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实验 比较不同物质的吸热情况
下图是实验小组比较不同物质吸热情况的实验装置。
(1)实验时在图Ⅰ中应量取
(2)甲、乙液体吸收热量的多少可以通过
(3)为了比较甲、乙液体的吸热本领,小明提出两种比较方案。
①让两者升高相同的温度比较加热时间。
②让两者加热相同时间比较升高的温度。
在两种液体都不沸腾的前提下,你认为可行的方案是
(4)从图Ⅱ中可以看出,
(5)若乙液体的比热容为 $4.2 × 10^3 \, \mathrm{J/(kg·℃)}$,则甲液体的比热容为
(6)冬天,小明想自制一个暖手袋,从甲或乙中选一种液体装入暖手袋作为供热介质,选择
(7)实验结束后,小勤采用相同的实验装置比较丙液体与丁液体的吸热情况。
①实验中小勤先量取质量相同的丙、丁两种液体,分别倒入相同的烧杯中,如图Ⅲ所示。此时,小勤应当注意液体的量要适当,至少要能
②小勤在实验中记录的数据见下表。
| 加热时间/min | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 丙液体的温度/℃ | 30 | 34 | 38 | 42 | 46 | 50 | 54 |
| 丁液体的温度/℃ | 10 | 16 | 22 | 28 | 34 | 40 | 46 |
a.加热4 min后,
b.丙、丁两种液体都升高到46 ℃时,吸收热量的关系为 $Q_丙$
③小勤思考后,优化了实验方案,用如图Ⅳ所示装置进行实验,将分别装有丙、丁两种液体的试管放在同一个烧杯中水浴加热,此装置具有的优点是
下图是实验小组比较不同物质吸热情况的实验装置。
(1)实验时在图Ⅰ中应量取
质量
相等的甲、乙两种液体。为了完成该实验,除了图中所示的器材外,还需要增加的测量工具有天平和秒表
。(2)甲、乙液体吸收热量的多少可以通过
加热时间
(选填“温度计示数”或“加热时间”)来反映。(3)为了比较甲、乙液体的吸热本领,小明提出两种比较方案。
①让两者升高相同的温度比较加热时间。
②让两者加热相同时间比较升高的温度。
在两种液体都不沸腾的前提下,你认为可行的方案是
①和②
(选填“①”、“②”或“①和②”)。(4)从图Ⅱ中可以看出,
甲
液体的温度升高得较快,乙
液体的比热容较大。(5)若乙液体的比热容为 $4.2 × 10^3 \, \mathrm{J/(kg·℃)}$,则甲液体的比热容为
$2.1 × 10^3$
$\mathrm{J/(kg·℃)}$。(6)冬天,小明想自制一个暖手袋,从甲或乙中选一种液体装入暖手袋作为供热介质,选择
乙
(选填“甲”或“乙”)时保暖时间会更长。(7)实验结束后,小勤采用相同的实验装置比较丙液体与丁液体的吸热情况。
①实验中小勤先量取质量相同的丙、丁两种液体,分别倒入相同的烧杯中,如图Ⅲ所示。此时,小勤应当注意液体的量要适当,至少要能
没过
电加热器的发热体。同时注意温度计的玻璃泡不要碰到容器底、侧壁以及电加热器
。②小勤在实验中记录的数据见下表。
| 加热时间/min | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 丙液体的温度/℃ | 30 | 34 | 38 | 42 | 46 | 50 | 54 |
| 丁液体的温度/℃ | 10 | 16 | 22 | 28 | 34 | 40 | 46 |
a.加热4 min后,
丁
液体升高的温度多,吸热能力弱
(选填“强”或“弱”)。b.丙、丁两种液体都升高到46 ℃时,吸收热量的关系为 $Q_丙$
＜
(选填“＜”、“=”或“＞”)$Q_丁$。③小勤思考后,优化了实验方案,用如图Ⅳ所示装置进行实验,将分别装有丙、丁两种液体的试管放在同一个烧杯中水浴加热,此装置具有的优点是
确保在相同时间内丙、丁两种液体吸收的热量相同
(写出一点即可)。答案
1. 质量 秒表
2. 加热时间
3. ①和②
4. 甲 乙
5. 2.1×10³
6. 乙
7. ① 没过 电加热器
②a. 丁 弱
b. ＜
③ 确保在相同时间内丙、丁两种液体吸收的热量相同
2. 加热时间
3. ①和②
4. 甲 乙
5. 2.1×10³
6. 乙
7. ① 没过 电加热器
②a. 丁 弱
b. ＜
③ 确保在相同时间内丙、丁两种液体吸收的热量相同
解析
【分析】
本题是探究不同物质吸热能力的实验题，核心运用控制变量法和转换法。解题思路：（1）根据实验要求需控制液体质量相同，实验需测量质量和加热时间，据此确定器材；（2）利用转换法，相同热源下加热时间反映吸热多少；（3）比较吸热能力的两种方案均符合控制变量原则，均可行；（4）通过温度变化快慢结合Q=cmΔt判断比热容大小；（5）利用相同时间吸热相同，结合温度变化关系计算比热容；（6）暖手袋选比热容大的液体，放热多保暖久；（7）明确实验操作注意事项，通过表格数据比较温度变化与吸热关系，分析水浴加热的优点。
【解析】
（1）探究不同物质吸热能力时，需控制甲、乙液体的质量相等；实验中需要测量质量（天平）和加热时间，因此还需增加的测量工具是秒表。
（2）实验用相同热源加热，相同时间内热源放热相同，因此甲、乙液体吸收热量的多少可通过加热时间反映。
（3）比较吸热能力的两种方案：①控制质量相同、升高温度相同，加热时间越长，吸热越多，吸热能力越强；②控制质量相同、加热时间相同（吸热相同），升高温度越小，吸热能力越强，两种方案均可行，故选①和②。
（4）由图Ⅱ可知，相同时间内甲液体温度升高得较快；根据Q=cmΔt，质量相同、吸热相同（相同热源）时，温度变化越大，比热容越小，因此乙液体的比热容较大。
（5）相同时间内甲、乙吸收热量Q相同，质量m相同，由Q=cmΔt得：c甲mΔt甲 = c乙mΔt乙，由图Ⅱ知Δt甲=2Δt乙，代入得c甲=4.2×10³ J/(kg·℃)×1/2=2.1×10³ J/(kg·℃)。
（6）暖手袋需选比热容大的液体，比热容大的物质降低相同温度时放热更多，保暖时间更长，故选乙。
（7）①实验时液体需没过电加热器发热体，保证受热均匀；温度计玻璃泡不能碰容器底、侧壁及电加热器，防止损坏温度计或测量错误。
②a.加热4min后，丙升温16℃，丁升温24℃，丁升温更多；根据Q=cmΔt，质量相同、吸热相同时，温度变化越大，吸热能力越弱，故丁吸热能力弱。
b.丙升到46℃需4min，丁升到46℃需5min，加热时间越长吸热越多，故Q丙＜Q丁。
③水浴加热的优点是：确保相同时间内丙、丁吸收的热量相同，且受热均匀。
【答案】
1. 质量 秒表
2. 加热时间
3. ①和②
4. 甲 乙
5. 2.1×10³
6. 乙
7. ① 没过 电加热器
②a. 丁 弱
b. ＜
③ 确保在相同时间内丙、丁两种液体吸收的热量相同
【知识点】
比热容、控制变量法、转换法
【点评】
本题为初中物理探究不同物质吸热能力的经典实验题，综合考查实验原理、操作细节、比热容计算及实际应用，注重控制变量法和转换法的核心思想，难度适中，能有效考查学生的实验探究能力。
【难度系数】
0.6
本题是探究不同物质吸热能力的实验题，核心运用控制变量法和转换法。解题思路：（1）根据实验要求需控制液体质量相同，实验需测量质量和加热时间，据此确定器材；（2）利用转换法，相同热源下加热时间反映吸热多少；（3）比较吸热能力的两种方案均符合控制变量原则，均可行；（4）通过温度变化快慢结合Q=cmΔt判断比热容大小；（5）利用相同时间吸热相同，结合温度变化关系计算比热容；（6）暖手袋选比热容大的液体，放热多保暖久；（7）明确实验操作注意事项，通过表格数据比较温度变化与吸热关系，分析水浴加热的优点。
【解析】
（1）探究不同物质吸热能力时，需控制甲、乙液体的质量相等；实验中需要测量质量（天平）和加热时间，因此还需增加的测量工具是秒表。
（2）实验用相同热源加热，相同时间内热源放热相同，因此甲、乙液体吸收热量的多少可通过加热时间反映。
（3）比较吸热能力的两种方案：①控制质量相同、升高温度相同，加热时间越长，吸热越多，吸热能力越强；②控制质量相同、加热时间相同（吸热相同），升高温度越小，吸热能力越强，两种方案均可行，故选①和②。
（4）由图Ⅱ可知，相同时间内甲液体温度升高得较快；根据Q=cmΔt，质量相同、吸热相同（相同热源）时，温度变化越大，比热容越小，因此乙液体的比热容较大。
（5）相同时间内甲、乙吸收热量Q相同，质量m相同，由Q=cmΔt得：c甲mΔt甲 = c乙mΔt乙，由图Ⅱ知Δt甲=2Δt乙，代入得c甲=4.2×10³ J/(kg·℃)×1/2=2.1×10³ J/(kg·℃)。
（6）暖手袋需选比热容大的液体，比热容大的物质降低相同温度时放热更多，保暖时间更长，故选乙。
（7）①实验时液体需没过电加热器发热体，保证受热均匀；温度计玻璃泡不能碰容器底、侧壁及电加热器，防止损坏温度计或测量错误。
②a.加热4min后，丙升温16℃，丁升温24℃，丁升温更多；根据Q=cmΔt，质量相同、吸热相同时，温度变化越大，吸热能力越弱，故丁吸热能力弱。
b.丙升到46℃需4min，丁升到46℃需5min，加热时间越长吸热越多，故Q丙＜Q丁。
③水浴加热的优点是：确保相同时间内丙、丁吸收的热量相同，且受热均匀。
【答案】
1. 质量 秒表
2. 加热时间
3. ①和②
4. 甲 乙
5. 2.1×10³
6. 乙
7. ① 没过 电加热器
②a. 丁 弱
b. ＜
③ 确保在相同时间内丙、丁两种液体吸收的热量相同
【知识点】
比热容、控制变量法、转换法
【点评】
本题为初中物理探究不同物质吸热能力的经典实验题，综合考查实验原理、操作细节、比热容计算及实际应用，注重控制变量法和转换法的核心思想，难度适中，能有效考查学生的实验探究能力。
【难度系数】
0.6
