Question

西湖中学“STS”小组为研究西湖水污染问题，张敏采集了如图(a)所示的污水样品；李丽正确地测量了样品的质量，当天平平衡时，盘内所加砝码和游码的位置如图(b)所示；汪亮将样品倒入图(c)所示的密封隔热的装置中，用恒定功率为82瓦的电热器加热(不计热损失和其它物体吸热)．三人共同测出了表中时刻t和温度T的几组数据．

(1)在方格纸中作出实验的温度时间图像；

(2)根据实验计算出污水相关物理量或特性；

(3)在测定污水特性中，哪一个可能是由于实验装置引起的误差，说明原因和处理方法．

Answer 1

答案：
解析：

【析解答案】 　　(1)以时间为横轴，温度为纵轴，描点得到如图所示的图像． 　　(2)由图1、图2可计算出污水密度 　　ρ污水＝m/V＝＝1.01×103千克/米3 　　由图像AB段可计算污水的比热： 　　Q＝P·t＝82×10×60焦＝4.92×104焦 　　c污水＝Q/mΔt＝焦/(千克·℃) 　　由图像可知污水的沸点为103℃ 　　(3)由于装置密闭，加热过程中，污水上方气压增大，污水沸点升高，因此，污水沸点103℃可能偏大．降低沸点的措施是减小压强，可在装置上开一个小孔，重新加热沸腾，测出常压下污水沸点．

提示：

【思路与方法】 　　本题综合了力学、电学、热学的知识，涉及实验、读取数据、作图，考查的知识点有密度、能量的转化和守恒、比热、压强与沸点的关系及误差分析，信息量大，具有一定的开放性，因此能力要求较高．做好这类题目的关键是要认真审题，正确获取有关信息，并提取相关知识，逐问加以解决． 　　第一问中，要求考生在方格纸中作出实验的温度时间图像，只要选好坐标轴，并在坐标轴上描出相应的点，然后将这些点连接起来，就完成了题目要求． 　　第二问中，要求考生根据实验计算出污水相关物理量或特性，这要求考生必须知道水的特性是什么，知道质量和体积，可以求出什么物理量．这一问是考查比热知识、密度知识以及沸点知识．因为质量和体积可直接读出，所以计算密度比较容易，而比热的计算相对较难． 　　根据公式c＝Q/mΔt，其中m是质量，Δt是温度变化，Q是水在温度变化过程中所吸收的热量，这一热量是由电流做功、将电能转化为内能的．因为容器密封隔热，所以电流所做的功全部转化为内能，即有Q＝W＝Pt．这里要注意的是t的取值，是10分钟，而不是14分钟，因为加热10分钟后，水温达到103℃后温度不再发生变化，说明水不再吸热． 　　第三问是误差分析，水的沸点应为100℃，而实验是103℃，沸点可能偏高．其原因是由于容器密封，使得压强增大，从而沸点升高，只要想办法适当减小压强，就可减小实验误差．