專(zhuān)題11 內(nèi)能和熱量相關(guān)實(shí)驗(yàn)（原卷版）

專(zhuān)題11內(nèi)能和熱量相關(guān)實(shí)驗(yàn)【知識(shí)儲(chǔ)備】探究物質(zhì)的比熱容實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)方法有控制變量法、轉(zhuǎn)換法(通過(guò)溫度變化快慢來(lái)反映吸熱能力的強(qiáng)弱)。實(shí)驗(yàn)液體的選擇:質(zhì)量相同的不同液體。選擇相同的熱源目的是:以保證相同加熱時(shí)間釋放的熱量相同使用電加熱器代替酒精燈的好處:易于控制產(chǎn)生熱量的多少。實(shí)驗(yàn)中不斷攪拌的目的:使液體受熱均勻。描述物體吸熱能力的物理量是比熱容。結(jié)論:相同質(zhì)量的不同物體，吸收相同的熱量后升高的溫度不同，比熱容大的升高的溫度低.做哪些實(shí)驗(yàn)還能用的此實(shí)驗(yàn)器材?答:水的沸騰實(shí)驗(yàn)，焦耳定律(探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān))。探究相等質(zhì)量不同燃料燃燒放熱實(shí)驗(yàn)熱值(q):1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫熱值;熱值單位是:J/kg。燃料燃燒放出熱量:Q放=mq;(Q是燃料放出的熱量，單位是J;q是熱值，單位是J/kg;m是質(zhì)量，單位是kg。)對(duì)于熱值的概念，要注重理解三個(gè)關(guān)鍵詞:“1kg”、“某種燃料”、“完全燃燒”。1kg是指燃料的質(zhì)量，如果燃料的質(zhì)量不是1kg，那么該燃料完全燃燒放出的熱量就不等于熱值的數(shù)值，某種燃料是指熱值與燃料的種類(lèi)有關(guān):完全燃燒意思是燃料要完全燒盡，否則1kg燃料燃燒過(guò)程中，化學(xué)能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能就不是該熱值所確定的值。熱值反映的是某種物質(zhì)的一種燃燒特性，同時(shí)反映出不同燃料燃燒過(guò)程中，化學(xué)能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能的本領(lǐng)大小;也就是說(shuō)，它是燃料本身的一種特性，只與燃料的種類(lèi)有關(guān)，與燃料的形態(tài)、質(zhì)量、體積等均無(wú)關(guān)?！緦?zhuān)題突破】1．在比較水和煤油比熱容大小的實(shí)驗(yàn)中，小民取了兩只相同的燒杯，且在燒杯里分別裝入質(zhì)量和初溫都相同的水和煤油。他用兩個(gè)完全相同“電熱棒”給它們加熱，并記錄得到了下表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，請(qǐng)你回答下列問(wèn)題。加熱時(shí)間t/min01234567水的溫度T水/℃2022242628303234煤油的溫度T煤油/℃2024283236404448（1）小民用兩個(gè)相同的電熱棒加熱水和煤油的目的是為了使水和煤油在相同的時(shí)間內(nèi)相同；（2）分析表格中的數(shù)據(jù)可以得出結(jié)論：當(dāng)一定時(shí)，水吸收的熱量比煤油多；（3）圖是小民根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出的圖象，其中表示的是煤油吸熱升溫的情況（選填“a”或“b”）。2．為了探究相同質(zhì)量的不同物質(zhì)在升高相同溫度時(shí)，吸收熱量的多少是否相同，某實(shí)驗(yàn)小組取相同質(zhì)量的水和煤油放入兩個(gè)相同的容器中，用同樣的熱源分別對(duì)它們加熱，比較它們升高相同溫度時(shí)吸收熱量的多少，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。液體名稱(chēng)液體質(zhì)量m/g液體初溫t1/℃液體末溫t2/℃加熱時(shí)間t/min煤油20020306水200203012（1）加熱時(shí)，某一時(shí)刻甲圖中的溫度計(jì)示數(shù)如圖丙所示，則此時(shí)煤油的溫度是。（2）本實(shí)驗(yàn)是通過(guò)（選填“溫度變化”或“加熱時(shí)間”）來(lái)判斷液體吸熱多少的。（3）分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得：相同質(zhì)量的不同種物質(zhì)，升高相同的溫度，吸收的熱量（選填“相同”或“不同”），的吸熱本領(lǐng)更強(qiáng)（選填“水”或“煤油）。3．用圖甲所示裝置探究水和煤油的吸熱能力。（1）應(yīng)按照（選填“自上而下”或“自下而上”）的順序組裝實(shí)驗(yàn)器材：玻璃棒的作用是。（2）實(shí)驗(yàn)用水和煤油的（選填“體積”或“質(zhì)量”）相同；通過(guò)（選填“溫度計(jì)示數(shù)”或“加熱時(shí)間”）來(lái)反映水和煤油吸熱的多少。（3）圖乙是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的水和煤油的溫度隨時(shí)間變化圖象。由圖象可知的吸熱能力強(qiáng)；已知水的比熱容是4.2×103J/（kg?℃），則煤油的比熱容是J/（kg?℃）。4．圖甲是探究“比較不同物質(zhì)吸熱的情況”的實(shí)驗(yàn)裝置中招君獨(dú)家（1）在兩個(gè)相同的燒杯中分別裝有質(zhì)量、初溫都（選填“相同”或“不同”）的水和食用油，用兩盞相同的酒精燈對(duì)它們進(jìn)行加熱；（2）某時(shí)刻溫度計(jì)如圖乙，示數(shù)為℃；（3）此實(shí)驗(yàn)采用了轉(zhuǎn)換法的思想，用來(lái)表示物質(zhì)吸收的熱量。以下實(shí)驗(yàn)使用了相同方法的是：A.研究串并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)時(shí)，常把電流類(lèi)比為水流；B.用電磁鐵吸引大頭針的多少來(lái)判斷電磁鐵磁性強(qiáng)弱；C.用兩個(gè)10Ω的電阻串聯(lián)替代一個(gè)20Ω的電阻。（4）圖丙是根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)繪制出水和食用油溫度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖象，由圖象可以判斷的吸熱能力強(qiáng)；（5）小明把酒精燈換成電加熱器，是為了更容易控制相同時(shí)間內(nèi)水和食用油相同。5．在探究物質(zhì)的吸熱本領(lǐng)實(shí)驗(yàn)中，小明將質(zhì)量相同的甲、乙兩種液體分別裝入兩個(gè)完全相同的燒杯中，分別用兩個(gè)完全相同的酒精燈同時(shí)加熱，用兩支相同的溫度計(jì)分別測(cè)量燒杯內(nèi)液體的溫度，液體溫度隨時(shí)間變化關(guān)系如圖所示。（1）實(shí)驗(yàn)中，記錄加熱時(shí)間有何意義？（2）請(qǐng)你結(jié)合圖像進(jìn)行分析，判斷哪種液體的吸熱本領(lǐng)強(qiáng)；（3）為了表示物質(zhì)吸放熱的本領(lǐng)，我們引入了一個(gè)新的物理量“比熱容”。若上面甲、乙兩種液體中，一種液體是水，另一種液體的比熱容是[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]；（4）我國(guó)北方樓房中大多裝有“暖氣”，一般利用熱水循環(huán)的方式將燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量帶到房屋中取暖；汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生大量的熱量，則需要用水來(lái)冷卻。用水取暖和用水散熱的好處是、；（5）水還有一個(gè)特殊之處，那就是它的反常膨脹。水的反常膨脹是指什么？6．科學(xué)探究是物理學(xué)科的重要組成部分。下面是物理興趣小組對(duì)“熱學(xué)”的一些探究，第一小組進(jìn)行“探究水沸騰時(shí)溫度變化的特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)，如圖。（1）圖甲是同學(xué)們組裝的實(shí)驗(yàn)裝置，安裝溫度計(jì)時(shí)玻璃泡接觸到燒杯底部，此時(shí)應(yīng)適當(dāng)將（選填“A處向上”或“B處向下”）進(jìn)行調(diào)整；（2）實(shí)驗(yàn)前，向燒杯中倒入熱水而不是冷水，這樣做是為了。（3）圖乙、丙是同學(xué)們?cè)趯?shí)驗(yàn)中觀察到的兩種不同的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，其中圖是水沸騰時(shí)的情況；（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制出溫度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖丁所示。分析該圖像可知水的沸點(diǎn)是，水沸騰時(shí)的特點(diǎn)是。第二小組進(jìn)行“探究不同物質(zhì)吸熱規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)，如圖。（5）兩個(gè)相同的燒杯中裝有相同且初溫相同的水和煤油，用相同的酒精燈對(duì)它們加熱。（6）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，小紅作出了水和煤油的溫度隨加熱時(shí)間變化的圖像（見(jiàn)圖乙），由圖乙可知，杯中的水和煤油，升高相同的溫度時(shí)，吸收的熱量（選填“相同”或“不相同”），（選填“水”或“煤油”）吸熱能力更強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)完成后，酒精燈中剩余酒精的熱值（選填“變大”、“變小”或“不變”）。7．如圖，在探究“不同物質(zhì)吸熱能力”的實(shí)驗(yàn)中：（1）某同學(xué)在兩個(gè)相同的燒杯中加入初溫相同、液面等高的水和煤油如圖甲所示。同組的同學(xué)立即指出了其中的問(wèn)題，你認(rèn)為問(wèn)題是。（2）糾正錯(cuò)誤后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得出了水和煤油溫度隨時(shí)間變化如圖乙所示，根據(jù)圖乙可判斷冬季取暖應(yīng)選用物質(zhì)（選填a或b）；（3）給質(zhì)量同為100g的液體甲和水加熱，它們的溫度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖丙所示，據(jù)此判斷液體甲的比熱容為J/（kg?℃）；（4）為了比較酒精和碎紙片的熱值，小明設(shè)計(jì)了如圖丁所示實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中除所用兩個(gè)燒杯及水的初溫相同外，還需控制相同的量有：水的質(zhì)量和。實(shí)驗(yàn)通過(guò)比較（選填“加熱時(shí)間”或“升高的溫度”）來(lái)確定酒精和碎紙片燃燒放出熱量的多少。（5）通過(guò)（4）實(shí)驗(yàn)得到的燃料熱值與實(shí)際相比會(huì)偏（填“大”或“小”），其原因可能是。8．如圖所示，甲、乙、丙三圖中的裝置完全相同．燃料的質(zhì)量都是10g，燒杯內(nèi)的液體質(zhì)量、初始溫度都相同，當(dāng)燃料燃燒完時(shí)（燒杯內(nèi)的液體均未沸騰），立即讀取相應(yīng)溫度計(jì)的讀數(shù)，分別為T(mén)甲、T乙和T丙，且有T甲＞T乙＞T丙．（1）比較不同物質(zhì)的比熱容，應(yīng)選擇兩圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，液體a的比熱容ca與液體b的比熱容cb相比，有cacb（選填“＞”、“＝”或“＜”）；（2）比較不同物質(zhì)的熱值，應(yīng)選擇兩圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，燃料1的熱值q1與燃料2的熱值q2相比，有q1q2（選填“＞”、“＝”或“＜”）；（3）若在燃料燃燒完前，甲圖中的液體a已處于沸騰狀態(tài)，且燃料燃燒完時(shí)溫度計(jì)讀數(shù)仍然為T(mén)甲＞T乙＞T丙，液體b沒(méi)有沸騰，則cacb（選填“＞”、“＝”、“＜”或“無(wú)法判斷”）；（4）在甲裝置中，若燃料為酒精，燒杯內(nèi)的液體是質(zhì)量為200克的水，點(diǎn)燃燃料直至燃燒完，溫度計(jì)的示數(shù)由20℃上升到70℃，再結(jié)合“10g”燃料這一數(shù)據(jù)，計(jì)算出燃料的熱值，通過(guò)實(shí)驗(yàn)算出的熱值與實(shí)際相比（填“偏大”或“偏小”），理由是。9．根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律，在與外界沒(méi)有熱傳遞的條件下，物體內(nèi)能的增加量與外界對(duì)物體做功多少相等。為了驗(yàn)證此規(guī)律，某興趣小組設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)：在容器里裝一定質(zhì)量的水，中間裝上帶有葉片的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸上繞上繩子，繩子另一端通過(guò)滑輪與一重物相連；當(dāng)重物下降時(shí)，繩子拉動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn)，使容器里的水溫度升高，結(jié)合水的比熱計(jì)算出水增加的內(nèi)能，以此驗(yàn)證水的內(nèi)能增加量與重物的重力做功多少是否相等。（1）為了完成此實(shí)驗(yàn)，除已提供測(cè)質(zhì)量的電子天平外，還需要的測(cè)量工具有：、。（2）興趣小組在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，水內(nèi)能的增加量小于重物做功的大小，請(qǐng)寫(xiě)出造成這種現(xiàn)象的一種原因：。（3）改進(jìn)實(shí)驗(yàn)后，獲得了