内容正文:
2025年九年级上——3.5物体的内能
1、 内能:物体内部所有分子热运动的动能和势能。单位:焦耳(J),各种形式能量的单位都是焦耳。
注意:
①内能是指物体的内能, 不是分子的内能。
②一切物体在任何情况下都有内能。
③内能也俗称为热能。对同一个物体,温度升高,内能增大;温度降低,内能减少。
④内能具有不可测量性
⑤物体的质量、温度、体积、种类、物态都可以影响物体内能的大小。
二、物体内能的改变
1、 改变内能的两种方法:做功和热传递。
①热传递改变物体的内能:热传递是把内能由温度高的物体传递给温度低的物体,而不是由内能多的物体传递给内能少的物体。
②做功改变物体的内能:外界对物体做功,物体的内能会增加;物体对外界做功,物体的内能会减少。
【例题一】
1. 如图,在试管里装一些水,用软木塞塞住加热。水沸腾后,水蒸气会把木塞冲开。下列关于本实验说法正确的是( )
A.水蒸气将木塞冲开,水蒸气的内能增大
B.水沸腾后,温度不变,内能不变
C.试管口的“白雾”是汽化现象
D.试管中水的内能改变方式有做功和热传递
【解答】解:A、水蒸气对外做功,内能减小,故A错误;
B、水沸腾时,温度不变,但是要继续吸收热量,内能增大,故B错误;
C、试管口的“白气”是热的水蒸气遇到冷的空气液化成的小水滴,故D错误。
故选:D。
2.将冰块放在泡沫箱中可制成简易“冰箱”,把一瓶饮料放入“冰箱”后,冰块和饮料的温度随时间变化的曲线如图所示,在两物体温度达到相同之前,下列说法正确的是( )
A.甲是冰块 B.乙吸收热量 C.甲内能增加 D.乙内能减少
【答案】B
【解析】饮料原来的温度高,放出热量,降低温度,因此甲是饮料;冰块原来的温度低,吸收热量,升高温度,因此乙是冰块,故A错误;
乙是冰块,吸收热量,故B正确;
甲是饮料,放出热量,内能减少,故C错误;
乙吸收热量,内能增多,故D错误。故选B。
3.塑料捆扎带是日常用品.如图所示,先将捆扎带打个结,然后两手用力反方向一扯,它就会在打结处断开.关于这个现象的讨论,下列说法中正确( )
A.用力一扯,打结处发生摩擦,温度升高,是化学能转化为内能
B.用力一扯,打结处发生摩擦,温度升高,是捆扎带对外做功的结果
C.用力一扯,打结处发生摩擦,温度升高,分子间作用力减小因而被扯断
D.用力一扯,手移动速度越快,惯性越大,捆扎带在惯性作用下扯断的
【答案】C
【解析】ABC.用力一扯,打结处发生摩擦,温度升高,其实是通过外界对捆扎带做功,将机械能转化为内能所致。此时分子运动剧烈,且分子距离增大,因此分子作用力减小而被扯断,故A、B错误,C正确;
D.用力一扯,手移动速度越快,惯性越大,捆扎带具有惯性而被扯断,故D错误。故选C。
4.如图所示,在一个配有活塞的厚玻璃筒内放一小团浸有乙醚的棉花,迅速下压活塞,棉花会燃烧起来。下列说法中正确的是( )
A.空气能被压缩说明分子间有引力的作用
B.棉花能够燃烧是因为蘸上的乙醚是可燃物
C.越往下压越费力,是由于筒内的气压逐渐增大
D.活塞下压,通过克服筒壁的摩擦做功,使空气内能增加
【答案】C
【解析】A.空气能被压缩说明分子间有空隙,故A错误;
B.棉花能够燃烧是因为棉花是可燃物,故B错误;
C.越往下压越费力,是由于筒内的气压逐渐增大,故C正确;
D.活塞下压,通过压缩空气做功,使空气内能增加,故D错误。故选C。
3、 比热容
1、定义:单位质量的某种物质,温度升高(或降低)1℃所吸收(或放出)的热量叫这种物质的比热容,用符号c表示。
2、单位:J/(Kg·℃),读作焦每千克摄氏度。
3、特点:比热容是物质的种特性,它反映了不同物质吸、放热本领的强弱(比热越大的物质,吸放热能力越强,温度越难改变)。同一种物质在同一物态下的比热容是一定的,但在不同物态下,比热容是不相同的。
4、水的比热容及其应用
①水的比热容是4.2x103 J(kg·℃),其物理意义是质量为1kg的水,温度升高(或降低)1℃时所吸收(或放出)的热量为4.2x103J。
②水的吸(放)热本领强,温度难改变,可用水作散热剂或冷却剂。可对机械或生物体起保护作用。
5、热量的计算:以Q表示物体吸收(或放出)的热量,c表示物质的比热容,m表示物体质量,to表示初始温度,t表示末温,则有——
①热量计算的一般公式:Q=cm△t。
【例题二】
1. 1kg的不同物质温度升高1℃吸收的热量如图所示,其中正确的是( )
A.相同质量的不同物质升高相同温度,吸收的热量一定不等
B.质量相等的水和酒精,吸收相同热量,水升温较多
C.煤油和冰是不同物质,其比热容一定不相等
D.质量相等的酒精和煤油降低相同温度,酒精放出的热量大
【答案】D
【解析】A.相同质量的不同物质升高相同温度,因不同物质的比热容可能相同,故吸收的热量也可能相等,故A错误;
B.质量相等的水和酒精,吸收相同热量,水的比热容大,升温较少,B项错误;
C.由题图可知,相同质量的煤油和冰升高相同的温度,吸收的热量相等,说明二者的比热容相等,C错误;
D.质量相等的酒精和煤油降低相同的温度,酒精的比热容大,放出的热量多,D项正确。
2.质量和温度都相同的甲、乙两种物质,用同样的加热器进行加热,它们温度随时间变化的图像如图所示,下列说法正确的是( )
A.由图可知,甲物质的熔点一定是80℃
B.0﹣6min甲和乙两种物质吸收的热量一样多
C.8﹣10min甲物质的温度和内能保持不变
D.在升温阶段,甲的比热大于乙的比热
【解答】解:A、由图象可知,甲的末温保持不变,但可能处在熔化过程中,也可能处于沸腾过程中,此时的温度不一定是沸点,故A错误;
B、实验中用同样的加热器进行加热,在相同时间内物质吸收的热量是相同的,则在0﹣6min内两物质吸收的热量都是相同的,故B正确;
C、不考虑物质质量的变化和能量损失,在8﹣10min内甲继续吸热,则甲的内能都不断增加,故C错误;
D、由图可知,在0﹣6min内,加热时间相同,吸收的热量相同,甲的温度变化快,且两物质的质量相同,根据Q=cmΔt可知,甲的比热容小,故D错误。
故选:B。
3.小明想比较铜和铝的比热容,设计了如下实验:
(1)将 相等的铜块和铝块放入冰箱,使它们的温度降低到0℃;
(2)取出后,将铜块、铝块再分别放入盛有质量相等、温度都是23℃的水中,并将容器用隔热材料密封,如图所示;
一段时间后温度稳定,同时测量甲、乙两容器中水的温度,分别是20℃和17℃。
实验中,用 间接反映两金属块吸收热量的多少。
(3)对比数据可判断,表明 的比热容大(填“铝”或“铜”)。
【答案】(1)质量(2)等质量水的温度下降量(3)铝
【解析】(1)比较铜和铝的比热容,应该控制两种物质的质量相同,都降低到0℃的情况下,比较放处热量的多少;所以将质量相等的铜块和铝块放入冰箱,使它们的温度降低到0℃;
(2) 实验中,用等质量的水的温度下降量间接反映两金属块吸收热量的多少。温度下降的越多,表明该金属吸收的热量越多;
(3)从体重可以看出铝块吸收的热量多;铜吸收的热量Q铜=c水m水△t1=3c水m水=c铜m铜△t2=20c铜m铜;所以c铜=3c水m水/(20m铜);Q铝=c水m水△t3=6c水m水=c铝m铝△t4=17c铝m铝,所以c铝=6c水m水/17m铝;所以c铜小于c铝;
【习题综合练】
选择题
1.去年秋季开始,劳动课成为中小学一门独立课程。课程要求学生学会做一些家常菜,如番茄炒蛋。关于炒菜过程中涉及到的知识,下列说法正确的是( )
A.用铁锅炒菜是因为铁的比热容大
B.切西红柿使用的锋利刀刃可以增大压力
C.炒菜时闻到菜肴的香味是因为分子在做无规则运动
D.鸡蛋被烧熟主要是通过翻炒时对鸡蛋做功使其内能增大
【解答】解:A、用铁锅炒菜是因为铁的导热性好,故A错误;
B、切西红柿的锋利刀刃可以增大压强,故B错误;
C、闻到菜香是因为分子在永不停息地做无规则运动,故C正确;
D、生鸡蛋炒熟,是通过热传递使得物体内能增加,故D错误。
故选:C。
2.0 ℃的冰全部熔化成0 ℃的水,体积将变小,比较这块0 ℃的冰和熔化成0 ℃的水,对它们具有的内能,下列说法正确的是( )
A. 它们的内能相等
B. 0 ℃的冰具有的内能较多
C. 0 ℃的水具有较多的内能
D. 无法确定
【答案】C
【解析】0 ℃冰要吸收热量才能熔化成0 ℃的水,当一定质量0 ℃冰全部熔化成0 ℃水时,0 ℃水的内能较多。
3.在社会实践活动中,小温制作了一道糖醋排骨,对烹饪过程中出现的现象解释正确的是( )
A.锅铲翻动排骨主要目的是通过做功使排骨的内能增加
B.排骨上方的“白气”是水蒸气
C.收汁时用锅铲不停揽动,使汤汁受热均匀
D.爆炒排骨不盖锅盖有利于减小醋和水的蒸发
【解答】解:A、锅铲翻动排骨主要目的是通过热传递使排骨的内能增加,故A错误;
B、排骨上方的“白气”是水蒸气遇冷液化形成的小水珠,故B错误;
C、收汁时用锅铲不停揽动,使汤汁受热均匀,故C正确;
D、爆炒排骨不盖锅盖可以加快醋和水的蒸发,故D错误。
故选:C。
4.如图所示,烧瓶内盛少量水,给瓶内打气,可看到瓶塞跳起,在这个过程中,下列说法错误的是( )
A. 给瓶内打气时,外界对瓶内气体做功
B. 瓶塞跳起时,瓶内气体对外做功
C. 给瓶内打气时,瓶内气体内能减少
D. 瓶塞跳起时,瓶内气体温度降低
【答案】B
【解析】用气筒向装有少量水的瓶里打气,瓶内气压增大,是外界对瓶内空气做功,瓶内气体内能增大;故A正确,C错误;当气压把瓶塞从瓶口推出时,瓶内气体对瓶塞做功,使气体自身的内能减少转化为机械能,温度降低,受温度减低的影响,瓶口周围的气体液化成小水滴,这些小水滴就是看到的白雾;故BD正确。
5.有甲、乙两个不同金属物体,已知m甲>m乙,c甲>c乙,现将两物体同时放入标况下的沸水中充足时长。现取出后将两物体相互接触(两物体与外界没有热量交换),则有( )
A.热量将从甲物体传递给乙物体
B.热量将从乙物体传递给甲物体
C.甲、乙两物体始终处于热平衡状态
D.条件不足,无法判断
【解答】解:将两物体同时放入标况下的沸水中充足时长,两物体的温度相同,现取出后,现取出后将两物体相互接触(两物体与外界没有热量交换),由于两物体的温度相同,所以不会发生热传递,即两物体始终处于热平衡状态,故C正确。
故选:C。
5.如图是“探究不同物质吸热升温的现象”和“比较不同燃料燃烧时放出的热量”的甲、乙两组实验装置,下列关于该两组实验的说法正确的是( )
A.每组实验中,燃料的质量均应相等
B.每组实验中,杯中物质的质量均应相等
C.甲组实验中,可以根据温度计示数的变化来比较吸热的多少
D.乙组实验中,可以根据加热时间的长短来比较吸热的多少
【答案】B
【解析】A.探究不同物质吸热升温的现象,只需控制加热时间相同,不用控制燃料质量相等,故A错误;
B.探究不同物质吸热升温的现象和比较不同燃料燃烧时放出的热量两个实验,为了控制变量,观察温度计示数变化,两组实验的杯中物质的质量应相等,故B正确;
C.甲组实验中,吸热多少用加热时间来表示,若加热时间相同,则吸热相同,沙子比热容小,沙子中放的温度计示数变化大,故C错误;
D.乙组实验中,燃烧相同质量的燃料,看水温变化,燃料燃烧速度不同,不能用加热时间长短来吸热多少,故D错误。故选B。
6、为了比较水和煤油的比热容,小金做了如下实验:在两个相同的塑料瓶甲和乙内分别装入质量相同、初温都是室温的煤油和水,在瓶口扎上气球,将它们同时浸入热水中,如图所示,下列说法错误的是( )
A.本实验中能观察到甲瓶口的气球膨胀得大一些
B.将煤油和水加热到相同温度,煤油所需的加热时间更长
C.该实验能得出煤油的比热容比水小
D.水更适合做汽车发动机的冷却剂
【答案】B
【解析】A.相同质量的煤油和水,吸收相同的热量,煤油温度升高的多,煤油的瓶口气球膨胀得大一些,故A正确,不符合题意;
BC.相同质量的煤油和水,吸收相同的热量,水的瓶口气球膨胀的小,表明水温度升高的少,说明水的比热容比煤油大,将煤油和水加热到相同温度,水的比热容较大,水所需的加热时间更长,故B错误,符合题意,C正确,不符合题意;
D.水的比热容较大,质量相同的水和其它液体相比较,升高相同的温度时,吸收的热量多,因此水更适合做汽车发动机的冷却剂,故D正确,不符合题意。故选B。
7.以下是用热传递的方法改变物体内能的是( )
①划火柴 ②踢毽子 ③放在手心的雪球会慢慢融化 ④把袋装牛奶放在开水中加热 ⑤量体温时,要将体温计紧贴腋下 ⑥砂轮磨刀溅出火星
A. ①④⑥ B. ①②⑥ C. ③④⑤ D. ④⑤⑥
【答案】C
【解析】改变物体内能有两种方式:做功和热传递。做功实质是能量的转化,热传递实质是内能从一个物体转移到另一个物体,或者是从一个物体的高温部分传到低温部分。
8、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
【解析】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。
9.如图所示,某同学用注射器疏通篮球的气门芯,把针头插入篮球中,发现注射器活塞自动弹出,飞出一段距离。有关说法正确的是( )
A.该过程中活塞的机械能守恒
B.活塞在飞行过程中受到篮球的推力
C.该过程中篮球内气体内能增加
D.活塞弹出是因为篮球内气压大于外界气压
【答案】D
【解析】A.活塞在运动过程中存在摩擦,因此存在摩擦力做功,活塞的机械能不守恒。故选项错误。
B.活塞飞行过程中受到了重力和空气阻力,并没有受到篮球的推力。故选项错误。
C.注射器活塞自动弹出,说明篮球内气体对活塞做功,气体的内能减少。故选项错误。
D.活塞弹出是因为篮球内气压大于外界气压,故选项正确。故答案为:D。
10、用图像整理知识是很好的学习方法。如图表述的是某物质通过放热,吸热在固、液、气三种物态之间的转化,则下列分析正确的是( )
A.甲为固态,由甲到乙是凝固过程 B.乙为液态,由乙到丙需要放热
C.丙为气态,由丙到甲是凝华过程 D.丙为液态,由乙到甲需要吸热
【答案】C
【解析】由图知:丙到甲放热,甲到乙吸热,所以甲为固态,乙为液态,丙为气态。甲到乙是熔化过程,需要吸热;乙到丙是汽化过程,需要吸收热量;丙到甲是凝华过程,需要放出热量,故ABD错误,C正确。
故选C。
11.如图所示,通过煎、炒、蒸、拌烹调的四种美食中所包含的物理知识,认识正确的是( )
A.煎:煎锅一般用铁制造,主要是利用了铁的比热容大
B.炒:主要是通过热传递的方式使藜蒿和腊肉的内能增加
C.蒸:是通过做功和高温水蒸气液化放热,使榆钱饭蒸熟
D.拌:香葱和豆腐要拌着才能入味,说明分子没有做无规则运动
【答案】B
【解析】A.煎锅一般用铁制造,主要是利用铁具有良好的导热性,故A错误;
B.炒主要是通过热传递的方式使藜蒿和腊肉的内能增加,故B正确;
C.蒸是通过热传递和高温水蒸气液化放热,使榆钱饭蒸熟,故C错误;
D.香葱和豆腐要拌着才能入味,说明了分子在做无规则运动,故D错误。故选B。
12.为了比较甲、乙两种液体的比热容,晓明进行了如下的实验:用两个完全相同的酒精灯,同时给质量和初温都相同的甲、乙两种液体加热,其他条件相同,分别记录加热的时间和对应的温度,根据记录的数据作出了两种液体的温度随时间变化的图像,如图所示。下列结论中错误的是( )
A.加热相同的时间,甲升高的温度高,则甲吸收的热量多
B.加热相同的时间,甲升高的温度高,则甲的比热容比乙小
C.要使甲、乙升高相同的温度,应给乙加热更长的时间,这说明了乙的吸热能力强
D.若已知甲的比热容是1.8×103J/(Kg·℃),则乙的比热容是2.4×103J/(Kg·℃)
【答案】A
【解析】A.用两个完全相同的酒精灯对液体加热,在相等时间内液体吸收的热量相等,故A错误符合题意;
B.加热相同的时间时,甲、乙吸收的热量相等,根据Q吸=cm(t-t0)可知,甲升高的温度高一些,说明甲的吸热能力小,即甲的比热容较小,故B正确不合题意;
C.由图示图象可知,甲和乙升都升高30℃,温度升到40℃,甲需要的时间是3min,乙需要的时间是4min,即乙需要更长的加热时间,也就是乙吸收更多的热量,这说明了乙的吸热能力强一些,故C正确不合题意;
D.由图示图象可知,用相同的酒精灯加热4min,甲和乙吸收的热量就是相同的,
甲的温度变化值为50℃-10℃=40℃,乙的温度变化值为40℃-10℃=30℃,
由Q吸=cm(t-t0)得:c甲mΔt甲=c乙mΔt乙,
c甲Δt甲=c乙Δt乙,
1.8×103J/(kg•℃)×40℃=c乙×30℃;
解得:c乙=2.4×103J/(kg•℃),故D正确不合题意。故选A。
13.甲、乙两物体的质量都为2kg,丙物体质量为1kg,三个物体升高1℃吸收的热量如图所示,下列说法中正确的是( )
A.乙的比热容与丙相等
B.甲的比热容比乙小
C.甲和丙比热容相等,可能是同一种物质
D.甲、乙的温度都降低1℃,甲比乙放出的热量多
【解答】解:由题意和图可知:甲、乙两物体质量都为1kg,丙物体质量为2kg,三个物体温度都升高1℃,甲吸收的热量多,乙、丙吸热相同。
A、乙、丙吸热相同,升高温度相同,质量不同,根据或Q=cmΔt可知,比热容不同,故A错误;
BC、甲、乙质量相同,升高温度相同,甲吸热多,根据或Q=cmΔt可知,甲的比热容大于乙的比热容,故BC错误;
D、已知甲、乙两物体温度都升高1℃,甲比乙吸收的热量多,故甲、乙的温度都降低1℃,甲比乙放出的热量多,故D正确。
故选:D。
14、甲、乙两保温杯装有初温相同、等质量的同种液体,在恒温的室内静置,两杯液体的温度﹣时间变化图像如图所示.下列说法正确的是( )
A.甲杯内液体的比热容等于乙杯内液体
B.甲杯内液体的比热容小于乙杯内液体
C.0~4h甲杯内液体放出的热量比乙杯多
D.0~20h乙杯内液体放出的热量比甲杯多
【答案】A
【解析】AB.根据题意可知两杯都是同种液体,所以两杯液体的比热容相等,故A正确,B错误;
CD.如图,0h两杯液体的温度相等,第4h时甲杯液体的温度是80℃,乙杯液体的温度是60℃,第20h时两杯液体的温度相等,利用可知0﹣4h乙杯放出的热量多,0﹣20h两杯放出的热量相同,故CD错误。故选A。
15、如图甲所示,将质量相等的甲、乙两种物质分别装在两个相同的试管中,放入装有水的烧杯中加热。绘制出温度随时间变化的图像,如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.甲物质是晶体,乙物质是非晶体
B.0~2min内乙物质比甲物质吸收的热量多
C.乙物质在BC段不断吸热,温度不变,内能增加
D.乙物质在AB段的比热容比CD段的比热容大
【答案】C
【解析】A.甲物质没有固定的熔化温度,是非晶体;乙有固定的熔化温度,是晶体,故A错误;
B.相同时间内两种物质吸收的热量相同,故B错误;
C.酒精灯不断加热,乙物质在BC段不断从水吸热,温度不变,内能增加,故C正确;
D.乙物质在AB段升温比CD段快,说明AB段的比热容较小,故D错误。故选C。
【知识积累运用】
填空题
1.晓明同学做“探究改变物体内能”的实验,如图所示。他用打气筒向装有少量酒精的瓶内用力打气的过程中,瓶内气体的内能会 (填“增大”或“减小”)。当他向瓶中继续打气,瓶塞从瓶口处跳出时,观察到瓶内有白雾产生。这是由于瓶内的气体对外做功使其内能 (填“增大”或“减小”),温度降低而液化。
【答案】增大 减小
【解析】改变物体内能的两种方法:对物体做功、热传递。对物体做功物体的内能增加,物体对外做功,物体的内能减少;物体吸收热量内能增加,物体放出热量内能减少。
瓶子里装有一些酒精,用力打气,在瓶塞未跳起前,压缩瓶内的气体做功,瓶内气体的内能增加;继续打气,当瓶塞跳起时,瓶内气体对瓶塞做功,瓶内气体的内能减少,温度降低,使瓶内的水蒸气液化成小水珠,出现白气。
2.为了比较液体a和液体b的比热大小,小宁分别称取相同质量的a和b,在初温相同条件下,利用如图所示装置在沸水中加热
(1)做功和热传递是改变物体内能的两种途径。本实验中,液体a、b内能增加的途径是 。
(2)实验过程中,小宁观察到温度计甲的示数变化始终比乙快。由此可知,液体a的比热ca与液体b的比热cb的大小关系是:ca cb。
【答案】(1)热传递(2)<
3、如图是用水来冷却热牛奶的示意图,此过程改变内能的方式是 。右图是记录牛奶、水的温度随时间变化的图像,图中表示热牛奶温度随时间变化的曲线应是 (填写I或Ⅱ)。若水的质量为1.5kg,在这个过程中水吸收的热量是 J。
【答案】热传递 I 5.04×104
【解析】用水来冷却热牛奶,水吸收热量,牛奶放出热量,内能减小,通过热传递的方式改变牛奶的内能。
用水来冷却牛奶,热牛奶的温度是逐渐降低的,所以热牛奶温度随时间变化的曲线应是Ⅰ。
A点温度为18℃,它是牛奶和水最后的温度;这个过程中水吸收的热量
Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×1.5kg×(18℃-10℃)=5.04×104J。
4.小杰同学用图甲的实验装置探究“某固体熔化时温度的变化规律”。
(1)加热过程中某一时刻温度计的示数如图乙所示,读数为 ℃。
(2)根据实验数据,俊杰绘出了熔化图像丙,由图像可知,此固体是 (填“晶体”或“非晶体”),物体在熔化过程中内能 (填“增大”“减小”或“不变”),温度 (填“升高”“降低”或“不变”),CD段物体处于 。
【答案】36 晶体 增大 不变 液态
【解析】(2)晶体区别于非晶体的本质特征是有一定熔点,图像中BC段说明该固体有熔点。晶体熔化过程:吸热使内能增大,而温度不变(熔点);熔化的结果:固态变成液态。
5.为了比较水和煤油的比热容的大小,小金采用下图所示的两个完全相同的仪器做实验,它们使用相同的电源给加热件供电加热。
(1)物质传导热量的性能称为导热性,导热性越好,则热量在该物质中传递越容易。本实验仪器中,容器应该选择导热性 (填“好”或“差”)的材料来制作。
(2)将质量、初温都相等的水和煤油分别装入两个容器中,加热至两者的末温也相同,通过比较 来判断谁吸收的热量更多。
(3)如果水和煤油的质量相同而初、末温度都不相同,只要水和煤油 相同,也能用和(2)一样的方法做出相应的判断。
【答案】(1)差(2)通电加热的时间长短(3)升高的温度
【解析】(1)避免容器散热过多,故应该选导热性能较差的材料来制作;(2)通电加热时间的长短直接决定物质吸收热量的多少;(3)当变化的温度相同时,吸热多,则说明其比热容大。
6.2022年2月,第24届冬奥会在北京成功举办,大量高科技惊艳全球,助力节能、环保。
(1)用来消毒的二氧化氯能瞬间杀灭空气中的病毒,同时对人体安全、无毒,从而达到环保目的。二氧化氯的化学式为ClO2,其中氯元素的化合价为 价。
(2)用来制冰的二氧化碳气体被吸入压缩机,经过机械压缩后成为了高温、高压的超临界流体,再通过节流阀膨胀后成为低温流体,经循环泵被均匀输送到埋设在场馆冰面之下的蒸发盘管中,给冰面提供所需的低温,从而达到节能目的。二氧化碳气体是通过 (选填“做功”或“热传递”)方式成为高温、高压的超临界流体。
【解答】解:(1),二氧化氯中氧元素的化合价为﹣2价,化合物中各元素的正负化合价代数和为零,则氯元素的化合价为+4价,故答案为:+4;
(2) 用来制冰的二氧化碳气体被吸入压缩机,经过机械压缩后成为了高温、高压的超临界流体,因此是通过做功方式成为高温、高压的超临界流体,故答案为:做功。
7.单板滑雪U形池比赛是冬奥会比赛项目,其场地可以简化为如图甲所示的模型。某次练习过程中,质量为M的运动员以速度v从轨道边缘A点腾空后到达最高点B,随后沿C点进入轨道,A、B、C三点距水平面的垂直距离分别为h1、h2和h3图乙为腾空过程左视图,请回答下列问题(过程中不计空气阻力)。
(1)A点的机械能 B点的机械能(选填“小于”“等于”或“大于”)。
(2)B点动能是否为零 (选填“是”或“否”)。
(3)从B点到C点的过程中,运动员增加的动能可使质量为m的水温度升高 (滑雪板与C点接触时能量损失不计,水的比热容用c表示)。
【解答】解:(1)从A点到B点的过程中不计空气阻力,机械能守恒,A点的机械能等于B点的机械能;
(2)运动员运动到B点时,质量不变,具有向前的速度,所以动能不为0;
(3)从B点到C点的过程中不计空气阻力,滑雪板与C点接触时能量损失不计,所以机械能守恒,B点的机械能等于C点的机械能,即重力势能的减少量等于动能的增加量,ΔE动=ΔE势=Gh=Mg(h2﹣h3);由题知Q吸=ΔE动=Mg(h2﹣h3);
根据Q吸=cmΔt得,Δt。
故答案为:(1)等于;(2)否;(3)。
8.小明想比较铜和铝的比热容,设计了如下实验:
(1)将 相等的铜块和铝块放入冰箱,使它们的温度降低到0℃;
(2)取出后,将铜块、铝块再分别放入盛有质量相等、温度都是23℃的水中,并将容器用隔热材料密封,如图所示;
一段时间后温度稳定,同时测量甲、乙两容器中水的温度,分别是20℃和17℃。
实验中,用 间接反映两金属块吸收热量的多少。
(3)对比数据可判断,表明 的比热容大(填“铝”或“铜”)。
【答案】(1)质量(2)等质量水的温度下降量(3)铝
【解析】(1)比较铜和铝的比热容,应该控制两种物质的质量相同,都降低到0℃的情况下,比较放处热量的多少;所以将质量相等的铜块和铝块放入冰箱,使它们的温度降低到0℃;
(2) 实验中,用等质量的水的温度下降量间接反映两金属块吸收热量的多少。温度下降的越多,表明该金属吸收的热量越多;(3)从体重可以看出铝块吸收的热量多;铜吸收的热量Q铜=c水m水△t1=3c水m水=c铜m铜△t2=20c铜m铜;所以c铜=3c水m水/(20m铜);Q铝=c水m水△t3=6c水m水=c铝m铝△t4=17c铝m铝,所以c铝=6c水m水/17m铝;所以c铜小于c铝;
9.将热量、温度、内能三个物理量填入下面的横线上:
(1)今天天气真热,这里的“热”是指 。
(2)摩擦生热的“热”是指 。
(3)物体吸热升温:这里的“热”是指 。
【答案】温度 热量 内能
【解析】内能是指物体内部所有分子做无规则运动所具有的动能和分子势能的总和;温度指物体的冷热程度;热量是指在热传递或做功的过程中,内能改变的多少。
虽然同样是“热”,但在不同的语境中含义却不一样。(1)今天天气真热,反映了物体的冷热程度,所以这个“热”指温度;(2)摩擦生热是通过克服摩擦做功,使物体的内能增加,所以这里的“热”指内能;(3)物体吸热升温,这里的“热”字指的是在热传递过程中吸收的热量,故“热”指热量;
10.夏天中午海边的沙子热,海水却很凉;傍晚海边的沙子凉,海水却较暖和。对此,同学们提出如下猜想:可能是沙子吸热升温或放热降温都比水快,两探究小组都设计了如图甲所示的实验去验证。
(1)他们在实验前准备了火柴、酒精灯、烧杯、沙子、水、搅棒、铁架台、石棉网,除此之外,还需要的测量工具有 ;
(2)两小组获得的初步实验结论分别如下:
①等质量的沙子和水升高相同的温度,加热沙子的时间短;②等质量的沙子和水加热相同的时间,沙子的温度上升得多。你认为 (选填“仅是①”、“仅是②”或“①和②”)能够说明实验猜想正确;
(3)实验中,是通过比较 来间接反映沙子和水吸收热量;分析图像乙,A表示的是__ _。
【分析与应用】
计算题
1.认识自然,亲近自然。初春学校组织学生到桂林市东北的猫儿山山脚下一农庄进行社会实践活动,小明携带一个质量为1kg的合金锅、一台如图所示的便携式丁烷气炉(内置一瓶新的燃气,参数如下表所示),爱探究的小明通过手机上网查到便携式燃气炉的热效率为30%,丁烷气体的燃烧效率为90%,野炊地水的沸点为96℃,测出当地水的温度为26℃。[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),锅的比热容为0.8×103JJ/(kg·℃)]
(1)完全燃烧0.1kg的丁烷气体可以放出多少焦耳的热量?
(2)需多少焦耳的热量,才能使合金锅内2kg的水温度升高50℃?
(3)如果燃气炉以最大火力工作,一瓶燃气最多能持续燃烧1.4h,这样能够把质量为多少千克的水烧开?(最后结果保留1位小数)
【答案】(1)9×106J (2)4.2×103J (3)17.2kg
【解析】(1) Q放=mq=0.1kg×9×107J/kg=9×106J
(2)Q吸= c水m水Δt=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×50℃=4.2×105J。
(3)m耗=150g/h×1.4h=210g=0.21kg,
Q放=qm耗×90%×30%=9×107J/kg×0.21kg×0.9×0.3=5.103×106J,
Q锅吸=C锅m锅Δt=0.8×103J/(kg·℃) ×1kg×(96℃-26C) =5.6×104J,Q水吸=Q放-Q锅吸=5.103×106J-5.6×104J=5.047×106J,m'水= Q水吸/c水Δt=5.047×106J/[4.2×103J/(kg·℃)×(96℃-26℃)]≈17.2kg。
2.某中学用焦炭作为燃料供应开水,若焦炭放出1.26×106 J的热量。问:
电源电压
4.5 V
R1接触水的面积
15 cm2
长方体水池底面积
20 m2
(1)若这些热量全部被10 kg的煤油吸收,能使煤油的温度升高多少?(煤油未沸腾)
(2)若这些热量有25%被水吸收,能将多少kg的水从25℃加热到100℃?[,]
【答案】(1)60℃;(2)1kg
【解析】(1)由题意可知,煤油吸收的热量为
根据可得,煤油升高的温度为
(2)由题意可知,水吸收的热量为
由可得水的质量为
答:(1)能使煤油的温度升高60℃;
(3) 能将1kg的水从25℃加热到100℃。
3.如图是一种常见的饮水机结构剖面图,控水槽内浮体A与阀门C固定相连,当A恰好浸没时阀门C关闭,A未浸没时C略有下降,桶内水流入控水槽中。已知浮体A的体积为40cm3,阀门C的横截面积为1cm2,不计A、C本身重及大气压强。(水的比热容为,g取10N/kg)问:
(1)若热胆中储水,加热管将其从初温加热到,这些水吸收的热量是多少?
(2)浮体A浸没时所受浮力为多大?
(3)浮体A浸没时阀门C受到的压强是多少?
(4)桶内水位的最大高度是多少?
【答案】(1)3.36×105J;(2)0.4N;(3)4×103 Pa;(4)0.4m
【解析】(1)水吸收的热量
(2)浮体A所受浮力
(3)阀门C受到的压力F=F浮=0.4N
阀门C受到的压强
(4)由于,所以,桶内水位最大高度
答:(1)若热胆中储水1kg,加热管将其从初温20℃加热到100℃,这些水吸收的热量是3.36×105J;
(2)浮体A浸没时所受浮力为0.4N;
(3)浮体A浸没时阀门C受到的压强是4×103 Pa;
(4)桶内水位的最大高度是0.4m。
4.如图所示,为两个光滑的圆弧槽和一段粗糙的水平面相连接的装置。将质量为m的物体从左侧圆弧槽A点由静止释放,最高到达右侧圆弧槽B点处,其中A、B两点距离水平面的高度分别为H、h。(忽略空气阻力)
(1)物体从A点滑到水平面时,重力所做的功为 。
(2)物体从A点滑到B点的过程中,损失的机械能转化为物体内能的效率为η,则物体到达B点时温度升高了多少?(物体比热容用c表示)
【解答】解:
(1)质量为m的物体的重力为:G=mg,物体从A点滑到水平面时,重力所做的功:W=GH=mgH;
(2)A、B两点距离水平面的高度分别为H、h,
物体从A点滑到B点的过程中,损失的机械能(重力势能的减少量)为:ΔE=GΔh=mg(H﹣h),
机械能转化为物体内能的效率为η,则物体增加的内能(吸收的热量):Q吸=ΔEη=mg(H﹣h)η,
由Q吸=cmΔt可知,物体到达B点时温度升高了:Δt;
故答案为:(1)mgH;(2)。
5.小明用如图甲乙所示的实验装置来比较不同物质的比热容和探究水沸腾时温度变化的特点。已知甲、乙两容器中分别装有10Ω和5Ω的电加热器。将相同质量的水和食用油分别装入甲、乙两个容器中,然后通电加热。每隔一定时间测量一下液体的温度,从而得到水和食用油的温度随时间变化图象(如图丙)。由图丙可知:水沸腾时吸热,温度 (选填“升高”“不变”或“降低”);加热2min水吸收的热量 (选填“大于”“等于”或“小于”)食用油吸收的热量;假设电加热器放出的热量全部被液体吸收。
求——食用油的比热
【解答】解:据液体沸腾的特点可知,水沸腾时,吸热但温度不变;
由于两个电阻串联,所以电流和时间相同,但电阻不同,水中的电阻大于油中的电阻,据Q=I2Rt可知,加热相同的时间,甲图中产生的热量多,故水吸收的热量多;
据Q=I2Rt可知,相同的时间,甲电热丝释放的热量是Q甲=I2R甲t=I2×10Ω×t;
乙电热丝释放的热量是Q乙=I2R乙t=I2×5Ω×t;
故Q甲=2Q乙;
所以水吸收的热量是油的2倍,即Q水=2Q油;
假如都加热4min,结合图丙可得水和油吸收的热量分别为:
Q水=c水mΔt水=4.2×103J/(kg•℃)×m×(100℃﹣40℃);
Q油=c油mΔt油=c油×m×(100℃﹣40℃);
因为Q水=2Q油,
所以4.2×103J/(kg•℃)×m×(100℃﹣40℃)=2×c油×m×(100℃﹣40℃);
解得c油=2.1×103J/(kg•℃);
故答案为:不变;大于;2.1×103;
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2025年九年级上——3.5物体的内能
1、 内能:物体内部所有分子热运动的动能和势能。单位:焦耳(J),各种形式能量的单位都是焦耳。
注意:
①内能是指物体的内能, 不是分子的内能。
②一切物体在任何情况下都有内能。
③内能也俗称为热能。对同一个物体,温度升高,内能增大;温度降低,内能减少。
④内能具有不可测量性
⑤物体的质量、温度、体积、种类、物态都可以影响物体内能的大小。
二、物体内能的改变
1、 改变内能的两种方法:做功和热传递。
①热传递改变物体的内能:热传递是把内能由温度高的物体传递给温度低的物体,而不是由内能多的物体传递给内能少的物体。
②做功改变物体的内能:外界对物体做功,物体的内能会增加;物体对外界做功,物体的内能会减少。
【例题一】
1. 如图,在试管里装一些水,用软木塞塞住加热。水沸腾后,水蒸气会把木塞冲开。下列关于本实验说法正确的是( )
A.水蒸气将木塞冲开,水蒸气的内能增大
B.水沸腾后,温度不变,内能不变
C.试管口的“白雾”是汽化现象
D.试管中水的内能改变方式有做功和热传递
2.将冰块放在泡沫箱中可制成简易“冰箱”,把一瓶饮料放入“冰箱”后,冰块和饮料的温度随时间变化的曲线如图所示,在两物体温度达到相同之前,下列说法正确的是( )
A.甲是冰块B.乙吸收热量C.甲内能增加D.乙内能减少
3.塑料捆扎带是日常用品.如图所示,先将捆扎带打个结,然后两手用力反方向一扯,它就会在打结处断开.关于这个现象的讨论,下列说法中正确( )
A.用力一扯,打结处发生摩擦,温度升高,是化学能转化为内能
B.用力一扯,打结处发生摩擦,温度升高,是捆扎带对外做功的结果
C.用力一扯,打结处发生摩擦,温度升高,分子间作用力减小因而被扯断
D.用力一扯,手移动速度越快,惯性越大,捆扎带在惯性作用下扯断的
4.如图所示,在一个配有活塞的厚玻璃筒内放一小团浸有乙醚的棉花,迅速下压活塞,棉花会燃烧起来。下列说法中正确的是( )
A.空气能被压缩说明分子间有引力的作用
B.棉花能够燃烧是因为蘸上的乙醚是可燃物
C.越往下压越费力,是由于筒内的气压逐渐增大
D.活塞下压,通过克服筒壁的摩擦做功,使空气内能增加
3、 比热容
1、定义:单位质量的某种物质,温度升高(或降低)1℃所吸收(或放出)的热量叫这种物质的比热容,用符号c表示。
2、单位:J/(Kg·℃),读作焦每千克摄氏度。
3、特点:比热容是物质的种特性,它反映了不同物质吸、放热本领的强弱(比热越大的物质,吸放热能力越强,温度越难改变)。同一种物质在同一物态下的比热容是一定的,但在不同物态下,比热容是不相同的。
4、水的比热容及其应用
①水的比热容是4.2x103 J(kg·℃),其物理意义是质量为1kg的水,温度升高(或降低)1℃时所吸收(或放出)的热量为4.2x103J。
②水的吸(放)热本领强,温度难改变,可用水作散热剂或冷却剂。可对机械或生物体起保护作用。
5、热量的计算:以Q表示物体吸收(或放出)的热量,c表示物质的比热容,m表示物体质量,to表示初始温度,t表示末温,则有——
①热量计算的一般公式:Q=cm△t。
【例题二】
1. 1kg的不同物质温度升高1℃吸收的热量如图所示,其中正确的是( )
A.相同质量的不同物质升高相同温度,吸收的热量一定不等
B.质量相等的水和酒精,吸收相同热量,水升温较多
C.煤油和冰是不同物质,其比热容一定不相等
D.质量相等的酒精和煤油降低相同温度,酒精放出的热量大
2.质量和温度都相同的甲、乙两种物质,用同样的加热器进行加热,它们温度随时间变化的图像如图所示,下列说法正确的是( )
A.由图可知,甲物质的熔点一定是80℃
B.0﹣6min甲和乙两种物质吸收的热量一样多
C.8﹣10min甲物质的温度和内能保持不变
D.在升温阶段,甲的比热大于乙的比热
3.小明想比较铜和铝的比热容,设计了如下实验:
(1)将 相等的铜块和铝块放入冰箱,使它们的温度降低到0℃;
(2)取出后,将铜块、铝块再分别放入盛有质量相等、温度都是23℃的水中,并将容器用隔热材料密封,如图所示;
一段时间后温度稳定,同时测量甲、乙两容器中水的温度,分别是20℃和17℃。
实验中,用 间接反映两金属块吸收热量的多少。
(3)对比数据可判断,表明 的比热容大(填“铝”或“铜”)。
【习题综合练】
选择题
1.去年秋季开始,劳动课成为中小学一门独立课程。课程要求学生学会做一些家常菜,如番茄炒蛋。关于炒菜过程中涉及到的知识,下列说法正确的是( )
A.用铁锅炒菜是因为铁的比热容大
B.切西红柿使用的锋利刀刃可以增大压力
C.炒菜时闻到菜肴的香味是因为分子在做无规则运动
D.鸡蛋被烧熟主要是通过翻炒时对鸡蛋做功使其内能增大
2.0 ℃的冰全部熔化成0 ℃的水,体积将变小,比较这块0 ℃的冰和熔化成0 ℃的水,对它们具有的内能,下列说法正确的是( )
A. 它们的内能相等
B. 0 ℃的冰具有的内能较多
C. 0 ℃的水具有较多的内能
D. 无法确定
3.小温制作了一道糖醋排骨,对烹饪过程中出现的现象解释正确的是( )
A.锅铲翻动排骨主要目的是通过做功使排骨的内能增加
B.排骨上方的“白气”是水蒸气
C.收汁时用锅铲不停揽动,使汤汁受热均匀
D.爆炒排骨不盖锅盖有利于减小醋和水的蒸发
4.如图所示,烧瓶内盛少量水,给瓶内打气,可看到瓶塞跳起,在这个过程中,下列说法错误的是( )
A. 给瓶内打气时,外界对瓶内气体做功
B. 瓶塞跳起时,瓶内气体对外做功
C. 给瓶内打气时,瓶内气体内能减少
D. 瓶塞跳起时,瓶内气体温度降低
5.如图是“探究不同物质吸热升温的现象”和“比较不同燃料燃烧时放出的热量”的甲、乙两组实验装置,下列关于该两组实验的说法正确的是( )
A.每组实验中,燃料的质量均应相等
B.每组实验中,杯中物质的质量均应相等
C.甲组实验中,可以根据温度计示数的变化来比较吸热的多少
D.乙组实验中,可以根据加热时间的长短来比较吸热的多少
6、为了比较水和煤油的比热容,小金做了如下实验:在两个相同的塑料瓶甲和乙内分别装入质量相同、初温都是室温的煤油和水,在瓶口扎上气球,将它们同时浸入热水中,如图所示,下列说法错误的是( )
A.本实验中能观察到甲瓶口的气球膨胀得大一些
B.将煤油和水加热到相同温度,煤油所需的加热时间更长
C.该实验能得出煤油的比热容比水小
D.水更适合做汽车发动机的冷却剂
2.以下是用热传递的方法改变物体内能的是( )
①划火柴 ②踢毽子 ③放在手心的雪球会慢慢融化 ④把袋装牛奶放在开水中加热 ⑤量体温时,要将体温计紧贴腋下 ⑥砂轮磨刀溅出火星
A. ①④⑥ B. ①②⑥ C. ③④⑤ D. ④⑤⑥
8、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
9.如图所示,某同学用注射器疏通篮球的气门芯,把针头插入篮球中,发现注射器活塞自动弹出,飞出一段距离。有关说法正确的是( )
A.该过程中活塞的机械能守恒
B.活塞在飞行过程中受到篮球的推力
C.该过程中篮球内气体内能增加
D.活塞弹出是因为篮球内气压大于外界气压
10、用图像整理知识是很好的学习方法。如图表述的是某物质通过放热,吸热在固、液、气三种物态之间的转化,则下列分析正确的是( )
A.甲为固态,由甲到乙是凝固过程 B.乙为液态,由乙到丙需要放热
C.丙为气态,由丙到甲是凝华过程 D.丙为液态,由乙到甲需要吸热
11.如图所示,通过煎、炒、蒸、拌烹调的四种美食中所包含的物理知识,认识正确的是( )
A.煎:煎锅一般用铁制造,主要是利用了铁的比热容大
B.炒:主要是通过热传递的方式使藜蒿和腊肉的内能增加
C.蒸:是通过做功和高温水蒸气液化放热,使榆钱饭蒸熟
D.拌:香葱和豆腐要拌着才能入味,说明分子没有做无规则运动
12.为了比较甲、乙两种液体的比热容,晓明进行了如下的实验:用两个完全相同的酒精灯,同时给质量和初温都相同的甲、乙两种液体加热,其他条件相同,分别记录加热的时间和对应的温度,根据记录的数据作出了两种液体的温度随时间变化的图像,如图所示。下列结论中错误的是( )
A.加热相同的时间,甲升高的温度高,则甲吸收的热量多
B.加热相同的时间,甲升高的温度高,则甲的比热容比乙小
C.要使甲、乙升高相同的温度,应给乙加热更长的时间,这说明了乙的吸热能力强
D.若已知甲的比热容是1.8×103J/(Kg·℃),则乙的比热容是2.4×103J/(Kg·℃)
13.甲、乙两物体的质量都为2kg,丙物体质量为1kg,三个物体升高1℃吸收的热量如图所示,下列说法中正确的是( )
A.乙的比热容与丙相等
B.甲的比热容比乙小
C.甲和丙比热容相等,可能是同一种物质
D.甲、乙的温度都降低1℃,甲比乙放出的热量多
14、甲、乙两保温杯装有初温相同、等质量的同种液体,在恒温的室内静置,两杯液体的温度﹣时间变化图像如图所示.下列说法正确的是( )
A.甲杯内液体的比热容等于乙杯内液体
B.甲杯内液体的比热容小于乙杯内液体
C.0~4h甲杯内液体放出的热量比乙杯多
D.0~20h乙杯内液体放出的热量比甲杯多
15、如图甲所示,将质量相等的甲、乙两种物质分别装在两个相同的试管中,放入装有水的烧杯中加热。绘制出温度随时间变化的图像,如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.甲物质是晶体,乙物质是非晶体
B.0~2min内乙物质比甲物质吸收的热量多
C.乙物质在BC段不断吸热,温度不变,内能增加
D.乙物质在AB段的比热容比CD段的比热容大
【知识积累运用】
填空题
1.晓明同学做“探究改变物体内能”的实验,如图所示。他用打气筒向装有少量酒精的瓶内用力打气的过程中,瓶内气体的内能会 (填“增大”或“减小”)。当他向瓶中继续打气,瓶塞从瓶口处跳出时,观察到瓶内有白雾产生。这是由于瓶内的气体对外做功使其内能 (填“增大”或“减小”),温度降低而液化。
2.为了比较液体a和液体b的比热大小,小宁分别称取相同质量的a和b,在初温相同条件下,利用如图所示装置在沸水中加热
(1)做功和热传递是改变物体内能的两种途径。本实验中,液体a、b内能增加的途径是 。
(2)实验过程中,小宁观察到温度计甲的示数变化始终比乙快。由此可知,液体a的比热ca与液体b的比热cb的大小关系是:ca cb。
3、如图是用水来冷却热牛奶的示意图,此过程改变内能的方式是 。右图是记录牛奶、水的温度随时间变化的图像,图中表示热牛奶温度随时间变化的曲线应是 (填写I或Ⅱ)。若水的质量为1.5kg,在这个过程中水吸收的热量是 J。
4.小杰同学用图甲的实验装置探究“某固体熔化时温度的变化规律”。
(1)加热过程中某一时刻温度计的示数如图乙所示,读数为 ℃。
(2)根据实验数据,俊杰绘出了熔化图像丙,由图像可知,此固体是 (填“晶体”或“非晶体”),物体在熔化过程中内能 (填“增大”“减小”或“不变”),温度 (填“升高”“降低”或“不变”),CD段物体处于 。
5.为了比较水和煤油的比热容的大小,小金采用下图所示的两个完全相同的仪器做实验,它们使用相同的电源给加热件供电加热。
(1)物质传导热量的性能称为导热性,导热性越好,则热量在该物质中传递越容易。本实验仪器中,容器应该选择导热性 (填“好”或“差”)的材料来制作。
(2)将质量、初温都相等的水和煤油分别装入两个容器中,加热至两者的末温也相同,通过比较 来判断谁吸收的热量更多。
(3)如果水和煤油的质量相同而初、末温度都不相同,只要水和煤油 相同,也能用和(2)一样的方法做出相应的判断。
6.2022年2月,第24届冬奥会在北京成功举办,大量高科技惊艳全球,助力节能、环保。
(1)用来消毒的二氧化氯能瞬间杀灭空气中的病毒,同时对人体安全、无毒,从而达到环保目的。二氧化氯的化学式为ClO2,其中氯元素的化合价为 价。
(2)用来制冰的二氧化碳气体被吸入压缩机,经过机械压缩后成为了高温、高压的超临界流体,再通过节流阀膨胀后成为低温流体,经循环泵被均匀输送到埋设在场馆冰面之下的蒸发盘管中,给冰面提供所需的低温,从而达到节能目的。二氧化碳气体是通过 (选填“做功”或“热传递”)方式成为高温、高压的超临界流体。
7.单板滑雪U形池比赛是冬奥会比赛项目,其场地可以简化为如图甲所示的模型。某次练习过程中,质量为M的运动员以速度v从轨道边缘A点腾空后到达最高点B,随后沿C点进入轨道,A、B、C三点距水平面的垂直距离分别为h1、h2和h3图乙为腾空过程左视图,请回答下列问题(过程中不计空气阻力)。
(1)A点的机械能 B点的机械能(选填“小于”“等于”或“大于”)。
(2)B点动能是否为零 (选填“是”或“否”)。
(3)从B点到C点的过程中,运动员增加的动能可使质量为m的水温度升高 (滑雪板与C点接触时能量损失不计,水的比热容用c表示)。
8.小明想比较铜和铝的比热容,设计了如下实验:
(1)将 相等的铜块和铝块放入冰箱,使它们的温度降低到0℃;
(2)取出后,将铜块、铝块再分别放入盛有质量相等、温度都是23℃的水中,并将容器用隔热材料密封,如图所示;
一段时间后温度稳定,同时测量甲、乙两容器中水的温度,分别是20℃和17℃。
实验中,用 间接反映两金属块吸收热量的多少。
(3) 对比数据可判断,表明 的比热容大(填“铝”或“铜”)。
9.将热量、温度、内能三个物理量填入下面的横线上:
(1)今天天气真热,这里的“热”是指 。
(2)摩擦生热的“热”是指 。
(3)物体吸热升温:这里的“热”是指 。
10.夏天中午海边的沙子热,海水却很凉;傍晚海边的沙子凉,海水却较暖和。对此,同学们提出如下猜想:可能是沙子吸热升温或放热降温都比水快,两探究小组都设计了如图甲所示的实验去验证。
(1)他们在实验前准备了火柴、酒精灯、烧杯、沙子、水、搅棒、铁架台、石棉网,除此之外,还需要的测量工具有 ;
(2)两小组获得的初步实验结论分别如下:
①等质量的沙子和水升高相同的温度,加热沙子的时间短;②等质量的沙子和水加热相同的时间,沙子的温度上升得多。你认为 (选填“仅是①”、“仅是②”或“①和②”)能够说明实验猜想正确;
(3)实验中,是通过比较 来间接反映沙子和水吸收热量;分析图像乙,A表示的是__ _。
【分析与应用】
计算题
1.认识自然,亲近自然。初春学校组织学生到桂林市东北的猫儿山山脚下一农庄进行社会实践活动,小明携带一个质量为1kg的合金锅、一台如图所示的便携式丁烷气炉(内置一瓶新的燃气,参数如下表所示),爱探究的小明通过手机上网查到便携式燃气炉的热效率为30%,丁烷气体的燃烧效率为90%,野炊地水的沸点为96℃,测出当地水的温度为26℃。[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),锅的比热容为0.8×103JJ/(kg·℃)]
(1)完全燃烧0.1kg的丁烷气体可以放出多少焦耳的热量?
(2)需多少焦耳的热量,才能使合金锅内2kg的水温度升高50℃?
(3)如果燃气炉以最大火力工作,一瓶燃气最多能持续燃烧1.4h,这样能够把质量为多少千克的水烧开?(最后结果保留1位小数)
2.某中学用焦炭作为燃料供应开水,若焦炭放出1.26×106 J的热量。问:
电源电压
4.5 V
R1接触水的面积
15 cm2
长方体水池底面积
20 m2
(1)若这些热量全部被10 kg的煤油吸收,能使煤油的温度升高多少?(煤油未沸腾)
(2)若这些热量有25%被水吸收,能将多少kg的水从25℃加热到100℃?[,]
3.如图是一种常见的饮水机结构剖面图,控水槽内浮体A与阀门C固定相连,当A恰好浸没时阀门C关闭,A未浸没时C略有下降,桶内水流入控水槽中。已知浮体A的体积为40cm3,阀门C的横截面积为1cm2,不计A、C本身重及大气压强。(水的比热容为,g取10N/kg)问:
(1)若热胆中储水,加热管将其从初温加热到,这些水吸收的热量是多少?
(2)浮体A浸没时所受浮力为多大?
(3)浮体A浸没时阀门C受到的压强是多少?
(4)桶内水位的最大高度是多少?
4.如图所示,为两个光滑的圆弧槽和一段粗糙的水平面相连接的装置。将质量为m的物体从左侧圆弧槽A点由静止释放,最高到达右侧圆弧槽B点处,其中A、B两点距离水平面的高度分别为H、h。(忽略空气阻力)
(1)物体从A点滑到水平面时,重力所做的功为 。
(2)物体从A点滑到B点的过程中,损失的机械能转化为物体内能的效率为η,则物体到达B点时温度升高了多少?(物体比热容用c表示)
5.小明用如图甲乙所示的实验装置来比较不同物质的比热容和探究水沸腾时温度变化的特点。已知甲、乙两容器中分别装有10Ω和5Ω的电加热器。将相同质量的水和食用油分别装入甲、乙两个容器中,然后通电加热。每隔一定时间测量一下液体的温度,从而得到水和食用油的温度随时间变化图象(如图丙)。由图丙可知:水沸腾时吸热,温度 ( )(选填“升高”“不变”或“降低”);加热2min水吸收的热量 (选填“大于”“等于”或“小于”)食用油吸收的热量;假设电加热器放出的热量全部被液体吸收。
计算——求食用油的比热。
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