五、实验探究
21.为了比较水和煤油的吸热能力,小王做了如图所示的实验,在两个相同的烧杯中分别装有质量、初温都相同的水和煤油,用两个相同的酒精灯对其加热,并用两支相同的温度计分别同时测量水和煤油的温度变化,实验数据如表:


(1)在此实验中,为比较水和煤油吸热能力的大小,我们可以加热相同的时间,比较的不同;也可以让它们。
(2)分析表格中的实验数据可知:质量相同的水和煤油,升高相同的温度时,吸收的热量多,表明的吸热能力强。
(3)如果加热相同的时间,质量相同的水和煤油,升高的温度较高。
(4)由于物体吸收热量的多少不宜使用仪器测量,本实验中把吸收热量的多少转换成加热时间的长短,在探究活动中常用到这种方法。这种方法叫法。

21. (1)升高温度 升高相同的温度,比较加热时间的长短 (2)水 水 (3)煤油 (4)转换

【分析】
本题是探究水和煤油吸热能力的实验，核心是掌握比较物质吸热能力的两种方法及实验中的转换法应用。解题思路：(1)明确比较吸热能力的两种方法：相同热源加热时，加热时间相同则吸收热量相同，此时通过比较升高的温度判断吸热能力；或升高相同温度，通过比较加热时间判断吸热能力。(2)结合公式Q=cmΔt，根据实验数据分析质量相同的不同物质升高相同温度时的吸热情况，判断吸热能力。(3)加热相同时间时，吸收热量相同，根据比热容公式判断温度变化。(4)明确将不易测量的物理量转换为易测量物理量的方法为转换法。
【解析】
(1) 用相同酒精灯加热，相同时间内水和煤油吸收的热量相同，因此可加热相同时间，比较升高温度的不同来判断吸热能力；也可让它们升高相同的温度，比较加热时间的长短，加热时间越长，吸收热量越多，吸热能力越强。故第一空填升高温度，第二空填升高相同的温度，比较加热时间的长短。
(2) 由实验数据可知，质量相同的水和煤油，升高相同温度时，水的加热时间更长，说明水吸收的热量更多，因此水的吸热能力强。故两空依次填水、水。
(3) 加热相同时间，水和煤油吸收的热量相同，根据Q=cmΔt，质量m相同、Q相同，煤油的比热容更小，因此煤油升高的温度较高。故填煤油。
(4) 实验中把不易直接测量的物体吸收热量的多少转换为易测量的加热时间长短，这种方法叫转换法。故填转换。
【答案】
21. (1)升高温度 升高相同的温度,比较加热时间的长短 (2)水 水 (3)煤油 (4)转换
【知识点】
比热容、转换法、探究物质吸热能力
【点评】
本题为初中热学基础实验题，考查比较物质吸热能力的实验方法、实验结论及转换法的应用，侧重对实验原理和操作思路的理解，是热学部分的常考题型，难度适中。
【难度系数】
0.6

22. 图甲是“探究电压一定时，电流跟电阻关系”的实验电路图，已知电源电压恒为4 V，滑动变阻器(30 Ω 1 A)以及符合实验要求的电表、开关和导线。

(1)实验中小明同学多次改变R的阻值，记下对应电流表的示数，得到如图乙所示的电流I随电阻R变化的图像，由图像可以得出结论：当导体两端电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成比。
(2)由图乙可知，小明探究时，控制电阻两端的电压V不变。
(3)小明同学连好电路后闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，若发现电流表有示数，电压表无示数，则该故障可能是R(选填“短路”或“断路”)造成的。
(4)小明为了能够完成上述实验，更换的电阻R的阻值不能超过Ω。

22. (1)反 (2)2.5 (3)短路 (4)50 解析：(1)由图像可得结论:当导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。(2)实验中,R两端的电压控制为$U=IR=0.5\ \mathrm{A} × 5\ \Omega=2.5\ \mathrm{V}$。(3)R与滑动变阻器串联,闭合开关,电流表有示数,说明电路中没有断路,电压表无示数,可能是与它并联的电阻R短路。(4)由串联分压规律可得,$\frac{U_R}{U_{\mathrm{滑}}}=\frac{R}{R_{\mathrm{滑}}}$,当$R_{\mathrm{滑}}=30\ \Omega$时,R的阻值为$R=\frac{U_R R_{\mathrm{滑}}}{U_{\mathrm{滑}}}=\frac{2.5\ \mathrm{V} × 30\ \Omega}{4\ \mathrm{V}-2.5\ \mathrm{V}}=50\ \Omega$,所以更换的电阻R的阻值不能超过50 Ω。

【分析】
本题是探究电压一定时电流与电阻关系的实验题，需结合欧姆定律、串联电路规律分析。第(1)题通过图像判断电流与电阻的比例关系；第(2)题利用欧姆定律计算控制的定值电阻两端电压；第(3)题根据电流表、电压表的示数特点判断电路故障；第(4)题结合串联分压规律，利用滑动变阻器最大阻值计算允许的最大定值电阻阻值。
【解析】
(1) 由图乙可知，电流I与电阻R的乘积为定值（如0.5A×5Ω=2.5V，0.1A×25Ω=2.5V），说明当导体两端电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。
(2) 实验中控制定值电阻两端电压不变，根据欧姆定律U=IR，取图像中一组数据：R=5Ω时，I=0.5A，因此U=0.5A×5Ω=2.5V。
(3) 电流表有示数，说明电路是通路（无断路故障）；电压表并联在定值电阻R两端，电压表无示数，说明R短路（若R断路，电压表会串联在电路中，有示数），故故障为R短路。
(4) 电源电压U总=4V，定值电阻两端电压U_R=2.5V，滑动变阻器两端电压U滑=U总-U_R=4V-2.5V=1.5V。串联电路中电压比等于电阻比，即$\frac{U_R}{U_滑}=\frac{R}{R_滑}$。当滑动变阻器取最大阻值R滑=30Ω时，定值电阻R最大，代入得$\frac{2.5V}{1.5V}=\frac{R}{30Ω}$，解得R=50Ω，因此更换的电阻R的阻值不能超过50Ω。
【答案】
(1)反 (2)2.5 (3)短路 (4)50
【知识点】
欧姆定律、电流与电阻的关系、电路故障分析
【点评】
本题综合考查探究电流与电阻关系的实验，涉及控制变量法、欧姆定律应用、串联分压规律及电路故障判断，需熟练掌握相关知识点，难度适中。
【难度系数】
0.5