2025年中考物理专题训练——质量和密度的综合计算

2025年中考物理专题训练——质量和密度的综合计算 一、计算题 1．小明在家拿一金属球玩耍时，突然想：这是一种什么金属呢？假如现已测出该金属球的质量是100g，当它的温度从85℃降低到15℃时放出的热量为3.22×103J，则： （1）这种金属的比热容是多少？ （2）通过查找资料可知，这是什么金属？ 2．小亮家有一个容积为 的水壶，水壶里装有初温25℃的水，在1个标准大气压下，小亮用天然气炉具对水进行加热至沸腾，水需要吸收多少热量？［已知水的比热容c水=4.2×103J/（kg · ℃） 3．要使500g冰的温度从-20℃升高到0℃，但冰未开始熔化，则需要多少热量？如果这些热量是由10℃的水温度降低到0℃来提供的，则需要多少10℃的水？[冰的比热容是，水的比热容是]。 4．有一根烧红的铁钉，温度是800℃，质量是1.5g，将它投入到某种液体中，该液体的初温是10℃，质量是26g，液体的温度达到20℃后不再升高。不考虑周围环境的影响和热损失，铁的比热容为0.46×103J/（kg•℃）。计算： （1）铁钉放出的热量； （2）该液体的比热容。 5．为提倡节能环保，我校大学城新校区新建学生宿舍中大量采用太阳能淋浴系统，如图甲是某品牌太阳能淋浴器，图乙是该太阳能淋浴器的内部构造示意图，水箱中A、B是底面积为40cm2，密度为1.25×103kg/m3的两个相同的实心圆柱体，通过细绳与压力传感开关相连。储水器的底面积为0.5m2，高为0.5m，压力传感开关的作用是当它受到竖直向下的拉力达到10N时闭合，使电动水泵M从进水口向储水器内注水，当拉力达到4N时断开，水泵停止向储水器注水，（压力传感开关与储水器间的距离、绳的质量与体积均忽略不计），求： （1）若水箱内有100kg的水，该太阳能热水器将水从25℃加热到50℃时水吸收的热量；[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] （2）若A、B的体积均为480cm3，则A、B受到的总重力为多少； （3）在满足（2）的前提下，已知压力传感器开关闭合前后储水器内水位差为32cm，求连接A、B的这段细绳的长度？ 6．某铁球的质量为3千克、温度为40℃。已知c铁=0.45×103J/(kg·℃)。 （1）求铁球所受到的重力G； （2）若铁球在冷却过程中放出5.4×104焦的热量，求铁球最终的温度t。 7．将一杯质量为、初温为的冷水倒入另一杯质量为、初温为的热水中，混合后的温度为t，不计热量损失，试推证：若，则。 8．实验测得0.5 kg某物质熔化时的温度随时间变化的图像如图所示，已知该物质在固态下的比热容为c1=2.1×103 J/（kg·℃）。不考虑热损失及物质的质量变化，假设这种物质从热源均匀吸热，请根据图像解答下列问题： （1）0~2 min内，物质吸收的热量为多少； （2）求该物质在液态下的比热容c2； （3）若质量为1 kg的某种晶体物质在完全熔化时所吸收的热量叫这种物质的熔化热，用“λ”表示，根据图像信息，计算该物质的熔化热λ。 9．小奇同学测量天然气灶火焰中心温度时，把一枚150g的金属块放在火焰中心加热足够长的时间后，立即投入到盛有200g、20℃水的绝热容器中（容器内部不与容器外部发生热传递），水温最高升到80℃。已知，，不计热量损失。求： （1）水温升高到80℃时，水吸收的热量是多少？ （2）天然气灶火焰中心的温度是多少？ 10．新情境如图甲是网上曾热销的一种“55度杯”，称“能很快将开水变成适饮的温水，而后又能将凉水变成适饮的温水”。为破解此中秘密，某中学物理小组设计了如图乙模型。设此杯内胆中封存着水，室温；现向杯中倒入、的开水，摇一摇，杯内水温迅速降至；饮用完后迅速将室温矿泉水倒入该杯，摇一摇，矿泉水的温度可升至，若忽略内胆及空间的热能消耗，则、分别为多少？[] 11．如图是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，该物质质量为0.2kg，[c水=4.2×103J/（kg•℃）]求： （1）BC段吸收的热量是多少J？ （2）AB段时该物质的比热容是多少？ 12．下表所示为几种物质的比热容，质量为5千克的干泥土温度升高20℃，吸收的热量为多少焦？ 几种物质的比热容 物质 比热容【焦/（千克·℃）】 水 4.2×103 煤油 2.1×103 干泥土 0.84×103 13．浴盆的冷水管水温为20℃，热水管水温为80℃，如果需要60kg的40℃温水，冷热水管各应放多少水？（不计热损失） 14．在一个标准大气压下，一个质量为2千克的金属块，被加热到500℃后，立即投入质量为1千克，初温为20℃的冷水中，不计热量损失，最终水温升高了30℃，求： (1)水吸收的热量； (2)金属块的比热容； (3)取出金属块后，给水继续加热，水又吸收了的热量，求水的末温。[水的比热容为] 15．2020年3月南海神狐海域第二轮试采可燃冰，可燃冰遇火即可燃烧（如图所示）。它是由甲烷与水在高压、低温条件下形成的类似冰状的结晶物质，1m3可燃冰约可转化为160m3的天然气（主要成分是甲烷）和0.8m3的水。则：[已知甲烷的密度为0.7g/L，ρ水＝1.0×103kg/m3，1m3＝1×103L，c水＝4.2×103J/（kg•℃）] （1）1m3可燃冰含水的质量是多少？ （2）可燃冰的密度是多少kg/m3？ （3）0.8m3的水温度升高5℃吸收的热量是多少？ 16．在物理学中，热量的单位有两种，一种是国际单位焦耳，简称“焦”，符号J；另一种是“卡路里”，简称“卡”，符号cal，这个单位被广泛使用在营养计量和健身手册上。“卡”是这样规定的：在1个标准大气压下，将1克水温度升高1摄氏度所需要吸收的热量为1卡。 (1)1卡合多少焦耳？ (2)小明每天健步走消耗的能量约6.3×105J相当于消耗能量多少卡？ (3)若运动员在长跑训练中汗水蒸发吸收热量，使质量为60kg的运动员体温下降0.1℃，求汗水蒸发吸收的热量。（人体主要成分是水，可认为人的比热容和水的比热容相等，水的比热容为 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《2025年中考物理专题训练——质量和密度的综合计算》参考答案 1．（1）460J/(kg·℃)；（2）铁 【详解】解：（1）由得，金属的比热容为 （2）根据资料可查出与铁的比热容相同，故这z种金属是铁。 答：（1）金属的比热容是460J/(kg·℃)； （2）金属球可能是铁球。 2．6.3×J 【详解】解：水需要吸收热量 Q吸=cmΔt=4.2××2kg×(100℃-25℃)=6.3×J 答：水需要吸收的热量是6.3×J。 3．（1）21000J；（2）500g 【详解】解：（1）冰的质量为 温度变化为 冰吸收的热量为 （2）由题知，冰升高温度吸收的热量由水降温放热提供，即 需要水的质量为 答：（1）使500g冰的温度从-20℃升高到0℃，需要吸收21000J的热量； （2）如果这些热量是由温度从10℃降低到0℃的水来供给的，需要500g10℃的水。 4．（1）538.2J；（2）2.07×103J/（kg•℃） 【详解】解：（1）铁钉放出的热量 （2）由题不考虑周围环境的影响和热损失知 因为 所以 答：（1）铁钉放出的热量是538.2J； （2）该液体的比热容是2.07×103J/（kg•℃）。 5．（1）1.05×107J；（2）12N；（3）17cm 【详解】解：（1）100kg的水，从25℃加热到50℃时水吸收的热量 Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×100kg×（50℃﹣25℃）＝1.05×107J （2）A、B的总体积 V＝VA+VB＝2×480×10-6m3＝9.6×10-4m3 A、B的总质量 m总＝ρV＝1.25×103kg/m3×9.6×10-4m3＝1.2kg A、B的总重力 G总＝m总g＝1.2kg×10N/kg＝12N （3）当水位最高时，圆柱体A、B受到的浮力最大，则绳子受到的拉力最小为F＝4N，此时AB受到的最大浮力 F总浮大＝G总-F＝12N-4N＝8N 其中B全部浸在水中，B受到的浮力 FB浮＝ρ水gVB＝1.0×103kg/m3×10N/kg×4.8×10-4m3＝4.8N A部分浸在水中，A受到的浮力 FA浮＝F总浮大-FB浮＝8N-4.8N＝3.2N 由F浮＝ρ水gV排可得，A排开水的体积 A浸在水中的深度 当水位最低时，圆柱体受到的浮力最小，绳子受到的拉力最大为F′＝10N，此时A全部露在水外，B部分浸在水中，B受的浮力 FB浮′＝G总-F′＝12N-10N＝2N 由F浮＝ρ水gV排可得，B排开水的体积 B浸在水中的深度 B的高度 B露在水外的高度 hB露＝hB-hB浸＝12cm-5cm＝7cm 开关闭合前后储水器内水位差为32cm，包括A浸在水的深度、B露出水面的高度和绳的长度，如图所示： 所以连接A、B的这段细绳的长度： L＝32cm-hA浸-hB露＝32cm-8cm-7cm＝17cm 答：（1）若水箱内有100kg的水，该太阳能热水器将水从20℃加热到50℃时水吸收的热量为1.05×107J； （2）A、B受到的总重力为12N； （3）连接A、B的这段细绳的长度17cm。 6．（1）29.4N；（2）0℃ 【详解】解：（1）铁球的质量为3千克，铁球所受到的重力 G=mg=3kg×9.8N/kg=29.4N （2）铁球在冷却过程中放出5.4×104焦的热量，铁球的温度变化量为 铁球的初始温度为40℃，则铁球最终的温度 t=t0-Δt=40℃-40℃=0℃ 答：（1）求铁球所受到的重力为29.4N； （2）铁球最终的温度是0℃。 7．见解析 【详解】冷水吸收的热量 热水放出的热量 由题可知 解得 因为 所以 8．（1）2.1×104 J；（2）4.2×103 J/（kg·℃）；（3）1.68×105 J/kg 【详解】解（1）由图像可知，该物质是晶体，0~2 min内，物质处于固态且处于吸热升温过程，m=0.5 kg，c1=2.1×103 J/（kg·℃），升高的温度为 所以物质吸收的热量 （2）由图像知，10~12 min内物质处于液态，T=2 min，Δt2=10 ℃，因为物质从热源均匀吸热，所以该物质吸收热量的多少与吸热时间成正比，这段时间内吸收的热量是2.1×104 J 故该物质在液态下的比热容 （3）由图像可知，熔化时间 0.5 kg该物质熔化过程中吸收的热量 该物质的熔化热 答：（1）0~2 min内，物质吸收的热量为2.1×104 J； （2）该物质在液态下的比热容c2为； （3）该物质的熔化热λ为。 9．（1）；（2）。 【详解】解：（1）水吸收的热量 （2）容器内部不与容器外部发生热传递，金属块放出的热量 达到热平衡后，金属块的温度与水的温度相同，金属块的质量 由可知，金属块的初温 ， 金属块放在火焰中心加热足够长的时间后，金属块的温度与火焰中心的温度相同，所以火焰中心的温度为。 答：（1）水温升高到80℃时，水吸收的热量是； （2）天然气灶火焰中心的温度是。 10．为，为 【详解】解：倒入的热水后，热水放出的热量 杯内胆中水吸收热量 不计热量损失，则，即 解得，再将室温矿泉水倒入杯中时，矿泉水吸收的热量 杯内胆中水放出热量 不计热量损失，则即 解得。 答：若忽略内胆及空间的热能消耗，则为，为。 11．（1）4.2×103J；（2）2.1×103J/（kg•℃） 【详解】解：由图像可知该物质的熔点为0℃，该物质是水。 （1）CD段表示液态水的吸热升温过程 冰化水，水的质量 CD段水吸收的热量 用相同的加热源，在相同时间内吸收的热量相同，BC段的加热时间等于CD段加热时间，则BC段吸收的热量等于CD段吸收的热量为4.2×103J。 （2）用相同的加热源，在相同时间内吸收的热量相同，AB段的加热时间等于CD段加热时间，则AB段吸收的热量等于CD段吸收的热量，冰化水，质量不变 ， 由可知，AB段（冰）的比热容是CD段（水）比热容的，即 答：（1）BC段吸收的热量是4.2×103J； （2）AB段时该物质的比热容是2.1×103J/（kg•℃）。 12． 【详解】质量为5千克的干泥土温度升高20℃，吸收的热量为 13．40kg，20kg 【详解】解：设热水的质量为m1，则冷水的质量为 m2＝m﹣m1＝60kg﹣m1 热水放出的热量为 Q放＝cm1（t﹣t01）＝4.2×103J/（kg·℃）×m1×（80℃﹣40℃） 冷水吸收的热量为 Q吸＝cm2（t02﹣t）＝4.2×103J/（kg·℃）×m2×（40℃﹣20℃） 因为不计热量损失，所以Q吸＝Q放，即有 4.2×103J/（kg·℃）×m1×（80℃﹣40℃）＝4.2×103J/（kg·℃）×m2×（40℃﹣20℃） 解得 m1＝20kg，m2＝40kg 答：应该放冷水40kg，热水20kg。 14．(1) (2) (3)75℃ 【详解】（1）水吸收的热量 （2）不计热量损失，金属块放出的热量等于水吸收的热量，即 金属块的末温与水的末温相同为 t=t0水+∆t=20℃+30℃=50℃ 金属块的比热容 （3）水又被加热后，其末温 15．（1）800kg；（2）912；（3）1.68×107J 【详解】解：（1）由得，水的质量 （2）甲烷的质量 1m3可燃冰的质量     则可燃冰的密度 （3）0.8m3的水温度升高5℃吸收的热量 答：（1）1m3可燃冰含水的质量是800kg； （2）可燃冰的密度是912kg/m3； （3）0.8m3的水温度升高5℃吸收的热量是1.68×107J。 16．(1)4.2J (2) (3) 【详解】（1）解：根据题意可得，1卡合为 （2）根据，小明每天健步走消耗的能量约6.3×105J，则相当于消耗能量卡数为 （3）根据题意可知，汗水蒸发吸收的热量为 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$