3 如图甲,在探究“不同物质吸热升温现象”的实验中:

(1)某同学在两个相同的烧杯中加入初温相同、液面等高的水和煤油,如图甲所示。同组的同学立即指出了其中的问题,你认为问题所在是。
(2)实验中应选用相同的电加热器,目的是通过(填“升高的温度”或“加热时间”)来比较两种液体吸收热量的多少。在图甲中除了所给的实验器材外,还需要的测量工具有秒表和。
(3)纠正错误后进行实验得出了水和煤油温度随时间变化的图像,如图乙所示。(填“a”或“b”)是水,下列事实不能用上述实验结果解释的是。
A.沿海地区昼夜温差会比内陆地区小
B.夏天给教室洒水,感觉凉爽
C.冬天暖手袋里的供热物质是水
D.炎热的海边,中午沙子比水烫得多
【实验拓展】
(4)如图丙、丁是冰熔化时温度随时间变化的图像,其中图(填“丙”或“丁”)是正确的。已知冰的质量为4 kg,$c_{冰}=2.1×10^3 J/(kg·℃),c_{水}=4.2×10^3 J/(kg·℃)$。假设相同时间内吸收的热量相同,整个过程忽略质量变化,不考虑热量损失。冰熔化过程吸收的热量为J。

(1)水和煤油的质量不相等
(2)加热时间 天平
(3)a B
(4)丁 $1.68×10^5$
【解析】
(4)冰和水相同时间内吸收的热量相同,由于水的比热容是冰的2倍,根据$Q=cm\Delta t$可知,加热相同时间,吸收热量相同时,冰升高的温度是水的2倍,分析图像可知,丁图是冰熔化时的正确图像。冰和水相同时间内吸收的热量相同,由丁图像可知,冰从第2 min开始熔化,第6 min熔化结束,冰熔化过程经历4 min,吸收的热量和水吸热4 min吸收的热量相同,水在6~8 min吸收的热量为$Q_水=cm\Delta t=4.2×10^3 J/(kg·℃)×4 kg×5 ℃=8.4×10^4 J$,冰熔化过程吸收的热量是水在2 min内吸收热量的2倍,即$Q_熔=2Q_水=2×8.4×10^4 J=1.68×10^5 J$。

【分析】
本题围绕“不同物质吸热升温现象”实验及冰熔化图像展开，需结合控制变量法、比热容概念、热量公式$Q=cm\Delta t$等知识解题。
(1) 探究吸热升温实验需控制不同物质质量相同，水和煤油密度不同，液面等高即体积相同，会导致质量不同，不符合控制变量要求；
(2) 相同电加热器相同时间放热相同，用加热时间反映吸热多少；实验需测量质量，故还需天平；
(3) 水的比热容大，相同吸热时升温慢，故$a$是水；选项B是蒸发吸热致冷，与比热容无关，不能用实验结果解释；
(4) 冰是晶体，熔化时温度不变，且冰比热容小，相同吸热升温快，故丁图正确；利用热量公式结合图像时间关系计算熔化吸热。
【解析】
(1) 探究不同物质吸热升温现象时，需控制水和煤油的质量相等，图甲中液面等高说明体积相同，因水和煤油密度不同，故质量不相等，这是问题所在；
(2) 选用相同电加热器，相同时间内放出的热量相同，因此通过加热时间比较两种液体吸收热量的多少；实验中需要测量液体的质量，故还需要天平；
(3) 水的比热容大于煤油，质量相同的水和煤油吸收相同热量时，水升温更慢，由图乙知，$a$升温慢，故$a$是水；
A选项：沿海地区水多，比热容大，昼夜温差小，可用比热容解释；
B选项：夏天洒水凉爽是利用水蒸发吸热，与比热容无关，不能用实验结果解释；
C选项：暖手袋用水供热是因为水比热容大，放热时降温慢，可用比热容解释；
D选项：沙子比热容小，中午升温快，比水烫，可用比热容解释；故选B；
(4) 冰是晶体，熔化时温度保持不变，且冰的比热容比水小，相同时间吸收热量相同时，冰升温更快，故丁图正确；
由丁图可知，冰从第2min开始熔化，第6min熔化结束，熔化过程用时4min；相同时间吸收热量相同，水在6~8min（2min）吸收的热量：$Q_水=c_水m\Delta t=4.2×10^3 J/(kg·℃)×4 kg×5 ℃=8.4×10^4 J$；
冰熔化过程用时是水吸热2min的2倍，故熔化吸收的热量$Q_熔=2×Q_水=2×8.4×10^4 J=1.68×10^5 J$。
【答案】
(1) 水和煤油的质量不相等
(2) 加热时间；天平
(3) $a$；B
(4) 丁；$1.68×10^5$
【知识点】
比热容、热量计算、熔化图像
【点评】
本题是热学综合实验题，考查控制变量法在探究比热容实验中的应用，结合比热容概念分析实际现象，以及晶体熔化图像的判断和热量计算，重点考查学生对热学核心知识的理解与应用能力。
【难度系数】
0.6

4 [2025济宁太白湖新区月考] 小明想探究串联电路中电流、电压的特点。
(一)如图甲所示，在“探究串联电路中电流的特点”实验中，小明猜想：电流经过用电器后会减小。于是他把两个小灯泡串联起来接到电源上，把电流表先后接入电路中A、B、C各点，测量其电流。

(1)在连接电路时，开关应该处于状态。
(2)连接好电路后，小明用开关“试触”，观察到电流表指针迅速偏转到零刻度线左侧，则他连接的电路存在的问题是。
(3)小明换上多组两个规格（填“相同”或“不同”）的小灯泡，测量各点的电流，其目的是。
(4)其中一次实验的测量数据如表，分析数据小明发现三处的测量值有差异。下列分析正确的是。

A.靠近电源正极的电流大
B.可能是由测量误差造成的
C.经过两个灯泡后电流会逐渐减小
D.小灯泡规格不同造成电流大小不一样
(5)小军告诉小明电流经过小灯泡时，实际是小灯泡消耗了电池提供的（填“化学能”或“电能”）。
(二)如图乙所示，小明继续探究“串联电路中电压的规律”，用两节新干电池作为电源。

(6)电路中（填“电池”“开关”或“灯座”）安装错误。
(7)正确安装后，闭合开关，电流从a导线进入电压表，测量灯泡$\mathrm{L}_1$两端的电压，观察指针位置(如图丙所示)可知，$U_1 =$V。接下来小明将b导线与$\mathrm{L}_1$连接的一端改接到$\mathrm{L}_2$的右端接线柱，测量$\mathrm{L}_2$两端的电压，小明的做法是（填“正确”或“错误”）的。
(8)小明正确完成了三次实验，可得结论：串联电路总电压等于。

(1)断开
(2)电流表正负接线柱接反了
(3)不同 得出普遍性的规律
(4)B
(5)电能
(6)电池
(7)1.7 错误
(8)各部分电路两端的电压之和
【解析】
(1)在连接电路时,为了保护电路,开关应该处于断开状态。
(2)连接好电路后,小明用开关“试触”,观察到电流表指针迅速偏转到零刻度线左侧,即指针反向偏转,则他连接的电路存在的问题是电流表正负接线柱接反了。
(3)根据一组数据得出的结论有偶然性,小明换上多组两个规格不同的小灯泡,测量各点的电流,其目的是得出普遍性的规律。
(4)实验中,两个灯泡串联,串联电路各处的电流都相等,靠近电源正极的电流和其他各处相等;经过两个灯泡后电流也不会逐渐减小;小灯泡规格不同,也不会造成电流大小不一样,故A、C、D错误。测量过程中存在误差,可能是由测量误差造成的,故B正确。故选B。
(5)用电器把电能转化为其他形式的能,小军告诉小明电流经过小灯泡时,实际是小灯泡消耗了电池提供的电能。
(6)电路中,两电池正极连接在一起了,电池安装错误,正确的安装方法是电池的正极和另一节电池的负极相接,留出一个外接正极和负极。
(7)由题图丙可知,电压表选用小量程,分度值为0.1 V,观察指针位置可知$U_1=1.7 V$。小明将b导线与$L_1$连接的一端改接到$L_2$的右端接线柱,测量$L_2$两端的电压,小明的做法错误,原因是电压表正负接线柱接反了,不能测出$L_2$两端的电压。
(8)小明正确完成了三次实验,可得结论:串联电路总电压等于各部分电路两端的电压之和。

【分析】
本题是探究串联电路电流、电压特点的实验题，需结合电学实验的基本操作规范、电流表与电压表的使用规则、串联电路的规律逐一分析各问题：连接电路时开关需断开以保护电路；电流表试触时指针反偏说明正负接线柱接反；换用不同规格灯泡是为避免偶然性，得出普遍规律；电流测量值差异源于误差，串联电路电流处处相等；用电器工作时消耗电能；电压部分需注意电池安装要求、电压表量程读数及接线柱的正确接法，最终总结串联电路总电压的规律。
【解析】
(1)连接电路时，为防止电路短路损坏元件，开关应处于断开状态。
(2)电流表指针偏转到零刻度线左侧，说明电流从负接线柱流入、正接线柱流出，即电流表正负接线柱接反了。
(3)用多组不同规格的小灯泡实验，可避免单次实验的偶然性，目的是得出普遍性的规律。
(4)串联电路各处电流相等，测量值的差异是实验误差导致，并非电流逐渐减小或灯泡规格的影响，故选B。
(5)小灯泡工作时将电能转化为光能和内能，消耗的是电池提供的电能。
(6)两节干电池串联需正极接负极，图中电池正极相连，故电池安装错误。
(7)电压表选用小量程，分度值0.1V，读数为1.7V；将b导线改接L₂右端会导致电压表正负接线柱接反，做法错误。
(8)多次实验后可得结论：串联电路总电压等于各部分电路两端的电压之和。
【答案】
(1)断开
(2)电流表正负接线柱接反了
(3)不同；得出普遍性的规律
(4)B
(5)电能
(6)电池
(7)1.7；错误
(8)各部分电路两端的电压之和
【知识点】
串联电路电流规律、串联电路电压规律、电流表与电压表的使用
【点评】
本题为初中电学基础实验题，围绕串联电路电流、电压特点的探究展开，考查实验操作注意事项、误差分析、电表使用等核心知识点，注重对实验过程和规律的理解，是电学部分的重点考查题型。
【难度系数】
0.7