12.3 第2课时 比热容的应用 热量的计算-【拔尖特训】2024-2025学年九年级上册物理(苏科版)

42 第2课时 比热容的应用 热量的计算 ▶ “答案与解析”见P23 1. (2022·益阳)烈日炎炎的夏季,白天沙滩上 的沙子热得烫脚,海水却非常凉爽,主要是因 为水的比热容比沙子的比热容 .1kg 的沙石温度升高10℃,需要吸收的热量为 J.[c沙石=0.92×103J/(kg·℃)] 2. (2023·常德)如表所示为一些物质的比热容 [单位:J/(kg·℃)],根据表中数据和生活现 象,下列判断中,正确的是 ( ) 水 4.2×103 铝 0.88×103 煤油、冰 2.1×103 铁、钢 0.46×103 沙 石 0.92×103 铜 0.39×103 A. 不同种类的物质,比热容一定不同 B. 比热容与物质的状态无关 C. 质量相同、初温相同的铝块和铜块吸收相 同的热量,铜块的末温更低 D. 沿海地区昼夜温差小,是因为水的比热容 较大 3. (2023·常州)家用小型风力发电机独特的尾 翼结构,能使其旋翼自动迎风,如图甲所示. 假设海边仅受海陆风因素的影响,图乙、图丙 所示的情形通常分别发生在 ( ) (第3题) A. 白天、夜晚 B. 夜晚、白天 C. 白天、白天 D. 夜晚、夜晚 4. 一根质量为2g的烧红的铁钉,其温度是 600℃.若它的温度降低到100℃,则释放的 热量为 J.若这些热量全部用于加热 质量为100g的常温的水,则水温将升高 ℃(结果保留一位小数).[已知铁的 比热容为0.46×103J/(kg·℃),水的比热 容为4.2×103J/(kg·℃)] 5. 给一个体积是50cm3的实心铁球加热,使它 的温度由20 ℃升高到30 ℃,吸收的热量为 J.若现有一个同样大小的空心铁 球,使它的温度由30 ℃升高到50 ℃,吸收的 热量是1800J,则此铁球空心部分的体积是 cm3.[空心部分为真空,c铁取0.5× 103J/(kg·℃),ρ铁 取8×103kg/m3] 答案讲解 6. (2023·扬州)下列对与比热容有关 的生活现象描述正确的是 ( ) A. 沙漠地区昼夜温差小 B. 汽车发动机常用水作冷却剂 C. 在太阳光的照射下,干泥土比湿泥土升 温慢 D. “早穿棉袄午穿纱,围着火炉吃西瓜”是我 国沿海地区的生活写照 7. 初春培育水稻秧苗时,为了使秧苗不受冻,正 确的做法是 ( ) A. 早晨多灌水,傍晚多排水 B. 早晨多排水,傍晚多灌水 C. 早晨和傍晚都要多灌水 D. 早晨和傍晚都不要灌水 8. 甲、乙两物体吸收相等的热量后,甲物体的温 度变化量大.设甲物体的比热容为c甲,质量 为m甲,乙物体的比热容为c乙,质量为m乙, 则下列说法中,一定错误的是 ( ) A. 若m甲=m乙,则c甲<c乙 B. 若c甲=c乙,则m甲<m乙 C. 若m甲>m乙,则c甲>c乙 D. 若c甲<c乙,则m甲<m乙 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 物理(苏科版)九年级上 43 9. (2023·广州)初温相同的两块金属甲、乙吸 收了相同的热量,甲的末温比乙的低;那么, 初温相同的甲、乙放出相同的热量时(上述过 程中不发生物态变化) ( ) A. 甲的末温比乙的低,但无法判断甲、乙哪 一个比热容大 B. 甲的末温比乙的高,但无法判断甲、乙哪 一个比热容大 C. 甲的末温比乙的高,且可以判断甲、乙哪 一个比热容大 D. 无法判断甲、乙哪一个的末温高,且无法 判断甲、乙哪一个比热容大 10. ★甲、乙两种物质的质量之比为4∶1,放出 热量之比为3∶1.它们的比热容之比和降 低温度之比分别为下列四种情况,其中可能 满足题设条件的是 ( ) ① 1∶1和3∶4 ② 2∶1和1∶3 ③ 1∶2和3∶2 ④ 1∶3和9∶4 A. ①② B. ①③④ C. ②③ D. ①②④ 11. ★淬火是金属热处理工艺之一,把金属制品 加热到一定温度后放在水、油或空气中迅速 冷却,以提高金属的硬度和强度.现将一质 量为1.5kg的金属块加热到420℃,然后放 在室温为20℃的空气中自然冷却.[已知金 属的比热容为0.49×103J/(kg·℃),水的 比热容为4.2×103J/(kg·℃)] (1) 金属块在冷却过程中放出多少热量? (2) 若把这些热量全部用于给35 ℃、1kg 的水加热,在标准大气压下水温升高多少? 12. 如图所示为小李同学在一个标准大气压下 探究某物质熔化时温度随时间变化的图像, 第6min时的内能 (大于/等于/小 于)第8min时的内能;该物质在CD 段的 比热容是AB 段比热容的 倍(被加 热物质的质量和吸、放热功率不变). (第12题) 答案讲解 13. (2023·泰安)质量均为0.5kg的 水和另一种液体在相同时间内放 出的热量相等,它们的温度随时间 变化的关系如图所示.已知水的比热容c水= 4.2×103J/(kg·℃),且水的比热容大于另 一种液体.下列说法中,正确的有 ( ) ① 甲液体是水 ② 0~12min内乙的温度降低了20℃ ③ 0~12min内甲放出了8.4×104J的热量 ④ 乙液体的比热容为2.1×103J/(kg·℃) (第13题) A. ①② B. ②④ C. ①③ D. ①④ 14. 物体A、B 的质量相等,把它们加热到相同 的温度,再分别放入等量、相同温度的水里 (不计热量损失),A 物体能使水温升高 10℃,B 物体能使水温升高20℃,设A、B 的比热容为cA 和cB,则 ( ) A. cB=cA B. cB=2cA C. cB>2cA D. cA<cB<2cA 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 第十二章　机械能和内能 明乙液体的温度比周围空气的温度 高,因物体内能的大小与温度、质量、 状态有关,故不能说明乙液体的内能 比周围空气的内能大,C错误;根据两 种液体每秒放出的热量相同,据图中 0~60s内,甲、乙液体的温度—散热 时间的图线重合,说明甲、乙液体放出 相同的热量后降低的温度相同,因 m甲<m乙,根据c= QmΔt 可得,甲液体 的比热容大于乙液体的比热容,D 正确. 9. (1) 质量 (2) 使沙子和水受热均 匀 (3) 52 (4) 错误 (5) 小于 [解析](1) 实验时,应控制沙子和水 的初温、质量都相同.(3) 由题图丙可 知,温度计的分度值为1℃,示数为 52℃.(5) 观察表中数据可知,沙子比 水升温快,说明沙子的比热容小于水 的比热容. 10. (1) A 确 保 用 外 焰 加 热 (2) 升高的温度 秒表 (3) ① 用 “水浴法”加热,液体受热均匀,不需要搅 拌;② 用同一热源加热,确保相同时间 内提供的热量相等;③ 两实验同时进 行,便于同时比较水和煤油升温的快 慢(任选一条即可) [解析](1) 组装 器材时,应先调节A 的高度,以确保 利用酒精灯的外焰加热,使烧杯中的 液体较快吸热;再调节B 的高度,以 确保温度计的玻璃泡与被测液体充分 接触,准确测出被测液体的温度.这样 由下向上调节,可避免前功尽弃. (2) 加热相同的时间,水和煤油吸收 的热量相等,比较水和煤油升高的温 度,可以得出结论.要完成该实验,还 需要的测量工具是秒表(或其他计时 工具).(3) 新方案用“水浴法”加热, 水和煤油受热均匀,不需要搅拌;确保 相同时间内水和煤油吸收的热量相等; 便于同时比较水和煤油升温的快慢. 第2课时 比热容的应用 热量的计算 1. 大 9.2×103 2. D 3. A 4. 460 1.1 [解析]Q放=cm(t0- t)=0.46×103J/(kg·℃)×2× 10-3kg×(600℃-100℃)=460J, Q吸=Q放 =460J,Δt水 = Q吸 c水m水 = 460J 4.2×103J/(kg·℃)×0.1kg ≈1.1℃. 5. 2000 27.5 [解析]由ρ= m V 得 实心铁 球 的 质 量 m=ρ铁V=8× 103 kg/m3×5×10-5 m3=0.4 kg,实心 铁球吸收的热量Q吸=c铁mΔt=0.5× 103 J/(kg·℃)×0.4 kg×(30℃- 20℃)=2 000 J;因为Q吸'=c铁m'Δt', 所以空心铁球的质量m'= Q吸' c铁Δt'= 1 800 J 0.5×103 J/(kg·℃)×(50 ℃-30 ℃)= 0.18 kg,因为空心铁球和实心铁球的 体积相等,m>m',则空心铁球中铁的 体积 V铁'=m' ρ铁 = 0.18 kg 8×103 kg/m3 = 2.25×10-5 m3,空心部分的体积 V空=V-V铁'=5×10-5m3-2.25× 10-5 m3=2.75×10-5 m3=27.5 cm3. 6. B [解析]由于沙子的比热容比水 的比热容小,白天吸收相同的热量后, 沙子的温度升高得多,气温较高;夜晚 放出相同的热量后,沙子的温度下降 得多,气温较低,因此沙漠地区昼夜温 差大,故“早穿棉袄午穿纱,围着火炉 吃西瓜”是我国西北沙漠地区的生活 写照,A、D错误;水的比热容大,相同 质量的水和其他物质相比,升高相同 的温度时,水吸收的热量多,因此用来 作发动机的冷却剂,B正确;水的比热 容大,湿泥土中含水多,因此干泥土的 比热容小于湿泥土的比热容,在相同 质量、同样的吸热情况下,干泥土的温 度上升得比较快,C错误. 7. B [解析]初春培育水稻秧苗时, 为了使秧苗不受冻,傍晚多灌水,当夜 晚温度降低时,因为水的比热容大,水 放出热量,温度降低得慢,不至于使秧 苗受冻;在早晨把稻田内的水排出,稻 田接受太阳光的照射,泥土的比热容 小,泥土吸收热量,温度升高得快,有 利于秧苗的生长.故选B. 8. C [解析]由Q甲 =Q乙、Δt甲 > Δt乙 得c甲m甲<c乙m乙,若m甲=m乙, 则c甲<c乙;若c甲=c乙,则m甲<m乙; 若m甲 >m乙,则c甲 <c乙;若c甲< c乙,则有3种可能,即m甲=m乙,或 m甲<m乙,或m甲>m乙. 9. B [解析]初温相同的两块金属 甲、乙吸收了相同热量,甲的末温比乙 的低,说明吸收相同的热量,甲的温度 变化比乙的温度变化小,由此可知,初 温相同的甲、乙放出相同的热量,甲、 乙温度都降低,由于甲的温度变化比 乙的温度变化小,所以甲的末温比乙 的末温高,但由于不知道甲、乙两块金 属的质量关系,所以无法判断甲、乙哪 一个比热容大,故B符合题意. 10. B [解析]据Q放=cmΔt可得 cΔt= Q放 m . 据题意有 c甲Δt甲 c乙Δt乙= Q放甲 Q放乙× m乙 m甲 = 3 1 × 1 4 = 3 4. 对 于 ①: c甲Δt甲 c乙Δt乙 = 1 1 × 3 4 = 3 4. 对 于 ②: c甲Δt甲 c乙Δt乙 = 2 1 × 1 3 = 2 3. 对 于 ③: c甲Δt甲 c乙Δt乙 = 1 2 × 3 2 = 3 4. 对 于 ④: 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 32 c甲Δt甲 c乙Δt乙= 1 3× 9 4= 3 4. 比例法及运用比例法解题的 一般程序 根据题意,运用物理规律,公 式或某些量相等、成比例(正比、反 比)等,用比例式建立未知量与已 知量之间的关系,再运用比例的性 质解决物理问题的方法,称为比例 法.运用比例法解题的一般程序是 先通过公式变形得出待求量的表 达式,再根据待求量的表达式写出 对应的比例式(即用待求量表达式 中的分子之比乘分母的反比),最 后代入已知量并求解. 11. [解析](1) 金属块在冷却过程中 放出的热量Q放=c金属m金属(t0-t)= 0.49×103J/(kg·℃)×1.5kg× (420℃-20℃)=2.94×105J. (2) 由题意知,水吸收的热量Q吸= Q放=2.94×105J,由Q吸=cmΔt可 得,水理论上可以升高的温度Δt水= Q吸 c水m水= 2.94×105 J 4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg = 70 ℃,此时水的末温t水=Δt水+t0'= 70℃+35℃=105℃,由于标准大气 压下水的沸点为100℃,水沸腾后吸 热,温度保持100℃不变,所以水的末 温只能达到100℃,则在标准大气压 下水升高的温度为100℃-35℃= 65℃. 水吸热后末温的确定 注意水沸腾时吸收热量、温度 不变,标准大气压下水的沸点为 100 ℃,避免得到末温超过100 ℃ 的错误数据. 12. 小于 2 [解析]晶体熔化时要 吸收热量,内能增加,故第6 min时的 内能小于第8 min时的内能;都加热 4 min,该物质在AB 段和CD 段吸收 的热 量 相 同,在 AB 段 温 度 升 高 10 ℃,在CD 段温度升高5 ℃,则 c2 c1= Q2 mΔt2 Q1 mΔt1 = Δt1 Δt2= 10℃ 5℃ =2. 13. D [解析]时间相等时,两种液体 放出的热量相等,由图示可以看出,乙 液体的温度降低得快,甲液体的温度 降低 得 慢,根 据 热 量 的 计 算 公 式 Q放=cmΔt可知,在质量相等、初温 相同、放出的热量也相同的情况下,谁 的温度降低得快,谁的比热容小,所 以,甲液体的比热容大,所以若甲、乙 两种液体中有一种是水,则一定是甲 液体,故①正确;由图可知,乙液体的 初温是60℃,放热12 min后乙液体 的末温是20℃,乙液体的温度降低了 40℃.故②错误; 读图可得,甲在 12 min内温度由60℃降低到40℃, 降低的温度是60℃-40℃=20℃, 已判断出甲液体是水,所以甲放出 的热量 Q放水 =c水m水Δt=4.2× 103 J/(kg·℃)×0.5 kg×20 ℃= 4.2×104 J,故③错误;由③知,0~ 12 min内水放出的热量Q放水=4.2× 104 J,0~12 min内乙液体放出的热 量Q放乙=Q放水,即c乙m乙Δt乙=Q放水, c乙×0.5 kg×40 ℃=4.2×104 J,解 得c乙=2.1×103 J/(kg·℃),故④正 确.故选D. 14. C [解析]放A 物体的水吸收的 热量Q吸1=c水m水Δt=c水m水×10℃, 放B 物体的水吸收的热量Q吸2= c水m水Δt'=c水m水×20℃,所以Q吸2= 2Q吸1 ①;物体A、B 的质量相等,加 热到相同的温度 t0,放入等质量、温 度同为t的水里,不计热量损失,物体 A 放出的热量等于水吸收的热量,所 以有Q放A=cAm(t0-tA)=Q吸1 ②; 物体B 放出的热量等于水吸收的 热量,可得 Q放B =cBm(t0-tB)= Q吸2 ③;由 ①②③ 式 得 Q放B = 2Q放A,即cBm(t0-tB)=2cAm(t0- tA) ④,其中tA 为A 物体使水达到 的末温,tB 为B 物体使水达到的末 温,因为tA=t+10℃,tB=t+20℃, 所以tA<tB,则t0-tB<t0-tA,结合 ④式得cB>2cA.故选C. 四、 机械能与内能的 相互转化 第1课时 机械能与内能的 相互转化 1. 做功 热传递 2. 化学 内 机械 3. 惯性 10 4. B 5. C 6. 做功 内 压缩 7. C [解析]题图所示的是点火爆炸 的实验装置,按动电火花发生器的按 钮,点燃盒内酒精,盒盖飞出去,是酒 精燃烧放热使气体膨胀,气体的内能 转化为盒盖的机械能,这与汽油机的 做功冲程的能量转化方式相同.C符 合题意. 8. C [解析]图甲中,进气门和排气 门都关闭,活塞向下运动,是做功冲 程.图乙中,进气门打开,排气门关闭, 活塞向下运动,是吸气冲程.图丙中, 进气门关闭,排气门打开,活塞向上运 动,是排气冲程.图丁中,进气门和排 气门都关闭,活塞向上运动,是压缩冲 程.内燃机的一个工作循环是吸气、压 缩、做功、排气,因此正确的顺序应是 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 42