《2025年新课程学习与测评单元双测九年级物理全一册人教版》

21. 在探究“物质的吸热能力与哪些因素有关”的实验中，用质量为0.3kg的水和下表中等质量的另一种物质进行对比，作出的图像如图9所示。实验过程中，水和另一种物质在相同时间内吸收的热量相等。
（1）分析说明，图线a、b对应的物质分别是什么。
（2）另一种物质在0～5min内吸收的热量为多少？
（3）持续加热22min，水的温度升高多少？（1个标准大气压下）

答案： 21.(12分)解：
(1)水和另一种物质在相同时间内吸收的热量相等，由图像可知，吸收相同的热量，a图线对应的液体升高的温度较大，b图线对应的液体升高的温度较小。 …… (1分)
根据$c=\frac{Q_吸}{m\Delta t}$可知，b图线对应的液体的比热容较大，由表中数据可知b图线对应的物质为水，即c_b=4.2×10³J/(kg·℃)。
…… (1分)
由图像知0～5min内，两种物质升高的温度之比为
$\frac{\Delta t_a}{\Delta t_b}=\frac{60℃ - 20℃}{40℃ - 20℃}=\frac{2}{1} …… (0.5$分)
由题意知Q_吸、m相同，故有
$\frac{c_a}{c_b}=\frac{\Delta t_b}{\Delta t_a}=\frac{1}{2} …… (0.5$分)
可得$c_a=\frac{1}{2}c_b=2.1×10³J/(kg·℃)，$由表中数据可知a图线对应的物质为煤油。 …… (1分)
(2)由
(1)知a图线对应的物质是煤油，其在0～5min内吸收的热量为
$Q_a=c_am_a\Delta t_a=2.1×10³J/(kg·℃)×0.3kg×40℃$
=2.52×10⁴J …… (3分)
(3)由图像知，在加热过程中，水温是均匀升高的，0～5min内水升高的温度为
$\Delta t_b=40℃ - 20℃=20℃$
则水每分钟升高的温度为
$\Delta t=\frac{\Delta t_b}{5}=\frac{20℃}{5}=4℃ …… (1$分)
故持续加热22min，理论上水升高的温度为
$\Delta t'=22\Delta t=22×4℃=88℃ …… (1$分)
此时理论上水的末温为
$t=t_0+\Delta t'=20℃ + 88℃=108℃ …… (1$分)
t＞100℃，说明此时水已经沸腾，故水的实际末温为t'=100℃。 …… (1分)
则水实际升高的温度为
$\Delta t''=t' - t_0=100℃ - 20℃=80℃ …… (1$分)