Question

西湖中學(xué)“STS”小組為研究西湖水污染問(wèn)題，張敏采集了如圖(a)所示的污水樣品；李麗正確地測(cè)量了樣品的質(zhì)量，當(dāng)天平平衡時(shí)，盤內(nèi)所加砝碼和游碼的位置如圖(b)所示；汪亮將樣品倒入圖(c)所示的密封隔熱的裝置中，用恒定功率為82瓦的電熱器加熱(不計(jì)熱損失和其它物體吸熱)．三人共同測(cè)出了表中時(shí)刻t和溫度T的幾組數(shù)據(jù)．

(1)在方格紙中作出實(shí)驗(yàn)的溫度時(shí)間圖像；

(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)計(jì)算出污水相關(guān)物理量或特性；

(3)在測(cè)定污水特性中，哪一個(gè)可能是由于實(shí)驗(yàn)裝置引起的誤差，說(shuō)明原因和處理方法．

Answer 1

答案：
解析：

【析解答案】 　　(1)以時(shí)間為橫軸，溫度為縱軸，描點(diǎn)得到如圖所示的圖像． 　　(2)由圖1、圖2可計(jì)算出污水密度 　　ρ污水＝m/V＝＝1.01×103千克/米3 　　由圖像AB段可計(jì)算污水的比熱： 　　Q＝P·t＝82×10×60焦＝4.92×104焦 　　c污水＝Q/mΔt＝焦/(千克·℃) 　　由圖像可知污水的沸點(diǎn)為103℃ 　　(3)由于裝置密閉，加熱過(guò)程中，污水上方氣壓增大，污水沸點(diǎn)升高，因此，污水沸點(diǎn)103℃可能偏大．降低沸點(diǎn)的措施是減小壓強(qiáng)，可在裝置上開(kāi)一個(gè)小孔，重新加熱沸騰，測(cè)出常壓下污水沸點(diǎn)．

提示：

【思路與方法】 　　本題綜合了力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)的知識(shí)，涉及實(shí)驗(yàn)、讀取數(shù)據(jù)、作圖，考查的知識(shí)點(diǎn)有密度、能量的轉(zhuǎn)化和守恒、比熱、壓強(qiáng)與沸點(diǎn)的關(guān)系及誤差分析，信息量大，具有一定的開(kāi)放性，因此能力要求較高．做好這類題目的關(guān)鍵是要認(rèn)真審題，正確獲取有關(guān)信息，并提取相關(guān)知識(shí)，逐問(wèn)加以解決． 　　第一問(wèn)中，要求考生在方格紙中作出實(shí)驗(yàn)的溫度時(shí)間圖像，只要選好坐標(biāo)軸，并在坐標(biāo)軸上描出相應(yīng)的點(diǎn)，然后將這些點(diǎn)連接起來(lái)，就完成了題目要求． 　　第二問(wèn)中，要求考生根據(jù)實(shí)驗(yàn)計(jì)算出污水相關(guān)物理量或特性，這要求考生必須知道水的特性是什么，知道質(zhì)量和體積，可以求出什么物理量．這一問(wèn)是考查比熱知識(shí)、密度知識(shí)以及沸點(diǎn)知識(shí)．因?yàn)橘|(zhì)量和體積可直接讀出，所以計(jì)算密度比較容易，而比熱的計(jì)算相對(duì)較難． 　　根據(jù)公式c＝Q/mΔt，其中m是質(zhì)量，Δt是溫度變化，Q是水在溫度變化過(guò)程中所吸收的熱量，這一熱量是由電流做功、將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的．因?yàn)槿萜髅芊飧魺�，所以電流所做的功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即有Q＝W＝Pt．這里要注意的是t的取值，是10分鐘，而不是14分鐘，因?yàn)榧訜?0分鐘后，水溫達(dá)到103℃后溫度不再發(fā)生變化，說(shuō)明水不再吸熱． 　　第三問(wèn)是誤差分析，水的沸點(diǎn)應(yīng)為100℃，而實(shí)驗(yàn)是103℃，沸點(diǎn)可能偏高．其原因是由于容器密封，使得壓強(qiáng)增大，從而沸點(diǎn)升高，只要想辦法適當(dāng)減小壓強(qiáng)，就可減小實(shí)驗(yàn)誤差．