温度（30℃﹣10℃＝20℃），甲加热的时间为乙的2倍，质量相同的不同物质，升高相同的温度，加热时间长的吸热能力强，即甲容器中装的液体吸热能力强，故甲容器中装的为水；

（2）加热时间越长，物质吸收热量越多，用加热的时间反映液体吸收热量的多少；

探究实验二：探究不同电热丝发热能力

（3）电热丝通电产生的热量被质量相等的煤油吸收，在比热容和质量相同的情况下，煤油吸收的热量越多，煤油升高的温度越高，即煤油升高的温度反映液体吸收热量的多少；

（4）分析表中第一次甲、乙数据，通过导体的电流和通电时间相同，乙电热丝电阻大于甲电热丝的电阻，乙中煤油温度升高的多，故可得出：在通过导体的电流和通电时间相同时，电热丝阻值越大，导体发热越多；

（5）根据焦耳定律，第一次实验中甲电热丝产生的热量：

Q放＝I2Rt＝（0.6A）2×10Ω×20×60s＝4.32×103J；

由（1）可知，升高相同的温度，水加热的时间为煤油的2倍，即水吸收的热量为煤油的2倍，根据，在质量和升高温度相同的情况 下，比热容与吸收的热量成正比，故水的比热容为煤油的2倍，故煤油的比热容：；

煤油吸收的热量：

Q吸＝c煤油m△t＝2.1×103J/（kg•℃）×0.1kg×（37℃﹣20℃）＝3.57×103J，

故第一次实验中甲的加热效率为；；

（6）同理可求出第2次实验乙的加热效率：，发现加热效率都不相同的原因是：煤油升高的温度越高，与环境的温差越大，热量损失的越多，故加热效率越低。