5. (2025 • 无锡滨湖期中)小明所在的跨学科实践小组在进行“设计制作保温盒”的活动,探究过程如下:将初温 $t_{0}=70°C$、等质量的水,置于 A、B、C 三种保温器具中(如图),经过 $1$ 小时后测得水温 $t$ 如表所示。


(1)数据与现象分析:
结合现象,分析表中数据可知,A、B、C 三种保温器具中,保温性能最好的是
(2)保温原理与应用探究:
手提保温袋的内胆通常设计为银白色,其目的是
(3)工程优化与创新:
隔热玻璃杯的保温性能明显优于普通玻璃杯,小华认为其主要原因是隔热玻璃杯的杯壁较厚,传热比较慢。小明认为其主要原因是隔热玻璃杯中间真空层的作用。你同意
(1)数据与现象分析:
结合现象,分析表中数据可知,A、B、C 三种保温器具中,保温性能最好的是
钢质保温桶
。(2)保温原理与应用探究:
手提保温袋的内胆通常设计为银白色,其目的是
反射热辐射
。分析结构特点和材料种类,钢质保温桶相对于手提保温袋而言,在保温原理上最大的优势是其密封性通常较好,能减少热对流
;除此之外,钢质保温桶相对于手提保温袋还有的其他优势有坚固耐用、不易损坏、容量较大,能盛放更多物品等
。户外保温箱改钢质材料为 EPS 塑料材质,从物质的物理属性分析其好处是EPS 塑料是热的不良导体,导热性差,能有效减少热传递;同时具有轻质、抗震、耐腐蚀等优点,便于携带和使用
。(3)工程优化与创新:
隔热玻璃杯的保温性能明显优于普通玻璃杯,小华认为其主要原因是隔热玻璃杯的杯壁较厚,传热比较慢。小明认为其主要原因是隔热玻璃杯中间真空层的作用。你同意
小明
的观点。基于上述探究,请你帮助某厂商改进手提保温袋的设计,提高其保温性能:改进保温材料,优化结构设计,改善外观设计
。答案
5. (1) 钢质保温桶 (2) 反射热辐射 其密封性通常较好,能减少热对流 坚固耐用、不易损坏、容量较大,能盛放更多物品等 EPS 塑料是热的不良导体,导热性差,能有效减少热传递;同时具有轻质、抗震、耐腐蚀等优点,便于携带和使用 (3) 小明 改进保温材料,优化结构设计,改善外观设计
解析
【分析】
1. 第(1)问:判断保温性能的核心逻辑是,在水的初温、质量相同,放置时间相同的条件下,水温下降越少,说明器具散失的热量越少,保温性能越好,只需对比1小时后的水温即可得出结论。
2. 第(2)问:银白色表面对热辐射的反射能力强,可减少辐射散热;钢质保温桶的结构密封性更优,能减少热对流散热;从材料特性看,钢质材料硬度大,有坚固耐用等优势;EPS塑料的物理属性决定了其导热性差且轻质、抗震,适合户外场景。
3. 第(3)问:隔热玻璃杯的真空层能阻断热传导和对流,是保温的关键,因此小明的观点正确;改进手提保温袋可从减少热传递的角度,优化材料、结构或密封性。
【解析】
(1)已知水的初温相同、质量相等,经过1小时后,钢质保温桶内的水温最高,说明水散失的热量最少,因此钢质保温桶的保温性能最好。
(2)手提保温袋的内胆设计为银白色,目的是反射热辐射,减少热量通过辐射方式散失;钢质保温桶相对于手提保温袋,在保温原理上最大的优势是密封性通常较好,能减少热对流带来的热量散失;除此之外,钢质保温桶还有坚固耐用、不易损坏、容量较大等优势;EPS塑料是热的不良导体,导热性差,能有效减少热传递,同时具有轻质、抗震、耐腐蚀等优点,便于户外携带和使用。
(3)隔热玻璃杯中间的真空层可阻断热传导和热对流,这是其保温性能优于普通玻璃杯的主要原因,因此同意小明的观点;要提高手提保温袋的保温性能,可采取的措施如:在保温袋内胆与外层之间添加真空层,使用导热性更差的保温材料,增强保温袋的密封性能等。
【答案】
(1)钢质保温桶
(2)反射热辐射;其密封性通常较好,能减少热对流;坚固耐用、不易损坏、容量较大,能盛放更多物品等;EPS 塑料是热的不良导体,导热性差,能有效减少热传递;同时具有轻质、抗震、耐腐蚀等优点,便于携带和使用
(3)小明;在保温袋内胆与外层之间添加真空层(或使用导热性更差的保温材料、增强密封性能等,合理即可)
【知识点】
热传递的方式;保温材料特性;物质物理属性应用
【点评】
本题结合“设计制作保温盒”的跨学科实践活动,将热传递原理与材料物理属性的应用相结合,紧密联系生活实际,注重培养学生运用物理知识解决实际问题的能力与实践探究思维。
【难度系数】
0.6
1. 第(1)问:判断保温性能的核心逻辑是,在水的初温、质量相同,放置时间相同的条件下,水温下降越少,说明器具散失的热量越少,保温性能越好,只需对比1小时后的水温即可得出结论。
2. 第(2)问:银白色表面对热辐射的反射能力强,可减少辐射散热;钢质保温桶的结构密封性更优,能减少热对流散热;从材料特性看,钢质材料硬度大,有坚固耐用等优势;EPS塑料的物理属性决定了其导热性差且轻质、抗震,适合户外场景。
3. 第(3)问:隔热玻璃杯的真空层能阻断热传导和对流,是保温的关键,因此小明的观点正确;改进手提保温袋可从减少热传递的角度,优化材料、结构或密封性。
【解析】
(1)已知水的初温相同、质量相等,经过1小时后,钢质保温桶内的水温最高,说明水散失的热量最少,因此钢质保温桶的保温性能最好。
(2)手提保温袋的内胆设计为银白色,目的是反射热辐射,减少热量通过辐射方式散失;钢质保温桶相对于手提保温袋,在保温原理上最大的优势是密封性通常较好,能减少热对流带来的热量散失;除此之外,钢质保温桶还有坚固耐用、不易损坏、容量较大等优势;EPS塑料是热的不良导体,导热性差,能有效减少热传递,同时具有轻质、抗震、耐腐蚀等优点,便于户外携带和使用。
(3)隔热玻璃杯中间的真空层可阻断热传导和热对流,这是其保温性能优于普通玻璃杯的主要原因,因此同意小明的观点;要提高手提保温袋的保温性能,可采取的措施如:在保温袋内胆与外层之间添加真空层,使用导热性更差的保温材料,增强保温袋的密封性能等。
【答案】
(1)钢质保温桶
(2)反射热辐射;其密封性通常较好,能减少热对流;坚固耐用、不易损坏、容量较大,能盛放更多物品等;EPS 塑料是热的不良导体,导热性差,能有效减少热传递;同时具有轻质、抗震、耐腐蚀等优点,便于携带和使用
(3)小明;在保温袋内胆与外层之间添加真空层(或使用导热性更差的保温材料、增强密封性能等,合理即可)
【知识点】
热传递的方式;保温材料特性;物质物理属性应用
【点评】
本题结合“设计制作保温盒”的跨学科实践活动,将热传递原理与材料物理属性的应用相结合,紧密联系生活实际,注重培养学生运用物理知识解决实际问题的能力与实践探究思维。
【难度系数】
0.6
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