内容正文:
10.1 热量 物质的比热容
目录
题型分组基础练 2
题型01 比较不同物质的吸热情况 2
题型02 比热容的概念(定义、单位、意义及简单计算) 3
题型03 水的比热容及应用 4
题型04 热量的计算 5
题型05 比热容图像问题 5
题型06 热平衡方程 7
巩固提高综合练 7
题型分组基础练
题型01 比较不同物质的吸热情况
1.某同学用如图甲所示的实验装置,比较不同物质的比热容。将分别盛有100g水和100g食用油的两个相同试管固定在铁架台上,温度传感器的探头与水和食用油良好接触,将温度传感器与计算机相连,计算机上显示温度随时间变化的图线如图乙所示。已知水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃);不计热量损失,下列说法正确的是( )
A.图线A描述的是水
B.食用油的比热容为2.8×103 J/(kg·℃)
C.0~2min,水吸收的热量为1.68×104 J
D.加热2min,水吸收的热量大于食用油温度传感器吸收的热量
2. 利用如图所示的装置探究不同物质的吸热情况,图中电加热器的规格相同。下列说法正确的是( )
A.除图示器材外,只需要添加的测量器材是量筒
B.实验中应量取体积相同的水和食用油
C.实验中通过加热时间的长短来反映液体吸收热量的多少
D.通过实验可以初步得出:不同物质升高的温度相同时,吸收的热量一定相同
3.探究“比较水和煤油吸热能力”的实验中,采用如图所示加热装置。
(1)除图中所显示的实验器材,本实验还需的测量器材有 ;
(2)加热过程中,水和煤油吸热的多少是通过 来反映的;
(3)实验记录的数据如表。
质量m
相同
加热的时间t/min
0
1
2
3
4
5
水的温度t/℃
20
26
31
36
41
45
煤油的温度t/℃
20
33
45
56
66
75
①分析表中的数据,得到的结论是: ;
②从表格中提取能得到该结论的信息是: 。
题型02 比热容的概念(定义、单位、意义及简单计算)
4.水的比热容是4.2×103焦/(千克·℃),其单位读作________,其物理意义是:质量为1千克的水,_________。把一杯水倒掉一半,剩余水的比热容将______(选填“变大”、“不变”或“变小”)。
5. 质量为5kg的某种金属块,温度从40℃升高到70℃时吸收了1.95×104J热量,这种金属块的比热容是多少?它可能是哪种金属?
几种物质的比热容 J/(kg•℃)
铝 0.88×103
铅 0.13×103
铁 0.46×103
铜 0.39×103
6. 下列关于比热容的说法中,正确的是( )
A.温度高的钢块比温度低的钢块比热容大
B.质量小的铁球比质量大的铁球比热容大
C.一桶水的比热容比一碗水的比热容大
D.比热容是物质的特性之一,可以用来鉴别物质
7. 下表列出一些物质的比热容,根据表中数据,下列判断正确的是 ( )
物质
水
煤油
冰
铝
铜
比热容/[J/(kg·℃)]
4.2×103
2.1×103
2.1×103
0.88×103
0.39×103
A.质量相等的铝和铜升高相同的温度,铝吸收的热量更多
B.物质的物态发生变化,比热容不变
C.不同物质的比热容一定不同
D.质量相等的水和煤油吸收相同的热量,水升高的温度更多
题型03 水的比热容及应用
8.下列事例中不是利用水的比热容大的特性的是( )
A.夏天.在地上洒水会感到凉快
B.北方楼房内的“暖气”用水作为介质
C.海边昼夜温差变化比沙漠中小
D.生物体内水的比例高,有助于调节自身的温度
9.根据下表中的数据,下列判断正确的是( )
一些物质的比热容[J/(kg•℃)]
水
4.2×103
铝
0.88×103
煤油、冰
2.1×103
干泥土
0.84×103
沙石
0.92×103
铜
0.39×103
A.物质的比热容与物质的状态无关
B.在阳光照射下,干泥土比湿泥土升温慢
C.质量相等的铝块和铜块升高相同的温度,铝块吸收的热量多
D.因为水的比热容较大,所以沿海地区比内陆地区昼夜温差大
10.从海风形成的示意图可知,海风形成的根本原因是:与海洋相比,陆地的( )
A.比热容较小,在相同日照条件下升温较快,气温较高
B.比热容较小,在相同日照条件下升温较慢,气温较低
C.比热容较大,在相同日照条件下升温较快,气温较高
D.比热容较大,在相同日照条件下升温较慢,气温较低
11.如图,是我国古代的一种取暖用具——黑漆描金手炉。在手炉中装满热水后抱在怀中,便可取暖,这是利用了 的方式改变内能,手炉中装热水,是利用了水的 较大。
12.如图是刘星在“十一”假期探究“海水和海滩的温度随时间变化的规律”时画的一张示意图。根据图给的信息,刘星观察的时间是 (选填“中午”或“傍晚”),产生这一现象的原因是水的 比沙石的大。
题型04 热量的计算
13. 已知水的比热容为4.2×103J/(kg· ℃),如图所示的一次性纸杯倒满开水,温度降低到可以饮用时,放出的热量最可能是( )
A.1×104J B.6×104J C.1×105J D.3×105J
14. 甲、乙两物体的比热容之比为2:5,吸收热量之比为5:1时,它们升高的温度相同,则甲、乙两物体的质量之比是( )
A.1:2 B.2:1 C.25:2 D.2:25
15.如图是一些小冰块温度随加热时间变化的图像,假设单位时间内物体吸收的热量相等。由图像可知:
(1)冰熔化过程中,温度 ,需要 (选填“吸热”或“放热”);
(2)AB段比CD段 快,可以说明冰比水的比热容小。100g冰温度从-5℃升高到0℃,吸收的热量为 J。【c冰=2.1×103J/(kg· ℃)】
题型05 比热容图像问题
16. 为了比较A、B两种液体的吸热能力,小亮用完全相同的加热装置对质量分别为100g和400g的A、B两液体进行加热,根据实验数据绘制的温度随时间变化的图像如图所示。根据图像信息,下列说法中正确的是( )
A.A、B两液体在0~8min内吸收的热量之比为2:1
B.A、B两液体的比热容之比为1:2
C.B液体的吸热能力比A液体的强
D.A液体比B液体更适合作发动机的冷却液
17.如图所示,小健往甲、乙两个杯子中倒入等质量的热水,同时开始计时,测得水温随时间变化的图象如图所示。可推测( )
A.乙杯中的热水先降至60℃
B.甲杯中的水在0~10min放出的热量比乙杯的多
C.两杯水的质量及初温相同,降温速度不同是因为两杯水的比热容不同
D.由上述实验可得结论:两杯热水降温快慢不同唯一的原因是两个杯子的材料不同
18. 如图为小明加热质量为0.2kg某物质时,测得其温度随时间变化的图像。已知该物质在固态时的比热容为c1=2.1×103J/(kg·℃);假设这种物质从热源吸热的功率恒定不变,根据图像解答下列问题:
(1)在最初的2min内,物质吸收的热量为 J。
(2)该物质液态的比热容c2= J/(kg·℃)。
(3)该物质在第4分钟时的内能 (选填“小于”、“等于”或“大于”)第8分钟时的内能。
题型06 热平衡方程
19.将质量相等的铁块和铝块同时放在沸水中加热相当长的时间,再迅速让它们相互接触, 下列说法正确的是( )(已知 c铁<c铝)
A.铁块和铝块吸收的热量一样多 B.热量从铁块传到铝块
C.热量从铝块传到铁块 D.它们之间不发生热传递
20.把凉牛奶放在热水中加热,经过一段较长时间,它们的温度随时间变化的图象如图所示。若牛奶的质量与热水相同,则其中 (选填“甲”或“乙”)代表牛奶温度变化的图象,假设不考虑热损失,从图象可以发现,甲、乙的比热容之比为 。
21.为了测定铅的比热容,把质量为200g的铅块加热到98℃,再投入到80g的12℃水中,充分混合后水的温度为18℃。已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),若不计热损失,求:
(1)水吸收的热量;
(2)铅的比热容。
巩固提高综合练
22.如图甲,利用相同规格的加热器加热等质量的a、b两种液体,得到温度随时间变化的图像如图乙,分析可知( )
A.相同时间内a中加热器产生的热量比b中的多
B.a和b的吸热能力都随着温度的升高不断增大
C.升高相同温度a所用时间比b少,a的吸热能力比b弱
D.相同时间内a升高的温度比b多,a的吸热能力比b强
23. 在探究不同物质吸热升温的现象时,将相等 的沙子和水分别装入易拉罐中,用相同的热源和方法加热,则单位时间内沙子和水吸收的热量 ;如图所示,实验得到沙子和水的温度随时间变化的图像,其中a是 的图像。
24. 一保温杯中装有质量为200g,温度为25℃的水。将一个质量为100g,温度为100℃的金属块放入杯中,一段时间后杯内水和金属块的温度稳定在30℃,假设金属块放出的热量全部被水吸收,已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),则该金属块的比热容为 J/(kg·℃)。
25.如图甲所示是“探究不同物质吸热升温的现象”实验装置两个相同的易拉罐中分别装有质量相同的a、b两种液体,用相同的装置加热,根据记录的实验数据绘制的温度与时间的关系图像如图乙所示,下列说法中正确的是 ( )
A.吸收相同热量,a液体温度升得更高
B.升高相同温度,a液体吸收热量更多
C.a液体的比热容大于b液体的比热容
D.两种液体初温不同,无法比较它们的比热容大小
26.同学们通过地理课的学习知道,温带海洋性气候大多分布在沿海地区,而温带大陆性气候大多分布在内陆地区。如图所示,为两气候地区的全年温度变化曲线,从物理的角度分析,下列说法正确的是( )
A.A气温变化小是因为沙石吸收热量少 B.A气温变化小是因为海水的比热容大
C.B气温变化大是因为砂石放出热量多 D.B气温变化大是因为海水吸收热量多
27. 如图甲所示,规格相同的容器中装了相同质量的纯净水,用不同的加热器加热,忽略散热,得到如图乙的图像,下列说法正确的是( )
A.甲烧杯中的水温上升快,说明甲杯中的水的比热容比乙杯中的水比热容小
B.甲杯的水加热2min与乙杯的水加热3min吸收的热量相同
C.吸收相同热量,甲杯的水升温比乙杯的多
D.加热相同时间,两杯水吸收的热量相同
28. 如图甲,在探究“不同物质吸热能力”的实验中:
(1)在两个相同的烧杯中加入 相同、初温相同的水和煤油()。并且选用规格相同电加热器,通过 来显示水和煤油吸收热量的多少;
(2)水和煤油温度随时间变化的图像如图乙所示;
①根据图甲、图乙可判断出a物质是 ;
②根据图乙可知:质量相等的a和b两种液体,在升高相同温度时, 液体吸收的热量较多,b物质吸热能力较 。
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10.1 热量 物质的比热容
目录
题型分组基础练 2
题型01 比较不同物质的吸热情况 2
题型02 比热容的概念(定义、单位、意义及简单计算) 3
题型03 水的比热容及应用 5
题型04 热量的计算 6
题型05 比热容图像问题 8
题型06 热平衡方程 11
巩固提高综合练 13
题型分组基础练
题型01 比较不同物质的吸热情况
1.某同学用如图甲所示的实验装置,比较不同物质的比热容。将分别盛有100g水和100g食用油的两个相同试管固定在铁架台上,温度传感器的探头与水和食用油良好接触,将温度传感器与计算机相连,计算机上显示温度随时间变化的图线如图乙所示。已知水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃);不计热量损失,下列说法正确的是( )
A.图线A描述的是水
B.食用油的比热容为2.8×103 J/(kg·℃)
C.0~2min,水吸收的热量为1.68×104 J
D.加热2min,水吸收的热量大于食用油温度传感器吸收的热量
【答案】B
【详解】A.由图乙可知,相同质量下,用相同热源加热相同时间,B液体的温度上升较慢,即B液体是水,故A错误;
B.由图乙可知,当水和食用油上升40℃时,食用油与水所吸收热量之比为2:3,根据Q="cm Δt可知食用油的比热容,故B正确;
CD.0-2min水吸收的热量和食用油吸收的热量相同,即
故CD错误;
故选B。
2. 利用如图所示的装置探究不同物质的吸热情况,图中电加热器的规格相同。下列说法正确的是( )
【答案】C
【详解】A.实验中需要控制水和油的质量相同,实验中需要记录水和油温度变化和加热时间,故实验中还需要天平和秒表,故A错误;
B.水和食用油的密度不同,由ρ=m/V得,相同质量水和食用油的体积不同,所以实验中应量取体积不同的水和食用油,故B错误;
C.实验中用相同的加热器加热,相同时间加热器放出热量相同,实验中通过加热时间的长短来反映液体吸收热量的多少,故C正确;
D.实验中通过不同物质,在升高的温度相同时,吸收的热量不同,得出不同物质的吸热能力不同,故D错误。故选C。
A.除图示器材外,只需要添加的测量器材是量筒
B.实验中应量取体积相同的水和食用油
C.实验中通过加热时间的长短来反映液体吸收热量的多少
D.通过实验可以初步得出:不同物质升高的温度相同时,吸收的热量一定相同
3.探究“比较水和煤油吸热能力”的实验中,采用如图所示加热装置。
(1)除图中所显示的实验器材,本实验还需的测量器材有 ;
(2)加热过程中,水和煤油吸热的多少是通过 来反映的;
(3)实验记录的数据如表。
质量m
相同
加热的时间t/min
0
1
2
3
4
5
水的温度t/℃
20
26
31
36
41
45
煤油的温度t/℃
20
33
45
56
66
75
①分析表中的数据,得到的结论是: ;
②从表格中提取能得到该结论的信息是: 。
【答案】 秒表和天平 加热时间 水的吸热能力大于煤油的吸热能力 质量相同的水和煤油吸热相同的热量,水升温慢
【详解】(1)(2)用相同的酒精灯加热质量相同的水和煤油,通过加热时间的长短来比较吸热多少,这种方法叫转换法。根据比较吸热能力的方法,故需要天平和秒表。
(3)分析表中的数据可知,质量相同的水和煤油加热相同时间,水升温慢,煤油升温快,因此水的吸热能力大于煤油的吸热能力。
题型02 比热容的概念(定义、单位、意义及简单计算)
4.水的比热容是4.2×103焦/(千克·℃),其单位读作________,其物理意义是:质量为1千克的水,_________。把一杯水倒掉一半,剩余水的比热容将______(选填“变大”、“不变”或“变小”)。
【答案】焦每千克摄氏度,温度升高(或降低)1℃吸收(或放出)的热量是4.2×103焦,不变。
【解析】水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),单位读作焦每千克摄氏度;它表示1kg的水温度升高(或降低)1℃所吸收(或放出)的热量是4.2×103J;比热容是物质的一种特性,与物质的质量无关,所以水的质量减少后水的比热容不变。
5. 质量为5kg的某种金属块,温度从40℃升高到70℃时吸收了1.95×104J热量,这种金属块的比热容是多少?它可能是哪种金属?
几种物质的比热容 J/(kg•℃)
铝 0.88×103
铅 0.13×103
铁 0.46×103
铜 0.39×103
【答案】0.13×103J/(kg•℃);可能是铅金属
【详解】由Q吸=cm(t﹣t0)可得,金属块的比热容
查表可知,这种金属可能是铅。
答:这种金属块的比热容是0.13×103J/(kg•℃),可能是铅金属。
6. 下列关于比热容的说法中,正确的是( )
A.温度高的钢块比温度低的钢块比热容大
B.质量小的铁球比质量大的铁球比热容大
C.一桶水的比热容比一碗水的比热容大
D.比热容是物质的特性之一,可以用来鉴别物质
【答案】D
【详解】ABC.比热容是物质的一种特性,是物质的基本特性之一,比热容的大小与物体温度高低、质量大小、是否放热、物质的内能多少都没有关系,故ABC错误;
D.比热容是物质的一种特性,不同的物质比热容一般不同,所以可以用来鉴别物质,故D正确。
故选D。
7. 下表列出一些物质的比热容,根据表中数据,下列判断正确的是 ( )
物质
水
煤油
冰
铝
铜
比热容/[J/(kg·℃)]
4.2×103
2.1×103
2.1×103
0.88×103
0.39×103
A.质量相等的铝和铜升高相同的温度,铝吸收的热量更多
B.物质的物态发生变化,比热容不变
C.不同物质的比热容一定不同
D.质量相等的水和煤油吸收相同的热量,水升高的温度更多
【答案】A
【详解】A.由表中数据可知,铝的比容热大于铜,根据Q=cm Δt可知,质量相等的铝和铜升高相同的温度,铝吸收的热量更多,故A正确;
B.由表中数据可知,水凝固成冰,比热容变小,故B错误;
C.由表中数据可知,冰和煤油的比热容相同,故C错误;
D.由表中数据可知,水的比热容大于煤油,根据Q=cm Δt可知,质量相等的水和煤油吸收相同的热量,煤油升高的温度更多,故D错误。
故选A。
题型03 水的比热容及应用
8.下列事例中不是利用水的比热容大的特性的是( )
A.夏天.在地上洒水会感到凉快
B.北方楼房内的“暖气”用水作为介质
C.海边昼夜温差变化比沙漠中小
D.生物体内水的比例高,有助于调节自身的温度
【答案】A
【详解】A.夏天在地上洒水感到凉快是利用了水的蒸发吸热,而不是利用水的比热容大的特点,故A符合题意;
B.因为水的比热容大,相同质量的水和其它物质比较,降低相同的温度,水放出的热量多,所以北方楼房内的“暖气”用水作为介质,故B不符合题意;
沿海地区和沙漠地区相比,沿海地区水多,水的比热容大,在相同的吸放热条件下,水的C.温度变化小,冬暖夏凉,昼夜温差小;沙漠地区多砂石,砂石的比热容较小,在相同的吸热条件下,砂石的温度变化大,故C不符合题意;
D.生物体内水的比例大,有助于调节自身的温度,是利用了水的比热容大的特点,故D不符合题意.
9.根据下表中的数据,下列判断正确的是( )
一些物质的比热容[J/(kg•℃)]
水
4.2×103
铝
0.88×103
煤油、冰
2.1×103
干泥土
0.84×103
沙石
0.92×103
铜
0.39×103
A.物质的比热容与物质的状态无关
B.在阳光照射下,干泥土比湿泥土升温慢
C.质量相等的铝块和铜块升高相同的温度,铝块吸收的热量多
D.因为水的比热容较大,所以沿海地区比内陆地区昼夜温差大
【答案】C
【详解】A.物质的比热容与物质的状态有关,故A错误。
B.在阳光照射下,干泥土比湿泥土升温快,因为湿泥土含水较多,而水的比热容比干土的比热容大,所以升温较慢,故B错误。
C.质量相等的铝块和铜块升高相同的温度,因为铝的比热容比铜大,质量相同、温升相同,铝必然要吸收更多的热量;故C正确;
D.因为水的比热容较大,所以沿海地区比内陆地区昼夜温差小;故D错误。
故选C。
10.从海风形成的示意图可知,海风形成的根本原因是:与海洋相比,陆地的( )
A.比热容较小,在相同日照条件下升温较快,气温较高
B.比热容较小,在相同日照条件下升温较慢,气温较低
C.比热容较大,在相同日照条件下升温较快,气温较高
D.比热容较大,在相同日照条件下升温较慢,气温较低
【答案】A
【详解】与海洋相比,陆地以砂石和泥土为主,砂石和泥土的比热容比水小,在相同的日照条件下,质量相同的砂石、泥土和水,吸收相同热量,根据Δt=Q/cm可知,砂石和泥土比热容小,上升的温度高,此时陆地表面温度比海面温度高,陆地表面的空气温度高,密度小,热空气上升,海面的冷空气吹过来形成海风。故A符合题意,BCD不符合题意。故选A。
11.如图,是我国古代的一种取暖用具——黑漆描金手炉。在手炉中装满热水后抱在怀中,便可取暖,这是利用了 的方式改变内能,手炉中装热水,是利用了水的 较大。
【答案】 热传递 比热容
【详解】根据题意可知,在手炉中装满热水后抱在怀中,便可取暖,人手吸收热量,内能增大,这种方式是通过热传递改变内能,因为水的比热容较大,与其他物质相比在相同质量时,降低相同的温度放出的热量更多,所以,手炉中装热水。
12.如图是刘星在“十一”假期探究“海水和海滩的温度随时间变化的规律”时画的一张示意图。根据图给的信息,刘星观察的时间是 (选填“中午”或“傍晚”),产生这一现象的原因是水的 比沙石的大。
【答案】 中午 比热容
【详解】由图可知海滩上温度高,这是由于水的比热容比砂石大,太阳光照下吸收相同的热量,砂石升高的温度大,因此,白天海滩温度比较高。
题型04 热量的计算
13. 已知水的比热容为4.2×103J/(kg· ℃),如图所示的一次性纸杯倒满开水,温度降低到可以饮用时,放出的热量最可能是( )
A.1×104J B.6×104J C.1×105J D.3×105J
【答案】B
【详解】一次性纸杯能盛水的质量在200g=0.2kg左右,开水温度降低到可以饮用时,降低的温度大约为50℃,水放出的热量是
Q放=c mΔt=4.2×103J/(kg·C)×0.2kg×50℃=4.2×104J
经比较B比较接近,故B符合题意,ACD不符合题意。故选B。
14. 甲、乙两物体的比热容之比为2:5,吸收热量之比为5:1时,它们升高的温度相同,则甲、乙两物体的质量之比是( )
A.1:2 B.2:1 C.25:2 D.2:25
【答案】C
【详解】因为升温相同,可得甲、乙两物体的质量之比是
故ABD不符合题意,C符合题意。故选C。
15.如图是一些小冰块温度随加热时间变化的图像,假设单位时间内物体吸收的热量相等。由图像可知:
(1)冰熔化过程中,温度 ,需要 (选填“吸热”或“放热”);
(2)AB段比CD段 快,可以说明冰比水的比热容小。100g冰温度从-5℃升高到0℃,吸收的热量为 J。【c冰=2.1×103J/(kg· ℃)】
【答案】 不变 吸热 升温 1050
【详解】(1)冰是晶体,晶体在熔化过程中,吸收热量,温度保持不变。故冰熔化过程中,温度保持不变,需要吸热。
(2)由图可知,AB段比CD段升温快,说明冰比水的比热容小。
冰的质量为m=100g=0.1kg
温度变化为Δt=0℃-(-5℃)=5℃
冰吸收的热量是Q吸=c冰mΔt=2.1×103J/(kg·C)×0.1kg×5℃=1050J
题型05 比热容图像问题
16. 为了比较A、B两种液体的吸热能力,小亮用完全相同的加热装置对质量分别为100g和400g的A、B两液体进行加热,根据实验数据绘制的温度随时间变化的图像如图所示。根据图像信息,下列说法中正确的是( )
A.A、B两液体在0~8min内吸收的热量之比为2:1
B.A、B两液体的比热容之比为1:2
C.B液体的吸热能力比A液体的强
D.A液体比B液体更适合作发动机的冷却液
【答案】D
【详解】A.AB被相同的加热装置加热,被加热相同时间,AB吸收热量相同,则A、B两液体在0~8min内吸收的热量之比为1:1,故A错误;
B.由图得,AB加热8min 吸收相同的热量,A温度上升
ΔtA=40℃-20℃=20℃
B温度上升ΔtB=30℃-20℃=10℃
A、B的质量分别为100g、400g,由Q吸=cmΔt得,A、B两液体的比热容之比为
故B错误;
C. B的比热容小于A的比热容,即液体的吸热能力比A液体的弱,故C错误;
D.A比热容较大,相同质量的AB升高相同温度,A吸收的热量较多,则A液体比B液体更适合作发动机的冷却液,故D正确。故选D。
17.如图所示,小健往甲、乙两个杯子中倒入等质量的热水,同时开始计时,测得水温随时间变化的图象如图所示。可推测( )
A.乙杯中的热水先降至60℃
B.甲杯中的水在0~10min放出的热量比乙杯的多
C.两杯水的质量及初温相同,降温速度不同是因为两杯水的比热容不同
D.由上述实验可得结论:两杯热水降温快慢不同唯一的原因是两个杯子的材料不同
【答案】B
【详解】A.由图可知,甲杯中的热水先降至60℃,故A错误;
B.由题意可知,甲乙都为水、质量相等,在0~10min内Δt甲>Δt乙,根据Q放=cmΔt可知,Q甲>Q乙,即甲杯中的水放出的热量较多,故B正确;
CD.甲乙都为水,即两杯水的比热容相同,而两杯热水降温快慢不同的原因可能是两个杯子开口散热面积的大小或杯身散热的材料不同等,故CD错误。
故选B。
18. 如图为小明加热质量为0.2kg某物质时,测得其温度随时间变化的图像。已知该物质在固态时的比热容为c1=2.1×103J/(kg·℃);假设这种物质从热源吸热的功率恒定不变,根据图像解答下列问题:
(1)在最初的2min内,物质吸收的热量为 J。
(2)该物质液态的比热容c2= J/(kg·℃)。
(3)该物质在第4分钟时的内能 (选填“小于”、“等于”或“大于”)第8分钟时的内能。
【答案】 8.4×103 4.2×103 小于
【详解】(1)在最初2min内,物体处于固态的升温吸热过程,升高的温度为
所以物质吸收的热量为
(2)该物质吸热的功率为
由图像可知,该物质在10min到12min内物质处于液态,物体升高的温度为
因吸热功率不变,所以
则该物质在液态下的比热容为
(3)该物质在熔化过程中吸收热量,分子运动剧烈,内能增大。
题型06 热平衡方程
19.将质量相等的铁块和铝块同时放在沸水中加热相当长的时间,再迅速让它们相互接触, 下列说法正确的是( )(已知 c铁<c铝)
A.铁块和铝块吸收的热量一样多 B.热量从铁块传到铝块
C.热量从铝块传到铁块 D.它们之间不发生热传递
【答案】D
【详解】A.将铁块和铝块放在沸水中煮一段较长的时间,二者的末温相同,由于初温相同,所以 升高的温度相同;因为铝的比热容比铁的比热容大,在铁块和铝块的初温和末温、质量都相同时,由Q吸=cmΔt知道,比热容大的吸收的热量多,因此铝块比铁块吸收的热量多,故 A 错误;
BCD.因铁块和铝块在沸水中加热相当长的时间后取出,所以它们从水中取出后温度都相等,当把它们放在一起时,它们之间不发生热传递,故BC错误,D正确。
故选D。
20.把凉牛奶放在热水中加热,经过一段较长时间,它们的温度随时间变化的图象如图所示。若牛奶的质量与热水相同,则其中 (选填“甲”或“乙”)代表牛奶温度变化的图象,假设不考虑热损失,从图象可以发现,甲、乙的比热容之比为 。
【答案】 乙 2:1
【详解】把凉牛奶放在热水中加热,牛奶吸热、温度升高,热水放热、温度降低,直至两者的末温相等,因此甲是水的温度变化图象,乙是牛奶的温度变化图象;
若不考虑热损失,热水和凉牛奶发生热传递时,凉牛奶吸收的热量和热水放出的热量相同;根据图象可知,凉牛奶温度升高了60℃-20℃=40℃,
热水温度降低了80℃-60℃=20℃,
即Δt奶=2Δt水,
不考虑热损失,则Q奶吸=Q水放,
已知m奶=m水,
由Q=cmΔt可得甲、乙的比热容之比:
。
21.为了测定铅的比热容,把质量为200g的铅块加热到98℃,再投入到80g的12℃水中,充分混合后水的温度为18℃。已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),若不计热损失,求:
(1)水吸收的热量;
(2)铅的比热容。
【答案】(1)2.016×103J;(2)126J/(kg·℃)
【详解】(1)水吸收的热量
水吸收的热量2.016×103J。
(2)已知不计热损失,则
由Q放=cmΔt得:铅的比热容
铅的比热容是126J/(kg·℃)。
答:(1)水吸收的热量为2.016×103J;(2)铅的比热容是126J/(kg·℃)。
巩固提高综合练
22.如图甲,利用相同规格的加热器加热等质量的a、b两种液体,得到温度随时间变化的图像如图乙,分析可知( )
A.相同时间内a中加热器产生的热量比b中的多
B.a和b的吸热能力都随着温度的升高不断增大
C.升高相同温度a所用时间比b少,a的吸热能力比b弱
D.相同时间内a升高的温度比b多,a的吸热能力比b强
【答案】C
【详解】A.实验中使用相同规格的加热器,则相同时间内a中加热器产生的热量与b中的加热器产生的热量相同,故A不符合题意;
B.吸热能力是物质的属性,保持不变,所以a和b的吸热能力不会随着温度的升高而发生变化,故B不符合题意;
C.由于相同时间内a中加热器产生的热量与b中的加热器产生的热量相同,则相同时间内两种液体吸收的热量相同;升高相同的温度,a所用时间比b少,则a吸收的热量少,a、b两种液体的质量相等,由c=Q/mΔt可知,a的吸热能力比b弱,故C符合题意;
D.由于相同时间内a中加热器产生的热量与b中的加热器产生的热量相同,则相同时间内两种液体吸收的热量相同,相同时间内a升高的温度比b多,a、b两种液体的质量相等,由c=Q/mΔt可知,a的吸热能力比b弱,故D不符合题意。
故选C。
23. 在探究不同物质吸热升温的现象时,将相等 的沙子和水分别装入易拉罐中,用相同的热源和方法加热,则单位时间内沙子和水吸收的热量 ;如图所示,实验得到沙子和水的温度随时间变化的图像,其中a是 的图像。
【答案】 质量 相同 沙子
【详解】在探究不同物质吸热升温的现象时,采用了控制变量的方法,要将相等质量的沙子和水分别装入易拉罐中;用相同的热源和方法加热,则单位时间内沙子和水吸收的热量的相同。
相同时间吸收的热量相等,如图所示,相同时间图像a的温度变化大,由公式Q吸=cmΔt可知,质量相等的沙子和水,a的比热容较小,沙子的比热容比水的比热容小,因此a是沙子的图像。
24. 一保温杯中装有质量为200g,温度为25℃的水。将一个质量为100g,温度为100℃的金属块放入杯中,一段时间后杯内水和金属块的温度稳定在30℃,假设金属块放出的热量全部被水吸收,已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),则该金属块的比热容为 J/(kg·℃)。
【答案】0.6×103
【详解】由题意知,水吸收的热量为
Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×200×10-3kg×(30℃-25℃)=4.2×103J
因金属块放出的热量全部被水吸收,则金属块放出的热量为4.2×103J,则金属块的比热容为
25.如图甲所示是“探究不同物质吸热升温的现象”实验装置两个相同的易拉罐中分别装有质量相同的a、b两种液体,用相同的装置加热,根据记录的实验数据绘制的温度与时间的关系图像如图乙所示,下列说法中正确的是 ( )
A.吸收相同热量,a液体温度升得更高
B.升高相同温度,a液体吸收热量更多
C.a液体的比热容大于b液体的比热容
D.两种液体初温不同,无法比较它们的比热容大小
【答案】A
【详解】A.实验中用相同的装置加热,相同时间内两种液体吸收热量相同。由图乙可知,加热相同的时间,吸收相同热量,a液体温度升得更高,故A正确;
BC.由图乙可知,质量相同的a、b两种液体,升高相同温度,a液体需要的加热时间较短,吸收热量较少,则a液体的比热容小于b液体的比热容,故BC错误;
D.根据比较比热容大小的两种方法可知,比较不同物质比热容大小时,不需要控制初温相同,故D错误。
故选A。
26.同学们通过地理课的学习知道,温带海洋性气候大多分布在沿海地区,而温带大陆性气候大多分布在内陆地区。如图所示,为两气候地区的全年温度变化曲线,从物理的角度分析,下列说法正确的是( )
A.A气温变化小是因为沙石吸收热量少 B.A气温变化小是因为海水的比热容大
C.B气温变化大是因为砂石放出热量多 D.B气温变化大是因为海水吸收热量多
【答案】B
【详解】AB.根据生活常识可知,沿海地区水多,内陆地区水少、沙石多;因为水的比热容较大,沙石的比热容小,白天,相同质量的水和沙石比较,吸收相同的热量,水的温度升高的少;夜晚,放出相同的热量,水的温度降低的少,使得沿海地区昼夜的温差小,各月份平均气温变化小;而内陆城市的昼夜温差较大,各月份平均气温变化也较大,由图可知,A气温变化小,这是因为海水的比热容大,吸收或放出相同的热量时,水的温度变化小,故A错误,B正确;
CD.由图可知,B气温变化大,属于温带大陆性气候,这是因为沙石的比热容较小,吸收或放出相同的热量时,沙石的温度变化大,并不是沙石放出的热量多,故CD错误。
故选B。
27. 如图甲所示,规格相同的容器中装了相同质量的纯净水,用不同的加热器加热,忽略散热,得到如图乙的图像,下列说法正确的是( )
A.甲烧杯中的水温上升快,说明甲杯中的水的比热容比乙杯中的水比热容小
B.甲杯的水加热2min与乙杯的水加热3min吸收的热量相同
C.吸收相同热量,甲杯的水升温比乙杯的多
D.加热相同时间,两杯水吸收的热量相同
【答案】B
【详解】A.由题意可知,甲乙两容器中都是相同质量的纯净水,它们的种类和状态相同,则两烧杯中水的比热容相同,故A错误;
B.甲、乙杯中质量与初温相同的水,分别加热2分钟、3分钟后,最后的温度相同,根据Q吸=cmΔt可以知道,它们吸收的热量是相同的。故B正确;
C.甲、乙杯中的水质量相等,如果吸收相等的热量,根据t-t0=Q/cm可知,它们升高的温度是相等的。故C错误;
D.甲乙杯中的水质量和初温相等,根据图象可以知道,加热相同时间,它们的温度不相等,根据
Q吸=cmΔt可知,它们吸收的热量不同。故D错误。
故选B。
28. 如图甲,在探究“不同物质吸热能力”的实验中:
(1)在两个相同的烧杯中加入 相同、初温相同的水和煤油()。并且选用规格相同电加热器,通过 来显示水和煤油吸收热量的多少;
(2)水和煤油温度随时间变化的图像如图乙所示;
①根据图甲、图乙可判断出a物质是 ;
②根据图乙可知:质量相等的a和b两种液体,在升高相同温度时, 液体吸收的热量较多,b物质吸热能力较 。
【答案】(1)质量,加热时间;(2)水,a,弱
【详解】(1)探究不同物质吸热能力的实验中,为了便于比较,选用相同的加热装置,在烧杯中加入质量、初温相同的不同物质,选用规格相同电加热器,相同时间加热器放出的热量相同,可以认为相同时间物质吸收的热量相同,因此通过加热时间来显示水和煤油吸收热量的,加热时间越长,表示物体吸收的热量越多。
(2)①根据图甲可知,相同时间水和食用油吸收的热量相同,由图乙可知,加热3min,a、b吸收的热量相同,a升高的温度低,吸热能力强,可判断出a物质是水。
②根据图乙可知:质量相等的a和b两种液体,在升高相同的温度Δt=30℃-10℃=20℃
B的加热时间为3min,a的加热时间为6min,a液体吸收的热量较多,吸热能力强;b物质吸热能力较弱。
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