初中物理内能实验题

如图1所示，是某学校科技节上展示的两件作品，小明为此作了以下解说：

（1）甲是简易的温度计，它的工作原理是利用　　的性质而制成的。它的测温效果与小玻璃瓶的容积和玻璃管的　　有关；所用的测温物质是煤油而不是水，这是因为煤油的　　较小，吸收（或放出）相同的热量时，玻璃管内液柱变化更为明显。

（2）乙是简易的气压计，当外界气压减小时，玻璃管内液柱的液面会　　。

【提出问题】小华发现甲、乙的构造非常相似，提出乙是否也能做温度计使用？

【设计实验和进行实验】把两装置中的小玻璃瓶同时没入同一热水中，观察到乙装置中玻璃管内液柱上升更明显，这是由于瓶内的　　受热膨胀更显著，故乙也能做温度计使用。

【拓展】查阅相关资料，了解到人们很早就发明了如图2所示的气体温度计，当外界环境气温升高时，该温度计中的管内液面会　　。但由于受外界　　、季节等环境因素变化的影响，所以，这种温度计测量误差较大。

物理兴趣小组用如图所示的实验装置测量某品牌食用油的比热容。将初温都是 ${26}^{°}\text{C}$的水和食用油分别加入到两个完全相同的烧杯里，用相同的酒精灯同时对它们加热。

（1）在烧杯中加入水和食用油时，除了要控制他们的初温相同外，还要控制它们的　 　相同。

（2）实验中搅拌器的作用是　     　。

（3）加热一段时间后，温度计显示水和食用油的温度分别为 ${36}^{°}\text{C}$和 ${46}^{°}\text{C}$，该食用油的比热容 $c_{油}=$　      　 $J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$。 $\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}\right)\right]$

某同学在做“探究不同物质的吸热能力”的实验时，使用相同的电加热器给甲、乙两种液体加热，得到的实验数据如下表：

物质	次数	质量 $m/\mathit{kg}$	升高温度△ $t{/}^{°}\text{C}$	加热的时间 $t/\mathit{min}$
甲	1	0.1	10	2
	2	0.2	10	4
乙	3	0.1	10	1
	4	0.2	10	2

（1）实验中记录加热时间的目的是　                                 　

（2）分析第1、2次或第3、4次实验数据，可以得出同种物质升高相同的温度时，吸收的热量的多少物质的　        　有关。

（3）分析第1、3次或第2、4次实验数据，可以得出质量相等的不同物质，升高相同的温度时，吸收的热量　        　（选填“相同”或“不同”）

（4）分析第1、4次实验数据可以发现加热时间相同，单位质量的不同物质升高的温度　      　（选填“相同”或“不同”）。

（5）由上述分析可以得出　        　（选填“甲”或“乙”）物质的吸热能力强。

（6）该实验采用的物理学研究方法是　       　和　         　。

小明和小华分别利用图甲所示的相同装置探究水沸腾时温度变化的特点，当水温到 ${90}^{°}\text{C}$后，每隔 $0.5\mathit{min}$记录一次温度并绘制出了如图乙所示的水温与时间关系的图象。

（1）小明实验中发现烧杯中水沸腾后温度计示数稳定不再上升。由此得出的结论是：水在沸腾过程中虽然继续吸热，但　         　。

（2）分析图乙可知，小华将水加热至沸腾的时间明显较长，最有可能的原因是　     　。

（3）小华使用酒精灯加热过程中消耗了 $10g$酒精，则 $10g$酒精完全燃烧时放出的热量是　    　 $J$．（酒精的热值是 $3.0\times {10}^{7}J/\mathit{kg})$

（4）小华改进实验不足并收集多组数据是为了　       　（选填“ $A$”或“ $B$”）。

$A$．减少实验误差 $B$．寻找普遍的规律。

在探究“冰的熔化特点”的实验中，如图甲所示是某时刻温度计的示数，图乙所示是根据实验数据绘制的温度一时间关系图象，已知冰的质量为 $100g$。

（1）图甲所示温度计的示数是　        　 ${}^{°}\text{C}$。

（2）冰从开始熔化到完全熔化持续了　        　 $\mathit{min}$。

（3）物质在第 $5\mathit{min}$具有的内能比第 $7\mathit{min}$时的内能　           　。

（4）设相同时间内物质吸收的热量相同，则 $\mathit{BC}$阶段物质 共吸收了　      　 $J$的热量。 $[c_{冰}=2.1\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}\right)$， $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}\right)]$

（5）在图乙所示中， $\mathit{AB}$段与 $\mathit{CD}$段的倾斜程度不同，这是因为　          　。

热机发明后，一直在持续的改进和发展中。

材料一：1769年，法国人居纽制造出蒸汽机推动的三轮汽车（图甲），传统蒸汽机的燃料在气缸外部燃烧（图乙），热效率为 $5\%~8\%$之间。

材料二：1862年，法国人德罗夏提出内燃机（内燃指燃料在气缸内燃烧）的四冲程循环理论：①气缸的向外运动造成的真空将混合气体燃料吸入气缸；②通过气缸的向内运动对进入气缸里的燃料进行压缩；③高压燃烧气体产生巨大爆发力；④将已经燃烧的废气从气缸中排出。

材料三：1876年，德国人奥托制造出以四冲程为依据的煤气内燃机，利用飞轮的惯性使四冲程自动实现循环往复，内燃机的效率达到 $14\%$。

（1）四冲程循环理论提及的“巨大爆发力”由图中的　　冲程实现。

（2）德罗夏提到的内燃方式是基于　　的猜想；

（3）老师在重复演示“做功改变内能”实验（图丙）之间，需在拔出活塞后将厚玻璃筒甩几下，其目的与内燃机的　　（选填“吸气”“压缩”“做功”或“排气” $)$冲程的原理相似。

用力将端面已锉平的两块铅柱紧压在一起，然后将它们悬挂起来，并在下方挂一重物，发现两铅柱不分开（如图甲）．对此现象，小金有疑惑：两铅柱不分开的原因是大气压力造成还是其他引力造成？于是小金将图甲所示的铅柱与重物固定在一个玻璃钟罩内（如图乙），逐渐抽出钟罩内的空气．

（1）在抽气的过程中钟罩内气体的压强　　（选填“逐渐变小”“一直不变”或“逐渐变大” $)$．

（2）如果在抽气的过程中，钟罩内两铅柱分开了，则　　（选填“能”或“不

能” $)$确定图甲所示的两铅柱间有其他引力存在．

（3）如果在抽成真空时，钟罩内两铅柱也不分开，则　　（选填“能”或“不能” $)$确定图甲所示的两铅柱间有其他引力存在．

小明用相同的酒精灯分别给水和煤油加热（如图甲），以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 $10\mathit{min}$，水吸收的热量　　（填“大于”、“小于”或“等于” $)$煤油吸收的热量；

（3）根据实验数据，小明作出了水和煤油的温度随加热时间变化的图象（如图乙），由图象可知，水的沸点是　　 ${}^{°}\text{C}$，煤油的比热容是　　 $J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$【 c 水 = 4 . 2 × 10 3 J / kg ⋅ ∘ C} 】

（4）若本实验共消耗酒精 $20g$，则这些酒精完全燃烧放出的热量是　　 $J$． $\left(q_{酒}=3.0\times {10}^{7}J/\mathit{kg}\right)$

小华同学用温度计测出一部分冰的温度如图甲所示，然后利用图乙所示装置对 $100g$冰加热，他每隔相同时间记录一次温度计的示数，并观察物质的状态。图丙是他根据记录的数据绘制的温度 $--$时间图象，根据图甲和图丙图象可知：

（1）图甲中温度计的示数为　　 ${}^{°}\text{C}$；

（2）在 $\mathit{BC}$阶段中 $C$点处物质的内能　　 $B$点处物质的内能（选填“大于”、“小于”或“等于” $)$，理由是　　；

（3）设相同时间内物质吸收的热量相同，则 $\mathit{BC}$阶段物质共吸收了　　 $J$的热量 $[c_{冰}=2.1\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$， $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)]$；

（4）由丙图可以看出 $\mathit{AB}$、 $\mathit{CD}$段升高的温度相同，但 $\mathit{CD}$段加热的时间长，其原因是　　。

在实验课上，为比较不同物质吸热的情况，各实验小组用如图所示的实验装置完成实验。（实验过程中水和食用油的温度均未达到沸点）

（1）小明设计的实验表格如下，在表格中横线处补全缺少的项目。

物质	质量 $/\mathit{kg}$	初始温度 ${/}^{°}\text{C}$		升高的温度 ${/}^{°}\text{C}$	加热时间 $/\mathit{min}$
水
食用油

（2）为了测量水和食用油的质量，小明先将天平放在　      　桌面上，再用调好的天平测出质量相等的水和食用油。

（3）在实验中，小明选用了相同的电加热器。加热时间越长，物质吸收的热量越　     　。

（4）小明通过实验发现在加热时间相同时，食用油的温度变化较大。根据这个现象可知：水和食用油相比较，　        　的吸热能力强。

（5）小明看到另一组同学在加热时间相同时，质量相等的水和食用油相比，水温始终比油温升得快。由此可判断出，放入水中的电加热器实际功率　        　（选填“大”或“小”）。

在“比较不同液体的吸热能力”实验中：

（1）除了图中所示器材，还需要的测量仪器有天平和　    　。

（2）在甲装置中，分别给初温相同且　       　相等的水和食用油加热。

（3）在甲装置中，用相同酒精灯给两种液体加热相同时间，其目的是为了保证两种液体　      　相同。

（4）在甲装置中，两种液体升高相同的温度，给　         　加热时间更长。

（5）乙装置中两个相同烧杯装有相同质量的水，灯中煤油和酒精的质量相等，进行“比较煤油和酒精的热值大小关系”实验，假设6分钟两种燃料全部烧完，实验数据如表：

加热时间 $/\mathit{min}$	0	1	2	3	4	5	6
$A$杯水温 ${/}^{°}\text{C}$	25	27	29	32	34	36	38
$B$杯水温 ${/}^{°}\text{C}$	25	26	27	28	29	30	31

分析数据可知：热值较大的是　       　。

（6）通过实验数据直接计算出燃料的热值将　       　（选填“偏大”或“偏小”）。

在探究“冰熔化时温度的变化规律”的实验中。

（1）将适量碎冰放入试管中，利用水给冰加热，目的是　                 　。

（2）某时刻观察到温度计的示数如图甲所示，为　      　℃。

（3）图乙是根据所测数据绘制成的图像。由图像可知，冰的熔化特点是：持续吸热、　        　；AB和CD两段图像的倾斜程度不同，原因是　                　。

（4）若不计热量损失，物质在AB和BC两段吸收的热量分别为Q₁和Q₂，则Q₁：Q₂＝　       　。

为了比较甲、乙两种液体的吸热能力，做了如图所示的实验：在相同的烧杯中，分别装入初温和质量相同的两种液体，用两个相同的电加热器加热，实验数据记录如下表：

物质种类	质量/g	温度升高10℃所需时间/s	温度升高20℃所需时间/s	温度升高30℃ 所需时间/s
甲	200	110	225	342
乙	200	85	179	270

（1）选用相同电加热器的目的是使两种液体在相同时间内　                  　。（不计热量损失）

（2）加热过程中，某一时刻温度计的示数是　    　℃。

（3）分析上表中的实验数据可得　    　液体的吸热能力强。

（4）停止加热后，　 　液体温度下降得快。

在“比较不同物质吸热情况”的实验中，实验装置如图所示：

（1）该实验除了图中的实验器材外，还需要用到的实验器材有：秒表和　     　。

（2）实验中应选用规格　     　（选填“相同”或“不同”）的电加热器分别给初温相同且　          　（选填“质量”或“体积”）的甲、乙两种液体加热，并记录实验数据。

加热时间/min	0	1	2	3	4
甲的温度/℃	20	27	34	41	48
乙的温度/℃	20	35	50	65	80

（3）分析实验数据可知，此实验是通过比较　        　（选填“加热时间”或“温度变化”）来判断吸热能力强弱的，所以　      　（选填“甲”或“乙”）液体吸热本领强。

（4）该实验用到的研究方法有：转换法和　            　。

现代人的生活节奏越来越快，常用电压力锅煮食物，又快又省电，如图是电压力锅和它的工作电路图。其正常工作时电压为U＝220V，加热时只有R₁工作，保温时只有R₂工作。保温时的额定功率为40W，R₁＝48.4Ω，S₁为压力开关，当压强达到设定值时S₁会自动断开S₂为限时开关，可以设定保温时间。（当S₁闭合时，S₂断开。当S₁断开后，S₂可限时闭合或断开）求：

（1）当锅内气压为150kPa时，锅内气体对锅盖（假设受力面积为400cm²）的压力。

（2）保温电阻R₂的阻值。

（3）现用电压力锅煮食物，锅内的水和食物总质量是1.5kg，初温是30℃，加热到110℃时食物煮好，所用时间是5min，已知水和食物混合物的比热容c＝2.0×10³J/（kg•℃），则此次电压力锅煮食物的效率是多少？