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22. 铁板文蛤是南通的特色佳肴,将文蛤、佐料放在经加热而发烫的铁板上制作而成.在体积相同的条件下,餐馆会尽量选择热容量大的炊具.热容量的定义是物体的温度升高(或降低)$1\ {°Celsius }$所吸收(或放出)的热量.查阅资料可知:物体的热容量与物体的质量和物质的比热容有关.由此同学们对相同体积的物体的热容量作出如下猜想.
猜想1:物体的质量越大,则物体的热容量越大;
猜想2:物质的比热容越大,则物体的热容量越大.
同学们用如图甲所示的装置进行实验,将体积相同的四个不同种类金属块浸没在烧杯内的水中,将水加热至沸腾,用温度计测出水的温度,示数如图乙所示;将四个金属块同时从水中取出,分别放入四个相同的保温杯中,杯中盛有质量和初温(约$20\ {°Celsius }$)均相同的水,经过一段时间后分别测出保温杯内水的末温,收集记录的数据如下表所示.
(1)安装图甲装置时应先固定铁夹
(2)由表中数据可知:若金属块放出的热量完全被水吸收,则吸收热量最多的是放入
(3)分析数据可判断:猜想1、猜想2都是
(4)请用热容量这个物理量,给比热容下定义:
猜想1:物体的质量越大,则物体的热容量越大;
猜想2:物质的比热容越大,则物体的热容量越大.
同学们用如图甲所示的装置进行实验,将体积相同的四个不同种类金属块浸没在烧杯内的水中,将水加热至沸腾,用温度计测出水的温度,示数如图乙所示;将四个金属块同时从水中取出,分别放入四个相同的保温杯中,杯中盛有质量和初温(约$20\ {°Celsius }$)均相同的水,经过一段时间后分别测出保温杯内水的末温,收集记录的数据如下表所示.
(1)安装图甲装置时应先固定铁夹
B
(选填“A”或“B”),图乙中温度计示数为99
${°Celsius }$.(2)由表中数据可知:若金属块放出的热量完全被水吸收,则吸收热量最多的是放入
铁
块的杯中的水;热容量最大的是铁
块.(3)分析数据可判断:猜想1、猜想2都是
错误
的.请选择猜想1或猜想2,说出你对该猜想作出上述判断的理由:判断猜想1错误的理由:质量大的物体热容量不一定大,如实验中铁块的质量不是最大的,但热容量却最大(判断猜想2错误的理由:比热容大的物体热容量不一定大,如实验中铁块的比热容不是最大的,但热容量却最大)
.(4)请用热容量这个物理量,给比热容下定义:
比热容指单位质量的物体的热容量(或物体的热容量与质量之比)
.答案
22. (1)B 99 (2)铁 铁 (3)错误 判断猜想1错误的理由:质量大的物体热容量不一定大,如实验中铁块的质量不是最大的,但热容量却最大(判断猜想2错误的理由:比热容大的物体热容量不一定大,如实验中铁块的比热容不是最大的,但热容量却最大) (4)比热容指单位质量的物体的热容量(或物体的热容量与质量之比)
解析:(1)为了确保用酒精灯的外焰加热,应由下向上组装,即应先固定铁夹B;温度计的分度值为1 ℃,温度计的示数为99 ℃.(2)若金属块放出的热量完全被水吸收,根据$Q=cm\Delta t$可知,质量相同的水升高的温度越多,吸收的热量越多,则金属块放出的热量越多,由题表数据可知,放入了铁块的杯子中的水温度升高得最多,即这杯水吸收的热量最多,也就是铁块放出的热量最多;从水中取出时金属块的初温都为99 ℃,最后铁块的末温最高,则铁块的温度降低得最少,由于铁块放出的热量最多,温度却降低得最少,所以结合热容量的定义可知,铁块的热容量最大.(3)根据题表数据可知,猜想1、猜想2都是错误的,以猜想1为例:铁块的热容量最大,但铁块的质量不是最大的;以猜想2为例:铁块的热容量最大,但铁块的比热容不是最大的.(4)因为热容量是物体的温度升高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的热量,而比热容是单位质量的某种物质温度升高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的热量,所以比热容是物体的热容量与质量之比.
解析:(1)为了确保用酒精灯的外焰加热,应由下向上组装,即应先固定铁夹B;温度计的分度值为1 ℃,温度计的示数为99 ℃.(2)若金属块放出的热量完全被水吸收,根据$Q=cm\Delta t$可知,质量相同的水升高的温度越多,吸收的热量越多,则金属块放出的热量越多,由题表数据可知,放入了铁块的杯子中的水温度升高得最多,即这杯水吸收的热量最多,也就是铁块放出的热量最多;从水中取出时金属块的初温都为99 ℃,最后铁块的末温最高,则铁块的温度降低得最少,由于铁块放出的热量最多,温度却降低得最少,所以结合热容量的定义可知,铁块的热容量最大.(3)根据题表数据可知,猜想1、猜想2都是错误的,以猜想1为例:铁块的热容量最大,但铁块的质量不是最大的;以猜想2为例:铁块的热容量最大,但铁块的比热容不是最大的.(4)因为热容量是物体的温度升高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的热量,而比热容是单位质量的某种物质温度升高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的热量,所以比热容是物体的热容量与质量之比.
解析
【分析】
这是一道结合新定义的热学探究题，解题思路按小问逐步推进：
1. 第一问组装加热实验装置时，遵循从下到上的安装顺序，优先保证酒精灯用外焰加热，所以先固定最下方支撑石棉网的铁夹B；读取温度计示数时先确认分度值为1℃，顺着刻度读数即可得到对应温度值。
2. 第二问根据吸热公式Q=cmΔt，保温杯里的水比热容、质量都相同，末温越高说明水升高的温度越多，吸收的热量就越多，对应金属块放出的热量也越多；再结合热容量的定义：物体温度变化1℃的吸放热量，所有金属块初始温度都是沸水的温度，末温和对应保温杯内水温一致，放出热量越多、温度降低量越小的金属，热容量就越大。
3. 第三问对照表格数据验证两个猜想，会发现质量最大的金属热容量不是最大，比热容最大的金属热容量也不是最大，说明两个猜想都错误，任选一个猜想结合数据说明矛盾点即可。
4. 第四问对比热容量和比热容的定义，热容量是整个物体温度变1℃的吸放热，比热容是单位质量的物质温度变1℃的吸放热，可直接推导出两者的关系，得到比热容的新定义。
【解析】
(1) 组装图甲的加热装置时，需按照自下而上的顺序安装，目的是先调整酒精灯外焰的高度，保证用外焰加热，因此先固定位置靠下的铁夹B；图乙中温度计的分度值为1℃，示数为99℃。
(2) 已知保温杯内水的质量、初温都相同，水的比热容固定，根据吸热公式$Q_吸=c_水m_水\Delta t$，水的末温越高，$\Delta t$越大，吸收的热量越多。由表格数据可知放入铁块的保温杯内水的末温最高，因此这杯水吸收的热量最多。所有金属块初始温度均为99℃，最终和保温杯内的水达到热平衡，铁块放出的热量最多，且铁块的温度降低量（99℃减去水的末温）最小，结合热容量的定义：物体温度降低1℃放出的热量，可知铁块的热容量最大。
(3) 分析表格数据可知，猜想1和猜想2都是错误的：验证猜想1：表格中铅块的质量最大，但其热容量远小于铁块，说明物体质量大，热容量不一定大；验证猜想2：表格中铝块的比热容最大，但其热容量小于铁块，说明物质比热容大，热容量不一定大。
(4) 热容量的定义是物体温度升高/降低1℃吸收/放出的热量，比热容的定义是单位质量的物质温度升高/降低1℃吸收/放出的热量，因此比热容可以定义为单位质量的物体的热容量（或物体的热容量与质量之比）。
【答案】
(1) B 99
(2) 铁 铁
(3) 错误 判断猜想1错误的理由：质量大的物体热容量不一定大，如实验中铁块的质量不是最大的，但热容量却最大（或判断猜想2错误的理由：比热容大的物体热容量不一定大，如实验中铁块的比热容不是最大的，但热容量却最大）
(4) 比热容指单位质量的物体的热容量（或物体的热容量与质量之比）
【知识点】
热容量概念，比热容，热学实验组装
【点评】
本题属于新定义类热学探究题，跳出常规热学实验的固定考法，给出陌生的热容量概念，考察学生知识迁移和数据分析的能力，需要结合控制变量法对表格数据逐一对比验证猜想，能帮助学生加深对比热容物理意义的理解，避免死记硬背概念。
【难度系数】
0.5
这是一道结合新定义的热学探究题，解题思路按小问逐步推进：
1. 第一问组装加热实验装置时，遵循从下到上的安装顺序，优先保证酒精灯用外焰加热，所以先固定最下方支撑石棉网的铁夹B；读取温度计示数时先确认分度值为1℃，顺着刻度读数即可得到对应温度值。
2. 第二问根据吸热公式Q=cmΔt，保温杯里的水比热容、质量都相同，末温越高说明水升高的温度越多，吸收的热量就越多，对应金属块放出的热量也越多；再结合热容量的定义：物体温度变化1℃的吸放热量，所有金属块初始温度都是沸水的温度，末温和对应保温杯内水温一致，放出热量越多、温度降低量越小的金属，热容量就越大。
3. 第三问对照表格数据验证两个猜想，会发现质量最大的金属热容量不是最大，比热容最大的金属热容量也不是最大，说明两个猜想都错误，任选一个猜想结合数据说明矛盾点即可。
4. 第四问对比热容量和比热容的定义，热容量是整个物体温度变1℃的吸放热，比热容是单位质量的物质温度变1℃的吸放热，可直接推导出两者的关系，得到比热容的新定义。
【解析】
(1) 组装图甲的加热装置时，需按照自下而上的顺序安装，目的是先调整酒精灯外焰的高度，保证用外焰加热，因此先固定位置靠下的铁夹B；图乙中温度计的分度值为1℃，示数为99℃。
(2) 已知保温杯内水的质量、初温都相同，水的比热容固定，根据吸热公式$Q_吸=c_水m_水\Delta t$，水的末温越高，$\Delta t$越大，吸收的热量越多。由表格数据可知放入铁块的保温杯内水的末温最高，因此这杯水吸收的热量最多。所有金属块初始温度均为99℃，最终和保温杯内的水达到热平衡，铁块放出的热量最多，且铁块的温度降低量（99℃减去水的末温）最小，结合热容量的定义：物体温度降低1℃放出的热量，可知铁块的热容量最大。
(3) 分析表格数据可知，猜想1和猜想2都是错误的：验证猜想1：表格中铅块的质量最大，但其热容量远小于铁块，说明物体质量大，热容量不一定大；验证猜想2：表格中铝块的比热容最大，但其热容量小于铁块，说明物质比热容大，热容量不一定大。
(4) 热容量的定义是物体温度升高/降低1℃吸收/放出的热量，比热容的定义是单位质量的物质温度升高/降低1℃吸收/放出的热量，因此比热容可以定义为单位质量的物体的热容量（或物体的热容量与质量之比）。
【答案】
(1) B 99
(2) 铁 铁
(3) 错误 判断猜想1错误的理由：质量大的物体热容量不一定大，如实验中铁块的质量不是最大的，但热容量却最大（或判断猜想2错误的理由：比热容大的物体热容量不一定大，如实验中铁块的比热容不是最大的，但热容量却最大）
(4) 比热容指单位质量的物体的热容量（或物体的热容量与质量之比）
【知识点】
热容量概念，比热容，热学实验组装
【点评】
本题属于新定义类热学探究题，跳出常规热学实验的固定考法，给出陌生的热容量概念，考察学生知识迁移和数据分析的能力，需要结合控制变量法对表格数据逐一对比验证猜想，能帮助学生加深对比热容物理意义的理解，避免死记硬背概念。
【难度系数】
0.5
