Question

小海是一个喜欢动脑、喜欢做实验的学生，有一回他看到一篇文章中介绍焦耳在1843年发表的文章中指出：“自然界的能量是不能消灭的，哪里消耗了机械能，总能得到相当的热量”．于是他自己制作了如图所示的实验器材进行验证．转动手柄搅动容器中的水，就可以使水升温．他向容器中装了0.8×10^-3m³的水．已知：ρ_水=1.0×10³kg/m³，c_水=4.2×10³ J/（kg?℃）求：
（1）容器中水的质量是多少？
（2）如果小海转动手柄做功的平均功率是50W，他转动了20min，做的功是多少？
（3）如果他做的功有80%用来使水升温，水温会上升多少℃？（结果保留1位小数）

Answer 1

解：
（1）∵ρ=，
∴容器中水的质量为：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×0.8×10^-3m³=0.8kg；
（2）t=20min=1200s，
∵P=，
∴小海做功为：W=Pt=50W×1200s=6×10⁴J；
（3）水吸收的热量为：
Q_吸=W×80%=6×10⁴J×80%=4.8×10⁴J，
∵Q_吸=cm△t，
即：4.8×10⁴J=4.2×10³J/（kg?℃）×0.8kg×△t，
∴△t=14.3℃．
答：（1）容器中水的质量是0.8kg；
（2）如果小海转动手柄做功的平均功率是50W，他转动了20min，做的功是6×10⁴J；
（3）如果他做的功有80%用来使水升温，水温会上升14.3℃．
分析：（1）知道水的体积和密度，利用m=ρV求水的质量；
（2）知道小海转动手柄做功的平均功率和转动时间，利用W=Pt求做的功；
（3）由题知Q_吸=W×80%，而Q_吸=cm△t，据此求温度的升高值．
点评：本题考查了学生对密度公式、功率公式、吸热公式的掌握和运用，虽知识点多，但都属于基础，难度不大．