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专题 11 内能和热量相关实验
【知识储备】
一、 探究物质的比热容实验
1. 实验方法有控制变量法、转换法
(通过温度变化快慢来反映吸热能力的强弱)。
2. 实验液体的选择:质量相同的不同
液体。
3. 选择相同的热源目的是: 以保证相
同加热时间释放的热量相同
4. 使用电加热器代替酒精灯的好处:
易于控制产生热量的多少。
5. 实验中不断搅拌的目的:使液体受热均匀。
6. 描述物体吸热能力的物理量是比热容。
7. 结论:相同质量的不同物体，吸收相同的热量后升高的温度不同，比热容大的升高
的温度低.
8. 做哪些实验还能用的此实验器材?答:水的沸腾实验，焦耳定律(探究电流产生的热
量与哪些因素有关)。
二、 探究相等质量不同燃料燃烧放热实验
1. 热值(q): 1kg 某种燃料完全燃烧放出的热量，叫热值;热值单位是: J/kg。
2. 燃料燃烧放出热量:Q放 =mq; (Q 是燃料放出的热量，单位是J; q是热值，单位是
J/kg; m是质量，单位是kg。)
3. 对于热值的概念，要注重理解三个关键词:“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。
1kg 是指燃料的质量，如果燃料的质量不是 1kg，那么该燃料完全燃烧放出的热量就不等于热
值的数值，某种燃料是指热值与燃料的种类有关:完全燃烧意思是燃料要完全烧尽，否则1 kg
燃料燃烧过程中，化学能转变成内能就不是该热值所确定的值。
4. 热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转
变成内能的本领大小;也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的
形态、质量、体积等均无关。
【专题突破】
1．在比较水和煤油比热容大小的实验中，小民取了两只相同的烧杯，且在烧杯里分别装入质量和
初温都相同的水和煤油。他用两个完全相同“电热棒”给它们加热，并记录得到了下表中的实验数据，请你回答下列问题。
加热时间t/min 0 1 2 3 4 5 6 7
水的温度T水/℃ 20 22 24 26 28 30 32 34
煤油的温度T煤油/℃ 20 24 28 32 36 40 44 48
（1）小民用两个相同的电热棒加热水和煤油的目的是为了使水和煤油在相同的时间内
相同；
（2）分析表格中的数据可以得出结论：当 一定时，水吸收的热量比煤油多；
（3）图是小民根据实验数据画出的图象，其中 表示的是煤油吸热升温的情况（选填
“a”或“b”）。
2．为了探究相同质量的不同物质在升高相同温度时，吸收热量的多少是否相同，某实验小组取相
同质量的水和煤油放入两个相同的容器中，用同样的热源分别对它们加热，比较它们升高相同
温度时吸收热量的多少，实验装置如图所示。
液体 液体 液体初温t /℃ 液体末温t /℃ 加热
1 2
名称 质量 时间
m/g t/min
煤油 200 20 30 6
水 200 20 30 12
（1）加热时，某一时刻甲图中的温度计示数如图丙所示，则此时煤油的温度是 。
（2）本实验是通过 （选填“温度变化”或“加热时间”）来判断液体吸热多少的。
（3）分析表中实验数据可得：相同质量的不同种物质，升高相同的温度，吸收的热量
（选填“相同”或“不同”）， 的吸热本领更强（选填“水”或“煤油）。3．用图甲所示装置探究水和煤油的吸热能力。
（1）应按照 （选填“自上而下”或“自下而上”）的顺序组装实验器材：玻璃棒的作
用是 。
（2）实验用水和煤油的 （选填“体积”或“质量”）相同；通过 （选填“温
度计示数”或“加热时间”）来反映水和煤油吸热的多少。
（3）图乙是根据实验数据作出的水和煤油的温度随时间变化图象。由图象可知 的吸热
能力强；已知水的比热容是4.2×103J/（kg•℃），则煤油的比热容是 J/（kg•℃）。
4．图甲是探究“比较不同物质吸热的情况”的实验装置中招君独家（1）在两个相同的烧杯中分别装有质量、初温都 （选填“相同”或“不同”）的水和
食用油，用两盏相同的酒精灯对它们进行加热；
（2）某时刻温度计如图乙，示数为 ℃；
（3）此实验采用了转换法的思想，用 来表示物质吸收的热量。以下实验使用了相同方
法的是：
A.研究串并联电路的电流特点时，常把电流类比为水流；
B.用电磁铁吸引大头针的多少来判断电磁铁磁性强弱；
C.用两个10 的电阻串联替代一个20 的电阻。
（4）图丙是Ω根据测得的数据绘制出水Ω和食用油温度随时间变化的关系图象，由图象可以判断
的吸热能力强；
（5）小明把酒精灯换成电加热器，是为了更容易控制相同时间内水和食用油 相同。
5．在探究物质的吸热本领实验中，小明将质量相同的甲、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。
（1）实验中，记录加热时间有何意义？
（2）请你结合图像进行分析，判断哪种液体的吸热本领强；
（3）为了表示物质吸放热的本领，我们引入了一个新的物理量“比热容”。若上面甲、乙两种
液体中，一种液体是水，另一种液体的比热容是 [c水 ＝4.2×103J/（kg•℃）]；
（4）我国北方楼房中大多装有“暖气”，一般利用热水循环的方式将燃料燃烧时产生的热量带
到房屋中取暖；汽车发动机工作时产生大量的热量，则需要用水来冷却。用水取暖和用水散热
的好处是 、 ；
（5）水还有一个特殊之处，那就是它的反常膨胀。水的反常膨胀是指什么？
6．科学探究是物理学科的重要组成部分。下面是物理兴趣小组对“热学”的一些探究，第一小组
进行“探究水沸腾时温度变化的特点”的实验，如图。（1）图甲是同学们组装的实验装置，安装温度计时玻璃泡接触到烧杯底部，此时应适当将
（选填“A处向上”或“B处向下”）进行调整；
（2）实验前，向烧杯中倒入热水而不是冷水，这样做是为了 。
（3）图乙、丙是同学们在实验中观察到的两种不同的实验现象，其中图 是水沸腾时的
情况；
（4）根据实验数据绘制出温度随时间变化的关系如图丁所示。分析该图像可知水的沸点是
，水沸腾时的特点是 。
第二小组进行“探究不同物质吸热规律”的实验，如图。
（5）两个相同的烧杯中装有 相同且初温相同的水和煤油，用相同的酒精灯对它们加热。
（6）根据实验数据，小红作出了水和煤油的温度随加热时间变化的图像（见图乙），由图乙可
知，杯中的水和煤油，升高相同的温度时，吸收的热量 （选填“相同”或“不相同”）
（选填“水”或“煤油”）吸热能力更强。实验完成后，酒精灯中剩余酒精的热值
（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
7．如图，在探究“不同物质吸热能力”的实验中：（1）某同学在两个相同的烧杯中加入初温相同、液面等高的水和煤油如图甲所示。同组的同学
立即指出了其中的问题，你认为问题是 。
（2）纠正错误后进行实验得出了水和煤油温度随时间变化如图乙所示，根据图乙可判断冬季取
暖应选用物质 （选填a或b）；
（3）给质量同为100g的液体甲和水加热，它们的温度随时间的变化关系如图丙所示，据此判断
液体甲的比热容为 J/（kg•℃）；
（4）为了比较酒精和碎纸片的热值，小明设计了如图丁所示实验，实验中除所用两个烧杯及水
的初温相同外，还需控制相同的量有：水的质量和 。实验通过比较 （选填
“加热时间”或“升高的温度”）来确定酒精和碎纸片燃烧放出热量的多少。
（5）通过（4）实验得到的燃料热值与实际相比会偏 （填“大”或“小”），其原因可
能是 。
8．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，烧杯内的液体质量、初始
温度都相同，当燃料燃烧完时（烧杯内的液体均未沸腾），立即读取相应温度计的读数，分别
为T甲 、T乙 和T丙 ，且有T甲 ＞T乙 ＞T丙 ．（1）比较不同物质的比热容，应选择 两图进行实验，液体a的比热容c 与液体b的比
a
热容c 相比，有c c （选填“＞”、“＝”或“＜”）；
b a b
（2）比较不同物质的热值，应选择 两图进行实验，燃料1的热值q 与燃料2的热值q
1 2
相比，有q q （选填“＞”、“＝”或“＜”）；
1 2
（3）若在燃料燃烧完前，甲图中的液体a已处于沸腾状态，且燃料燃烧完时温度计读数仍然为
T甲 ＞T乙 ＞T丙 ，液体b没有沸腾，则c
a
c
b
（选填“＞”、“＝”、“＜”或“无法判
断”）；
（4）在甲装置中，若燃料为酒精，烧杯内的液体是质量为 200克的水，点燃燃料直至燃烧完，
温度计的示数由20℃上升到70℃，再结合“10g”燃料这一数据，计算出燃料的热值，通过实验
算出的热值与实际相比 （填“偏大”或“偏小”），理由是 。
9．根据能量转化与守恒定律，在与外界没有热传递的条件下，物体内能的增加量与外界对物体做
功多少相等。为了验证此规律，某兴趣小组设计了如图所示的实验：在容器里装一定质量的水，
中间装上带有叶片的转轴，转轴上绕上绳子，绳子另一端通过滑轮与一重物相连；当重物下降
时，绳子拉动转轴转动，带动叶片旋转，使容器里的水温度升高，结合水的比热计算出水增加
的内能，以此验证水的内能增加量与重物的重力做功多少是否相等。
（1）为了完成此实验，除已提供测质量的电子天平外，还需要的测量工具有： 、
。
（2）兴趣小组在实验过程中发现，水内能的增加量小于重物做功的大小，请写出造成这种现象
的一种原因： 。
（3）改进实验后，获得了如下数据，规律得到验证。
实验 重物质量 下降高度 升高温度 实验 重物质量 下降高度 升高温度
序号 （kg） （m） （℃） 序号 （kg） （m） （℃）
1 20 5 0.5 4 10 10 0.5
2 20 10 1.0 5 30 10 1.5
3 20 15 1.5 6 40 10 2.0若使容器内相同质量水的温度升高2.5℃，则25kg的重物需下降 m。
（4）若已知容器中水的质量是0.2kg，计算第二次实验中，当重物下降，重物的重力做功转化
为水的内能增加的效率。
