Question

小海是一個喜歡動腦、喜歡做實驗的學(xué)生，有一回他看到一篇文章中介紹焦耳在1843年發(fā)表的文章中指出：“自然界的能量是不能消滅的，哪里消耗了機(jī)械能，總能得到相當(dāng)?shù)臒崃俊保�于是他自己制作了如圖所示的實驗器材進(jìn)行驗證．轉(zhuǎn)動手柄攪動容器中的水，就可以使水升溫．他向容器中裝了0.8×10^-3m³的水．已知：ρ_水=1.0×10³kg/m³，c_水=4.2×10³ J/（kg?℃）求：
（1）容器中水的質(zhì)量是多少？
（2）如果小海轉(zhuǎn)動手柄做功的平均功率是50W，他轉(zhuǎn)動了20min，做的功是多少？
（3）如果他做的功有80%用來使水升溫，水溫會上升多少℃？（結(jié)果保留1位小數(shù)）

Answer 1

解：
（1）∵ρ=，
∴容器中水的質(zhì)量為：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×0.8×10^-3m³=0.8kg；
（2）t=20min=1200s，
∵P=，
∴小海做功為：W=Pt=50W×1200s=6×10⁴J；
（3）水吸收的熱量為：
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）容器中水的質(zhì)量是0.8kg；
（2）如果小海轉(zhuǎn)動手柄做功的平均功率是50W，他轉(zhuǎn)動了20min，做的功是6×10⁴J；
（3）如果他做的功有80%用來使水升溫，水溫會上升14.3℃．
分析：（1）知道水的體積和密度，利用m=ρV求水的質(zhì)量；
（2）知道小海轉(zhuǎn)動手柄做功的平均功率和轉(zhuǎn)動時間，利用W=Pt求做的功；
（3）由題知Q_吸=W×80%，而Q_吸=cm△t，據(jù)此求溫度的升高值．
點(diǎn)評：本題考查了學(xué)生對密度公式、功率公式、吸熱公式的掌握和運(yùn)用，雖知識點(diǎn)多，但都屬于基礎(chǔ)，難度不大．