专题19 探究不同物质吸热能力的实验问题 （原卷版+解析版）--【夺分宝典】热学知识体系必考重点（专练）

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专题19 探究不同物质吸热能力的实验问题
1. （2023黑龙江绥化）如图是“探究水和煤油的吸热能力”的实验装置。实验记录如下表：

（1）实验中利用相同规格的电加热器给水和煤油加热，需要控制水和煤油的______（选填“质量”或“体积”）相等；
（2）本实验是通过比较______来反映水和煤油吸热能力的强弱；分析数据可知______（选填“水”或“煤油”）的吸热能力较强；
（3）若实验中水的质量是200g，加热4min，水吸收的热量为______J；
（4）汽车发动机用水作冷却剂，这是利用了水______的性质。
【答案】 （1）质量 （2）水和煤油升高的温度 水 （3）8.4×103 （4）比热容大
【解析】（1）由于物质吸热多少与质量有关，所以比较水和煤油的吸热能力，需要控制水和煤油的质量相等。
（2）由于水和煤油吸收热量的多少无法直接测量，利用转换法，通过比较水和煤油升高的温度来反映水和煤油吸热能力的强弱；
分析数据可知，质量相同水和煤油加热相同的时间，吸收相同的热量，水的温度升高的较慢，表明水的吸热能力较强。
（3）水吸收的热量为
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg·℃）×200×10-3kg×（30℃-20℃）=8.4×103J
（4）汽车发动机用水作冷却剂，这是利用了水比热容大的性质，在质量相同、升高的温度相同的情况下，水吸收的热量较多，降温效果较好。
2. 某实验小组用规格完全相同的实验器材，对初温相同的100g水，200g水、100g煤油进行加热，如图所示。

（1）若要探究不同物质的吸热差异应选择_______（选填“甲、乙、丙”中的两个）两图进行对比实验；
（2）水沸腾时，小组成员观察到烧杯内出现的气泡是______（选填“A”、“B”或“C”）图；
（3）在处理实验数据时，小组成员绘制了从开始加热到沸腾前液体的温度随时间变化图像如图丁，分析可知100g煤油对应的图像是______（选填“b”或“c”），已知水的比热容大于煤油的比热容。
【答案】（1）甲、丙 （2） B （3） c
【解析】（1）若要探究不同物质吸热差异，根据控制变量法的要求，要控制物质的质量相同，改变物质的种类，故应选择甲、丙两图进行对比实验。
（2）水沸腾时，烧杯中的水进行剧烈的汽化现象，气泡在上升过程中不断变大，故小组成员观察到烧杯内出现的气泡是B图。
（3）水的比热容大于煤油的比热容，质量相同的水和煤油相比，在吸收相同的热量（加热时间相同）时，煤油的温度变化量比较大，故100g煤油对应的图像是c。
3. （2023湖南益阳）某小组同学为了比较水和沙石的比热容大小，在两个相同的烧杯中分别装入质量相同的水和沙石，用相同的酒精灯加热。

（1）小组的实验装置如图所示，其中有一处明显的错误，错误之处是_________；
（2）更正错误后，加热相同的时间，沙石升高的温度比水多，说明沙石的比热容比水______（选填“大”或“小”）；
（3）比较全班不同小组的实验数据，发现各小组之间的实验数据有较大的不同，可能原因是________（请写出一条）。
【答案】 （1）盛水烧杯中温度计的玻璃泡接触了烧杯底 （2）小 （3）见解析
【解析】（1）根据小组的实验装置可知，其中一处明显的错误是水中温度计的玻璃泡接触了杯底。
（2）更正错误后，加热相同的时间，则水和沙石吸收的热量相同，沙石升高的温度比水多，说明沙石的吸热能力弱，即沙石的比热容比水小。
（3）比较全班不同小组的实验数据，发现各小组之间的实验数据有较大的不同，可能原因是：各小组所用水（沙石）的质量不一样；各小组水（沙石）的初温不一样；各小组的酒精灯不完全相同；各小组记录温度变化的时间间隔不一样。
4．利用如图甲所示的实验装置探究“比较不同物质的吸热能力”。操作如下：
（1）除了图甲中的实验器材，我们还应该增加测量工具______和______；
（2）在两烧杯中分别装入初温相同且______相等的沙子和水；
（3）用相同的酒精灯火焰加热，目的是在相同的时间内使物体______相同，并用玻璃棒不断搅拌且每隔相同的时间记录一次温度，其中某时刻的温度如图乙所示，其示数为______℃。根据实验数据绘制成温度与时间的关系图像，如图丙所示；
（4）实验中，是通过比较______来间接反映沙子和水吸收热量的多少；
（5）分析图像可知，对于质量相等的沙子和水，升温较快的是______；若使两者升高相同的温度，则______吸收的热量较多。通过比较发现：______的比热容大。
【答案】 （1）天平 停表 （2）质量 （3）吸收的热量 39 （4）加热时间 （5） 沙子 水 水
【解析】（1）物体吸收热量的多少是通过加热时间来反映的，需要用秒表来测量时间，实验中还需要控制沙子和水的质量相同，所以还需要天平。
（2）在比较不同物质的吸热能力的实验中，应在两个相同的烧杯中加入初温和质量都相同的水和沙子。
（3）用相同酒精灯进行加热，目的是为了方便控制在相同的时间内两物质吸收的热量相同。
温度计的分度值为1℃，此时的示数为39℃。
（4）实验中，是通过比较加热时间来间接反映沙子和水吸收热量的多少。
（5）由图象可知，质量相等的沙子和水在加热相同的时间时，沙子升温较快，而在升高相同的温度时，水需要加热更长的时间，则水吸收的热量较多说明水的吸热能力较强，即水的比热容大。
5．小伟同学利用如图甲所示的装置，来探究水和酒精两种不同液体的吸热能力。
（1）小伟在该实验中采用的方法是使_____（选填“质量”或“体积”）和初温相同的水和酒精两种液体吸收相同的热量，然后比较______（选填“升高的温度”或“加热时间”），来判断两种液体的吸热能力；
（2）图乙是小伟根据测得的数据，绘制出的两种液体温度随时间变化的关系图像，由图像可以判断：_____（选填“水”或“酒精”）的吸热能力强；
（3）已知水的比热容为4.2××103J/(kg·℃)，则酒精的比热容为_____××103 J/(kg·℃)。
【答案】 （1）质量 升高的温度 （2）水 （3）2.4
【解析】（1）我们使同一热源通过加热时间的长短来比较吸热多少，这种方法叫转换法；比较物质吸热能力的2种方法：使相同质量的不同物质升高相同的温度，比较吸收的热量（即比较加热时间），吸收热量多的吸热能力强；或使相同质量的不同物质吸收相同的热量（即加热相同的时间），比较温度的变化，温度变化小的吸热能力强。根据比较不同物质吸热能力的方法，要控制不同物质的质量相同（水和酒精密度不同，根据m=ρV，体积相同的水和酒精质量不同），故小伟在该实验中采用的方法是使质量和初温相同的水和酒精两种液体吸收相同的热量，然后比较升高的温度来判断两种液体的吸热能力。
（2）根据两种液体温度随时间变化的关系图象知，（酒精沸腾前）升高76℃-27℃=49℃
酒精和水的的加热时间分别为4min和7min，故水吸热多，故水的吸热能力强。
（3）升高49℃，由转换法，酒精和水的吸热之比为4/7；根据可知，在质量和升高的温度相同的情况下，吸热多少与比热容成正比，已知水的比热容为4.2××103J/(kg·℃)，则酒精的比热容为
6．小明同学为了比较不同物质的吸热能力，在两个相同的烧杯中分别装入甲、乙两种液体，并用相同的酒精灯和相同的温度计同时进行了如图甲、乙所示的实验。
（1）实验时应取_____ 质量的甲、乙两种液体放入两个相同的烧杯里，用同样的两个酒精灯对它们加热：加热时，上下缓慢地提拉玻璃棒，这是为了使甲、乙两种液体______受热；
（2）在图甲、乙装置中，用相同酒精灯给两种液体加热相同的时间，甲液体吸收的热量_____（选填大于、等于或小于）乙液体吸收的热量；
（3）经过实验得到了如表格记录的两组数据，如果甲、乙两种液体都可作为发动机冷却液，从物质吸热能力角度考虑，应选______（选填甲或乙）液体作发动机冷却液。在物理学中，我们用_____这一物理量来描述物质的这种吸热能力特性；
（4）小刚同学对图中、乙的装置进行了改进，将分别装有甲、乙液体的试管放在同一个烧杯中用水加热，如图丙所示，这样做的好处是_______
【答案】 （1）相同 均匀 （2）等于 （3）乙 比热容 （4）见解析
【解析】（1）实验中，使相同质量的不同物质吸收相同的热量（即加热相同的时间），比较温度的变化，温度变化小的吸热能力强，所以保证甲乙两种液体的质量相同，加热时，上下缓慢地提拉玻璃棒，使甲、乙两种液体受热均匀。
（2）使用相同的酒精灯通过加热时间的长短来比较吸热多少，给两种液体加热相同的时间，甲液体吸收的热量等于乙液体吸收的热量。
（3）由表中数据可知，加热相同时间，乙液体升温慢，根据比较吸热能力的方法，故乙的吸热能力强，甲、乙两种液体质量相同，升高相同的温度，则乙吸热多，故如果甲、乙两种液体都可作为发动机冷却液，从物质吸热能力角度考虑，应选乙液体作发动机冷却液。在物理学中，用比热容这一物理量来描述物质的这种“吸热能力”特性，吸热能力越强，比热容越大。
（4）如图丙所示，将分别装有甲、乙液体的试管放在同一个烧杯中用水加热，这样保证在相同的时间内甲乙两种液体吸收的热量相同。
7. （2023四川广元）某实验小组用如图所示的实验装置比较a、b两种液体的吸热情况，甲、乙两装置使用规格相同的电加热器、玻璃杯、温度计，两玻璃杯内的液体质量和初温都相同。实验中记录的数据如下表：

（1）分析表中数据可得：质量相等的液体a和液体b，升高相同的温度，a吸收的热量______b吸收的热量（选填“”“”或“”）；
（2）本实验运用的物理学研究方法主要有_______和转换法。
【答案】 （1） （2）控制变量法
【解析】（1）分析表格可知，质量相等的液体a和b，升高相同温度时，a液体需要的加热时间更长，a液体吸收的热量多，即a吸收的热量大于b吸收的热量
（2）实验中为了比较a、b两种液体的吸热情况，控制了加热器的规格相同、用于加热的液体质量相同、初温也相同，比较两种液体升高相同的温度时所需要的加热时间，所以实验中用到控制变量法。两种液体吸收热量的多少可以通过加热时间的长短来比较，所以还用到了转换法。
8．同学们进行热学实验探究：
（1）小明在探究“晶体熔化规律”实验中，针对上面的实验片段请你回答，该现象说明了______。
（2）同学们用图1所示装置探究“水的沸腾规律”，将获得的实验数据绘制在同一图像中（如图2所示）。请你根据图像回答：
①除了图1中所示的器材之外，还需要的测量工具是______；
②晓彤、小雪、小南实验中水的质量（、、）的关系是______。
（3）小泽同学使用相同的装置（图3）探究“比较水和沙子的吸热能力”，实验中使用的加热装置必须相同，其目的是______。
（4）小聪同学用图4装置探究“水的沸腾规律”，在烧杯中盛半杯水，在试管中倒入适量的水，将试管插入烧杯中的水内。用酒精灯给烧杯加热至烧杯内的水沸腾后，试管中的水却不会沸腾，该实验说明______。
【答案】晶体在熔化过程中吸热温度保持不变 秒表 m2＞m1＞m3 使两种物质在相同时间内吸收相同的热量 液体沸腾时需要持续吸热
【解析】（1）根据材料中冰在熔化时“温度计的液柱不动了”，说明晶体在熔化过程中吸热温度保持不变。
（2）实验中要得到水温随加热时间的变化规律，故实验需要的测量工具是温度计和秒表。
小南的水温度升高6℃，加热的时间为1min，小雪的水温度也升高6℃，加热的时间为3min，晓彤的水温度升高9℃；加热的时间为3min，则晓彤、小雪、小南的水升高温度之比为3：2：2，吸收的热量之比为：3：3：1，水的比热容相同，根据，晓彤、小雪、小南的水质量之比为2：3：1，即m2＞m1＞m3。
（3）探究“比较水和铁砂的吸热能力”时，采用的是控制变量法，需要用相同的加热器加热，在相同时间内，保证两种物质吸收的热量是相同的。
（4）烧杯中的水达到沸点后，能从火焰处吸收热量，所以烧杯中的水会沸腾，试管内的水从烧杯中吸收热量，能达到沸点，此时烧杯和试管内的水的温度相同，试管内的水不能继续吸收热量，所以不会沸腾，说明液体沸腾时需要持续吸热。
9. （2023内蒙古通辽）如图所示，在“比较不同物质吸热情况”的实验中，各取质量为50g、初温为20℃的水和食用油分别装在两个相同的烧杯中，用两个相同的酒精灯加热，每隔1min记录一次数据，如下表所示。

（1）分析实验数据可知，______（选填“水”或“食用油”）的吸热能力更强；
（2）实验中主要用到的科学探究方法有控制变量法和_______法；
（3）根据表中记录的数据，则2min内食用油吸收的热量是_____J，所使用的酒精灯的加热效率为______（q酒精=3.0×107J/kg，c水=4.2×103J/(kg·℃)）。
【答案】 （1）水 （2）转换 （3） 6.3×103 21%
【解析】（1）由表中数据可知，相同质量的水和食用油，吸收相同热量时，食用油的温度变化量更大，故可知水的吸热能力更强。
（2）实验中为了控制无关变量，应控制水和食用油的质量和初温相同，故运用了控制变量法，将水和食用油吸收热量的多少转化为加热时间，运用了转换法。
（3）因2min内水和食用油吸收的热量相同，故由Q=cmΔt可得
Q吸=c水m水Δt水=c油m油Δt油=4.2×103J/(kg·℃)×0.05kg×(50℃-20℃)=6.3×103J
由Q=mq可得，酒精完全燃烧释放的热量为
Q放=m酒精q酒精=1×10-3kg×3.0×107J/kg=3.0×104J
故可得所使用的酒精灯的加热效率为
10．如图所示，两套装置的规格完全相同，小明用酒精灯分别给水和煤油加热，来“探究水和煤油的吸热能力”。
（1）本实验需要用到天平这一测量工具，目的是______。
（2）加热10min，水和煤油的温度升高，是通过______方式增加其内能，此时水吸收的热量______（选填“大于”、“小于”或“等于”）煤油吸收的热量。
（3）根据表中的数据，计算出煤油的比热容是______J/（kg·°C）（c水=4.2×103J/（kg·°C））
【答案】使水和煤油的质量相等 热传递 等于 2.1×103
【解析】（1）探究水和煤油的吸热能力，应控制水和煤油的质量相同，则需要使用天平测量质量，使水和煤油的质量相等。
（2）使用酒精灯进行加热，是通过热传递的方式增加水和煤油的内能；相同酒精灯加热相同时间，则此时水吸收的热量等于煤油吸收的热量。
（3）加热相同时间，煤油吸收热量等于水吸收热量
则可求煤油的比热容为
11. （2022江苏常州）小组同学比较沙子和水的比热容，实验装置如图甲、乙所示。
（1）在两个相同的易拉罐内分别装入初温、_________相同的沙子和水。
（2）用两盏相同的酒精灯同时加热沙子和水，加热过程中需用玻璃棒不断搅拌。搅拌的目的是：_________。测得实验数据如表格所示。
（3）时，温度计显示沙子的温度如图丙所示，其读数为_________。
（4）加热相同的时间，发现沙子的温度升得更高，有同学认为此过程中沙子吸收热量比水吸收热量多，该观点_________（正确/错误）。
（5）分析数据可得沙子的比热容_________（小于/等于/大于）水的比热容。
【答案】（1）质量 （2） 让物质受热均匀 （3）52 （4）错误 （5）小于
【解析】（1）要比较沙子和水的比热容，利用控制变量法要控制初始温度相同，同时质量也要相同。
（2）加热的时候用玻璃棒搅拌的目的是让水和沙子受热均匀。
（3）根据温度计的刻度，可知此时温度为52度。
（4） 加热相同的时间，相同初始温度，相同质量的水和沙子吸收的热量是等量的，此时升高的温度不同证实它们的比热容不同。
（5）根据比热容的公式可知：相同初始温度相同质量的不同物质，吸收相同热量后升高的温度越高的，其比热容越小。即沙子的比热容小于水的比热容。
12．为了“比较水和沙子吸热升温情况”，小明做了下列的实验：在两个相同的烧杯中分别装有质量、初温都相同的水和沙子，用两个相同的酒精灯对其加热，实验数据记录如下：
（1）在此实验中，用________（填加热时间或升高温度）来表示物质吸收热量的多少。
（2）如果加热相同的时间，质量相同的水和沙子，_____（选填“沙子”或“水”）升高的温度更高。
（3）通过实验可以得到不同物质的吸热升温情况不同的结论，物质的这种属性用_______这个物理量来描述。
（4）下列事实能用上述实验结果解释的是_______
A．夏天给教室洒水，感觉凉爽
B．用盐水腌蛋，一段时间后蛋会变咸
C．长期堆放煤的水泥地面变成黑色
D．沿海地区昼夜温差会比内陆地区小
（5）由以上实验探究结论可以判断，假如白天在海滩游玩时，进入海边的荒山后迷了路，他应该选择________（选填“顺风”或“逆风”）返回到海边。
【答案】（1）加热时间 （2） 沙子 （3）比热容 （4）D （5）逆风
【解析】（1）在实验中，用加热时间长短表示物质吸收热量的多少，加热时间越长，吸收的热量越多。
（2）由表中数据可知，加热相同的时间，吸收相同的热量，质量相同的水和沙子，沙子升高的温度更高。
（3）通过实验可以得到不同物质的吸热升温情况不同的结论，物理中用比热容这个物理量来描述不同物质吸热能力的不同。
（4）A．夏天给教室洒水，感觉凉爽，这是由于水蒸发吸热造成的，故A不符合题意；
B．用盐水腌蛋，一段时间后蛋会变咸，这是因为分子是在永不停息地运动，故B不符合题意；
C．长期堆放煤的水泥地面变成黑色，这也是由于分子运动造成的，故C不符合题意；
D．相同质量的水和干泥土相比较，在相同的受冷和受热的情况下，由于水的比热容大（水的吸热能力大），水温度变化慢，而干泥土温度变化快，故沿海地区昼夜温差会比内陆地区小，故D符合题意；故选D。
（5）海边水分较多，白天在阳光的照射下，海边升温慢气压高，空气由海边向气压低的森林吹，故他应该选择逆风返回到海边物质
初温/℃
加热时间/min
末温/℃
水
20
4
30
煤油
20
4
40
加热时间/min
0
2
4
6
8
温度/℃
甲
20
22.2
24
26
28
乙
20
21
22
23.1
24
记录次数
1
2
3
4
升高的温度（℃）
5
7.5
10
12.5
加热a的时间（min）
2
3
4
5
加热b的时间（min）
1
1.5
2
2.5
小明的实验片段
“冰里温度计的液柱怎么不动了，是不是坏了？”小聪惊叫。
“我的温度计的液柱也不动了！”许多同学也感到疑惑。
物质
加热时间/min
消耗酒精/g
末温度/℃
物质
加热时间/min
消耗酒精/g
末温度/℃
食用油
1
0. 5
54
水
1
0. 5
35
2
1. 0
88
2
1. 0
50
3
1. 5
122
3
1. 5
65
液体
质量/g
初温/℃
加热时间/min
末温/℃
煤油
150
20
10
50
水
150
20
10
35
加热时间/
0
1
2
3
4
5
温度/
沙子
18
22
29
37
45
—
水
18
19
21
23
25
27
加热时间/min
0
1
2
3
4
温度/℃
沙子
20
22
24
26
28
水
20
21
22
23
24