江苏省 苏科版初三物理上学期第十二章 机械能和内能 本章实验之热值实验.docx
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江苏省苏科版初三物理上学期第十二章机械能和内能本章实验之热值实验
江苏省苏科版初三物理上学期
第十二章机械能和内能本章实验之热值实验
1.小明同
学学习了燃料的热值后,考虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收,而水的比热容已知。
（注：
燃料完全燃烧放热用Q放=mq计算,某燃料的热值用q表示；其质量用m表示）自己设计一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系。
他组装了如图甲所示的装置进行实验,记录结果见表：
（1）为了保证实验结论的可靠,小明同学选择了两套相同装置,在实验中还应控制：
煤油和菜籽油的______相同。
（2）分析得出：
煤油和菜籽油两种燃料中,热值较大的是______。
（3）小明同学还想利用这种实验方案计算出煤油和菜籽油的热值,那么小明还需要补充的实验仪器是______。
利用此实验方法计算出的热值将比真实值______填“偏大”或“偏小”。
2.小明同学学习了燃料的热值后，考虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收，而水的比热容已知．（注：
燃料完全燃烧放热用Q放＝mq计算，某燃料的热值用q表示，其质量用m表示）．自己设计一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系．他组装了如图所示的装置进行实验，记录结果见下表：
燃料
加热前的水温/℃
燃料燃尽后水温/℃
煤油
25
44
菜籽油
25
34
（1）为了保证实验结论的可靠，小明同学选择了两套相同装置，在实验中还应控制：
煤油和菜籽油的________及________________相同．
（2）分析得出：
煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是________．
（3）小明同学还想利用这种实验方案计算出煤油和菜籽油的热值，那么小明还需要补充的实验仪器是：
________．利用此实验方法计算出的热值将比真实值________（选填“偏大”或“偏小”），主要原因是（写出一条即可）________________________________．
3.小明和小华一起进行了“不同物质吸热升温的现象”和“不同燃料燃烧的放热能力”两项探究，他们设计的两组实验装置如图所示。
（1）探究“不同燃料燃烧的放热能力”应选用________组器材（甲/乙）。
（2）实验需要用到一些测量工具，除了图中已经呈现的，你认为两个实验都要用到的测量工具是________；甲组实验还需要的测量工具是________ ，实验中搅拌器的作用是：
使被加热物体 ________；
（3）甲组实验是通过________来比较不同物质吸收热量的多少，乙组是通过 ________来比较不同燃料放出热量的多少。
（4）小明通过乙组实验中酒精燃烧结束后水温的变化，根据测量所得数据，利用公式 ________计算出水吸收的热量，进而计算出酒精的热值。
小华认为该方法不合理，理由是 ________。
（5）实验中发现加热相同时间，沙子的温度比水的温度升得 ________（选填“高”或“低”），这表明________吸热本领更强。
4.木柴、焦炭、木炭等都是常用的燃料，对它们取不同质量进行完全燃烧
，得到了下表的数据：
燃料的质量/g
100
200
300
400
燃料完全燃烧放出的热量
Q木柴/J
1.3×106
2.6×106
3.9×106
5.2×106
Q焦炭/J
3.0×106
6.0×106
9.0×106
12.0×106
Q木炭/J
3.4×106
6.8×106
10.2×106
13.6×106
（1）由表中的数据可知，相同质量的不同燃料，它们完全燃烧所释放的热量是的；对于同一种燃料，质量越大，完全燃烧所释放的热量越．
（2）从表中的数据还可以看出，对于同一种燃料，和的比值是不变的，这个不变的比值，反映了燃料本身的一种性质，物理学中把它称之为，它是用来描述燃料完全燃烧时，释放热量能力大小的物理量．
（3）在烧水过程中，人们关心的是燃烧天然气所放出的热量中有多少被水吸收，为了衡量水吸收的热量在完全燃烧天然气放出的热量中所占比例，物理中引入来描述，我们总是希望它的值越越好．
5.小明同学探究了“不同物质吸热升温的现象”，同时又探究了“不同燃料燃烧的放热能力”，他设计了两组实验装置如下图所示：
（1）在探究“不同燃料燃烧的放热能力”实验时，应选用 组器材（选填“甲”或“乙”）。
除了图中已经呈现的器材，这两个实验都要用到的另一个测量工具是 。
（2）根据甲组实验的数据绘出了沙子和水的温度变化图像，如图丙所示，则沙子的比热容是__________J/（kg·℃）。
[c水=4.2×103J/（kg·℃）]
（3）小明购买了一盒薯片，取出几片用上述方法测出薯片的热值为1.4×107J/kg，该测量值与真实值相比 （偏大/偏小），其原因可能是。
6.为比较不同燃料燃烧放热能力的差异，小明设计了如图甲、乙所示的两组对比实验．实验装置完全相同．燃料的质量，烧杯内水的初温、质量也都相同．实验中忽略热量的散失，且两种燃料燃烧时均匀放热。
（1）实验中还应控制燃料燃烧的___（选填“时间”或“质量”）相同．
（2）燃料烧完后，画出水的温度随时间变化的关系图象如图丙所示．由此可知，燃料1燃烧10min放出的热量___（选填“大于”“小于”或“等于”）燃料2燃烧15min放出的热量.
（3）燃料1与燃料2的热值之比为____．
（4）燃烧率是燃料燃烧放出热量的多少与燃烧时间的比值，则燃料1的燃烧率为燃料2的燃烧率的____倍．
7.如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同．燃料的质量都是10g，烧杯内的液体初温相同．
（1）比较不同燃料的热值，应选择两图进行实验,此时可通过比较来比较燃料燃烧放热的多少；
（２）比较不同物质的比热容，应选择 两图进行实验；实验中，甲与丙的加热时间相同，目的是为了 ，最后发现丙图中的温度计示数较高，据此可得到的结论是 的比热容大。
8.如图，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量和初温也相同。
（1）燃料完全燃烧放出的热量的多少是通过_______________（选填“温度计示数”或“加热时间”）来反映的。
（2）比较不同燃料释放热量能力，应选择_______________两图进行实验。
（3）若在研究不同燃料热值实验时，记录数据如下表：
燃料
加热前液体温度/℃
燃料燃尽时液体温度/℃
燃料的热值/J·kg-1
1
15
35
2.4×106
2
15
25
？
根据表中数据计算：
若不考虑热损失，燃料2的热值是________J/kg。
（4）通过实验得到的燃料热值与实际相比是偏 ___________（选填“大”或“小”）。
9.小明同学学习了燃料的热值后，考虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收，而水的比热已知.（注：
燃料完全燃烧放热用QQ放=mq计算，某燃料的热值用q表示；其质量用m表示）.）.自己设计一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系..他组装了如图所示的装置进行实验，记录结果见下表：
燃料
加热前的水温/℃
燃料燃尽后水温/℃
煤油
25
44
菜籽油
25
34
（1）为了保证实验结论的可靠，小明同学选择了两套相同装置，在实验中还应控制：
煤油和菜籽油的 ______ 相同、及 ______ 相同．
（2）分析得出：
煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是 ______ ．
（3）小明同学还想利用这种实验方案计算出煤油和菜籽油的热值，那么小明还需要补充的实验仪器是：
______ ..利用此实验方法计算出的热值将比真实值 ______ （（偏大//偏小）.）.说说你的看法 ______ ．
10.如图甲、乙所示，在探究“物质的吸、放热能力”实验中，分别在两个相同的烧杯中盛有水和某种液体，用两个相同酒精灯对其加热。
（1）实验中应该控制水和液体的初温和___________都相等。
（2）加热过程中，发现要使它们上升相同的温度，需要给水加热的时间长一些，这是因为______________________。
（3）停止加热后，水和液体在相同时间内放出的热量相等，温度随时间变化如图丙所示，分析图象可以得出该种液体的比热容为___________J/（kg·℃）。
[水的比热容为4.2×103（J/kg·℃）]
1.【答案】
（1）质量；水的质量；
（2）煤油；
（3）天平；偏小。
【解析】【分析】
本题是一道关于热值的实验探究题，知道热值的意义；会用控制变量法和转换法设计探究实验是本题的解题关键。
本题主要考查利用控制变量法和转换法设计实验的能力，由于燃料的热值不能直接测量，所以通过水温升高的度数大小来体现燃料的热值大小，又由于燃料燃烧释放的热量既与燃料的质量多少有关，又与燃料的热值大小有关，所以在设计实验时应控制质量相同。
【解答】
（1）因燃料放出的热量与质量有关，必须控制燃料的质量相等，由于水吸收热量后升高的温度受水的质量的影响，所以在实验中应控制水的质量相等；
（2）由图表数据可知在相同时间内甲杯中的水温度升高的快，所以煤油的热值较大；
（3）要控制质量相等，需要用天平来测量；由于燃烧放出的热会散失到空气中，又或被烧杯等实验装置吸了热，使Q放大于Q吸，依此计算出煤油和菜籽油的热值比实际要偏小些。
故答案为：
（1）质量；水的质量；
（2）煤油；（3）天平；偏小。
2.【答案】
（1）质量；水的质量；
（2）煤油；
（3）天平；偏小；燃料燃烧不完全（或热量损失等）
【解析】【分析】
本题考查热值的比较，能否正确迁移探究比热容的实验设计思想，类比比热容的探究实验分析本题是解题的关键。
煤油和菜籽油两种燃料的热值大小不能直接测量，需要通过水吸收热量的多少来体现燃料放出热量的多少，而水吸收热量的多少跟水的质量和升高的温度有关，燃料燃烧放出热量的多少跟燃料的热值和质量有关，所以在设计实验时应使用控制变量法进行设计实验。
【解答】
（1）要想通过水吸收的热量来体现燃料燃烧放出热量的多少，在实验中还应控制：
煤油和菜籽油的质量及水的质量相同；
（2）煤油和菜籽油相比，煤油加热后水的温度升高的更多，说明煤油放出的热量更多，煤油的热值较大；
（3）要控制两杯冷水的质量以及煤油和菜籽油的质量相等，需要实验天平进行称量，实验过程中由于燃料燃烧不完全及热量的散失，水吸收的热量要小于燃料燃烧放出的热量，所以利用此实验方法计算出的热值将比真实值偏小。
故答案为：
（1）质量；水的质量；
（2）煤油；（3）天平；偏小；燃料燃烧不完全（或热量损失等）。
3.【答案】
（1）乙；
（2）天平；秒表；受热均匀；
（3）加热时间；水升高的温度；
（4）Q=cm△t；酒精燃烧释放的热量不可能被水完全吸收。
【解析】【分析】
（1）研究不同燃料燃烧放热能力，应选用不同的燃料；
（2）利用控制变量法进行分析；
（3）加热时间的长短反映物质吸收热量的多少；相同质量的同种液体，升高的温度反映燃料放出热量的多少；
（4）根据吸热公式和加热过程中能量的散失、燃料的燃烧情况分析。
本题考查了学生对“不同物质吸热升温的现象”和“不同燃料燃烧的放热能力”实验探究，分析时利用好控制变量法是解决本题的关键。
【解答】
（1）研究不同燃料燃烧放热能力应用不同的燃料，因此选乙组器材；
（2）观察甲、乙两图，物质的质量都必须相等，因此还要用天平称量质量，即要用到相同的器材是天平；仅甲组实验还需要测量加热时间，所用工具是秒表；
实验中搅拌器的作用是：
使被加热物体受热均匀；
（3）甲组实验是通过加热时间的多少来反映物质吸收热量的多少，因此秒表用在甲装置中；乙组是通过水温升高的度数或水温的变化来反映燃料放出热量的多少；
（4）根据测量所得数据，利用公式Q=cm△t计算出水吸收的热量；该方法的不合理之处是：
在加热过程中，酒精燃烧释放的热量不可能被水完全吸收，酒精也不可能完全燃烧。
故答案为：
（1）乙；
（2）天平；秒表；受热均匀；（3）加热时间；水升高的温度；（4）Q=cm△t；酒精燃烧释放的热量不可能被水完全吸收。
4.【答案】
（1）不同；多
（2）放出的热量；质量；热值
（3）（转化）效率；大。
【解析】【分析】
本题考查了对常见燃料的分类、热值以及热机效率的了解与掌握，属于综合性题目。
（1）1kg某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值。
热值是燃料的一种特性；
（2）热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度、放出热量的多少以及燃烧温度的高低等均无关；
（3）物理学中，把有效利用的热量在总热量中所占比例叫做热效率。
【解答】
（1）由表格中数据可知，完全燃烧质量相同的木材、焦炭、木炭放出的热量不同；对于同一种燃料，质量越大，完全燃烧所释放的热量越多；
（2）对于同一种燃料，完全燃烧放出的热量与燃料的质量成正比，即放出热量与质量的比值不变；物理学中用热值表示燃料的这一特性；
（3）为了衡量水吸收的热量在完全燃烧天然气放出的热量中所占比例，物理中引入的是热效率的概念，能量损失越少，热效率越高，便能节约能源，减小对环境的污染。
故答案为：
（1）不同；多；
（2）放出的热量；质量；热值；（3）（转化）效率；大。
5.【答案】
（1）乙；天平；
（2）0.84×103；
（3）偏小；燃料燃烧放出的热量没有完全被吸收
【解析】【分析】
本题考查了学生对“不同物质吸热升温的现象”和“不同燃料燃烧的放热能力”实验探究，考查控制变量法和转换法的运用及误差分析。
（1）根据控制变量法，研究不同燃料燃烧放热能力，应控制不同燃料质量相同；
（2）我们使用相同的酒精灯（或加热器）通过加热时间的长短来比较吸热多少，这种方法叫转化法。
水的比热容大，即相同质量的不同物质吸收相同的热量（即加热相同的时间），水升温小，据此确定水的温度变化，根据
，即在Q和质量相同的情况下，比热容与升高的温度成反比，求沙子的比热容；
（3）根据
可计算出热值的大小，分析每一个物理量与真实值的关系可知热值的偏差。
【解答】
（1）研究不同燃料燃烧放热能力应用不同的燃料，因此选乙组器材。
为比较不同燃料燃烧放热能力不同，比较控制物质的质量，因此还要用天平称量质量；
（2）甲组实验是通过加热时间的多少来反映物质吸收热量的多少；由图丙可以看出，质量和初始温度均相同的水和沙子，加热4分钟后，吸热相同，水温度升高10℃，沙子温度升高50℃，根据
，即在Q和质量相同的情况下，比热容与升高的温度成反比，
故沙子的比热容是：
c=
×4.2×103J/（kg·℃）=0.84×103J/（kg·℃）；
（3）薯片没有完全燃烧，燃烧时放出的热量有一部分被空气等其他物体吸收，存在热损失，根据
，小明购买了一盒薯片，取出几片用上述方法测出薯片的热值为1.4×107/kg，该测量值与真实值相比偏小。
故答案为：
（1）乙；天平；
（2）0.84×103；（3）偏小；燃料燃烧放出的热量没有完全被吸收。
6.【答案】
（1）质量；
（2）大于；
（3）8∶3；
（4）4
【解析】【分析】
本题的关键是运用好控制变量法，因条件较多，要细心排查．同时还要对热量、热值的相关公式有一个熟练的掌握，有一定难度。
（1）实验中，应控制燃料燃烧的质量相同，看温度计示数的变化来进行比较；
（2）液体温度变化越多，说明燃料燃烧释放的热量越多；
（3）从图丁中读出数据，运用热量的计算公式Q=qm和
可求出两者的倍数关系；
（4）燃烧率是燃料燃烧放出热量的多少与燃烧时间的比值，根据此关系求燃料1的燃烧率和燃料2的燃烧率的关系。
【解答】
（1）实验中还应控制燃料燃烧的质量相同，通过比较温度计的示数来比较热量的多少；
（2）读图丙可知，燃料1燃烧5min，燃料2燃烧15min，液体甲升温更多，说明燃料1放出的热量大于燃料2放出的热量；
（3）由公式
可得，
甲0-5min和乙放出的热量之比，
；由公式Q=qm可得，二者的热值之比：
；（4）因为燃烧率是燃料燃烧放出热量的多少与燃烧时间的比值，所以
，故燃料1的燃烧率为燃料2的燃烧率的4倍。
故答案为：
（1）质量；
（2）大于；（3）8∶3；（4）4。
7.【答案】
（1）甲乙液体升高的温度
（2）甲丙使液体吸收相同的热量液体a
【解析】【分析】
（1）比较不同燃料的热值
，控制质量相同，燃料种类不同；燃料完全燃烧放出的热量，是通过温度计示数的变化来反应；
（2）比较不同物质的比热容，控制热源相同，燃料种类不同；实验中，加热时间相同，目的是为了使液体吸收相同的热量，根据Q=cm△t在质量和吸收的热量相同的条件下，温度变化与比热容成反比；
此题探究物质吸收热量的多少与什么有关和放出的热量与什么有关的实验，实验中利用了控制变量法。
【解答】
（1）比较不同燃料的热值，控制质量相同，燃料种类不同，应选择甲乙两图进行实验；燃料完全燃烧放出的热量，是通过温度计示数的变化来反应，可以比较液体升高的温度；
（2）比较不同物质的比热容，控制热源相同，燃料种类不同，应选择甲丙两图进行实验；实验中，加热时间相同，目的是为了使液体吸收相同的热量，最后发现丙图中的温度计示数较高，据此可得到的结论是液体a的比热容大。
故答案为：
（1）甲乙液体升高的温度
（2）甲丙使液体吸收相同的热量液体a。
8.【答案】
（1）温度计示数；
（2）乙、丙；
（3）1.2×106；
（4）小
【解析】【分析】
本题考查了学生对热值概念、比热容概念的了解与掌握，分析时用好控制变量法是本题的关键，难点是根据Q吸=cm△t、Q放=mq结合表格中的数据得出等式求出燃料2的热值，有一定的难度。
（1）燃料的热值大小不能直接测量，需要通过液体吸收热量的多少来体现燃料燃烧放出热量的多少，而液体吸收热量的多少跟液体的质量和升高的温度有关，因此为了比较热值大小要用不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小；
（2）比较不同燃料的燃烧值，应控制被加热液体的种类相同而燃料不同；
（3）根据Q=mq求出完全燃烧10g燃料1放出的热量；燃料放出的热量被液体吸收，即Q吸=Q放，根据Q吸=cm△t、Q放=mq列出等式即可求出燃料2的热值；
（4）存在热散失，燃料燃烧放出的热量没有全部被水吸收，测得的热值会偏小。
【解答】
（1）燃料燃烧放出的热量被液体吸收，燃料完全燃烧放出热量的多少，可以通过液体升高的温度即温度计示数来反映；
（2）比较不同燃料释放热量能力，应控制被加热液体相同而燃料不同，应选择乙、丙两图进行实验；
（3）完全燃烧10g燃料1放出的热量：
Q1=mq1=0.01kg×2.4×106J/kg=2.4×104J；
因为Q放=Q吸，若不考虑热损失，
燃料2：
cam△t2=m1q2，即cam（25℃-15℃）=m1×q2，
联立以上两式可得：
q2=1.2×106J/kg；
（4）因为存在热散失，燃料燃烧放出的热量没有全部被水吸收，所以测得的热值会偏小。
故答案为：
（1）温度计示数；
（2）乙、丙；（3）1.2×106；（4）小。
9.【答案】
（1）质量；水的质量；
（2）煤油；
（3）天平；偏小；燃烧放出的热会散失到空气中，又或被烧杯等实验装置吸了热，使Q放大于Q吸
【解析】【分析】
本题主要考查利用控制变量法和转换法设计实验的能力，由于燃料的热值不能直接测量，所以通过水温升高的度数大小来体现燃料的热值大小，又由于燃料燃烧释放的热量既与燃料的质量多少有关，又与燃料的热值大小有关，所以在设计实验时应控制质量相同。
本题是一道关于热值的实验探究题，知道热值的意义；会用控制变量法和转换法设计探究实验是本题的解题关键。
【解答】
（1）因燃料放出的热量与质量有关，必须控制燃料的质量相等，
由于水吸收热量后升高的温度受水的质量的影响，所以在实验中应控制水的质量相等；
（2）由图表数据可知在相同时间内甲杯中的水温度升高的快，所以煤油的热值较大；
（3）要控制质量相等，需要用天平来测量；
由于燃烧放出的热会散失到空气中，又或被烧杯等实验装置吸了热，使Q放大于Q吸，依此计算出煤油和菜籽油的热值比实际要偏小些。
故答案为：
（1）质量；水的质量；
（2）煤油；（3）天平；偏小；燃烧放出的热会散失到空气中，又或被烧杯等实验装置吸了热，使Q放大于Q吸 。
10.【答案】
（1）质量；
（2）水的比热容较大；
（3）2.1×103
【解析】【分析】
（1）要比较水和某种液体吸热升温的快慢，就要控制水和液体的质量、初温度、相同时间吸收的热量以及所用容器相同；
（2）根据比热容的概念和Q=cm△t进行分析，即△t和质量相等时，比热容越大，吸收的热量越多；
（3）由题知，分别用质量相等的水和另一种液体进行了实验，相同时间水和液体放出的热量相同。
而水和液体的质量相同，根据放热公式求液体的比热容。
本实验采用了控制变量法，在研究设计多个量的问题时，为了研究某两个量间的关系，要控制除这两个量外的其它各量保持不变，这就是控制变量法，在实验中要注意控制变量法的应用。
【解答】
（1）为了研究水与某种液体吸、放热能力，实验时要控制水与液体的初温度、质量相等；
（2）因为质量和升高的温度相同，需要给水加热的时间要长一些，由Q=cm△t得：
吸收的热量越多，比热容越大，所以该实验说明水的比热容比这种液体的比热容大；
（3）由题知，而水和液体的质量相同，即m水=m液，
而水和另种液体在相同时间内放出的热量相等，比热容大的水温度降低的少，故甲为水的温度随时间变化图像。
由于Q水放=Q液放，
则c水m水△t=c液m液△t′，结合图象（15min以内）可得：
4.2×103J/（kg•℃）×m水×（60℃-40℃）=c液m液（60℃-20℃），
解得：
c液=2.1×103J/（kg•℃）。
故答案为：
（1）质量；
（2）水的比热容较大；（3）2.1×103。
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