Question

14．小明用实验估测薯条的热值，实验器材有：铁架台、温度计、烧杯（注有质量已知为m的煤油）、5角硬币（已知质量为m₀）、质量不计的长薄木板、圆柱铅笔、塑料刻度尺、打火机、铁丝等器材．实验过程如下：
（1）组装器材．按照如图甲所示的装置安装实验器材．
（2）测定薯条的质量．因为没有天平，聪明的小明将圆柱铅笔放在桌子上，把圆柱铅笔作为支点位置并标记为O，5角硬币、薯条放在长薄木板的两端，调整圆柱铅笔的位置使薄木板处于水平平衡状态，如图乙所示．用刻度尺分别量出L₁、L₂，则薯条的质量表达式为$\frac{{L}_{1}}{{L}_{2}}{m}_{0}$．（用给定的量表示）
（3）测量煤油的初始温度t₀
（4）将薯条点燃，放入燃烧皿中，用铁丝搅拌使其充分燃烧，待其充分燃烧完，煤油温度稳定时迅速记下煤油的末温t．若煤油的比热容为C_煤油，则煤油吸收的热量表达式为c_煤油m（t-t₀）（用给定的量表示）；薯条的热值表达式为$\frac{{L}_{2}{c}_{煤油}m（t-{t}_{0}）}{{L}_{1}{m}_{0}}$（用给定的量表示）．薯条热值的测量值与真实值比偏小（选填“偏大”或“偏小”）

Answer 1

分析 （1）根据杠杆平衡条件，动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂；
（2）由于薯条的热值无法直接测量，则可通过比较煤油升高的温度的高低来体现热值的大小，由于煤油温的升高与吸收热量的多少以及煤油的质量有关，
要比较温度计升高的示数，就必须记录加热前的煤油温t₀和薯片燃尽后的煤油温t；煤油吸收热量的表达式Q=c_煤油m（t-t₀）；
（3）由于燃料在燃烧过程中放出的热量不可能被煤油完全吸收，所以通过煤油吸收的热量不能准确计算出薯片的热值．

解答 解：（1）因为杠杆平衡时，动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂，G_硬币L₁=G_薯条L₂，m₀gL₁=m_薯条gL₂，m_薯条=$\frac{{L}_{1}}{{L}_{2}}{m}_{0}$；
（2）根据公式Q_吸=Q_放得：
c_煤油m（t-t₀）=m_薯片q，
q=$\frac{{c}_{煤油}m（t-{t}_{0}）}{{m}_{薯片}}$=$\frac{{c}_{煤油}m（t-{t}_{0}）}{\frac{{L}_{1}}{{L}_{2}}{m}_{0}}$=$\frac{{L}_{2}{c}_{煤油}m（t-{t}_{0}）}{{L}_{1}{m}_{0}}$
（3）由于薯条在燃烧过程中放出的热量不可能被煤油完全吸收，有一部分散失，故测量值比真实值偏小．
故答案为：（2）$\frac{{L}_{1}}{{L}_{2}}{m}_{0}$；（4）c_煤油m（t-t₀）；$\frac{{L}_{2}{c}_{煤油}m（t-{t}_{0}）}{{L}_{1}{m}_{0}}$；偏小．

点评 本题的解题关键是了解利用控制变量法和转换法设计探究实验的基本思路．