人教版九年级物理热学实验-带答案(挑战)

学校:___________姓名：___________班级：___________

一、实验题

1．（提出问题）水和空气哪种物质的导热性能好？ （猜想与假设）小明进行了如下猜想： 猜想一：水的导热性能好； 猜想二：空气的导热性能好 （设计与进行实验）

小明用两个相同的牛奶瓶，都装入热牛奶，一个放在温度与室温相同的水中，另一个放在空气中，为了尽量减少其他因素的影响，他把两个瓶都用木块垫起来，放在同一个桌面上，如上图所示，实验时他每隔一定的时间记录一次甲、乙两温度计的示数，得到的数据如下表：

（实验结论）

（1）分析表中数据，可得出结论：_____ （评估与交流）

（2）对甲、乙两个瓶中的牛奶，除了要控制它们的初温相同外，还要控制它们的_____相同

（3）热牛奶放在水中温度下降是通过_____方式来_____（选填“增加”或“减少”）内能 （4）进一步分析表中甲的示数，小明又发现，在冷却过程中，牛奶冷却的快慢前后并

不一致，是越来越___的 （实验拓展）

（5）如果有一天，你要喝一杯奶茶，下列两种冷却方法中，效果较好的是_____ A．将滚烫的热茶冷却5分钟，然后加适量冷牛奶 B．先将适量的冷牛奶加进滚烫的热茶中，然后冷却5min

（6）物理学中我们用速度来表示物体运动的快慢，若小明用“冷却速度”来表示物体冷却快慢，则“冷却速度”可定义为：质量为1千克的物体，_____叫做冷却速度

2．某实验小组用图所示的装置粗略测量蜡的热值q，图中A桶内装有水，B为下部开了许多通气孔的罩子

(1)要完成本实验，还需要的测量工具是天平、砝码和______； (2)罩子B的主要作用是______；

(3)实验收集的数据为：A桶中水的质量为m水，水的初温为t1，末温为t2，蜡烛燃烧前的质量为m1，燃烧后的质量为m2。则蜡的热值q=______（水的比热容为c水）； (4)实验测出的热值会比真实值偏小，造成这一偏差的原因可能是______（至少有一个选项正确，将正确选项的字母填在横线上）。 A．蜡烛没有完全燃烧 B．桶A中水的质量太多

C．桶A吸收了部分热量

D．蜡烛燃烧放出的热量一部分散失到空气中

3．如图所示，甲、乙、丙图中装置完全相同，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；比较不同物质的比热容，应选择____b液体的质量必须___两图进行实验；在实验中，三个烧杯中a、相等”）；

(2)在研究不同燃料热值实验时，记录数据如下表：

加热前液体温度/℃ 燃料燃尽时液体温度/℃ 燃料的热值/（J/kg） （填“相等”或“不

燃料 1 20 40 2.4×106 2 20 30

根据表中数据计算：完全燃烧20g燃料1放出的热量为_____J，燃料2的热值是____J/kg； (3)比较不同物质的比热容实验时，记录数据如下表： 加热时间/min 0 1 2 3 4 5 6 液体a 25 26 27 28 29 30 31 液体b 25 27 29 32 34 36 38

可知道：对液体a和液体b都加热6min，液体a吸收热量________（选填“大于”或“小于”或“等于”），比热容较大的是__________。

4．小明家买了一台太阳能热水器，他发现真空管是太阳能热水器的核心部件，那热水器内水吸收热量的多少与什么因素有关呢？他把问题告诉物理小组的成员，大家一起做出了如下猜想：

猜想一：热水器内水吸收的热量多少与环境温度有关； 猜想二：热水器内水吸收的热量多少与光照强度有关； 猜想三：热水器内水吸收的热量多少与真空管的材料有关。

（1）经查阅资料发现，真空管在内玻璃管的表面上涂有吸收涂层，用来吸收太阳辐射，其中太阳能属于________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。经阳光照射，太阳能转化成内能，水从涂层吸收热量，水温升高，质量________，密度________（后两空均选填“变大”“变小”或“不变”），热水向上运动。

（2）实验小组在两根完全相同的真空管内装入初温、质量________的水，分别面对太阳光放入光照强度相同但温度不同的环境中，经过相同时间后测量水温，发现水温几乎相等。由此得出猜想一是______（选填正确或错误）的。

（3）小组成员联系实际，想到夏天如果没有阳光，热水器的水温就较低，而冬天如果有太阳，热水器内水温就很热，于是他们得出结论：热水器内水吸收热量的多少与光照强度________（选填“无关”或“有关”）。

（4）在探究猜想三的实验中，该小组找到了三根外形相同但材料不同的真空管，给管内灌满水，面对阳光，每隔相同的时间检测罐内水的温度，得到的实验数据如下表所示，为了更好地利用太阳能，你建议他家应选择________制成的热水器。

材料 初温/℃ 20 min后的水温/℃ 40 min后的水温/℃ 60 min后的水温/℃ 普通管 12 14 17 19 三高管 12 16 19 22 紫金管 12 18 23 28

5．为了验证装在试管里的固态碘在受热时能直接变成气体而不是先变成液体再变成气体，甲同学直接将试管放在酒精灯火焰上，如图甲所示；乙同学将盛有碘的烧杯浸入热水槽中，如图乙所示，上网查阅得知：碘的熔点是114℃、沸点是184.35℃；水的沸点是100℃，酒精灯火焰温度约为400℃．请分析这两个实验方法中_____（选填“甲”或“乙”）同学的更合理．

如图乙中，实验不久，就会观察到烧杯内固态碘_______且出现_________色的碘蒸气，过一会儿还可以观察到烧瓶底部附有少量针状的碘晶体，这是___________现象，同时烧瓶内水的温度会有明显升高，说明在此物态变化过程中要_______热量．

6．如图甲所示是小敏同学在做“探究水的沸腾”实验时的装置，从85℃开始，每隔1 min记录一次温度计的示数，直到水沸腾一段时间为止。

（1）实验中小敏发现温度计示数上升较慢，为了使温度计示数上升得快些，她应_________。

（2）如图乙所示是3 min时小敏小组的温度计示数，则此时烧杯中水的温度为____℃。 （3）小敏的其他实验记录数据如下表：

时间0 /min 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 温度/℃ 85 86 87 91 93 95 97 99 101 101 101

分析表中数据可知，水的沸点为_____℃，可以推测水面上方的气压_____于标准大气压。 （4）根据表中数据在图中作出水的温度随时间变化图像。 （____________）

（5）小敏在实验过程中发现如图所示的两种现象，则图 ________是水在沸腾前的情况，

图________是水在沸腾时的情况。

（6）通过实验可得：水在加热过程中，吸收热量，温度________；沸腾时，吸收热量，温度________。（选填“升高”“降低”或“不变”）

参考答案

1．在水中冷却比在空气中冷却效果要好质量热传递减少慢A单位时间内降低的温度 【解析】 【详解】

（1）分析可知，在相同时间内水中冷却速度更快，所以在水中比空气中冷却效果更好；（2）在研究空气和水的导热性时，应该保证其它条件相同，除了水的初温外还要保证水的质量相等；（3）由于水与牛奶瓶有温度差，所以要发生热传递，即牛奶温度下降是由于热量传递减少其内能；（4）这是由于随着牛奶温度下降，周围水的温度在升高，使牛奶冷却的速度变慢，因此牛奶冷却的快慢还会受到温度的影响．所以当实验时间较长时，相同时间内牛奶降温的速度逐渐变慢，就是指冷却速率变慢．（5）根据（4）中的结论，物体冷却随时间推移是先快后慢，本质原因是温差逐渐缩小，奶茶热的时候温度下降得快，开始快后来越来越慢，开始先让它保持较高的温度，可以在五分钟内放出更多的热量，然后加入冷牛奶，利用热传递使其再次降温。故选A；（6）根据题意可定义冷却速度为：质量为1千克的物体在单位时间内降低的温度。

2．温度计 防止热散失

c水m水(t2t1)m1m2 ACD

【详解】

(1)[1]测量蜡的热值时，根据qQ放m的原理进行实验，而蜡的质量用天平进行测量，燃烧

焟放出的热量Q放在忽略热散失的情况下，等于A桶中内水吸收的热量，而Q吸=c水m(t-t0)，所以还需要温度计来测量温度。

(2)[2]罩子B的作用是防止蜡燃烧放出的热量散失到空气中。 (3)[3]由题意知，水吸收的热量

Q吸=c水m水(t2-t1)

而Q吸=Q放，那么蜡的热值

qQ放m1m2c水m水(t2t1)m1m2

(4)[4]据qQ放m，实验中造成测量的热值比实际值偏小的原因有：蜡烛没有完全燃烧，造

成放出的热量偏少，则热值偏小；桶A中吸收了部分热量造成水吸收的热量比实际放出的热量少，则热值偏小；蜡烛燃烧放出的热量一部分散失到空气中，造成测量的热量偏少，则热值偏小。故ACD选项都有可能。

3．甲乙 甲丙 相等 4.8×104 1.2×106 等于 液体a 【详解】

(1)[1]比较不同燃料的热值，应用不同的燃料给相同的液体加热，所以应选择甲乙两图进行实验。

[2]比较不同物质的比热容，应用相同的燃料给不同的液体加热，所以应选择甲丙两图进行实验。

[3]在实验中用上控制变量法进行探究，所以要探究不同燃料的热值，除了燃料种类不同，其它物理量要控制相同，即液体的种类及其质量、初温要相同；同理要探究不同物质的比热容时，除了液体种类不同，其它物理量要相同，即热源、燃料的质量要相同。 (2)[4]由表格数据知，完全燃烧20g燃料1放出的热量

Q放=m1q1=0.02kg×2.4×106J/kg=4.8×104J

[5]完全燃烧10g燃料1放出的热量

11Q放1Q放4.8104J2.4104J

22而甲图中，液体a吸收的热量等于燃料燃烧放出的热量，设液体的质量为m，据Q吸=cm(t-t0)得，液体a的比热容

Q放1Q吸2.4104J1.2103Jc

mtt0m(tt0)m(40℃20℃)m乙图中，燃料燃烧放出的热量

1.2103JQ放2 =Q吸2=cm(t＇-t0＇)=m(30℃20℃)1.2104J

m则燃料2的热值

q2Q放2m燃料1.2104J1.2106J/kg

0.01kg(3)[6][7]在甲和丙中，用相同的热源给液体加热，在相同的时间内放出的热量相同，则a、b液体吸收的热量相同。分析表格数据知，吸收相同的热量，液体a升温慢，其比热容较大。 4．可再生 不变 变小 相同 错误 有关 紫金管 【详解】

(1)[1]再生能源是不需人为参与，可以循环再生的能源，如太阳能、水能、风能、潮汐能、地热能等。

[2][3]水从涂层吸收热量，水温升高，水的多少没有变化，所以睡得质量不变，但由于水吸收热量，水的体积会增大，所以水的密度会变小。

(2)[4]实验要探究热水器内水吸收的热量多少与光照强度、环境温度、真空管的材料等因素的关系，要控制真空管内水的初温、质量相同。

[5]其它条件相同，而环境温度不同时，经过相同时间后水温几乎相等，说明热水器内水吸收的热量多少与环境温度无关。说明“猜想一”是错误的。

(3)[6]夏天如果没有阳光，热水器的水温就较低，而冬天如果有太阳，热水器内水温就很热，说明热水器内水吸收热量的多少与光照强度有关。

(3)[7]通过实验数据可知，在日照时间相同时，紫金管温度变化量大，所以应选择紫金管制成的热水器。

5．乙 升华 紫红 凝华 放出 【解析】

甲方法中酒精灯火焰温度约为400℃，在加热过程，温度已经超过了碘的熔点，碘可能先熔化，由固态变成液态，再汽化，由液态变成气态的碘蒸汽，不一定是碘由固态直接变成气态的升华现象．乙的方法中．烧杯中水的温度最高为100℃，碘达不到熔点温度，不会发生熔化现象，碘一直处于固态，出现的碘蒸汽只能是固态直接变成的，能更好地说明碘的升华．因此乙的方法更合理．图乙中，实验不久，就会观察到烧杯内固态碘升华，变成紫红色的碘蒸汽，碘蒸汽遇到冷的烧瓶凝华成固态碘附着在烧瓶底部，由于碘蒸汽凝华过程中要放出热量，所以烧瓶内水的温度会有明显升高．

点睛：升华现象是物体由固态直接变成气态的过程；熔化是由固态变成液态的过程；汽化是由液态变成气态的过程；要想弄清楚碘在受热时直接变成气态，就一定不要让碘发生熔化现象，也就是说不要让碘达到熔点即可．

6．减小水的质量 89 101 大 b a 升

高 不变 【详解】

(1)[1]实验中小敏发现温度计示数上升较慢，这是水的质量太大了，为了使温度计示数上升得快些，她应减小水的质量；

(2)[2]从图乙中可以看到，此时烧杯中水的温度为89℃；

(3)[3]从表中数据可以看到，从第9min到第11min，水的温度保持不变，这说明水在沸腾，水的沸点是101℃；

[4]一标准大气压下水的沸点是100℃，由于水的沸点是101℃，根据水的沸点与大气压关系可知，大气压越高，沸点越高，所以可以推测水面上方的气压大于标准大气压； (4)[5]根据表中的数据，描出对应的点，如下图所示；

(5)[6]水在沸腾前，水温不均匀，下面温度较高，上面温度较低，下面的气泡上升时，遇上温度较低的水，那么会液化成水，气泡会变小，所以图b是水在沸腾前的情况；

[7]水在沸腾时，温度均匀，下面的气泡上升时，水的压强越来越小，气泡会变大，所以图a是水在沸腾时的情况；

(6)[8][9]通过实验可得：水在加热过程中，吸收热量，温度升高，沸腾时，吸收热量，温度不变。