Question

實驗桌上有如下器材：符合實驗要求的電源、滑動變阻器和電流表各一個，裝有適量煤油的保溫容器一個（容器內部封裝有電阻不變的加熱電阻絲R₀，R₀通過導線與接線柱相連，容器蓋上安裝有溫度計，如圖所示），開關一個，秒表一個，導線若干。使用上述器材，設計實驗證明：“在煤油沒有沸騰的條件下，當煤油的質量和加熱電阻絲的電阻一定時，每加熱60s時間，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）在虛框中畫出實驗電路圖（在電路圖中，整個保溫容器只需畫出其中的加熱電阻絲R₀，用電阻符號代替）；

（2）寫出實驗步驟；

（3）設計實驗數據記錄表格。

 

Answer 1

【答案】

（1）實驗電路圖如答圖所示；（1分）

（2）實驗步驟：

①將電流表調零，斷開開關，按圖連接電路，移動滑動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，移動滑片至適當位置，讀出電流表的示數I。用溫度計測量初始溫度t_初，用秒表開始計時，60s后用溫度計測量末態溫度t_末。斷開開關，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，讀出電流表的示數I。用溫度計測量初始溫度t_初，用秒表開始計時，60s后用溫度計測量末態溫度t_末。斷開開關，將I、t_初和t_末分別記錄到表格中；

④重復步驟③四次，分別將每次測得的I、t_初和t_末記錄到表格中；（1分）

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

（3）實驗數據記錄表格（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）實驗電路要能多次改變電流大小進行測量，所以滑動變阻器與R0串聯接入電路，實驗電路圖如答圖所示；

（2）實驗步驟：

①將電流表調零，斷開開關，按圖連接電路，移動滑動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，移動滑片至適當位置，讀出電流表的示數I。用溫度計測量初始溫度t_初，用秒表開始計時，60s后用溫度計測量末態溫度t_末。斷開開關，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，讀出電流表的示數I。用溫度計測量初始溫度t_初，用秒表開始計時，60s后用溫度計測量末態溫度t_末。斷開開關，將I、t_初和t_末分別記錄到表格中；

④重復步驟③四次，分別將每次測得的I、t_初和t_末記錄到表格中；

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

（3）實驗數據記錄表格

I/A
t初/℃
t末/℃
I2/A2
Δt/℃

根據表格分析實驗數據，得出結論。

考點：焦耳定律；實驗方案的設計；電路圖設計．

點評：用控制變量法設計實驗，關鍵要清楚控制的量與變量，注意合理設計實驗步驟。