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4.「2026广东珠海期中，★★★」小明每天早上要喝一杯热牛奶，为了探究如何让热牛奶快速冷却，他设计了如图甲所示的实验：在A、B两个相同的瓶中装入初温相同的牛奶，分别放入常温的水和空气中冷却，记录温度计示数变化，得到的数据如表所示。
(1)A、B两个瓶中热牛奶的质量应该
(2)分析表中数据，可以得出：
①热牛奶放在
②若B瓶中牛奶质量是250 g，在0~12 min内，B瓶中牛奶放出的热量是
③小明根据比值定义法作出了“冷却速度”的定义：物体下降的温度与降温时间之比。则“冷却速度”的单位应该是
(3)图乙是工业上的“流水喷淋法”，大量细小的水珠通过喷头源源不断地喷洒在高温物体上，将流水收集后通过冷却塔再循环使用。请你说出使用“流水喷淋法”冷却高温物体时“冷却速度”一直很高的原因：
(1)A、B两个瓶中热牛奶的质量应该
相同
（选填“相同”或“不同”）。(2)分析表中数据，可以得出：
①热牛奶放在
水
（选填“水”或“空气”）中冷却的效果更好。②若B瓶中牛奶质量是250 g，在0~12 min内，B瓶中牛奶放出的热量是
$1.25×10^4\ \mathrm{J}$
。[$c_{牛奶}=2.5×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}·℃)$]③小明根据比值定义法作出了“冷却速度”的定义：物体下降的温度与降温时间之比。则“冷却速度”的单位应该是
℃/min
，由表格数据可知，牛奶的冷却速度随时间在变小，这个过程中影响“冷却速度”的因素可能是牛奶与周围环境的温度差
。(3)图乙是工业上的“流水喷淋法”，大量细小的水珠通过喷头源源不断地喷洒在高温物体上，将流水收集后通过冷却塔再循环使用。请你说出使用“流水喷淋法”冷却高温物体时“冷却速度”一直很高的原因：
水与物体的接触面积大，且流水能及时带走热量，保持水的低温，使物体与水始终保持较大的温度差
（合理即可）。答案
(1)相同
(2)①水 ②$1.25×10^4\ \mathrm{J}$ ③℃/min 牛奶与周围环境的温度差
(3)水与物体的接触面积大，且流水能及时带走热量，保持水的低温，使物体与水始终保持较大的温度差
解析 (1)根据控制变量法,要探究水和空气哪个冷却效果好,需要控制牛奶的质量、初温等其他因素相同,只改变冷却介质,所以 A、B 两个瓶中热牛奶的质量应相同。
(2)①由表格数据可知,在相同时间内,A 瓶中热牛奶温度下降得较多,A 瓶放在水中冷却,所以热牛奶放在水中的冷却效果更好。②热牛奶放出的热量 $Q=c_{\mathrm{牛奶}}m\Delta t=2.5×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×0.25\ \mathrm{kg}×(70\ ℃-50\ ℃)=1.25×10^4\ \mathrm{J}$。③根据“冷却速度”的定义,物体下降的温度的单位是℃,降温所用时间的单位是 min,所以“冷却速度”的单位应该是℃/min。随着时间推移,牛奶温度逐渐降低,与周围环境的温度差逐渐减小,所以冷却速度变慢,故这个过程中影响“冷却速度”的因素可能是牛奶与周围环境的温度差。
(3)使用“流水喷淋法”冷却高温物体时“冷却速度”一直很高的原因:一方面,大量细小的水珠与高温物体接触面积大,热传递速度快;另一方面,流水不断流动,能及时带走热量,且水循环流动可保持水的低温,使高温物体与水始终保持较大的温度差,温度差越大,冷却速度越快。
(2)①水 ②$1.25×10^4\ \mathrm{J}$ ③℃/min 牛奶与周围环境的温度差
(3)水与物体的接触面积大，且流水能及时带走热量，保持水的低温，使物体与水始终保持较大的温度差
解析 (1)根据控制变量法,要探究水和空气哪个冷却效果好,需要控制牛奶的质量、初温等其他因素相同,只改变冷却介质,所以 A、B 两个瓶中热牛奶的质量应相同。
(2)①由表格数据可知,在相同时间内,A 瓶中热牛奶温度下降得较多,A 瓶放在水中冷却,所以热牛奶放在水中的冷却效果更好。②热牛奶放出的热量 $Q=c_{\mathrm{牛奶}}m\Delta t=2.5×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×0.25\ \mathrm{kg}×(70\ ℃-50\ ℃)=1.25×10^4\ \mathrm{J}$。③根据“冷却速度”的定义,物体下降的温度的单位是℃,降温所用时间的单位是 min,所以“冷却速度”的单位应该是℃/min。随着时间推移,牛奶温度逐渐降低,与周围环境的温度差逐渐减小,所以冷却速度变慢,故这个过程中影响“冷却速度”的因素可能是牛奶与周围环境的温度差。
(3)使用“流水喷淋法”冷却高温物体时“冷却速度”一直很高的原因:一方面,大量细小的水珠与高温物体接触面积大,热传递速度快;另一方面,流水不断流动,能及时带走热量,且水循环流动可保持水的低温,使高温物体与水始终保持较大的温度差,温度差越大,冷却速度越快。
解析
【分析】
这道题围绕热牛奶冷却的实验展开，考查热学相关知识，解题时需结合控制变量法、热量计算公式以及热传递原理分析问题：第(1)问需用控制变量法保证实验的单一变量；第(2)问通过温度变化判断冷却效果，利用热量公式计算放热，结合定义推导单位并分析影响因素；第(3)问结合热传递的影响因素分析实际应用的优势。
【解析】
(1) 探究水和空气的冷却效果，需采用控制变量法，控制牛奶的质量、初温等其他条件相同，仅改变冷却介质，因此A、B瓶中牛奶质量应相同。
(2) ① 由实验数据可知，相同时间内，放在水中的A瓶牛奶温度下降更多，说明水的冷却效果更好；
② 牛奶质量$m=250\ \mathrm{g}=0.25\ \mathrm{kg}$，0~12 min内温度变化$\Delta t=70\ ℃-50\ ℃=20\ ℃$，根据热量公式$Q=c_{\mathrm{牛奶}}m\Delta t$，代入数据得：$Q=2.5×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×0.25\ \mathrm{kg}×20\ ℃=1.25×10^4\ \mathrm{J}$；
③ “冷却速度”是物体下降温度与降温时间之比，温度单位为℃，时间单位为min，故单位为℃/min；随着时间推移，牛奶温度降低，与周围环境的温度差减小，冷却速度变慢，因此影响因素是牛奶与周围环境的温度差。
(3) 流水喷淋法中，细小水珠增大了与高温物体的接触面积，加快热传递；同时流水不断流动，能及时带走热量，且水循环可保持水的低温，使高温物体与水始终保持较大的温度差，温度差越大，热传递越快，因此冷却速度一直很高。
【答案】
(1)相同
(2)①水；②$1.25×10^4\ \mathrm{J}$；③℃/min；牛奶与周围环境的温度差
(3)水与物体的接触面积大，且流水能及时带走热量，保持水的低温，使物体与水始终保持较大的温度差
【知识点】
控制变量法、热量计算、热传递的影响因素
【点评】
本题是热学实验探究题，结合生活中的冷却场景，考查控制变量法的应用、热量计算及热传递原理，注重知识的理解与实际应用，难度适中，需要学生具备分析和计算能力。
【难度系数】
0.6
这道题围绕热牛奶冷却的实验展开，考查热学相关知识，解题时需结合控制变量法、热量计算公式以及热传递原理分析问题：第(1)问需用控制变量法保证实验的单一变量；第(2)问通过温度变化判断冷却效果，利用热量公式计算放热，结合定义推导单位并分析影响因素；第(3)问结合热传递的影响因素分析实际应用的优势。
【解析】
(1) 探究水和空气的冷却效果，需采用控制变量法，控制牛奶的质量、初温等其他条件相同，仅改变冷却介质，因此A、B瓶中牛奶质量应相同。
(2) ① 由实验数据可知，相同时间内，放在水中的A瓶牛奶温度下降更多，说明水的冷却效果更好；
② 牛奶质量$m=250\ \mathrm{g}=0.25\ \mathrm{kg}$，0~12 min内温度变化$\Delta t=70\ ℃-50\ ℃=20\ ℃$，根据热量公式$Q=c_{\mathrm{牛奶}}m\Delta t$，代入数据得：$Q=2.5×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×0.25\ \mathrm{kg}×20\ ℃=1.25×10^4\ \mathrm{J}$；
③ “冷却速度”是物体下降温度与降温时间之比，温度单位为℃，时间单位为min，故单位为℃/min；随着时间推移，牛奶温度降低，与周围环境的温度差减小，冷却速度变慢，因此影响因素是牛奶与周围环境的温度差。
(3) 流水喷淋法中，细小水珠增大了与高温物体的接触面积，加快热传递；同时流水不断流动，能及时带走热量，且水循环可保持水的低温，使高温物体与水始终保持较大的温度差，温度差越大，热传递越快，因此冷却速度一直很高。
【答案】
(1)相同
(2)①水；②$1.25×10^4\ \mathrm{J}$；③℃/min；牛奶与周围环境的温度差
(3)水与物体的接触面积大，且流水能及时带走热量，保持水的低温，使物体与水始终保持较大的温度差
【知识点】
控制变量法、热量计算、热传递的影响因素
【点评】
本题是热学实验探究题，结合生活中的冷却场景，考查控制变量法的应用、热量计算及热传递原理，注重知识的理解与实际应用，难度适中，需要学生具备分析和计算能力。
【难度系数】
0.6
