Question

西湖中學“STS”小組為研究西湖水污染問題，張敏采集了如圖(a)所示的污水樣品；李麗正確地測量了樣品的質(zhì)量，當天平平衡時，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(不計熱損失和其它物體吸熱)．三人共同測出了表中時刻t和溫度T的幾組數(shù)據(jù)．

(1)在方格紙中作出實驗的溫度時間圖像；

(2)根據(jù)實驗計算出污水相關(guān)物理量或特性；

(3)在測定污水特性中，哪一個可能是由于實驗裝置引起的誤差，說明原因和處理方法．

Answer 1

答案：
解析：

【析解答案】 　　(1)以時間為橫軸，溫度為縱軸，描點得到如圖所示的圖像． 　　(2)由圖1、圖2可計算出污水密度 　　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為103℃ 　　(3)由于裝置密閉，加熱過程中，污水上方氣壓增大，污水沸點升高，因此，污水沸點103℃可能偏大．降低沸點的措施是減小壓強，可在裝置上開一個小孔，重新加熱沸騰，測出常壓下污水沸點．

提示：

【思路與方法】 　　本題綜合了力學、電學、熱學的知識，涉及實驗、讀取數(shù)據(jù)、作圖，考查的知識點有密度、能量的轉(zhuǎn)化和守恒、比熱、壓強與沸點的關(guān)系及誤差分析，信息量大，具有一定的開放性，因此能力要求較高．做好這類題目的關(guān)鍵是要認真審題，正確獲取有關(guān)信息，并提取相關(guān)知識，逐問加以解決． 　　第一問中，要求考生在方格紙中作出實驗的溫度時間圖像，只要選好坐標軸，并在坐標軸上描出相應(yīng)的點，然后將這些點連接起來，就完成了題目要求． 　　第二問中，要求考生根據(jù)實驗計算出污水相關(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．這一問是考查比熱知識、密度知識以及沸點知識．因為質(zhì)量和體積可直接讀出，所以計算密度比較容易，而比熱的計算相對較難． 　　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．因為容器密封隔熱，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，因為加熱10分鐘后，水溫達到103℃后溫度不再發(fā)生變化，說明水不再吸熱． 　　第三問是誤差分析，水的沸點應(yīng)為100℃，而實驗是103℃，沸點可能偏高．其原因是由于容器密封，使得壓強增大，從而沸點升高，只要想辦法適當減小壓強，就可減小實驗誤差．