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这道题考查的是比热容的概念。比热容是指单位质量的物质温度升高1摄氏度时吸收的热量,它是物质的一种特性。要证明比热容与物质种类有关,我们需要控制其他变量,只改变物质的种类。
根据热量公式Q等于m乘以c乘以温度变化量,我们可以看出,要证明比热容c与物质种类有关,需要控制质量m和温度变化量相同,只改变物质种类。这样,如果吸收的热量Q不同,就说明比热容c不同。
现在我们逐一分析各个选项。选项A和B都是同种物质的比较,无法说明比热容与物质种类的关系。选项C虽然是不同物质,但体积相同不等于质量相同,因为不同物质的密度不同。只有选项D,质量相同的水和铜,温度变化相同,这样的条件下如果吸收的热量不同,就能直接说明比热容与物质种类有关。
让我们详细分析选项D。在这个实验中,我们有质量相同的水和铜,它们的温度都升高10摄氏度。这样就控制了质量和温度变化这两个变量,只有物质种类不同。根据热量公式,当质量和温度变化相同时,如果吸收的热量不同,就说明比热容不同,从而证明比热容与物质种类有关。
比热容是物理学中的一个重要概念。它定义为单位质量的物质温度升高1摄氏度时所吸收的热量。根据热量公式Q等于mc乘以ΔT,其中Q是吸收的热量,m是物质质量,c是比热容,ΔT是温度变化。比热容是物质的一种特性,不同物质的比热容是不同的。
这道题要求我们找出最能说明比热容与物质种类有关的事实。根据比热容的定义和热量公式,要证明这个关系,我们需要使用控制变量法。具体来说,需要控制质量相同、温度变化相同,只改变物质的种类,然后观察吸收热量的差异。这样才能直接证明比热容这一物质特性的存在。
我们先来分析选项A和B。选项A说体积相同的两杯水温度都升高5摄氏度,吸收的热量相同。这个选项的问题是物质种类相同,都是水,所以无法证明比热容与物质种类的关系。选项B说质量相同的两块铜温度分别升高5摄氏度和10摄氏度,吸收的热量不同。这个选项同样存在问题:物质种类相同,都是铜,而且温度变化也不同,所以也无法证明我们要找的关系。
接下来分析选项C和D。选项C说体积相同的水和煤油温度都升高10摄氏度,吸收的热量不同。虽然这里物质种类不同,但关键问题是体积相同不等于质量相同,因为水和煤油的密度不同,所以不符合控制变量法的要求。选项D说质量相同的水和铜温度都升高10摄氏度,吸收的热量不同。这个选项完全符合控制变量法:质量相同、温度变化相同、物质种类不同,当热量不同时,根据公式就能证明比热容不同。
综上所述,这道题的正确答案是D。选项D中质量相同的水和铜,温度都升高10摄氏度,完全符合控制变量法的要求:控制了质量和温度变化,只改变物质种类。当它们吸收的热量不同时,根据热量公式,就能直接证明比热容与物质种类有关。这是最能说明比热容这一物质特性的实验事实。