初中物理探究比热容的实验综合题

2013年1月份全国先后有30个省份遭受雾霾天气侵袭。
（1）雾霾，雾和霾的统称．雾是近地面空气中的水蒸气发生的    现象（填一种物态变化）．雾的形成有两个基本条件．一是近地面空气中的水蒸气含量充沛．二是地面气温较     （填“高”或“低”）．
（2）二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物这三项是雾霾主要组成，颗粒物是加重雾霾天气污染的罪魁祸首．颗粒物的英文缩写为PM，北京监测的是PM2.5，也就是直径小于2.5微米的污染物颗粒．
（3）加重城市雾霾有毒颗粒物来源：首先是汽车尾气，其次是北方到了冬季烧煤供暖所产生的废气，第三是工业生产排放的     ．第四是建筑工地和道路交通产生的扬尘．
（4）灰霾的形成主要是空气中悬浮的大量微粒和气象条件共同作用的结果．其成因有三：①在水平方向静风现象增多，②垂直方向上出现逆温，③空气中悬浮颗粒物的增加．其中静风增多也就是风流经城区时明显减弱，其主要原因是     
A．城市里大楼越建越高    B．城市绿化面积大    C．城市人工湖太多   D．交通发达
（5）雾霾对人的身心健康影响很大，自我防护尤其重要．
第一，雾霾天气     （填“主张”或“不主张”）早晚开窗通风，最好等太阳出来再开窗通风．
第二，如果外出可以戴上口罩，这样可以有效防止粉尘颗粒进入体内，外出归来，应立即清洗面部及裸露的肌肤．
第三，冬季雾多、日照少，由于        （填“红外线”或“紫外线”）照射不足，人体内维生素D生成不足，有些人还会产生精神懒散、情绪低落等现象，必要时可补充一些维生素D．
第四，饮食清淡多喝水．

一个电水壶工作电路如图所示，其中S是温控开关，R₁是电热管，当电水壶处于加热状态时，水被迅速加热，达到预定温度时，S自动切换到另一处，处于保温状态．请解答以下问题：

（1）A、B是两种不同颜色的灯，红色表示加热，黄色表示保温，请你分析A灯为  色；
（2）若壶中有1kg水，初温27℃，把这些水加热到97℃，至少消耗多少电能？
[C_水=4.2×10³J/（kg•℃）]
（3）若在加热状态时，加热管的功率为880W，求R₁阻值（不计指示灯电阻及温度对电阻值的影响）．

(10分)阅读短文，回答问题．
空气能热水器
空气能热水器是吸收空气的热量来制造热水的装置．
空气能热水器主要由储水箱、毛细管、蒸发器、压缩机、冷凝器等部件组成，其中，毛细管、蒸发器、压缩机、冷凝器等构成密闭系统，制冷剂在该密闭系统内循环，如图所示．其工作过程如下：

液态制冷剂经过一段很细的毛细管缓慢地进入蒸发器，在蒸发器内迅速汽化．制冷剂汽化生成的蒸气被压缩机压缩后变成高温高压的蒸气进入冷凝器．在冷凝器中，高温高压的蒸气将热量传递给冷水并发生液化．制冷剂依此不断循环流动，使储水箱中水的温度不断上升．空气能热水器有一个很重要的指标是能效比，它是指水箱中的水吸收的热量（Q）与空气能热水器消耗的能量（W）的比值．
下表是某品牌空气能热水器正常工作时的参数．

消耗功率／w	进水温度／℃	出水温度／℃	能效比
840	20	54	3.4

 
（1）制冷剂在   中液化．
（2）在循环过程中，制冷剂流经下列部件时从空气中吸收热量是   ．
A．毛细管         B．冷凝器        C．压缩机           D．蒸发器
（3）水箱中的水温升高，其内能                  ．
（4）制冷剂在循环过程中，其内能的增加的方式是               ．
A．只有做功
B．只有热传递
C．既有做功，又有热传递
D．既不是做功，又不是热传递
（5）该品牌空气能热水器正常工作1h可产生                 kg的热水．[c_水=4.2×10³J/(kg·℃)]

如图a所示，用外力F把一个物体压在竖直的墙壁上使其静止，请画出物体在竖直方向上受力的示意图．

（2）如图b所示，S是烛焰上S点经凸透镜所成的实像，SA是从S点上射向凸透镜的一条任意光线，请画出光线SA经凸透镜折射后的光路图．
（3）工地上搬运砖头的独轮车，车厢和砖头总重力为G=1000N，独轮车的有关尺寸如图c所示．推车时，工人对车把向上的作用力F是　   　N．
（4）投篮时，相对于空中飞行的篮球，篮球框是　   　的．（选填“运动”或“静止”）
（5）一标准大气压下，把质量为500g、初温为20℃的水加热至沸腾，水需要吸收的热量是　   　J．【c_水=4.2×10³J/（kg•℃）

运用知识解决问题：
（1）如图a，投影仪的镜头相当于一个凸透镜，来自投影仪的光通过镜头形成一个_____（“正立”或“倒立”）、放大的实像，为使我们能在前方屏幕上看到像，在镜头的上方安装了一个平面镜，它的作用是．_____
（2）请画出图b中经凸透镜折射后的光线．

（3）一定质量的水从20℃升高到70℃，吸收了4.2×104J的热量，求水的质量是多少？（请写出计算过程）

（1）如图所示，用外力F把一个物体压在竖直的墙壁上使其静止，请画出物体在竖直方向上受力的示意图。

（2）如图所示，S′是烛焰上S点经凸透镜所成的实像，SA是从S点上射向凸透镜的一条任意光线，请画出光线SA经凸透镜折射后的光路图。

（3）工地上搬运砖头的独轮车，车厢和砖头总重力为G=1000N，独轮车的有关尺寸如图所示。推车时，工人对车把向上的作用力F是__________N。

（4）投篮时，相对于空中飞行的篮球，篮球框是_________的。（选填“运动”或“静止”）
（5）一标准大气压下，把质量为500g、初温为20℃的水加热至沸腾，水需要吸收的热量是_____________J。【c_水=4.2×10³J/(kg·℃)】

小红在和妈妈学习做饭的过程中，经常加热油和水，她猜想油的比热容比水小。
⑴能够支持她这一猜想的事实是（    ）
A．同样情况下，油升温比水快
B．油能把食物炸黄，而水不能
C．油能漂在水面上
D．油比水难蒸发
⑵如图，为了验证猜想，小红找来了铁架台、酒精灯、石棉网、烧杯、水、油、搅拌棒、细线、火柴、秒表、温度计，除此之外，她还需要的测量仪器是            。

⑶在同学的帮助下，小红设计了以下实验步骤：
A．在两个同样的烧杯中，分别装入等体积的水和油；
B．用两支温度计分别测出水和油的初温；
C．用相同的酒精灯分别加热相同的时间；
D．用温度计分别测出水和油的末温。
你认为：
①上述步骤中有错误的是步骤      ；（填写字母序号）
②步骤C，加热时间相同是为了使水和油                  。
⑷另一个同学小王则采用了另一种实验方法：用相同的酒精灯分别加热同样多的水和油，至沸腾，实验中只记录了植物油和水沸腾时的温度（油的沸点比水的高）。实验结束时，小王发现油所需的加热时间较长。仔细分析可以看出，小王的实验方法         （选填“能”或“不能”）比较出油和水的比热容的大小关系，原因是                                  。

连云港市正在建设的“BRT”系统，是连接中心城区与外外围区域的快速公交系统，它具有专用的车道和站点，有利于中心城区各项功能的向外辐射和向心聚焦．
（1）已知从起点海州站到终点墟沟站的距离约为34km，若“BRT”专用车的平均速度80km/h，求从起点到终点的运行时间为多少分钟？
（2）目前，由于堵车现象严重，再加上红绿灯较多，该路段开轿车上班的平均速度仅约40km/h，该系统运行后，乘 坐“BRT”专用车比开轿车上班从起点到终点可以节约时间多少分钟？
（3）已知每辆“BRT“专用车一次往返平均耗油80L，而一辆轿车一次往返平均耗油7.25L．按每辆“BRT”专用车载客量相当于40辆轿车载客量计算，若40辆轿车上的乘客全部改乘一辆“BRT”专用车，一次往返可节约燃油多少升？如果这些燃油完全燃烧释放的能量用来烧水且全部被水吸收，可以 将多少千克的水从20℃升高到100℃？（已卸每升燃油完全燃烧放出的热量为3.2×l07J，水的比热容c=4.2×103J/（kg•℃））
（4）从以上计算以及你对“BRT”的了解，你认为该系统的主要优点有哪些？（只需写出两点即可）

阅读短文，回答问题：
嫦娥奔月
我国“嫦娥二号”卫星于2010年10月1日发射成功，约5天后进入如图所示的环月轨道．它的质量为2．3t，与“嫦娥一号”相同；它环月的平均高度为100km，较“嫦娥一号”200km的环月高度离月球更近，更宜于对月球的精细测绘．
据悉，2013年年底，“嫦娥三号”卫星将携带“中华牌”月球车登月探测．已经探明，月球上无水，无大气．物体在月球上的重力只有地球表面重力的1/6．月球昼夜间隔大约相当于地球上的14天．也就是说，登上月球的月球车，最多可以连续工作14天，进入月夜以后，它由于无法通过光能发电，进入休眠状态．14天后，又能自动醒来．月球表面白昼时温度高达150℃，黑夜时低至-180℃．“嫦娥三号”在登录月球时将使用软着陆方式，采用边降落边用发动机反推，以减缓降落速度．在大约距离月球15公里时，反推发动机就要点火工作，到离月球100米时，卫星将暂时处于悬停状态，此时它已不受地球上工程人员的控制，因卫星上携带的着陆器具有很高智能，它会自动选择一块平整的地方降下去，并在离月球表面4米的时候关闭推进器，卫星呈自由落体降落，确保软着陆成功．

（1）当“嫦娥二号”从近月点向远月点运动时，它的动能将_________（变大/变小/不变）．
（2）对于“嫦娥”卫星登月的情景，下列说法正确的是（     ）

A．反推发动机能使“嫦娥三号”悬停于100米处空中，利用的是卫星具有惯性

B．“嫦娥三号”高速降落时将由于摩擦而导致表面温度急剧升高

C．相对月球，“嫦娥一号”比“嫦娥二号”的势能更大

D．“嫦娥三号”登月时打开降落伞可以辅助减速

（3）月球车的质量为120kg，它在月球表面上方竖直下落4m时，重力对它做的功为_________J．（g取10N/kg）
（4）月球车工作的电能是由_________能转化来的，它在月球上要耐受330℃的温度差．对月球上昼夜温差很大的成因，请你结合所学物理知识做出简要解释：（说出一点即可）____________________________．

人类对能源的需求越来越大，世界能源危机日益突出。如何充分利用和开发新能源，实现低碳减排，已成为世界各国共同关注的问题。6月5日是世界环境日，2010年我国的主题是“低碳减排，绿色生活”。目前，我国在开发、利用太阳能方面发展最快、最具潜力。
(1)你认为利用太阳能有哪些好处？
(2)太阳能路灯已成为许多城镇、乡村的一道靓丽的风景线(如图所示)。太阳能路灯的太阳能电池板一般是由晶体态硅制成的，它能直接把太阳能转化成电能，其主要材料是 (     )

A．磁性材料

B．纳米材料

C．半导体

D．超导体

(3) 太阳能热水器是采用光转化为热的方式利用太阳能的。我国太阳能热水器已走进了千家万户。小明家的太阳能热水器的采光面积是2.1m²。若我市向阳的地方每平方米的面积1h得到的太阳辐射能平均为3×10⁶J，每天接收太阳能的时间以8h计算，热水器能把接收到的太阳能的50%转化成水的内能，则正常情况下，该热水器一天能把150kg、初温为20℃的水加热到多少℃？
(4)为了进一步利用太阳能，人们正在研发太阳能电动车。图是人们研制的太阳能电动三轮车，车子顶部的太阳能电池板将光能转化为电能储存在太阳能电池中，电池再给三轮车的电动机供电。

①小明同学设计的调节电动机转速的简化电路图如图所示，若太阳能电池的电压保持不变，调速电阻的最大阻值为50Ω。闭合开关S，当调速电阻的滑片P滑到最左端时车速最大，此时电流表示数5A，电动机电功率最大为1kW；当调速电阻的滑片P滑到最右端时车速最小，此时电流表示数为1A，求这时电动机的电功率是多少？

②制造太阳能电动三轮车车架有各种不同的新材料，部分材料的技术指标如下表所示：

材料 技术指标	锰钢	铝合金	钛合金	碳纤维
性能（强度）	强	较弱	较强	强
密度（kg·m^-3）	7.910^3	3.010^3	4.510^3	1.610^3

 
若让你设计制造强度高并且轻便的三轮车，你选择表中的哪种材料？若车架的体积约为5×10^-3m³，车架的质量是多大？
(5)今年的世界环境日，我国的主题是：“绿色消费，你行动了吗？”。联系生活实际，谈谈你应如何做？

小明和弟弟赤脚跑到水中,发现沙子烫脚,而海水却不热. 弟弟问这是为什么? 小明为了让弟弟明白其中的道理,于是从海边取了一些沙子带回家和弟弟一起进行了探究.
在相同的水杯中分别装上了 100g的水和沙子, 让太阳同时照射, 并用温度计测出它们的温度, 记录的数据如下表所示:

照射时间/min	0	2	4	6	8	10
温度/℃	水	26	26.7	27.5	28.1	28.6	29.0
沙子	26	27.8	30.5	32.1	33.6	33.6

分析实验探究中收集的数据, 得出结论:_____________相同的不同物质, 吸收相同的热量, 升高的温度一般_________________.
小明告诉弟弟, 为了比较不同物质的这种能力的不同, 引入了________这个物理量.
你也学习了热学知识, 请你为小明计算出在这段时间内水吸收了多少热量?

在“家电下乡”现场，小聪看到某品牌的电热水器和燃气式快速热水器，铭牌如下：


(1)一般情况下，热水淋浴要求水温升高30℃，则该燃气快速热水器(如图)正常工作时，每分钟流出热水______________L。电热水器装满水后，要使水温升高30^。C，需提供______J的热量[c_水=4．2×10³／(㎏·℃)]。要获得这么多热量，电热水器需正常工作的时间为____________S(假设电热水器产生的热量全部被水吸收)。
(2)为了探究电热水器满足即开即用热水淋浴的条件，除热水器及附属的花洒喷头外。小聪找来了秒表、带刻度的大量筒、水桶、温度计、台秤(又叫磅秤)等器材。请你选择合适的器材，为小聪设计一个探究方案。要求写出所选的器材、方法，用测量的物理量及相关常量表示得出的结论。
探究方案：