三、物质的比热容（高效培优讲义）物理苏科版2024九年级上册

三、物质的比热容 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 比较不同物质的吸热能力 1 题型2 比热容 5 题型3 比热容与热量的相关计算 9 题型4 水的比热容特点及应用 18 【能力培优练】 22 【链接中考】 33 【重难题型讲解】 题型1 比较不同物质的吸热能力 1． 实验目的 探究不同物质（如沙子和水）在质量、加热条件相同时，温度变化与吸能能力的关系。 2．实验方法 控制变量法：实验中需保证不同物质的质量、温度变化（初始温度和最终温度的差值）、加热方式（同一热源）中只有一个不同，其他的必须保持一致。 转换法：比较相同加热时间下温度的变化或者升高相同温度需要的加热时间，间接比较吸能能力。 3．实验步骤 ①取质量相同的水和沙子，装入相同容器并测量初始温度； ②用相同的酒精灯加热相同时间，记录最终的温度（或者升高相同的温度，记录加热所用的时间）。 4．实验结论 加热相同的时间，水升高的温度较少（或相同质量的水升高相同的温度需要加热更长的时间），一般不同的物质具有不同的吸热能力，水的吸热能力比沙子更强。 【注意】加热过程中要求必须使用完全相同的酒精灯，目的是为了保证相同加热时间物质吸收的热量相等，若使用不同的酒精灯（如火焰大小、酒精浓度不同），即使加热时间相同，两种物质实际吸收的热量也可能不同，导致无法通过温度变化准确比较它们的吸能能力；实际实验中因为热量散失，被物质吸收的热量少于热源释放的热量，在实验中应选用导热性差的容器（如塑料杯）或在容器外包裹保温材料（如泡沫），加热时尽量缩短实验时间。 【归纳总结】 不同的物质一般吸热能力不同，实验中注意变量唯一。 【典例1-1】如图甲是小华“探究不同物质吸热本领”的实验装置，用两个相同的容器和相同的加热装置分别给水和煤油加热： (1)该实验装置，其中有一处明显错误，请指出错误之处： ； (2)实验时，通过比较 （选填“温度计示数”或“加热时间”）来间接反映煤油和水吸收的热量多少； (3)小华根据实验的数据绘制出了如图乙所示的图像，由图像可知，加热5min时，b物质的温度上升的更明显，说明b的吸热能力 （选填“强”或“弱”），此时a、b两种液体吸收的热量关系是Qa Qb。（选填“>”“＜”或“=”），由图像可知a物质是 （选填“水”或“煤油”）； (4)实验结束后，小华又用该装置探究了水在升高相同的温度时，吸收热量多少与质量大小的关系。得到了如图丙所示的不同质量的水在加热过程中的温度随时间变化关系图像。由图像可知 （选填“A”或“B”）图像对应水的质量较大。 【答案】(1)没有控制水和煤油质量相等 (2)加热时间 (3) 弱 = 水 (4)B 【详解】（1）根据比较吸热能力的方法，要控制不同物质的质量相同。因为不同物质密度不同，根据，质量相同的不同物质体积不同，所以图甲是所用的实验装置的错误之处：没有控制水和煤油质量相等。 （2）因为实验中用相同的加热装置分别给水和煤油加热，相同的加热器在相同的时间内放出相同的热量。所以根据转换法，实验中，可以通过比较加热时间来反映两种液体吸收热量的多少。 （3）[1][2][3]由图像知道，加热5min时，物质b的温度上升的更明显，说明物质b的吸热能力弱，物质a吸热能力强，由于加热时间相同，则吸收的热量是相同的。由于水的吸热能力比煤油大，故物质a是水。 （4）用该装置探究了水在升高相同的温度时，吸收热量多少与质量大小的关系。由图丙可知，B加热相同的时间温度升高的慢，可知B图像对应水的质量较大。 【跟踪训练1】如图（a），某小组在两个相同的烧杯中分别装入质量相同的水和食用油，比较它们的吸热能力。 (1)为使两个电加热器在单位时间内放出的热量相同，电加热器的规格应 。 (2)本实验中使用的液体温度计是根据液体 的规律制成的。 (3)每隔0.5min记录一次温度，并将数据记录在下表中。第2.5min时，食用油中的温度计示数如图（b）所示，为 ℃。 加热时间/min 0 0.5 1 1.5 2 2.5 ... 水的温度/℃ 25 27 29 31 33 35 ... 食用油的温度/℃ 25 30 34 37 42 ... 分析表中数据，发现 吸热能力强。 (4)为使内部充有液态介质的电暖器通电后能迅速升温，内部应充入吸热能力较 （填“强”或“弱”）的介质。（仅从吸热能力的角度分析） 【答案】(1)相同 (2)热胀冷缩 (3) 水 (4)弱 【详解】（1）电加热器的规格相同，才能使两个电加热器在单位时间内放出的热量相同。 （2）液体温度计是根据液体热胀冷缩的规律制成的。 （3）[1]由图可知，温度计的分度值为，温度计的示数从下往上逐渐变大，因此温度为。 [2]加热相同时间表示吸收相同热量，由表中数据可知，质量相同的水和食用油，吸收相同的热量，水升温较小，由可知，水的比热容较大，水吸热能力强。 （4）由可知，质量相同的不同物质在吸收相同的热量时，比热容小的温度升高的快，所以，为了使电暖气通电后能迅速升温，应在电暖气内部应充入比热容较小的介质，即吸热能力较弱的介质。 【跟踪训练2】在“探究相同质量的不同物质在升高相同温度时，吸收热量的多少是否相同”的实验中，小明在图甲、乙所示的相同的烧杯中分别倒入相同质量的水和煤油，并使用完全相同的酒精灯进行加热，测得的实验数据如下表所示： 加热时间/min 0 1 2 3 4 水的温度/℃ 30 34 38 42 46 煤油的温度/℃ 10 18 26 34 42 (1)实验中需要的测量工具除了秒表、温度计，还应该有 ；根据甲、乙两幅图可判断图 （选填“甲”或“乙”）烧杯中的液体为煤油。（水的密度大于煤油的密度） (2)分析表中实验数据，可得出结论：质量相同的水和煤油，升高相同的温度时， 吸收的热量多，所以 的吸热能力强。 (3)图丙中的①是煤油加热时温度随时间变化的图线。如果将初温相同的煤油，质量增加到原来的2倍，用相同的酒精灯加热，不考虑热损失，再绘制出一条温度随时间变化的图线，该图线应为图丙中的 （选填“①”“②”或“③”）。 【答案】(1) 天平 乙 (2) 水 水 (3)③ 【详解】（1）[1][2]本实验中需要用秒表测量加热时间，用温度计测量温度，用天平测量两种液体的质量；比较两个烧杯中的液体体积，图乙烧杯中的液体体积大，由于水的密度大于煤油的密度，因此图乙烧杯中的液体为煤油。 （2）[1][2]由表中数据可知，水和煤油的温度都升高时，水的加热时间为2min，煤油的加热时间为1min，故升高相同的温度，水吸收的热量多，水的吸热能力强。 （3）用相同的酒精灯给质量不同的同种液体加热时，液体的质量越大，液体升温越慢，故当煤油的质量增加到原来的2倍时，其温度随时间变化的图线应为图丙中的③。 题型2 比热容 1． 比热容的定义 物理学中，将物体温度升高时吸收的热量与它的质量和升高温度的乘积之比，叫做比热容。（单位质量的某种物质，温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量，叫做这种物质的比热容，符号为 c） 计算公式：；单位：焦/（千克·摄氏度），读做焦每千克摄氏度，符号为 J/(kg·℃)。 ★特别提醒 比热容是物质的一种属性，与物质的种类、状态有关（如冰和水的比热容不同），虽然可以通过质量，吸收的热量和温度变化量计算，但本质上与它们无关。 比热容的单位较复杂，可结合比热容的计算公式推算辅助记忆。 2． 比热容的物理意义 反映物质吸放热能力的物理量（比热容越大，吸放热能力越强）。 水的比热容：C水=4.2×103J/(kg·℃)。它表示一千克的水在温度升高（或降低）1℃时需要吸收（或放出）的热量为4.2×103J。 【归纳总结】比热容是物质的属性，代表物体的吸热本领，由物体的种类与状态决定。 【典例2-1】根据下表的数据，下列判断正确的是（   ） 比热容： 煤油，冰 铝 水 铜 A．物质的比热容与物质的状态无关 B．200克水的比热容和100克水的比热容相等 C．质量相等的铝块和铜块吸收相同的热量，铜块温度变化的比较小 D．一般情况下，我们把1kg的水加热至沸腾，水需要吸收的热量为 【答案】B 【详解】A．冰与水的比热容不同，但它们是同一种物质，故比热容与物质状态有关。故A错误； B．同种物质在相同状态下，比热容是相等的。故B正确； C．二者质量相等，铜的比热容小，根据可知，铜的温度变化大。故C错误； D．因不知道水的初温，无法用计算水吸收的热量。故D错误。 故选B。 【跟踪训练1】如图1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2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．图中温度计的示数为 D．电加热器1的功率比电加热器2的功率小 【答案】B 【详解】A．比热容是物质属性，只与物质的种类有关，都是水，比热容是相同的。故A错误； B．同样多的水，升高温度相同，所以吸收的热量是相同的。故B正确； C．温度计示数为37℃，故C错误； D．对相同质量的水加热，加热器1加热的水升温快，说明加热器1的功率大。故D错误。 故选B。 【跟踪训练2】甲、乙两液体冷却过程中的温度与时间关系如图，两液体在相同时间内放出的热量相等。m甲<m乙。 （1）乙所在的环境温度可能是 A．0℃        B．20℃        C．30℃        D．40℃ （2）甲的比热容 （选填“>”“=”“<”）乙的比热容，依据是 【答案】 A > 见解析 【详解】[1]由图可知，乙的温度降到了10℃以下，说明环境温度低于10℃，故选A。 [2][3]由于两种物质在相同的时间内放出的热量相等，由可知，，已知，相等的时间内，又因为，所以 ，即。 【典例2-2】“早穿皮袄午穿纱，守着火炉吃西瓜”是对大漠气候的生动描写，而沿海地区昼夜之间温度变化却没有这么明显，这是由砂石与水的 不同造成的。炎热的夏季，海边晚上吹的是 （选填“海风”或“陆风”）。 【答案】 比热容 陆风 【详解】[1]沿海地区，水多，内陆地区水少、沙石多，因为水的比热容较大，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。 [2]由于陆地上砂石的比热容比海水的比热容小，晚上，地面比大海降温快，地面冷空气密度较大，冷空气下降，海面上空较热的空气就会流过来补充，在靠近地面的冷空气就会沿陆地吹向大海，形成陆风。 【跟踪训练1】用两个相同的电加热器分别给质量和初温都相同的甲、乙两种液体同时加热，两液体的温度随时间变化的关系图像如图所示。下列说法中正确的是（　　） A．加热相同的时间，甲液体的温度变化量小于乙液体的温度变化量 B．温度变化量相同时，甲液体的加热时间大于乙液体的加热时间 C．用加热时间的长短可以反映两种液体吸收热量的多少 D．根据质量、加热时间和温度变化信息，可以推算出甲液体的比热容大于乙液体的比热容 【答案】C 【详解】A．由图像可知，加热器相同，质量和初温相同的不同液体，加热相同的时间，即吸收的热量相同时，甲液体升高的温度大于乙液体升高的温度，即甲液体的温度变化量大于乙液体的温度变化量，故A错误； BD．由图像可知，加热相同的时间，即吸收的热量相同时，甲液体升高的温度大于乙液体升高的温度，则甲液体的比热容小于乙液体的比热容。由Q吸=cmΔt可知，质量相同、要使温度变化量相同，比热容小的液体吸收的热量少，则甲液体的加热时间小于乙液体的加热时间，故BD错误； C．因为在其他条件相同的情况下，加热时间越长，表示电加热器放出的热量越多，而放出的热量又是被液体所吸收。故加热时间越长，被加热的液体吸收的热量就越多。所以用加热时间的长短可以反映两种液体吸收热量的多少，故C正确。 故选C。 【跟踪训练2】用相同的电加热器分别对质量相等的A和B两种液体加热（不计热量损失），如图是A和B的温度随加热时间变化的图象，下列说法正确的是（　　） A．A的比热容与B的比热容之比为2∶1 B．加热相同的时间，B吸收的热量较多 C．A和B升高相同的温度，A吸收的热量较少 D．B物质更适宜做机车发动机的冷却液 【答案】A 【详解】A．相同的电加热器分别对质量相等的A和B两种液体加热（不计热量损失），相同时间两种液体吸收的热量相同。由热量的计算公式 可知，在质量相等、吸收的热量也相同时，A的温度升高，B的温度升高，A与B的比热容之比为 故A正确； B．用两只完全相同的电加热器加热，相同的时间内吸收的热量相等，故B错误； C．由图象可以看出，当升高的温度相同时，A的加热时间更长，说明A吸收的热量更多，故C错误； D．由A知，A液体的比热容较大，所以A物质更适宜做机车发动机的冷却液，故D错误。 故选A。 题型3 比热容与热量的相关计算 1． 计算的原理 计算比热容：；计算热量：(t为温度的变化量，升温时由末温减初温，降温时由初温减末温) 2． 比热容与热值计算的步骤和方法 （1）明确研究对象，确定热量传递的方向（自发前提下，只能由高温物体向低温物体传递）； （2）分别计算物体吸收和放出的热量，在不计热量损失的情况下,Q吸=Q放； （3）带入公式，求解方程。 【注意】①涉及物体状态变化时（晶体熔化，凝固，液体沸腾），虽然温度不变，但需要吸收或放出热量； ②物体混合时（如冷水加热水），它们的温度都会发生变化，最终平衡时它们的末温相等； ③在题目未说明“不计热量损失”时，需考虑部分热量散失。 ▲拓展培优 比热容和热量计算的特殊技巧 ①判断混合物体（冰水混合）的最终状态时，可假设全部熔化或全部凝固，比较需要的热量和实际提供的热量，确定最终状态（全冰、全水或固液共存）； ②晶体熔化或液体沸腾时吸收的热量无法直接计算，可先算出其他时间段物体吸收的热量，加热时间的比即为两段过程中的热量之比（前提是加热装置完全相同）； ③比值计算时，不用求出最终结果，结合公式直接表示出不同物体吸收或放出的热量的表达式，消去有关系的物理量（化简质量、比热容等），求出比例关系。 【归纳总结】明确对象，确定状态，带入公式求解，注意状态平衡和单位统一。 【典例3-1】利用如图甲所示的实验装置比较不同物质吸热的情况，使用相同规格的电加热器分别对水和食用油加热得到温度随时间变化的图像如图乙所示。已知，不计热量损失。下列说法正确的是（  ） ①应在两个相同的烧杯中加入体积和初温均相同的水和食用油 ②加热2min时，食用油和水吸收的热量一样多 ③若给汽车发动机降温，应选b物质作冷却剂 ④分析图乙可得a是食用油的升温图像，其比热容为 A．只有①③正确 B．只有②③正确 C．只有②③④正确 D．只有①②③正确 【答案】C 【详解】①根据比较不同物质吸热能力的方法，要控制不同物质的质量相同，故应在两个相同的烧杯中加入质量（水和食用油密度不同，根据m=ρV，体积相同的水和食用油质量不同）和初温均相同的水和食用油，故①错误； ②根据转换法，2min时a吸收的热量与b一样多，故②正确； ③④根据转换法，使用相同的加热器通过加热时间的长短来比较吸热多少。根据图乙可知，升高20℃，a、b的加热时间分别为2min和3min（a、b吸热之比为2：3），升高相同的温度，b加热时间长，b的吸热能力强，b为水；使用物质b作为冷却剂，根据Q=cmΔt可知，在质量和升高的温度相同的情况下，吸热与比热容成正比，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），可得食用油的比热容为 故③④正确。故C正确，ABD错误。 故选C。 【跟踪训练1】甲、乙两物体质量相等，当甲物体温度升高15℃，乙物体温度升高30℃时，甲物体吸收的热量是乙物体吸收热量的2倍，则甲物质的比热容是乙的比热容的（　　） A．0.25倍 B．1倍 C．2倍 D．4倍 【答案】D 【详解】甲、乙两物体质量相等，即，甲物体吸收的热量为2Q，乙物体吸收热量的Q，甲的比热容与乙的比热容之比 则甲的比热容是乙的比热容的4倍，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 【跟踪训练2】如图所示为“探究不同物质吸热能力”的实验装置。 (1)要完成该实验除了如图甲所示的器材外，还需要的测量工具有天平和 。实验时，应该控制两个玻璃杯中装的两种液体 （选填“质量”或“体积”）相同。 (2)实验中可通过 （选填“加热时间”或“温度计示数”）来反应物质吸收热量的多少。 (3)假设、两种液体中有一种是水，则 （选填或）是水；水的比热容为，则另一种液体的比热容是 。 【答案】(1) 秒表 质量 (2)加热时间 (3) a 【详解】（1）[1]使用相同的加热器通过加热时间的长短来比较吸热多少，这种方法叫转换法，故要完成该实验除了如图甲所示的器材外，还需要的测量工具有天平和秒表。 [2]根据比较吸热能力的方法，要控制不同物质的质量相同，实验时，应该控制两个玻璃杯中装的两种液体质量相同。 （2）实验中可通过加热时间反映物质吸收热量的多少，加热时间长表示吸收热量多，这是科学探究中常见的转换法。 （3）[1]分析图乙可知，升高相同的温度，a加热时间长，a的比热容大，根据Q=cmΔt，在质量和升高的温度相同时，a吸热多，故a液体是水。 [2]由图乙可知，两种液体升高相同的温度时，即从10℃都上升到30℃时，a需要的加热时间为6min，b需要的加热时间为3min，因实验中通过加热时间反映吸收热量的多少，因此 由可知，当质量和升高温度一定时，比热容与吸收的热量成正比，即 所以则另一种液体的比热容是 【典例3-2】甲、乙两个初温和质量相等的物体，它们的比热容之比为，让它们各放出的热量后，再把它们放在一起相互接触（无热损失），则热传递的方向是从 （选填“甲到乙”或“乙到甲”），在达到热平衡的过程中，它们之间传递的热量为。则 。 【答案】 甲到乙 3∶1 【详解】[1]甲、乙两个初温和质量相等的物体，让它们各放出的热量后，降低的温度分别为 因为 c甲>c乙 所以 Δt甲<Δt乙 甲乙的初温相同，则甲乙的末温关系为 t甲>t乙 把它们放在一起相互接触（无热损失），则热传递的方向是从甲到乙。 [2]假设甲乙物体初温是t0，甲乙的末温分别为 再接触达到热平衡后，假设达到的温度为t，甲物体放出的热量 ① 乙物体吸收的热量 ② 由题意可设甲乙比热容分别为2c和c，由①和②得到 解得 Q1∶Q2=3∶1 【跟踪训练1】A、B两个小球质量相等，温度均为10℃；甲、乙两杯水质量相等，温度均为50℃。现将A放入甲杯，B放入乙杯，热平衡后甲杯水温降低了8℃，乙杯水温降低了12℃，不考虑热量损耗，则A、B两物体的比热容之比为（　　） A．8∶7 B．7∶12 C．2∶3 D．7∶8 【答案】B 【详解】因为不考虑热量损失，所以水放出的热量就等于小球吸收的热量，由热平衡方程可得 cAmAΔtA=c水m水Δt甲 cBmBΔtB=c水m水Δt乙 联立以上两式可得 其中Δt甲=8℃，Δt乙=12℃，热平衡后球与水的温度相同，所以可得 ΔtA=50℃-8℃-10℃=32℃ ΔtB=50℃-12℃-10℃=28℃ 代入数据可得 cA∶cB=7∶12 故选B。 【跟踪训练2】A、B两物体质量相等、温度均为20℃，甲、乙两杯水质量相等，温度均为60℃，现将放A入甲杯、B放入乙杯，热平衡后甲杯水温降低了5℃，乙杯水温降低了10℃，不考虑热量的损失，则A、B两物体的比热容之比为（　　） A．1︰2 B．3︰7 C．2︰3 D．4︰7 【答案】B 【详解】物体A放入甲杯水后，Δt水=5℃，则它们的共同温度为55℃，则 ΔtA=55℃-20℃=35℃ 水放出的热量 Q放=c水m水Δt水 A吸收的热量 Q吸=cAmAΔtA 根据热平衡方程 Q放=Q吸 即 c水m水Δt水=cAmAΔtA 代入相关数据得 物体B放入乙杯水后，Δt水′=10℃，它们的共同温度为变成50℃，则 ΔtB=50℃-20℃=30℃ 水放出的热量 Q放=c水m水Δt水′ B吸收的热量 Q吸=cBmBΔtB 根据热平衡方程 Q放=Q吸 即 c水m水Δt水′=cBmBΔtB 代入相关数据得 A、B两物体质量相等mA=mB，所以 故选B。 【典例3-3】把某铁块加热到100℃，投入到质量为m1温度为20℃的水中，混合后的温度为40℃。把该铁块重新加热到100℃，投入到质量为m2温度为20℃的水中，混合后的温度为60℃。如果把这块100℃的铁块投入到质量为（m1+m2）温度为20℃的水中，整个过程不计热量的损失，求混合后最终的温度。 【答案】36℃ 【详解】解：把加热到100℃的某铁块投入质量为m1温度为20℃的水中，整个过程不计热量的损失，即Q吸=Q放，根据得 ① 把加热到100℃的某铁块投入质量为m2温度为20℃的水中 ② ①+②得 ③ 把加热到100℃的某铁块投入质量为（m1+m2）温度为20℃的水中 ④ ③代入④得 解得 t＝36℃ 答：混合后最终的温度为36℃。 【跟踪训练1】某金属球在炉火中被加热到，然后迅速投入质量为、初温为的某种液体中，达到热平衡后金属球的温度为。已知金属球的比热容为，不计热损失。此过程中，金属球放出的热量为。 (1)求金属球的质量； (2)求该液体的比热容； (3)取出金属球后，金属球表面不沾有该液体。若该液体再吸收的热量，求该液体的末温。（该液体没有沸腾） 【答案】(1) (2) (3) 【详解】解：（1）金属球的质量： （2）不计热量损失，该液体吸收的热量： 该液体的比热容： （3）该液体再吸收的热量后，该液体升高的温度： 所以该液体的末温： 答：（1）金属球的质量为；（2）该液体的比热容为；（3）该液体的末温为。 【跟踪训练2】如图甲所示，A、B是两个底部装有完全相同的加热器的容器，加热器产生的热量80%可以被容器中的液体吸收，已知加热器每秒钟放出热量1500J。现将甲、乙两种液体分别倒入A、B杯中，其中甲液体的质量为400g；让两个加热器同时开始工作，60s后停止加热，然后立即将比热容为的合金球迅速放入乙液体中（从球放入到达到热平衡不计热损失），它们的温度随时间变化图像如图乙所示（部分图像未画出）。求： (1)加热15s时，甲液体吸收的热量为多少？ (2)甲液体的比热容为多少？ (3)合金球的质量为多少？ 【答案】(1)18000J (2) (3)9.6kg 【详解】（1）加热器每秒钟放出热量1500J，加热器产生的热量80%可以被容器中的液体吸收，加热15s时，甲液体吸收的热量 （2）甲液体的质量为400g，加热15s时，甲液体的温度由10℃升高到30℃，则甲液体的比热容 （3）则加热60s时，乙液体吸收的热量 Q乙=1500J/s×60s×80%=7.2×104J 由乙图可知，加热60s时，乙液体的温度从10℃升高到60℃，则加热60s乙液体升高的温度 Δt乙升=60℃-10℃=50℃ 加热60s乙液体吸收的热量 Q乙吸=c乙m乙Δt乙升① 合金球放入乙液体后，乙液体的温度从60℃降低到40℃，则乙液体放热时降低的温度 Δt乙降=60℃-40℃=20℃ 合金球放入乙液体后，乙液体放出的热量 Q乙放=c乙m乙Δt乙降② 则两过程中乙液体放出的热量与其吸收的热量的比值 所以 从球放入到达到热平衡不计热损失，则 Q球吸=Q乙放=2.88×104J 由图象可知，合金球放入乙液体后，合金球的温度从30℃升高到40℃，则合金球升高的温度 Δt球升=40℃-30℃=10℃ 由Q吸=cmΔt可得，合金球的质量 题型4 水的比热容特点及应用 1． 水的比热容特点 常见物质中，水的比热容很大，一定质量的水在吸收和放出相同热量后，温度的变化却不大，常用于调节温度；或者一定质量的水变化相同温度时，吸收或放出更多的热量，常用于冷却剂或保温装置。 2． 水与气候 因为水的比热容大，海洋（水）与陆地（砂石）的比热容差异造成沿海地区昼夜温差小，一年四季气温波动幅度较小，而部分内陆地区干旱缺水，一天内气温变化都很大。 白天：陆地升温快，空气受热膨胀上升，气压降低，风从海洋吹向陆地；夜晚，海洋降温慢，温度高于陆地，风从陆地吹向海洋。 城市湖泊、河流通过水的蒸发和比热容特性，吸收城市废热，降低局部温度。 3． 水与农业 利用水的大比热容减缓夜间温度骤降，保护农作物。傍晚向秧田灌水（水比热容大，夜间降温慢，释放热量），避免秧苗因低温冻伤；白天放浅水（减少吸热，提高水温促进生长）。 ★特别提醒 并不是所有与温度相关的原因都是水的比热容大造成的，比如夏季洒水降温，主要是利用液体蒸发吸热的原理。 【典例4-1】水具有比热容较大的特点。下列生活和生产中的现象与此特点无关的是（　　） A．海边昼夜温差小 B．空调房放一盆水 C．冬天用热水供暖 D．用水来冷却发动机 【答案】B 【详解】A．因为水的比热容较大，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，使得昼夜的温差小，由此使得海边昼夜温差小，故A不符合题意； B．空调房间放盆水增加湿度，是利用水的蒸发，增加水蒸气，故B符合题意； C．因为水的比热容较大，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，所以冬天暖气设备用热水供暖，故C不符合题意； D．因为水的比热容较大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以用水冷却汽车发动机，故D不符合题意。 故选B。 【跟踪训练1】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气温变化小是因为海水的比热容大 B．A气温变化小是因为沙石吸收热量少 C．B气温变化大是因为砂石的比热容大 D．B气温变化大是因为海水吸收热量多 【答案】A 【详解】BD．沙石和海水都是吸收太阳辐射的热量，时间相同，吸收的热量相同，故B错误，D错误； AC．由可知，A气温变化小是因为海水的比热容大，B气温变化大是因为砂石的比热容小，故A正确，C错误。 故选A。 【跟踪训练2】下列事例中，利用水的比热容大这一特性的是（　　） A．在北方冬天，菜窖里放几桶水可以防止菜被冻坏 B．发热病人用沾水的湿毛巾擦身降温 C．汽车的发动机用水降温 D．长期不下雨时，环卫部门会在马路上进行撒水和喷水 【答案】C 【详解】A．在北方冬天，菜窖里放几桶水可以防止菜被冻坏，利用水凝固时放出热量，不是利用水的比热容大的特点，故A不符合题意； B．发热病人用沾水的湿毛巾擦身是利用水蒸发吸热来降温的，故B不符合题意； C．因为水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以汽车的发动机用水降温，故C符合题意； D．长期不下雨时，环卫部门会在马路上进行撒水和喷水，利用水蒸发吸热起到降温的作用，故D不符合题意。 故选C。 【典例4-2】生活中常用水作为冷却剂是因为水的比热容 ，将质量为m0的小杯热水倒入盛有质量为m的冷水的保温容器中。冷水温度升高了3℃，此时保温容器中的水的比热容 （选填“变大”“不变”或“变小”），然后又向保温容器中倒入一小杯同质量同温度的热水，水温又上升了2.5℃，不计热量的损失，则m0∶m= 。 【答案】 大 不变 1∶10 【详解】[1]水的比热容较大，相同质量的水，升高相同的温度，吸收的热量较多，因此常被用于作为冷却剂。 [2]比热容是物质的特性，与温度改变大小无关，冷水温度升高了3℃，此时保温容器中的水的比热容不变。 [3]设热水的初温为t热，冷水的初温为t冷依题意得 ， 解得 【跟踪训练1】如图所示，设相同时间内物质吸收的热量相同，甲、乙两图中符合冰熔化规律的是图 （选填“甲”或“乙”）。由正确的图可知：若冰的质量为0.1kg，则冰在熔化过程中吸收的热量是 J。[c冰=2.1×103J/（kg•℃），不考虑热量损失] 【答案】 乙 3.15×103 【详解】[1]比较甲、乙两个图像可知，甲图中，相同时间内，冰块和水的温度变化相同；而乙图中，相同时间内，水的温差小于冰块的温差；由于水的比热容大于冰的比热容，并且质量不变，因此吸收相同的热量，水的温度升高的慢，冰块的温度升高的快，故乙图符合冰熔化规律。 [2]由图像可知，0~2min，冰升高的温度为10℃，所以冰吸收的热量为 Q冰吸=cm（t-t0）=2.1×103J/（kg·℃）×0.1kg×10℃=2.1×103J 则1min冰吸收的热量为 而由图像可知，冰的熔化时间为 5min-2min=3min 因为相同时间内物质吸收的热量相同，所以冰在熔化过程中吸收的热量是 【跟踪训练2】关于城市出现的“热岛效应”的描述，其实早在宋朝，诗人陆游就已在诗文中有体现“城市尚余三伏热，秋光先到野人家”现象．这说明我国古代劳动人民善于从生活中发现真知，请你分析一下，城市“热岛效应”的主要原因有： （1）工厂、交通工具 ； （2）建筑物、马路上的砂石、水泥的 ，相同的日照条件下温度 ； （3）城市中的水少，水的 吸热少。 【答案】 排放的高温废气 比热容小 升温高 蒸发 【详解】（1）[1]工厂、交通工具排放的高温废气，向城市放出大量的热。 （2）[2]建筑物、马路上的砂石、水泥的比热容小，相同的日照条件下（吸收相同的热量），与水相比，砂石的温度上升更明显。 （3）[3]城市中的水少，楼群林立，水的蒸发吸热少，温度降低的少；此外，由于楼群林立，难以实现空气对流散热，因此通常城市的温度高于乡村的温度。 【能力培优练】 1．（小雨探究液体的凝固特点：先在两个相同容器中分别装入初温为20℃、质量为100g的水和某液体M，再各放入一个温度传感器，然后使它们冷却凝固。若单位时间内它们放出的热量相等，用测得的数据绘出两种物质温度随时间变化的图像，如图所示。已知，实验在标准大气压下进行，下列说法正确的是（　　） A．液体M的比热容为 B．液体M放热能力比水放热能力强 C．在时间段两种物质都是固液共存状态 D．从20℃刚好降到0℃时，水放出的热量小于M放出的热量 【答案】A 【详解】A．由图可知，上面物质的熔化图像中，熔点为0℃，下面物质的熔化图像中，熔点为-4℃，所以上面物质是水，下面物质是液体M；由题意可知，单位时间内它们放出的热量相等，则 由图可知，0~t2时间内，它们放出的热量相等，水由20℃降温到4℃，液体M由20℃降温到-4℃，则 则水和某液体M的质量相等，则液体M的比热容为 故A正确； B．由于水和某液体M的质量相等，单位时间内它们放出的热量相等，水的温度变化慢，所以水的放热能力强，故B错误； C．由图可知，液体M在时间段处于凝固过程中，是固液共存状态，水在时间段处于凝固过程中，是固液共存状态，故C错误； D．由图可知，从20℃刚好降到0℃时，水放热时间比液体M放热时间长，由于单位时间内它们放出的热量相等，所以水放出的热量大于M放出的热量，故D错误。 故选A。 2．甲、乙两个金属球的质量之比为1∶3，吸收相同的热量后，它们升高的温度之比是2∶3，那么它们的比热之比c甲∶c乙等于（　　） A．1∶2 B．2∶1 C．2∶9 D．9∶2 3．两个相同的容器分别装满了质量相等的两种液体，小岭同学用同一热源分别加热，液体温度与加热时间关系如图所示，正确的是（　　） A．甲液体的比热容大于乙液体的比热容 B．如果升高相同的温度，两液体吸收热量相同 C．加热相同的时间，甲液体吸收的热量大于乙液体吸收的热量 D．加热时间相同，甲液体升高的温度大于乙液体升高的温度 【答案】D 【详解】AB．读图像可知，要使二者升高相同的温度，对乙要更长时间，即乙吸收的热量多，根据比热容概念可知，乙的比热容大。故AB错误； C．有同一热源对物体加热，在相同的时间内，物体吸收的热量是相同的。故C错误； D．读图可知，二者原来温度相同，加热相同时间后，甲的温度更高，即甲升高的温度大。故D正确。 故选D。 4．已知A、B两金属块比热容之比为，把他们都加热到100℃，然后分别投入到装有质量相同、初温都为30℃的C、D两杯水中，测量结果：金属块A使C杯的水温升高了20℃，金属块B使D杯的水温升高了30℃。整个过程中不考虑热量损失。则与的比值为（　　） A．15∶16 B．1∶1 C．16∶15 D．4∶3 【答案】C 【详解】整个过程中不考虑热量损失，则金属放出的热量全部被水吸收，则金属块A放出的热量为 同理，金属B放出的热量为 则放出的热量之比为 经整理可知，与的比值为 故C符合题意；ABD不符合题意。 故选C。 5．某固态物体的质量为m，其物质的比热容为c，用稳定的热源对它加热（物体在相同时间内吸收的热量相等），到时刻停止加热，然后让其冷却。上述过程中记录不同时刻的温度，最后绘制出温度随时间变化的图像（如图）。下列说法正确的是（　　） A．在时间段，该物体吸收的热量为 B．在时间段，该物质的比热容先增大后减小 C．在时间段，该物体放出的热量为 D．该物质在时间段的比热容等于 【答案】D 【详解】A．时间内，物质吸收的热量可以用公式来求解，但是处于熔化阶段，温度不变、持续吸热，故不可以用该公式求解，故A错误； B．结时间段内，物质均处于液态，比热容不变，故B错误； C．在时间段，所用时间为，温度从升高到，则该物体吸收的热量为 由题知，用稳定的热源对它加热（物体在相同时间内吸收的热量相等），则单位时间内物体吸收的热量 分析图像可知，该物质为晶体，在时间段，物质处于熔化过程中，则该晶体在熔化过程中吸收的热量 分析图像可知，该晶体在时间段处于凝固过程中，对一定质量的晶体来说，凝固时放出的热量与熔化时吸收的热量相等，所以，在时间段，该物体放出的热量为 故C错误； D．由前面解答可知，单位时间内物体吸收的热量 分析图像可知，在时间段，该物质已经全部熔化，为液态，则在时间段该物质吸收的热量 设该物质在液态时的比热容为，在时间段该物质温度从升高到，且物质熔化前后的质量不变，则根据可得 解得该物质在液态时的比热容 进一步分析图像可知，该物质在时间段仍然为液态，其比热容不变，所以该物质在时间段的比热容等于 故D正确。 故选D。 6．用相同的加热装置分别对质量相同的三种固态物质a、b、c加热，它们的温度随加热时间的变化关系如图所示，不计热量损失，以下分析正确的是（　　） A．时间内，a吸收的热量最少 B．t₂~t₃时间内，a的内能不变 C．b的比热容大于c的比热容 D．升高相同的温度c吸收的热量最多 【答案】D 【详解】A．t1-t2时间内，用相同的加热器对质量相同的三种物质加热，三种物质吸收的热量相等，故A错误； B．t2～t3时间内，a在熔化吸收热量，它的内能增大，故B错误； C．在图像中，图像越陡，说明质量相同的不同物质吸收相同的热量，温度变化越大，根据可知：该物质的比热容越小，a的比热容最小，c的比热容最大，b的比热容小于c的比热容，故C错误； D．根据Q吸=cmΔt，c的比热容最大，升高相同的温度c吸收的热量最多，故D正确。 故选D。 7．用相同的电加热器分别加热质量均为0.3kg，温度均为20℃的水和另一种液体（不计热量损失），如图所示是水和另一种液体的温度随时间变化的图像。由图像可知：前8min内，水和另一种液体吸收的热量 （填“相同”或“不相同”），水在20min内吸收的热量为 J，水和另一种液体的比热容之比是 。（） 【答案】 相同 5:2 【详解】[1]用相同的电加热器分别加热质量相同的不同种液体，相同时间电加热器放出的热量相同，两种液体吸收的热量也相同；由图像可知：前8min内，水和另一种液体吸收的热量相同。 [2]水在20min内水从20℃升高到98℃，吸收的热量为 [3]另一种液体用时8min，温度变化与水用时20min的温度变化相同，相同时间内水和另一种液体吸收的热量相同，设1min水和另一种液体吸收的热量为Q，水和另一种液体吸收的热量之比 两种液体的质量相同，升高的温度相同，水和另一种液体的比热容之比是 8．用两个规格相同的电加热器，分别给质量相同的甲、乙两种液体同时加热，两液体的温度随时间变化的关系图像如图所示。结合图像判断，甲乙都加热10min时，甲液体吸收的热量 乙液体吸收的热量，甲液体的比热容 乙液体的比热容（两空均填“大于”、“等于”或“小于”）。如果乙液体是水，则甲液体的比热容为 J/（kg·℃）。若乙中的水在前20min内吸收2.52×104J的热量，则1.68×104J的热量可以使甲从0上升至 ℃。（不计热量损失） 【答案】 等于 小于 2.1×103 60 【详解】[1]用两个规格相同的电加热器，分别给质量相同的甲、乙两种液体同时加热，甲、乙都加热10min时，两个规格相同的电加热器放出热量相同，则两种液体吸收的热量也相等，所以甲液体吸收的热量等于乙液体吸收的热量。 [2]由于加热时间相等时，两种液体吸收的热量相等，由公式Q吸=cmΔt可知，在质量相等、初温相同、吸热也相同的情况下，温度升高快的液体比热容小，所以甲的比热容小于乙的比热容。 [3]由图可知，两液体都从0加热到60℃时，甲需要10min，而乙需要20min，即乙需要的时间是甲的两倍，那么吸收的热量 2Q甲=Q乙 所以 2c甲mΔt=c乙mΔt由于乙液体是水，比热容为4.2×103J/（kg·℃），则甲液体的比热容 [4]若乙中的水在前20min内吸收2.52×104J的热量，则10min内吸收的热量为1.25×104J，由于加热时间相等时，两种液体吸收的热量相等，则甲液体前10min内吸收的热量为1.25×104J，温度达到60℃，由图可知，甲液体温度达到60℃后，继续吸热，温度保持不变，所以1.68×104J的热量可以使甲从0上升至60℃。 9．甲、乙两个初温相等的物体质量相等，它们的比热容之比为c甲∶c乙＝3∶1，让他们各吸收600J的热量后，再把它们放在一起相互接触（无热损失），在达到热平衡的过程中，它们之间传递的热量为 J。 【答案】300 【详解】假设物体初温是t0，质量是m，甲乙比热容分别为3c和c，当分别吸收600J后，甲物体末温为t1，乙物体末温为t2，根据则有甲物体吸收的热量为 得。 乙物体吸收的热量为 得。，所以再接触后，甲吸收热量，乙放出热量。达到热平衡后，假设达到的温度为T，传递的热量为Q。则有甲物体吸收的热量为 得    ① 乙物体吸收的热量为 得    ② 联立①②，解得。 10．小丽用相同的电加热器分别对质量为0.3kg的水和0.7kg的另一种液体进行加热，得到的实验数据如图所示。则水在16min内吸收的热量为 J，另一种液体的比热容为 J/（kg·℃）[c水=4.2×103J/（kg·℃）]。 【答案】 3.78×104 0.9×103 【详解】[1]由图知，水在16min内初温t0=10℃，末温为40℃，16min内水吸收的热量 [2]水16min吸收的热量是3.78×104J，所以水8min吸收的热量为 由于是用相同的电加热器加热，所以水和另一种液体在相同的时间内吸收的热量是相同的，即另一种液体8min吸收的热量也为1.89×104J，由图像可知，另一种液体从开始加热到第8min温度从20℃升高到50℃，根据公式Q=cm△t可知另一种液体的比热容为 11．利用如图甲所示的实验装置探究“沙子和水的温度变化与吸热的关系”。操作如下： (1)在两烧杯中分别装入初温度相同且 （选填“体积”或“质量”）相等的沙子和水； (2)实验中用相同的酒精灯火焰加热，是通过比较 （选“加热时间”或“温度变化”）来间接反映沙子和水吸收的热量； (3)每隔相同的时间记录一次温度，根据实验数据绘制成温度与时间的关系图像，如图乙所示；分析图像可知，对于质量相等的沙子和水，升温较快的是 （选“沙子”或“水”）；若使两者升高相同的温度，则 （选“沙子”或“水”）吸收的热量较多，由此可见， （选“沙子”或“水”）的比热容较大； (4)爱思考的小张同学在取样时发现沙子有一些潮湿，就提出了如何测定沙子中水和沙子质量之比的问题，取了1kg的潮湿沙子放入隔热性较好的容器中，用温度计测量其温度为20℃，取1kg的水加热至74℃，然后将热水倒入沙子中热平衡时测出它们的温度为62℃，试通过计算得出了潮湿沙子的比热容为 J/(kg·℃)。查阅资料可知干沙子的比热容为，水的比热容为，那么该潮湿的沙子中水与沙子的质量之比为 。 【答案】(1)质量 (2)加热时间 (3) 沙子 水 水 (4) 1:10 【详解】（1）在探究沙子和水的温度变化与吸热关系时，据控制变量法，需要控制沙子和水的质量相同。 （2）用相同的酒精灯加热，则在相同的时间内，放出的热量相同，沙子和水吸收的热量相同，加热的时间不同，两者吸热不同，所以通过比较加热时间来间接反映沙子和水吸收的热量。 （3）[1]由图乙知，加热相同的时间，即吸收相同的热量，质量相同的沙子升温比水快。 [2][3]由图乙知，两者升高相同的温度，水需要加热的时间比沙子的长，即水需要吸收的热量比沙子的多，所以水的比热容较大。 （4）[1]沙子及水放入隔热性较好的容器中，可忽略热散失，则水放出的热量等于沙子吸收的热量。据得 解得，潮湿沙子的比热容。 [2]水倒入沙子中，水放出的热量 设潮湿沙子中水的质量为，沙子的质量为，则有 且 解以上两式得，该潮湿的沙子中水与沙子的质量之比 12．在1个标准大气压下，水的沸点是100 ℃，质量为2kg，温度为25 ℃的水吸收6.72×105J的热量后，水温升高为多少 ℃？若将该冷水与质量为1kg，温度为70 ℃的热水混合，不计热损失，混合后水的末温为多少℃？ 【答案】（1）100℃（2）40℃ 【分析】（1）根据热量公式Q吸＝cmΔt可计算水的温度升高了多少摄氏度，然后根据水的沸点判断水的末温； （2）冷水吸热的热量等于热水放出的热量，列出等式后可计算混合后终温． 【详解】（1）由题意可知：冷水吸收热量Q吸=6.72×105J，冷水的质量m冷=2kg，冷水的初温t0=25℃， 由Q吸=cm(t－t0)得，吸热后水的终温： , 因为在1个标准大气压下，水的沸点是100℃，则水升高后的温度为100℃； （2）热水质量m热=1kg，热水的初温t0′=70℃， 若不计热损失时，Q吸=Q放且Q=cmΔt， 得cm冷(t－t0)=cm热(t0′－t)， 混合后水的终温： ． 13．如图甲所示，把质量为250g的凉牛奶置于盛有热水的敞口玻璃杯中加热，经过一段时间，牛奶和热水的温度随时间的变化图象如图乙所示。已知c水=4.2×103J/(kg·℃)，c奶=2.5×103J/(kg·℃)。求： （1）牛奶不再升温时吸收的热量； （2）若损失的热量占60%，则水放出的热量； （3）水的质量是多少千克（结果保留两位小数）。 【答案】（1）1.25×104J；（2）3.125×104J；（3）0.19kg 【详解】解：（1）凉牛奶置于盛有热水的敞口玻璃杯中加热，牛奶的温度是升高的，热水的温度是降低的，则图乙中b曲线是牛奶，a曲线是热水，牛奶不再升温时，温度变化量为20℃，c奶=2.5×103J/(kg·℃)，牛奶的质量为0.25kg，根据比热容公式可知，牛奶不再升温时吸收的热量为 牛奶不再升温时吸收的热量为1.25×104J。 （2）由（1）解析可知，牛奶不再升温时吸收的热量为1.25×104J，若损失的热量占60%，则牛奶吸收的热量占40%，则水放出的热量为 水放出的热量为3.125×104J。 （3）从图乙可以看到，水的温度变化量为40℃，c水=4.2×103J/(kg·℃)，由（2）解析可知，水放出的热量为3.125×104J，根据比热容公式可知，水的质量为 水的质量约是0.19kg。 答：（1）牛奶不再升温时吸收的热量为1.25×104J； （2）若损失的热量占60%，则水放出的热量为3.125×104J； （3）水的质量约是0.19kg。 【链接中考】 1．（2024·江苏连云港·中考真题）沿海地区比沙漠地区的昼夜温差小，这是因为水的（　　） A．质量大 B．温度高 C．密度大 D．比热容大 【答案】D 【详解】沿海地区，水多；内陆地区水少、沙石多。因为水的比热容较大，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。故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 2．（2023·江苏常州·中考真题）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。海边，仅在海陆风因素的影响下，图乙、图丙所示的情形通常分别发生在（　　）    A．白天、夜晚 B．夜晚、白天 C．白天、白天 D．夜晚、夜晚 【答案】A 【详解】水的比热容大于砂石和泥土的比热容，白天太阳照射时，海洋升温慢，陆地升温快，陆地的热空气就上升，地面附近海洋的空气来补充，气流就从海洋向陆地，即风从海洋吹向陆地；晚上陆地很快就冷却下来，而海洋则很慢，海洋的温度高，而陆地的温度低，地面气体就从陆地流向海洋，即风从陆地吹向海洋。因此白天，风力发电机翼朝向朝向大海，晚上，风力发电机翼朝向陆地。则图乙是白天，图丙是晚上。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 3.（2023·江苏南京·中考真题）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）[1][2]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）[3]由图可知，AB段比CD段升温快，说明冰比水的比热容小。 [4]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 4．（2023·江苏苏州·中考真题）正午，小明对水面获取太阳的能量情况进行研究，他将装有400g水的盘子放在室外平台上，经阳光照射10min，水温升高了2.5℃，不计水的蒸发（水的比热容是4.2×103J/(kg﹒℃)）。 （1）该过程水吸收的热量是多少？ （2）若照射到盘中水面上太阳能的功率为25W，水获取太阳能的效率是多大？    【答案】（1）4.2×103J；（2）28% 【详解】解：（1）由Q=cmΔt可得，该过程水吸收的热量为 （2）由W=Pt可得，照射到水面上的太阳能为 故水获取太阳能的效率为 答：（1）该过程水吸收的热量是4.2×103J； （2）水获取太阳能的效率是28%。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 三、物质的比热容 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 比较不同物质的吸热能力 1 题型2 比热容 4 题型3 比热容与热量的相关计算 6 题型4 水的比热容特点及应用 10 【能力培优练】 12 【链接中考】 16 【重难题型讲解】 题型1 比较不同物质的吸热能力 1． 实验目的 探究不同物质（如沙子和水）在质量、加热条件相同时，温度变化与吸能能力的关系。 2．实验方法 控制变量法：实验中需保证不同物质的质量、温度变化（初始温度和最终温度的差值）、加热方式（同一热源）中只有一个不同，其他的必须保持一致。 转换法：比较相同加热时间下温度的变化或者升高相同温度需要的加热时间，间接比较吸能能力。 3．实验步骤 ①取质量相同的水和沙子，装入相同容器并测量初始温度； ②用相同的酒精灯加热相同时间，记录最终的温度（或者升高相同的温度，记录加热所用的时间）。 4．实验结论 加热相同的时间，水升高的温度较少（或相同质量的水升高相同的温度需要加热更长的时间），一般不同的物质具有不同的吸热能力，水的吸热能力比沙子更强。 【注意】加热过程中要求必须使用完全相同的酒精灯，目的是为了保证相同加热时间物质吸收的热量相等，若使用不同的酒精灯（如火焰大小、酒精浓度不同），即使加热时间相同，两种物质实际吸收的热量也可能不同，导致无法通过温度变化准确比较它们的吸能能力；实际实验中因为热量散失，被物质吸收的热量少于热源释放的热量，在实验中应选用导热性差的容器（如塑料杯）或在容器外包裹保温材料（如泡沫），加热时尽量缩短实验时间。 【归纳总结】 不同的物质一般吸热能力不同，实验中注意变量唯一。 【典例1-1】如图甲是小华“探究不同物质吸热本领”的实验装置，用两个相同的容器和相同的加热装置分别给水和煤油加热： (1)该实验装置，其中有一处明显错误，请指出错误之处： ； (2)实验时，通过比较 （选填“温度计示数”或“加热时间”）来间接反映煤油和水吸收的热量多少； (3)小华根据实验的数据绘制出了如图乙所示的图像，由图像可知，加热5min时，b物质的温度上升的更明显，说明b的吸热能力 （选填“强”或“弱”），此时a、b两种液体吸收的热量关系是Qa Qb。（选填“>”“＜”或“=”），由图像可知a物质是 （选填“水”或“煤油”）； (4)实验结束后，小华又用该装置探究了水在升高相同的温度时，吸收热量多少与质量大小的关系。得到了如图丙所示的不同质量的水在加热过程中的温度随时间变化关系图像。由图像可知 （选填“A”或“B”）图像对应水的质量较大。 【跟踪训练1】如图（a），某小组在两个相同的烧杯中分别装入质量相同的水和食用油，比较它们的吸热能力。 (1)为使两个电加热器在单位时间内放出的热量相同，电加热器的规格应 。 (2)本实验中使用的液体温度计是根据液体 的规律制成的。 (3)每隔0.5min记录一次温度，并将数据记录在下表中。第2.5min时，食用油中的温度计示数如图（b）所示，为 ℃。 加热时间/min 0 0.5 1 1.5 2 2.5 ... 水的温度/℃ 25 27 29 31 33 35 ... 食用油的温度/℃ 25 30 34 37 42 ... 分析表中数据，发现 吸热能力强。 (4)为使内部充有液态介质的电暖器通电后能迅速升温，内部应充入吸热能力较 （填“强”或“弱”）的介质。（仅从吸热能力的角度分析） 【跟踪训练2】在“探究相同质量的不同物质在升高相同温度时，吸收热量的多少是否相同”的实验中，小明在图甲、乙所示的相同的烧杯中分别倒入相同质量的水和煤油，并使用完全相同的酒精灯进行加热，测得的实验数据如下表所示： 加热时间/min 0 1 2 3 4 水的温度/℃ 30 34 38 42 46 煤油的温度/℃ 10 18 26 34 42 (1)实验中需要的测量工具除了秒表、温度计，还应该有 ；根据甲、乙两幅图可判断图 （选填“甲”或“乙”）烧杯中的液体为煤油。（水的密度大于煤油的密度） (2)分析表中实验数据，可得出结论：质量相同的水和煤油，升高相同的温度时， 吸收的热量多，所以 的吸热能力强。 (3)图丙中的①是煤油加热时温度随时间变化的图线。如果将初温相同的煤油，质量增加到原来的2倍，用相同的酒精灯加热，不考虑热损失，再绘制出一条温度随时间变化的图线，该图线应为图丙中的 （选填“①”“②”或“③”）。 题型2 比热容 1． 比热容的定义 物理学中，将物体温度升高时吸收的热量与它的质量和升高温度的乘积之比，叫做比热容。（单位质量的某种物质，温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量，叫做这种物质的比热容，符号为 c） 计算公式：；单位：焦/（千克·摄氏度），读做焦每千克摄氏度，符号为 J/(kg·℃)。 ★特别提醒 比热容是物质的一种属性，与物质的种类、状态有关（如冰和水的比热容不同），虽然可以通过质量，吸收的热量和温度变化量计算，但本质上与它们无关。 比热容的单位较复杂，可结合比热容的计算公式推算辅助记忆。 2． 比热容的物理意义 反映物质吸放热能力的物理量（比热容越大，吸放热能力越强）。 水的比热容：C水=4.2×103J/(kg·℃)。它表示一千克的水在温度升高（或降低）1℃时需要吸收（或放出）的热量为4.2×103J。 【归纳总结】比热容是物质的属性，代表物体的吸热本领，由物体的种类与状态决定。 【典例2-1】根据下表的数据，下列判断正确的是（   ） 比热容： 煤油，冰 铝 水 铜 A．物质的比热容与物质的状态无关 B．200克水的比热容和100克水的比热容相等 C．质量相等的铝块和铜块吸收相同的热量，铜块温度变化的比较小 D．一般情况下，我们把1kg的水加热至沸腾，水需要吸收的热量为 【跟踪训练1】如图1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2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．图中温度计的示数为 D．电加热器1的功率比电加热器2的功率小 【跟踪训练2】甲、乙两液体冷却过程中的温度与时间关系如图，两液体在相同时间内放出的热量相等。m甲<m乙。 （1）乙所在的环境温度可能是 A．0℃        B．20℃        C．30℃        D．40℃ （2）甲的比热容 （选填“>”“=”“<”）乙的比热容，依据是 【典例2-2】“早穿皮袄午穿纱，守着火炉吃西瓜”是对大漠气候的生动描写，而沿海地区昼夜之间温度变化却没有这么明显，这是由砂石与水的 不同造成的。炎热的夏季，海边晚上吹的是 （选填“海风”或“陆风”）。 【跟踪训练1】用两个相同的电加热器分别给质量和初温都相同的甲、乙两种液体同时加热，两液体的温度随时间变化的关系图像如图所示。下列说法中正确的是（　　） A．加热相同的时间，甲液体的温度变化量小于乙液体的温度变化量 B．温度变化量相同时，甲液体的加热时间大于乙液体的加热时间 C．用加热时间的长短可以反映两种液体吸收热量的多少 D．根据质量、加热时间和温度变化信息，可以推算出甲液体的比热容大于乙液体的比热容 【跟踪训练2】用相同的电加热器分别对质量相等的A和B两种液体加热（不计热量损失），如图是A和B的温度随加热时间变化的图象，下列说法正确的是（　　） A．A的比热容与B的比热容之比为2∶1 B．加热相同的时间，B吸收的热量较多 C．A和B升高相同的温度，A吸收的热量较少 D．B物质更适宜做机车发动机的冷却液 题型3 比热容与热量的相关计算 1． 计算的原理 计算比热容：；计算热量：(t为温度的变化量，升温时由末温减初温，降温时由初温减末温) 2． 比热容与热值计算的步骤和方法 （1）明确研究对象，确定热量传递的方向（自发前提下，只能由高温物体向低温物体传递）； （2）分别计算物体吸收和放出的热量，在不计热量损失的情况下,Q吸=Q放； （3）带入公式，求解方程。 【注意】①涉及物体状态变化时（晶体熔化，凝固，液体沸腾），虽然温度不变，但需要吸收或放出热量； ②物体混合时（如冷水加热水），它们的温度都会发生变化，最终平衡时它们的末温相等； ③在题目未说明“不计热量损失”时，需考虑部分热量散失。 ▲拓展培优 比热容和热量计算的特殊技巧 ①判断混合物体（冰水混合）的最终状态时，可假设全部熔化或全部凝固，比较需要的热量和实际提供的热量，确定最终状态（全冰、全水或固液共存）； ②晶体熔化或液体沸腾时吸收的热量无法直接计算，可先算出其他时间段物体吸收的热量，加热时间的比即为两段过程中的热量之比（前提是加热装置完全相同）； ③比值计算时，不用求出最终结果，结合公式直接表示出不同物体吸收或放出的热量的表达式，消去有关系的物理量（化简质量、比热容等），求出比例关系。 【归纳总结】明确对象，确定状态，带入公式求解，注意状态平衡和单位统一。 【典例3-1】利用如图甲所示的实验装置比较不同物质吸热的情况，使用相同规格的电加热器分别对水和食用油加热得到温度随时间变化的图像如图乙所示。已知，不计热量损失。下列说法正确的是（  ） ①应在两个相同的烧杯中加入体积和初温均相同的水和食用油 ②加热2min时，食用油和水吸收的热量一样多 ③若给汽车发动机降温，应选b物质作冷却剂 ④分析图乙可得a是食用油的升温图像，其比热容为 A．只有①③正确 B．只有②③正确 C．只有②③④正确 D．只有①②③正确 【跟踪训练1】甲、乙两物体质量相等，当甲物体温度升高15℃，乙物体温度升高30℃时，甲物体吸收的热量是乙物体吸收热量的2倍，则甲物质的比热容是乙的比热容的（　　） A．0.25倍 B．1倍 C．2倍 D．4倍 【跟踪训练2】如图所示为“探究不同物质吸热能力”的实验装置。 (1)要完成该实验除了如图甲所示的器材外，还需要的测量工具有天平和 。实验时，应该控制两个玻璃杯中装的两种液体 （选填“质量”或“体积”）相同。 (2)实验中可通过 （选填“加热时间”或“温度计示数”）来反应物质吸收热量的多少。 (3)假设、两种液体中有一种是水，则 （选填或）是水；水的比热容为，则另一种液体的比热容是 。 【典例3-2】甲、乙两个初温和质量相等的物体，它们的比热容之比为，让它们各放出的热量后，再把它们放在一起相互接触（无热损失），则热传递的方向是从 （选填“甲到乙”或“乙到甲”），在达到热平衡的过程中，它们之间传递的热量为。则 。 【跟踪训练1】A、B两个小球质量相等，温度均为10℃；甲、乙两杯水质量相等，温度均为50℃。现将A放入甲杯，B放入乙杯，热平衡后甲杯水温降低了8℃，乙杯水温降低了12℃，不考虑热量损耗，则A、B两物体的比热容之比为（　　） A．8∶7 B．7∶12 C．2∶3 D．7∶8 【跟踪训练2】A、B两物体质量相等、温度均为20℃，甲、乙两杯水质量相等，温度均为60℃，现将放A入甲杯、B放入乙杯，热平衡后甲杯水温降低了5℃，乙杯水温降低了10℃，不考虑热量的损失，则A、B两物体的比热容之比为（　　） A．1︰2 B．3︰7 C．2︰3 D．4︰7 【典例3-3】把某铁块加热到100℃，投入到质量为m1温度为20℃的水中，混合后的温度为40℃。把该铁块重新加热到100℃，投入到质量为m2温度为20℃的水中，混合后的温度为60℃。如果把这块100℃的铁块投入到质量为（m1+m2）温度为20℃的水中，整个过程不计热量的损失，求混合后最终的温度。 【跟踪训练1】某金属球在炉火中被加热到，然后迅速投入质量为、初温为的某种液体中，达到热平衡后金属球的温度为。已知金属球的比热容为，不计热损失。此过程中，金属球放出的热量为。 (1)求金属球的质量； (2)求该液体的比热容； (3)取出金属球后，金属球表面不沾有该液体。若该液体再吸收的热量，求该液体的末温。（该液体没有沸腾） 【跟踪训练2】如图甲所示，A、B是两个底部装有完全相同的加热器的容器，加热器产生的热量80%可以被容器中的液体吸收，已知加热器每秒钟放出热量1500J。现将甲、乙两种液体分别倒入A、B杯中，其中甲液体的质量为400g；让两个加热器同时开始工作，60s后停止加热，然后立即将比热容为的合金球迅速放入乙液体中（从球放入到达到热平衡不计热损失），它们的温度随时间变化图像如图乙所示（部分图像未画出）。求： (1)加热15s时，甲液体吸收的热量为多少？ (2)甲液体的比热容为多少？ (3)合金球的质量为多少？ 题型4 水的比热容特点及应用 1． 水的比热容特点 常见物质中，水的比热容很大，一定质量的水在吸收和放出相同热量后，温度的变化却不大，常用于调节温度；或者一定质量的水变化相同温度时，吸收或放出更多的热量，常用于冷却剂或保温装置。 2． 水与气候 因为水的比热容大，海洋（水）与陆地（砂石）的比热容差异造成沿海地区昼夜温差小，一年四季气温波动幅度较小，而部分内陆地区干旱缺水，一天内气温变化都很大。 白天：陆地升温快，空气受热膨胀上升，气压降低，风从海洋吹向陆地；夜晚，海洋降温慢，温度高于陆地，风从陆地吹向海洋。 城市湖泊、河流通过水的蒸发和比热容特性，吸收城市废热，降低局部温度。 3． 水与农业 利用水的大比热容减缓夜间温度骤降，保护农作物。傍晚向秧田灌水（水比热容大，夜间降温慢，释放热量），避免秧苗因低温冻伤；白天放浅水（减少吸热，提高水温促进生长）。 ★特别提醒 并不是所有与温度相关的原因都是水的比热容大造成的，比如夏季洒水降温，主要是利用液体蒸发吸热的原理。 【典例4-1】水具有比热容较大的特点。下列生活和生产中的现象与此特点无关的是（　　） A．海边昼夜温差小 B．空调房放一盆水 C．冬天用热水供暖 D．用水来冷却发动机 【跟踪训练1】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气温变化小是因为海水的比热容大 B．A气温变化小是因为沙石吸收热量少 C．B气温变化大是因为砂石的比热容大 D．B气温变化大是因为海水吸收热量多 【跟踪训练2】下列事例中，利用水的比热容大这一特性的是（　　） A．在北方冬天，菜窖里放几桶水可以防止菜被冻坏 B．发热病人用沾水的湿毛巾擦身降温 C．汽车的发动机用水降温 D．长期不下雨时，环卫部门会在马路上进行撒水和喷水 【典例4-2】生活中常用水作为冷却剂是因为水的比热容 ，将质量为m0的小杯热水倒入盛有质量为m的冷水的保温容器中。冷水温度升高了3℃，此时保温容器中的水的比热容 （选填“变大”“不变”或“变小”），然后又向保温容器中倒入一小杯同质量同温度的热水，水温又上升了2.5℃，不计热量的损失，则m0∶m= 。 【跟踪训练1】如图所示，设相同时间内物质吸收的热量相同，甲、乙两图中符合冰熔化规律的是图 （选填“甲”或“乙”）。由正确的图可知：若冰的质量为0.1kg，则冰在熔化过程中吸收的热量是 J。[c冰=2.1×103J/（kg•℃），不考虑热量损失] 【跟踪训练2】关于城市出现的“热岛效应”的描述，其实早在宋朝，诗人陆游就已在诗文中有体现“城市尚余三伏热，秋光先到野人家”现象．这说明我国古代劳动人民善于从生活中发现真知，请你分析一下，城市“热岛效应”的主要原因有： （1）工厂、交通工具 ； （2）建筑物、马路上的砂石、水泥的 ，相同的日照条件下温度 ； （3）城市中的水少，水的 吸热少。 【能力培优练】 1．（小雨探究液体的凝固特点：先在两个相同容器中分别装入初温为20℃、质量为100g的水和某液体M，再各放入一个温度传感器，然后使它们冷却凝固。若单位时间内它们放出的热量相等，用测得的数据绘出两种物质温度随时间变化的图像，如图所示。已知，实验在标准大气压下进行，下列说法正确的是（　　） A．液体M的比热容为 B．液体M放热能力比水放热能力强 C．在时间段两种物质都是固液共存状态 D．从20℃刚好降到0℃时，水放出的热量小于M放出的热量 2．甲、乙两个金属球的质量之比为1∶3，吸收相同的热量后，它们升高的温度之比是2∶3，那么它们的比热之比c甲∶c乙等于（　　） A．1∶2 B．2∶1 C．2∶9 D．9∶2 3．两个相同的容器分别装满了质量相等的两种液体，小岭同学用同一热源分别加热，液体温度与加热时间关系如图所示，正确的是（　　） A．甲液体的比热容大于乙液体的比热容 B．如果升高相同的温度，两液体吸收热量相同 C．加热相同的时间，甲液体吸收的热量大于乙液体吸收的热量 D．加热时间相同，甲液体升高的温度大于乙液体升高的温度 4．已知A、B两金属块比热容之比为，把他们都加热到100℃，然后分别投入到装有质量相同、初温都为30℃的C、D两杯水中，测量结果：金属块A使C杯的水温升高了20℃，金属块B使D杯的水温升高了30℃。整个过程中不考虑热量损失。则与的比值为（　　） A．15∶16 B．1∶1 C．16∶15 D．4∶3 5．某固态物体的质量为m，其物质的比热容为c，用稳定的热源对它加热（物体在相同时间内吸收的热量相等），到时刻停止加热，然后让其冷却。上述过程中记录不同时刻的温度，最后绘制出温度随时间变化的图像（如图）。下列说法正确的是（　　） A．在时间段，该物体吸收的热量为 B．在时间段，该物质的比热容先增大后减小 C．在时间段，该物体放出的热量为 D．该物质在时间段的比热容等于 6．用相同的加热装置分别对质量相同的三种固态物质a、b、c加热，它们的温度随加热时间的变化关系如图所示，不计热量损失，以下分析正确的是（　　） A．时间内，a吸收的热量最少 B．t₂~t₃时间内，a的内能不变 C．b的比热容大于c的比热容 D．升高相同的温度c吸收的热量最多 7．用相同的电加热器分别加热质量均为0.3kg，温度均为20℃的水和另一种液体（不计热量损失），如图所示是水和另一种液体的温度随时间变化的图像。由图像可知：前8min内，水和另一种液体吸收的热量 （填“相同”或“不相同”），水在20min内吸收的热量为 J，水和另一种液体的比热容之比是 。（） 8．用两个规格相同的电加热器，分别给质量相同的甲、乙两种液体同时加热，两液体的温度随时间变化的关系图像如图所示。结合图像判断，甲乙都加热10min时，甲液体吸收的热量 乙液体吸收的热量，甲液体的比热容 乙液体的比热容（两空均填“大于”、“等于”或“小于”）。如果乙液体是水，则甲液体的比热容为 J/（kg·℃）。若乙中的水在前20min内吸收2.52×104J的热量，则1.68×104J的热量可以使甲从0上升至 ℃。（不计热量损失） 9．甲、乙两个初温相等的物体质量相等，它们的比热容之比为c甲∶c乙＝3∶1，让他们各吸收600J的热量后，再把它们放在一起相互接触（无热损失），在达到热平衡的过程中，它们之间传递的热量为 J。 10．小丽用相同的电加热器分别对质量为0.3kg的水和0.7kg的另一种液体进行加热，得到的实验数据如图所示。则水在16min内吸收的热量为 J，另一种液体的比热容为 J/（kg·℃）[c水=4.2×103J/（kg·℃）]。 11．利用如图甲所示的实验装置探究“沙子和水的温度变化与吸热的关系”。操作如下： (1)在两烧杯中分别装入初温度相同且 （选填“体积”或“质量”）相等的沙子和水； (2)实验中用相同的酒精灯火焰加热，是通过比较 （选“加热时间”或“温度变化”）来间接反映沙子和水吸收的热量； (3)每隔相同的时间记录一次温度，根据实验数据绘制成温度与时间的关系图像，如图乙所示；分析图像可知，对于质量相等的沙子和水，升温较快的是 （选“沙子”或“水”）；若使两者升高相同的温度，则 （选“沙子”或“水”）吸收的热量较多，由此可见， （选“沙子”或“水”）的比热容较大； (4)爱思考的小张同学在取样时发现沙子有一些潮湿，就提出了如何测定沙子中水和沙子质量之比的问题，取了1kg的潮湿沙子放入隔热性较好的容器中，用温度计测量其温度为20℃，取1kg的水加热至74℃，然后将热水倒入沙子中热平衡时测出它们的温度为62℃，试通过计算得出了潮湿沙子的比热容为 J/(kg·℃)。查阅资料可知干沙子的比热容为，水的比热容为，那么该潮湿的沙子中水与沙子的质量之比为 。 12．在1个标准大气压下，水的沸点是100 ℃，质量为2kg，温度为25 ℃的水吸收6.72×105J的热量后，水温升高为多少 ℃？若将该冷水与质量为1kg，温度为70 ℃的热水混合，不计热损失，混合后水的末温为多少℃？ 13．如图甲所示，把质量为250g的凉牛奶置于盛有热水的敞口玻璃杯中加热，经过一段时间，牛奶和热水的温度随时间的变化图象如图乙所示。已知c水=4.2×103J/(kg·℃)，c奶=2.5×103J/(kg·℃)。求： （1）牛奶不再升温时吸收的热量； （2）若损失的热量占60%，则水放出的热量； （3）水的质量是多少千克（结果保留两位小数）。 【链接中考】 1．（2024·江苏连云港·中考真题）沿海地区比沙漠地区的昼夜温差小，这是因为水的（　　） A．质量大 B．温度高 C．密度大 D．比热容大 2．（2023·江苏常州·中考真题）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。海边，仅在海陆风因素的影响下，图乙、图丙所示的情形通常分别发生在（　　）    A．白天、夜晚 B．夜晚、白天 C．白天、白天 D．夜晚、夜晚 3.（2023·江苏南京·中考真题）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· ℃)】 4．（2023·江苏苏州·中考真题）正午，小明对水面获取太阳的能量情况进行研究，他将装有400g水的盘子放在室外平台上，经阳光照射10min，水温升高了2.5℃，不计水的蒸发（水的比热容是4.2×103J/(kg﹒℃)）。 （1）该过程水吸收的热量是多少？ （2）若照射到盘中水面上太阳能的功率为25W，水获取太阳能的效率是多大？    1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$