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三、实验题
某同学在做“比较不同物质吸热的情况”的实验时，使用相同的电加热器加热水和煤油，用加热时间的长短来表示物质吸收热量的多少。他得到的数据如表所示。
根据实验回答下列问题。
(1)实验时使用相同的电加热器加热水和煤油，目的是
(2)分析第1、2、3次实验，所探究的问题中控制不变的量是
(3)通过比较
某同学在做“比较不同物质吸热的情况”的实验时，使用相同的电加热器加热水和煤油，用加热时间的长短来表示物质吸收热量的多少。他得到的数据如表所示。
根据实验回答下列问题。
(1)实验时使用相同的电加热器加热水和煤油，目的是
使水和煤油在相等时间内吸收的热量相等
。(2)分析第1、2、3次实验，所探究的问题中控制不变的量是
升高的温度和物质种类
，得出的结论是在升高的温度和物质种类相同时,物质吸收的热量与质量成正比
。(3)通过比较
1、4(或2、5)
次实验数据可以得出物质吸热多少与物质种类有关。答案
(1)使水和煤油在相等时间内吸收的热量相等
(2)升高的温度和物质种类；在升高的温度和物质种类相同时,物质吸收的热量与质量成正比
(3)1、4(或2、5)
(2)升高的温度和物质种类；在升高的温度和物质种类相同时,物质吸收的热量与质量成正比
(3)1、4(或2、5)
解析
【分析】
本题围绕“比较不同物质吸热的情况”实验展开，核心运用控制变量法和转换法解题。第(1)问需明确相同电加热器的放热特点，以此确定其设计目的；第(2)问分析第1、2、3次实验的变量控制，结合实验数据推导对应结论；第(3)问探究吸热多少与物质种类的关系，需确定需控制的变量，匹配符合条件的实验次数。
【解析】
(1) 相同电加热器在相同时间内放出的热量相同，因此加热相同时间时，水和煤油吸收的热量相等，故使用相同电加热器的目的是使水和煤油在相等时间内吸收的热量相等。
(2) 分析第1、2、3次实验，物质种类相同、升高的温度相同，质量不同，加热时间（反映吸收热量）不同，因此控制不变的量是升高的温度和物质种类；由此得出结论：在升高的温度和物质种类相同时，物质吸收的热量与质量成正比。
(3) 探究物质吸热多少与物质种类的关系，需控制质量相同、升高的温度相同，改变物质种类，符合条件的实验次数为1、4（或2、5）。
【答案】
(1)使水和煤油在相等时间内吸收的热量相等
(2)升高的温度和物质种类；在升高的温度和物质种类相同时,物质吸收的热量与质量成正比
(3)1、4(或2、5)
【知识点】
比热容、控制变量法、转换法
【点评】
本题是热学基础实验题，重点考查控制变量法和转换法在探究物质吸热能力实验中的应用，要求学生理解实验设计逻辑，明确变量控制与转换方法，属于热学常考题型，难度适中。
【难度系数】
0.7
本题围绕“比较不同物质吸热的情况”实验展开，核心运用控制变量法和转换法解题。第(1)问需明确相同电加热器的放热特点，以此确定其设计目的；第(2)问分析第1、2、3次实验的变量控制，结合实验数据推导对应结论；第(3)问探究吸热多少与物质种类的关系，需确定需控制的变量，匹配符合条件的实验次数。
【解析】
(1) 相同电加热器在相同时间内放出的热量相同，因此加热相同时间时，水和煤油吸收的热量相等，故使用相同电加热器的目的是使水和煤油在相等时间内吸收的热量相等。
(2) 分析第1、2、3次实验，物质种类相同、升高的温度相同，质量不同，加热时间（反映吸收热量）不同，因此控制不变的量是升高的温度和物质种类；由此得出结论：在升高的温度和物质种类相同时，物质吸收的热量与质量成正比。
(3) 探究物质吸热多少与物质种类的关系，需控制质量相同、升高的温度相同，改变物质种类，符合条件的实验次数为1、4（或2、5）。
【答案】
(1)使水和煤油在相等时间内吸收的热量相等
(2)升高的温度和物质种类；在升高的温度和物质种类相同时,物质吸收的热量与质量成正比
(3)1、4(或2、5)
【知识点】
比热容、控制变量法、转换法
【点评】
本题是热学基础实验题，重点考查控制变量法和转换法在探究物质吸热能力实验中的应用，要求学生理解实验设计逻辑，明确变量控制与转换方法，属于热学常考题型，难度适中。
【难度系数】
0.7
四、计算题
使2 kg、比热容为$2.1×10^3$ J/(kg·℃)的煤油，温度从10 ℃升高到20 ℃，需要吸收多少热量？
如果这些热量是由温度从80 ℃降低到75 ℃的水来供给的，需要80 ℃的水的质量是多少？［水的比热容为$4.2×10^3$ J/(kg·℃)］
使2 kg、比热容为$2.1×10^3$ J/(kg·℃)的煤油，温度从10 ℃升高到20 ℃，需要吸收多少热量？
如果这些热量是由温度从80 ℃降低到75 ℃的水来供给的，需要80 ℃的水的质量是多少？［水的比热容为$4.2×10^3$ J/(kg·℃)］
答案
解:煤油需要吸收的热量
$Q_1 = c_{煤油} m_{煤油} \Delta t_1$
$=2. 1×10^3 \ \mathrm{J}/( \mathrm{kg} · °\mathrm{C} )×2 \ \mathrm{kg}×( 20 \ °\mathrm{C} -10 \ °\mathrm{C} )$
$=4. 2×10^4 \ \mathrm{J}$,
水放出的热量 $Q_2=Q_1=4. 2×10^4 \ \mathrm{J}$,
水的质量
$m_{水}=\dfrac{Q_2}{c_{水}\Delta t_2}$
$=\dfrac{4. 2×10^4 \ \mathrm{J}}{4. 2×10^3 \ \mathrm{J}/( \mathrm{kg} · °\mathrm{C} )×( 80 \ °\mathrm{C} -75 \ °\mathrm{C} )}$
$=2 \ \mathrm{kg}$。
答:需要吸收$4. 2×10^4 \ \mathrm{J}$热量。需要80 ℃的水的质量是2 kg。
$Q_1 = c_{煤油} m_{煤油} \Delta t_1$
$=2. 1×10^3 \ \mathrm{J}/( \mathrm{kg} · °\mathrm{C} )×2 \ \mathrm{kg}×( 20 \ °\mathrm{C} -10 \ °\mathrm{C} )$
$=4. 2×10^4 \ \mathrm{J}$,
水放出的热量 $Q_2=Q_1=4. 2×10^4 \ \mathrm{J}$,
水的质量
$m_{水}=\dfrac{Q_2}{c_{水}\Delta t_2}$
$=\dfrac{4. 2×10^4 \ \mathrm{J}}{4. 2×10^3 \ \mathrm{J}/( \mathrm{kg} · °\mathrm{C} )×( 80 \ °\mathrm{C} -75 \ °\mathrm{C} )}$
$=2 \ \mathrm{kg}$。
答:需要吸收$4. 2×10^4 \ \mathrm{J}$热量。需要80 ℃的水的质量是2 kg。
解析
【分析】
本题是热量计算类计算题，解题思路分两步：①利用吸热公式$Q_{吸}=cm\Delta t$计算煤油吸收的热量，其中$\Delta t$为煤油升高的温度（末温减初温）；②根据热平衡关系（水放出的热量等于煤油吸收的热量，即$Q_{放}=Q_{吸}$），结合放热公式变形计算水的质量，其中水的$\Delta t$为降低的温度（初温减末温）。
【解析】
解：1. 计算煤油吸收的热量：
煤油的质量$m_{煤油}=2\ \mathrm{kg}$，比热容$c_{煤油}=2.1×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg·℃})$，温度变化$\Delta t_{1}=20℃ - 10℃=10℃$，根据吸热公式：
$Q_{吸}=c_{煤油}m_{煤油}\Delta t_{1}=2.1×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg·℃})×2\ \mathrm{kg}×10℃=4.2×10^4\ \mathrm{J}$。
2. 计算需要水的质量：
由题意知，水放出的热量等于煤油吸收的热量，即$Q_{放}=Q_{吸}=4.2×10^4\ \mathrm{J}$；
水的比热容$c_{水}=4.2×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg·℃})$，温度变化$\Delta t_{2}=80℃ -75℃=5℃$，根据放热公式$Q_{放}=c_{水}m_{水}\Delta t_{2}$，变形得：
$m_{水}=\frac{Q_{放}}{c_{水}\Delta t_{2}}=\frac{4.2×10^4\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg·℃})×5℃}=2\ \mathrm{kg}$。
【答案】
需要吸收$4.2×10^4\ \mathrm{J}$的热量，需要80℃的水的质量是2 kg。
【知识点】
热量的计算、比热容的应用
【点评】
本题考查吸热、放热公式的应用，核心是明确温度变化量的计算和热传递的热量等量关系，属于初中物理基础计算题，难度较低。
【难度系数】
0.8
本题是热量计算类计算题，解题思路分两步：①利用吸热公式$Q_{吸}=cm\Delta t$计算煤油吸收的热量，其中$\Delta t$为煤油升高的温度（末温减初温）；②根据热平衡关系（水放出的热量等于煤油吸收的热量，即$Q_{放}=Q_{吸}$），结合放热公式变形计算水的质量，其中水的$\Delta t$为降低的温度（初温减末温）。
【解析】
解：1. 计算煤油吸收的热量：
煤油的质量$m_{煤油}=2\ \mathrm{kg}$，比热容$c_{煤油}=2.1×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg·℃})$，温度变化$\Delta t_{1}=20℃ - 10℃=10℃$，根据吸热公式：
$Q_{吸}=c_{煤油}m_{煤油}\Delta t_{1}=2.1×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg·℃})×2\ \mathrm{kg}×10℃=4.2×10^4\ \mathrm{J}$。
2. 计算需要水的质量：
由题意知，水放出的热量等于煤油吸收的热量，即$Q_{放}=Q_{吸}=4.2×10^4\ \mathrm{J}$；
水的比热容$c_{水}=4.2×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg·℃})$，温度变化$\Delta t_{2}=80℃ -75℃=5℃$，根据放热公式$Q_{放}=c_{水}m_{水}\Delta t_{2}$，变形得：
$m_{水}=\frac{Q_{放}}{c_{水}\Delta t_{2}}=\frac{4.2×10^4\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg·℃})×5℃}=2\ \mathrm{kg}$。
【答案】
需要吸收$4.2×10^4\ \mathrm{J}$的热量，需要80℃的水的质量是2 kg。
【知识点】
热量的计算、比热容的应用
【点评】
本题考查吸热、放热公式的应用，核心是明确温度变化量的计算和热传递的热量等量关系，属于初中物理基础计算题，难度较低。
【难度系数】
0.8
