Question

實(shí)驗(yàn)桌上有如下器材：符合實(shí)驗(yàn)要求的電源、滑動(dòng)變阻器和電流表各一個(gè)，裝有適量煤油的保溫容器一個(gè)（容器內(nèi)部封裝有電阻不變的加熱電阻絲R₀，R₀通過導(dǎo)線與接線柱相連，容器蓋上安裝有溫度計(jì)，如圖所示），開關(guān)一個(gè)，秒表一個(gè)，導(dǎo)線若干。使用上述器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明：“在煤油沒有沸騰的條件下，當(dāng)煤油的質(zhì)量和加熱電阻絲的電阻一定時(shí)，每加熱60s時(shí)間，煤油升高的溫度Δt與通過加熱電阻絲的電流的平方I²成正比”。

（1）在虛框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖（在電路圖中，整個(gè)保溫容器只需畫出其中的加熱電阻絲R₀，用電阻符號(hào)代替）；

（2）寫出實(shí)驗(yàn)步驟；

（3）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格。

 

Answer 1

【答案】

（1）實(shí)驗(yàn)電路圖如答圖所示；（1分）

（2）實(shí)驗(yàn)步驟：

①將電流表調(diào)零，斷開開關(guān)，按圖連接電路，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片使變阻器接入電路的阻值為最大；

②閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片至適當(dāng)位置，讀出電流表的示數(shù)I。用溫度計(jì)測(cè)量初始溫度t_初，用秒表開始計(jì)時(shí)，60s后用溫度計(jì)測(cè)量末態(tài)溫度t_末。斷開開關(guān)，將I、t_初和t_末分別記錄到表格中；（1分）

③改變滑片的位置，閉合開關(guān)，讀出電流表的示數(shù)I。用溫度計(jì)測(cè)量初始溫度t_初，用秒表開始計(jì)時(shí)，60s后用溫度計(jì)測(cè)量末態(tài)溫度t_末。斷開開關(guān)，將I、t_初和t_末分別記錄到表格中；

④重復(fù)步驟③四次，分別將每次測(cè)得的I、t_初和t_末記錄到表格中；（1分）

⑤用公式Δt=t_末-t_初計(jì)算煤油升高的溫度，計(jì)算電流的平方I²，將結(jié)果記錄到表格中。（1分）

（3）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格（1分）

I/A
t初/℃
t末/℃
I2/A2
Δt/℃

（其它思路合理也得分）

【解析】

試題分析：（1）實(shí)驗(yàn)電路要能多次改變電流大小進(jìn)行測(cè)量，所以滑動(dòng)變阻器與R0串聯(lián)接入電路，實(shí)驗(yàn)電路圖如答圖所示；

（2）實(shí)驗(yàn)步驟：

①將電流表調(diào)零，斷開開關(guān)，按圖連接電路，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片使變阻器接入電路的阻值為最大；

②閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片至適當(dāng)位置，讀出電流表的示數(shù)I。用溫度計(jì)測(cè)量初始溫度t_初，用秒表開始計(jì)時(shí)，60s后用溫度計(jì)測(cè)量末態(tài)溫度t_末。斷開開關(guān)，將I、t_初和t_末分別記錄到表格中；

③改變滑片的位置，閉合開關(guān)，讀出電流表的示數(shù)I。用溫度計(jì)測(cè)量初始溫度t_初，用秒表開始計(jì)時(shí)，60s后用溫度計(jì)測(cè)量末態(tài)溫度t_末。斷開開關(guān)，將I、t_初和t_末分別記錄到表格中；

④重復(fù)步驟③四次，分別將每次測(cè)得的I、t_初和t_末記錄到表格中；

⑤用公式Δt=t_末-t_初計(jì)算煤油升高的溫度，計(jì)算電流的平方I²，將結(jié)果記錄到表格中。（1分）

（3）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格

I/A
t初/℃
t末/℃
I2/A2
Δt/℃

根據(jù)表格分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。

考點(diǎn)：焦耳定律；實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)；電路圖設(shè)計(jì)．

點(diǎn)評(píng)：用控制變量法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，關(guān)鍵要清楚控制的量與變量，注意合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟。