专题14 热学实验
1、（2021·天津市南开区九年级上学期期中考试）小青实验小组为了研究“温度升高时吸收热量的多少与哪些因素有关”,做了如下实验：在四个相同的烧杯中分别盛有水和煤油,并用同样的加热器加热。下表是她们的实验记录,根据实验记录回答：
烧杯号 液体 质量/g 初温/°C 末温/°C 加热时间/min 1 水 200 20 28 8 2 水 100 20 28 4 3 煤油 200 20 28 4 4 煤油 200 20 14 2 (1)比较1、2记录,得出的结论是物体吸收热量的多少与______有关； (2)比较3、4记录,得出的结论是_________； (3)比较1、3记录,得出的结论是________。
【答案】 (1). 物体的质量 (2). 质量相同的同种液体,物体升高的温度越高物体吸收的热量越多 (3). 质量相同、升高相同的温度,物体吸收热量的多少与物质的种类有关 【解析】
(1)[1]1、2中都是水且初温和末温相同,加热时间不同,说明吸收热量不同,质量大的时间长吸热多,可得到结论：物体吸收热量的多少与物体的质量有关。
(2)[2]3、4中都是煤油且初温,质量相同,加热时间不同,末温高温度变化大,可得到结论：质量相同的同种液体,物体升高的温度越高物体吸收的热量越多。
(3)[3]1、3中质量、初温、末温都相同,种类不同加热时间不同,可得到结论：质量相同、升高相同的温度,物体吸收热量的多少与物质的种类有关。
1
2、（2021·天津市和平区九年级上学期期中考试）小明做教材上的探究实验“比较不同物质吸热的情况”,如图所示,使用相同的电加热器给甲、乙两种液体加热,得到的实验数据记录在下表中。
加热时间t 时物质 次数 质量m/g 初温t0/℃ 末温t/℃ 间/min 1 甲 2 300 20 30 6 300 20 25 3 3 乙 4 300 20 30 12 150 20 30 6 (1)分析比较第 1 次和第 2 次的实验数据,可得出的初步结论是______； (2)分析比较第 3 次和第 4 次的实验数据,可得出的初步结论是______；
(3)分析比较第 1 次和第 3 次的实验数据,可得出的初步结论是______；由上述分析可以得出______（选填“甲”或“乙”）物质的吸热能力强。
【答案】 (1). 质量相同的同种物质,升高的温度越高,吸收的热量越多 (2). 同种物质,升高的温度相同,质量越大,吸收的热量越多 (3). 质量相同的不同种物质,升高的温度相同,吸收的热量不同 (4). 乙 【解析】
2
(1)[1]第 1 次和第 2 次为同种物质,质量、初温相同,末温、加热时间不同,故可得出结论：质量相同的同种物质,升高的温度越高,吸收的热量越多。
(2)[2]第 3 次和第 4 次为同种物质,初温末温均相同,质量、加热时间不同,故可得出结论：同种物质,升高的温度相同,质量越大,吸收的热量越多。
(3)[3][4]第 1 次和第 3 次为不同种物质,质量、初温、末温相同,加热时间不同,故可得出结论：质量相同的不同种物质,升高的温度相同,吸收的热量不同。升高相同的温度,乙所需加热时长更长,根据Qcmt可知,乙物质比热容更大,吸热能力更强。
3、（2021·山东省青岛市九年级上学期期中考试）热机的发展
生产发展需要强大的动力,17世纪人类发明了热机。最早的热机是蒸汽机,原始的蒸汽机很笨重,不便于使用且效率很低,于是内燃机应运而生,内燃机分汽油机和柴油机两大类,汽油机是1876年发明的,柴油机是1892年发明的。内燃机不但轻便,效率也提高了。早期的飞机是由内燃机提供动力的,从上世纪40年代开始飞机上越来越多的使用喷气发动机,在功率相同时,喷气发动机比内燃机更轻便现在的航空航天技术取得了长足的进步,但从物理意义上来讲,仍然需要靠蛮力提高航天器的载重能力以携带更多的液氢燃料和工质以达到较远距离的宇宙航行,可见这种手段并不高明。如果人类真的想走出地球迈向宇宙,发动机的又一次革命势在必行。而我们大致可以知道革命的方向---------无工质发动机。就现有的对宇宙的理解我们也知道,宇宙并不是“真空”的,就像磁场和空气一样,我们看不见但它却真实存在。而宇宙中的电磁波、引力波是否可以为人所用呢？利用宇宙中的引力波推动航天器前进就像帆船靠风前行,是否可行也未知,还有待于同学们去探索和发现。
的
(1)现有的发动机的发展只是一定程度上提高了热机的_______,并没有从根本上改变利用燃料燃烧后产生的_______能转化为______能的模式。
3
(2)在功率相同时,蒸汽机、内燃机、喷气发动机中质量最小的是______火箭喷气发动机采用液氢作为燃料,是因为其具有_____（选填“较大”或“较小”）的热值,同时因为液氢密度小,可以有效降低自身_____。
(3)假如无工质发动机得以实现,航天器将无需燃料驱动,这_______（选填“是”或“否”）违背能量守恒定律
(4)多数发动机工作时温度比较高,需要冷却降温,常常利用水作为冷却剂。请用所学的物理知识解释水为什么可以起到很好的降温作用。（ ）
【答案】 (1). 效率 (2). 内 (3). 机械 (4). 喷气发动机 (5). 较大 (6). 重力 (7). 否 (8). 水的比热容在相同情况下变化相同温度,水吸收的热量多 【解析】
(1)[1]原有的热机较笨重,不便于使用,做有用功在总功中所占的比值较少,效率较低,随着热机的发展,热机的效率越来越高。
[2][3]并没有从根本上改变利用燃料燃烧后产生的内能转化为机械能。 (2)[4]由材料可知喷气发动机质量最小。
[5]液氢作为燃料的热值较大,完全燃烧放出的热量较多。
[6]液氢密度小,跟相同体积的其它燃料相比,液氢得质量小,重力较小。
(3)[7] 假如无工质发动机得以实现,航天器将无需燃料驱动,这违背能量守恒定律。 (4)[8]水的比热容较大,在相同情况下变化相同温度,水吸收的热量多。
4、（2021·辽宁省大连市中山市九年级上学期期中考试）在探究“质量和吸收热量都相同时,物质升高的温度与物质的种类是否有关”的实验中：
(1)实验器材如图甲所示,有：铁架台、石棉网、温度计、计时器、酒精灯、打火机各一个,相同规格的烧杯足量,盐水、水、煤油、色拉油、蓖麻油、米醋各适量,还需要______； (2)画出记录实验数据的表格,表中要有必要的信息；______
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(3)如果某同学收集到的实验信息是：质量和吸收热量都相同时,不同种类的物质升高的温度都相同。那么该同学的探究结论是：物质吸热时,升高的温度与物质种类______；
(4)另一个同学用电加热器代替酒精灯进行实验,如图乙所示。实验用的温度计量程选择正确,在加热过程中,发现温度计的示数很快超出量程。则他在温度计使用过程中的不当之处是：______。
【答案】 (1). 天平 (2). 见解析 (3). 无关 (4). 温度计的玻璃泡接触了电加热器的发热体 【解析】
(1)[1]实验中要称量相同质量的物体,故需要天平。
(2)[2]需要记录的内容有：初温、末温、升高的温度,还要控制质量、加热时间、吸收热量相同,不同种类的物质。表格如下所示：
初温实验次数 质量 加热时间 吸收热量 物质种类 末温升高的温度Δt/℃ t0/℃ t/℃ 1 水 2 相同 相同 相同 煤油 3 食用油 (3)[3]质量和吸收热量都相同时,不同种类的物质升高的温度都相同,由此可知,物质吸热时,升高的温度与物质种类无关。
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(4)[4]用电加热器代替酒精灯进行实验,实验用的温度计量程选择正确,在加热过程中,发现温度计的示数很快超出量程,这是由于温度计的玻璃泡接触了电加热器的发热体造成的。 5、（2021·湖南省娄底市九年级上学期期中考试）为比较酒精和汽油热值的大小,小明制定了以下实验方案：
（1）取质量_____（选填“相等”或“不等”）的酒精和汽油作燃料,制成酒精灯和汽油灯； （2）两灯同时点燃后分别给两杯质量和初温都相等水加热（两个烧杯完全相同）如下图所示：
（3）通过观察水温的变化,判断两种燃料热值的大小。当两灯的燃料完全燃烧完后,甲装置中温度计读数是80℃,而乙装置中温度计的读数是90℃。由此判断_____（选填“酒精”或“汽油”）的热值较大；
（4）实验中燃料燃烧放出的热量,通过_____（选填“做功”或“热传递”）的方式使水的内能增大；
的6
（t-t0）（5）根据Q吸c水m水计算出水吸收的热量,然后利用这个热量计算出汽油的热值,发
现计算结果与教科书上给出的汽油热值相比_____（选填“偏大”或“偏小”）了,结合装置图,分析原因______。
【答案】 (1). 相等 (2). 汽油 (3). 热传递 (4). 偏小 (5). 有热量损失 【解析】
(1)[1]在探究酒精和汽油热值的大小时,需要保持酒精和汽油的质量相等。
(3)[2]燃料完全燃烧后,甲装置的水的温度升高低,乙的水温度升高高,说明乙中的水吸收的热量多,即质量相同的甲乙燃料完全燃烧时,乙即汽油放出的热量多,这说明汽油的热值较大。 (4)[3]燃料燃烧放出热量,直接传递给烧杯及水,水的温度升高,所以是通过热传递的方式使水的内能增大。
（t-t0）(5)[4][5]利用Q吸c水m水计算水吸收的热量,然后计算出的汽油的热值会比教科书
的热值偏小,因为燃烧汽油放出的热量有损失,水只是吸收了一部分热量,其它热量被烧杯等吸收及散失到时空气中。
6、（2021·广东省深圳市名校联盟九年级上学期期中考试）在探究物质的吸热本领实验中,小罗将质量相同的甲、乙两种液体分别装入两个完全相同的烧杯中,分别用两个完全相同的酒精灯同时加热,用两支相同的温度计分别测量烧杯内液体的温度,液体温度随时间变化关系如图所示。
的
3
(1)实验中,记录加热时间的意义是_____________________。
(2)加热到相同的温度,_________（选填“甲”或“乙”）吸收的热量多； (3)分析图象,若甲、乙两种液体中,一种液体是水,另一种液体的比热容是________________J/（kg·℃） [c水= 4.2×10 J/ （kg·℃）]。 【答案】 (1). 比较吸收热量的多少 (2). 乙 (3). 2.1×103 【解析】
(1)[1]因为用相同的酒精灯加热,可以保证相同时间内两种液体吸引的热量相等,所以实验中记录加热时间的意义是比较吸收热量的多少。
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(2)[2]加热到相同的温度时,由图知,乙需要加热的时间更长,所以乙吸收的热量多。 (3)[3]由(2)知,升高相同的温度,乙加热时间长,即乙的比热容大,因为水的比热容最大,所以乙应该是水；如图加热5min时,乙升高3℃,甲升高6℃,得
c甲mt甲=c水mt水 c甲6℃=c水3℃
c甲=c水2=4.2103J/kg℃232.1103J/kg℃
即另一种液体的比热容是2.110J/kg℃。
【点睛】重点是研究吸热能力的实验,要理解加热时间的意义,另外本题中根据加热时间
可直接判断甲液体的比热容是乙液体的二倍。
7、（2021·福建省厦门外国语学校九年级上学期期中考试）某同学探究影响蒸发散热情况的实验,如图所示,请回答下列问题．
（1）该同学记录了三个示数,其中a温度计示数________℃．
（2）酒精蒸发时会向温度计___________（选填“吸收”或“放出”）热量．
（3）比较b和c温度计的示数,可以得出：蒸发快慢与______________有关,从分子热运动
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的角度来看,空气流动促进了酒精分子向空气扩散．
（4）该同学用水代替酒精多次实验,发现在相同温度但天气不同的情况下,三根温度计示数有时差别不大,有时差别却很大．他猜想水的蒸发情况可能与天气有关,若示数差别不大,可能的天气是_______________．
【答案】 (1). 25.5℃ (2). 吸收 (3). 液体表面空气流速 (4). 雨天、潮湿天气等 【解析】
（1）由图可知,a温度计的分度值为0.1℃,且示数越往上越大,为零上,因此示数为25.5℃, （2）蒸发是吸热过程,酒精蒸发时会向温度计吸收热量．
（3）b温度计蘸酒精,c温度计蘸酒精并吹风,酒精汽化时吸热,使温度计的示数降低；c温度计的示数比b温度计低,说明c温度计上的酒精蒸发的快,由此可以得出：蒸发快慢与液体表面空气流速有关,从分子热运动的角度来看,空气流动促进了酒精分子向空气扩散． （4）该同学用水代替酒精实验,水汽化时吸热,使温度计的示数降低,当空气中的水蒸气含量越少时,湿泡温度计上的水分蒸发越快,温度下降的得越快,干、湿温度计的示数差越大；从而可以猜想水的蒸发快慢可能还与空气的湿度有关．若示数差别不大,可能的天气是雨天、潮湿天气．
8、（2021·福建省厦门外国语学校九年级上学期期中考试）在“探究固体熔化时温度变化规律”的实验中。
(1)按图甲所示的实验装置组装器材,最后应调整______（填“酒精灯”或“温度计”）的位置；
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(2)加热一段时间后,发现试管中不断有液态物质出现,同时温度计示数保持不变,从而确定该物质是______（填“晶体”或“非晶体”）；
(3)该物质全部熔化后继续加热,根据实验数据绘制出熔化后温度计示数随时间变化的图象,如图乙所示,若实验在标准大气压下进行,分析图象可知,试管中的物质______（填“能”或“不能”）沸腾；
(4)另一小组在利用相同的器材进行这一实验时,观察到该物质熔化时温度计示数缓慢上升,产生这一现象的原因可能是______（填序号）。 ①烧杯中的水过多 ②对试管内物质不断搅拌 ③温度计的玻璃泡碰到了试管壁
【答案】 (1). 温度计 (2). 晶体 (3). 不能 (4). ① 【解析】
(1)[1]安装时,从下往上调节,最后应调整温度计的位置,温度计的玻璃泡全部浸入被测物质中。
(2)[2]不断加热,试管中不断有液态物质出现,同时温度计示数保持不变,说明物质熔化过程中温度不变,属于晶体。
(3)[3]由图可知,在标准大气压下将得到图象中的BC段,这段时间内试管中的物质能达到沸点,但由于试管内外温度相同,不能继续吸热,故不能沸腾。
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(4)[4]①烧杯中的水过多,温度上升比较缓慢,符合题意；
②对试管内物质不断搅拌,物质熔化较快,温度上升较快,不符合题意；
③温度计的玻璃泡碰到了试管壁,试管壁温度比较高,温度计示数上升快,不符合题意。 故选①。
9、（2021·福建省厦门外国语学校九年级上学期期中考试）如图所示,甲、乙、丙三图中的装置完全相同,燃料的质最都是10g烧杯内的液体质量和初温也相同。
(1)比较不同燃料的热值,应选择_______两图进行实验,燃料完全燃烧放出的热量的多少是通过_______来反映的（选填“温度计示数”或“加热时间”）。 (2)比较不同物质吸热升温的特点,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 15 35 2.4×107 2 15 25 ？ 根据表中数据计算：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_____（大/小）,你认为出现这样情况的主要原因：_______。
【答案】 (1). 甲乙 (2). 温度计示数 (3). 甲丙 (4). 1.2×107 (5).小 (6). 有热散失,燃料燃烧放出的热量没有全部被水吸收
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【解析】
(1)[1]要比较不同燃料的热值应控制被加热液体的质量、被加热液体种类、燃料的质量、加热时间相同,燃料种类不同,所以应选择甲乙两图进行试验。
[2]燃料完全燃烧放出的热量可由被加热液体吸收的热量来反映,而被加热液体吸收的热量可由温度计示数来反映。
(2)[3]比较不同物质吸热升温的特点应使用相同的加热设备、相同液体的质量、加热相同的时间,不同种类的被加热物质,所以应选甲丙两装置。 (3)[4]10g燃料1充分燃烧放出的热量为
Q1=mq1=10×10-3kg×2.4×107J/kg= 2.4×105J
即液体温度升高20℃吸收的热量为2.4×105J,由表中数据可知充分燃烧10g燃料2液体升高的温度为10℃,故液体吸收的热量为
2.4105JQ2=1.2105J
2即充分燃烧10g燃料2释放的热量为1.2×105J,则燃料2的热值为
Q21.2105J7q2=1.210J/kg 3m1010kg(4)[5][6]因为加热液体过程中热量会向周围溢散,所以燃料实际产生的热量会大于液体吸收的热量所以通过实验得到的燃料热值比真实值偏小。
10、（2021·安徽省安庆市九年级上学期期中考试）如图所示,在试管内装些水,用软木塞塞住,加热使水沸腾,水蒸气会把木塞冲开,有的同学由这个装置联想到内燃机。
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(1)酒精灯燃烧,______能转化为______能；
(2)水的温度升高,水汽化产生高温高压的水蒸气,增加了试管内物质的______能； (3)水蒸气冲开瓶塞后,水蒸气的温度______,内能______；
(4)水蒸气冲开瓶塞的过程,______能转化为______能,这相当于四冲程内燃机的______冲程。 【答案】 (1). 化学 (2). 内 (3). 内 (4). 降低 (5). 减小 (6). 内 (7). 机械 (8). 做功 【解析】
(1)[1][2]酒精灯燃烧,消耗化学能,产生内能,将化学能转化为内能。 (2)[3]水的温度升高,这是用热传递方法增加了水的内能。
(3)[4][5]水蒸气冲开瓶塞,水蒸气对瓶塞做功。水蒸气的温度减小,内能减小。 (4)[6][7][8]水蒸气冲开瓶塞的过程,将内能转化为机械能,与内燃机的做功冲程相同。 11、（2021·安徽省安庆市九年级上学期期中考试）为了比较水和食用油的吸热能力,小王同学用两个相同的装置做了如图所示的实验。实验数据记录如下表：
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物质 质量/g 初始温度/℃ 加热时间/min 最后温度/℃ 水 60 20 6 45 食用油 60 20 6 68 (1)从表中数据可知,水和食用油加热的时间相同这样做的目的是______。加热结束时,食用油的温度比水温度______；（选填“高”或“低”）；
(2)在此实验中,如果要使水和食用油的最后温度相同,就要给水加热更长的时间,此时,水吸收的热量______（选填“大于”或“小于”或“等于”）食用油吸收的热量； (3)实验表明,______（选填“水”或“食用油”）吸热的能力更强； (4)物理学中为了描述这个现象引入了______这个物理量。
【答案】 (1). 使水和食用油吸收的热量相等 (2). 高 (3). 大于 (4). 水 (5). 比热容 【解析】
(1)[1]实验中,采用了控制变量法；加热时间的长短反映了水和食用油吸收热量的多少,控制加热时间相等是为了使水和食用油吸收的热量相等。
[2]由表中数据可知,加热结束时,食用油的温度比水的温度高。
(2)[3]加热时间的长短反映吸收热量的多少,水的加热时间长,所以,水吸收的热量大于食用油吸收的热量。
(3)[4]质量相同的水和食用油,吸收相等的热量时,水的温度变化较小,所以水的吸热能力更强。
(4)[5]物理学中为了描述物质的吸放热能力,引入了比热容这个物理量。
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