内容正文:
暑季研思・九年级全一册物理暑期培优专项讲义
13.1热量 比热容 知识归纳与题型总结
考点01 热量 热传递
1、热量定义:在热传递过程中,传递能量的多少叫作热量。热量通常用字母Q表示。
(1)热量是热传递过程中物体内能的改变量,因此,热量是个过程量。只有在热传递过程中,才能谈论热量,离开热传递过程谈热量是毫无意义的。
(2)我们不能说某个物体具有或含有多少热量,更不能比较两个物体具有热量的多少。热量只能与表示过程的词语连用,如“吸收热量”“放出热量”。
2、热传递:热量从高温物体传递到低温物体,或从物体的高温部分传递到低温部分的现象,叫做热传递。
考向01 不同物质的吸热本领
【例1】如图所示,使用相同规格的电加热器分别对质量相同的水和食用油进行加热,已知水的比热容比食用油的比热容大,不计热量损失。下列说法正确的是( )
A.加热相同的时间,水吸收的热量比食用油吸收的热量多
B.吸收相同的热量,水的温度变化比食用油的温度变化大
C.升高相同的温度,水吸收的热量比食用油吸收的热量少
D.升高相同的温度,给水加热的时间比给食用油加热的时间长
【答案】D
【详解】A.加热相同时间,相同电加热器放出热量相同,不计热量损失,水和食用油吸收的热量相等,故A错误;
B.吸收相同热量(Q相同),m相同,由,c越大,温度变化越小,水的比热容更大,因此水的温度变化比食用油小,故B错误;
C.升高相同温度(Δt相同),m相同,由,c越大,吸收热量越多,水的比热容更大,因此水吸收的热量比食用油多,故C错误;
D.升高相同温度时,水需要吸收更多热量;相同电加热器,加热时间越长代表吸收热量越多,因此给水加热的时间更长,故D正确。
故选D。
【对点1】汽车使用冷却液给发动机降温,水也具有吸热降温作用。实验小组提出:为什么汽车使用冷却液降温而不直接使用水?
猜想:冷却液的比热容比水的比热容大;
选择器材:可以显示温度的电加热杯(如图甲)电子秤、水和某品牌冷却液;
(1)除以上器材外还需要的测量工具是___________;
(2)实验时,应选取________和初温都相同的水和冷却液,分别装入两个规格相同的电加热杯中;
(3)实验得出水和冷却液温度随时间变化的图像,如图乙。分析图像可知,该冷却液的比热容比水______(选填“大”、“小”或“相同”)。
【答案】(1)秒表
(2)质量
(3)小
【详解】(1)实验需要记录加热时间,以控制两种液体吸收相同的热量,因此需要秒表来测量时间。
(2)根据控制变量法,探究比热容的差异时,需要控制水和冷却液的质量、初温相同,用相同的电加热杯加热,保证相同时间内吸收的热量相同。
(3)由图乙可知,相同加热时间(吸收相同热量)时,冷却液的温度升高得更快。根据公式,在Q、m相同时,越大,比热容c越小,因此冷却液的比热容比水小。
考点02 比热容
1、比热容定义:单位质量的某种物质,温度升高1℃所吸收或者降低1℃所放出的热量叫做这种物质的比热容。
2、比热容是物质的一种属性,每种物质都有自己的比热容。比热容的大小与物体的种类、状态有关,与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关。
3、水的比热容是4.2×103J/(kg·℃),表示的物理意义是:1千克的水温度升高1℃吸收的热量是4.2×103J。
考向01 比热容的概念、单位和物理意义
【例1】有甲、乙两种不同的燃料,甲燃料的质量为2kg,乙燃料的质量为1kg,当甲、乙温度都升高1℃,吸收的热量如图所示;甲、乙燃料的比热容之比为________。
【答案】1:2
【详解】根据上图可知,甲、乙两种燃料吸收的热量相等,升高相同的温度时,根据可知,当吸收的热量相同,温度变化相同时,比热容与物体的质量成反比,甲的质量为,乙的质量为,所以,即甲和乙燃料的比热容之比为。
考向02 比热容的定义式
【例2】在学习熔化时,小华做了如下实验,他将一块冰打碎后放入试管,再将试管插入热水中,用酒精灯加热烧杯,如图甲,记录了冰熔化时温度随时间的变化图像(如图乙)。
(1)用热水加热试管,而不用酒精灯直接加热的原因有:①冰升温较慢,便于记录;②________________。
(2)根据图像可以发现,冰熔化时温度_______,根据内能的概念可知,此时冰吸收的热量用于增加____________(选填“分子个数”“分子动能”或“分子势能”)。
(3)图乙中AB、BC和CD段,_____段冰吸收的热量最少,仔细分析可以发现,冰的比热容是水的______倍。
【答案】(1)使冰受热均匀
(2) 保持不变 分子势能
(3) AB 0.5/
【详解】(1)水浴加热(热水加热)除了让冰升温较慢、便于记录外,还有一个重要优点是: 使冰受热均匀,避免局部过热导致熔化不均,保证实验现象更稳定。
(2)冰是晶体,熔化时温度保持不变(对应图乙的BC段,温度始终为0℃);晶体熔化时,吸收的热量不用于升高温度(分子动能不变),而是用来破坏晶体结构,增加分子势能,使固态变为液态。
(3)实验中相同的加热装置,加热时间越长,吸收的热量越多。AB段用时5min,BC段用时10min,CD段用时10min,因此AB段吸收的热量最少。
AB段(冰):温度从-10℃升到0℃,用时5min,吸收热量Q1。CD段(水):温度从0℃升到 10℃,,用时10min,吸收热量Q2。同一加热器,单位时间吸热相同,则,根据,质量m相同,Δt 相同,则
即冰的比热容是水的0.5倍。
考向03 比热容的比例计算
【例3】小宁为比较不同物质的吸热能力,他设计了如图-1所示的实验装置,打开红外加热器开关进行加热,在计算机上得到如图-2所示相应的温度随加热时间变化的关系图像。
(1)实验中,在两个试管中应分别加入初温和________均相同的不同液体。通过比较________(选填“升高的温度”或“加热时间”)可以反映不同液体吸收热量的多少。
(2)分析图-2的数据可知,_______(选填“甲”或“乙”)液体的吸热本领强。
(3)若乙液体是水,则甲液体的比热容是_______[]。
(4)请列举一个生活中利用水的比热容大的实例:______________。
【答案】(1) 质量 加热时间
(2)乙
(3)
(4)冬天暖气设备用水循环供暖
【详解】(1)[1][2]根据比较吸热能力的实验要求,需要控制不同液体的初温和质量均相同。实验时,对两种物质加热相同的时间,即加热器放出的热量相同,两物质的吸热相同,升高的温度越小,吸热本领越强,因此可以通过比较升高的温度来比较它们的吸热本领。
(2)根据温度—时间实验图线可知,加热,甲、乙升高的温度分别为和,因此乙液体的吸热本领强。
(3)由(2)可知,升高20℃,甲、乙吸热之比(加热时间)为
若乙液体是水,根据可知,在质量和升高的温度相同的情况下,吸热与比热容成正比,甲液体的比热容是
(4)根据,在质量和降低的温度相同时,水的比热容大,放热多,故冬天暖气设备用水循环供暖。
【对点1】如图所示,周末小辰和家人们一起去湿地公园“围炉煮茶”。下列说法正确的是( )
A.茶水沸腾后,继续加热,茶水温度会继续升高
B.壶嘴上方冒出的“白气”是水蒸气液化形成的小水珠
C.茶水沸腾时,吸收热量,茶水的比热容增大
D.茶水沸腾时,水中气泡在上升过程中由大变小
【答案】B
【详解】A.液体沸腾的特点是持续吸热,温度保持沸点不变,因此茶水沸腾后继续加热,温度不会升高,故A错误;
B.水蒸气是肉眼不可见的,壶嘴上方看到的“白气”,是壶内高温水蒸气喷出后遇冷液化形成的小水珠,故B正确;
C.比热容是物质的固有特性,只与物质的种类和状态有关,茶水沸腾时物质种类、状态都没有改变,因此比热容不变,故C错误;
D.茶水沸腾时,整杯水温度均匀,气泡上升过程中,受到的水的压强逐渐减小,且不断有水汽化进入气泡,因此气泡在上升过程中由小变大,故D错误。
故选B。
【对点2】质量均为100g的四种物质,当温度升高1℃时所吸收的热量如图所示。根据图中信息,以下判断正确的是( )
A.煤油的比热容比水大
B.煤油的比热容为
C.等质量实心的铝块、铜块吸收相同的热量,铜块温度变化更大
D.等质量实心的铝块、铜块降低相同的温度,铜块放出的热量更多
【答案】C
【详解】AB.由图可知,100g煤油温度升高1℃时所吸收的热量为210J,煤油的比热容为
100g水温度升高1℃时所吸收的热量为420J,水的比热容为
煤油的比热容比水小,故AB错误;
CD.由图可知,100g铝和铜升高相同的温度,铝吸收的热量多,由可知,铝的比热容大,由可知,质量相等的铝块和铜块吸收相同的热量,铜块温度的变化更大,等质量实心的铝块、铜块降低相同的温度,铝块放出的热量更多,故C正确,D错误。
故选C。
【对点3】小龙利用如图甲所示的装置进行“比较不同物质吸热能力”的实验,两个相同的烧杯中分别装有质量相同的a、b两种液体,并用两个规格相同的电加热器进行加热。
(1)实验中,用规格相同的电加热器进行加热,其目的是使a、b两种液体在相同加热时间内______相同;
(2)在两种液体都不沸腾的情况下,小龙认为要使a、b两种液体升高相同的温度,然后进行比较加热时间;小华认为要加热相同的时间然后比较升高的温度,可行的方案是______;(选填 “小龙”“小华”或“小龙和小华”)
(3)据如图乙图像可知______液体的吸热能力更强,生产生活中,用______(两空均选填 “a”或“b”)液体作为输送热量的介质效果更好。若a是水,,则b的比热容为______;
(4)如果把“a和b两种液体吸热升温”与“c和d两个容器盛水水面升高”做类比,如图丙所示,则液体的比热容和容器的______(选填“高度”“容积”或“底面积”)类似。
【答案】(1)吸收热量
(2)小龙和小华
(3) a a
(4)底面积
【详解】(1)实验中,用规格相同的电加热器进行加热,其目的是使a、b两种液体在相同加热时间内吸热相同,根据转换法,可通过加热时间比较吸热多少。
(2)比较a、b两种液体吸热本领的大小,可以加热相同的时间,观察两种液体温度的变化量,温度变化量越大说明吸热能力弱;也可以升高相同的温度,比较加热时间的长短,加热时间长的吸热能力强,因此小龙和小华这两种方法都可以比较出液体的吸热能力。
(3)据图乙所示图像可知,升高相同的温度,a液体需要的加热时间长,吸收热量多,则a液体的吸热能力更强;因为a的吸热能力强,比热容大,所以生产生活中用a液体作为输送热量的介质效果更好。
当加热时间为5min时,a、b吸收的热量相同,a物质升高的温度为
b升高的温度为
根据,可得
若a是水,则b的比热容为
(4)a和b两种液体吸热升温,吸热相同时,比热容大的升温慢;c和d两个容器盛水,在加水相同的情况下,底面积大的水位升高得慢,所以液体的比热容和容器的底面积类似。
考点03 热量的简单计算
1、吸热:Q吸=cm△t=cm(t-t0);放热:Q放=cm△t= cm(t0-t)。
其中:Q吸—吸收的热量,单位:焦(J),Q放—放出的热量。
c—比热容,单位:焦每千克摄氏度(J/(kg·℃))
m—质量,单位:千克(kg)
△t—变化的温度(升高或降低的温度),单位:摄氏度(℃);t0—初始温度、t—末温。
考向01 计算物体温度变化时的吸放热
【例1】效率为的小汽车在水平公路上匀速直线行驶时,行驶消耗汽油,已知汽油密度为,热值为,水的比热容为,请计算:
(1)汽油完全燃烧放出的热量;
(2)小汽车匀速行驶时所受的阻力;
(3)若燃料完全燃烧放出的热量都用来加热水,使水从升高到,求可以加热的水的质量。
【答案】(1)1.89×108J
(2)567N
(3)900kg
【详解】(1)汽油完全燃烧放出的热量
(2)牵引力所做的功
牵引力
由二力平衡可知阻力
(3)可以加热的水的质量
【对点1】白洋淀是华北平原上最大的淡水湖泊,对维持生物多样性和调节气候起到了重要作用。广阔的湖水能调节周边的气温,这是由于___________;实践小组取5kg湖水进行加热,水温从升高了,水吸收的热量相当于完全燃烧___________g酒精放出的热量。,]
【答案】
水具有较大的比热容
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【详解】[1]水具有较大的比热容,相同质量的水与其他物质相比,吸收或放出相同热量时,水的温度变化幅度更小,因此能有效调节周边气温。
[2]水吸收的热量
酒精完全燃烧放出的热量
酒精的质量
考点04 比热容的应用
1、由于水的比热容较大,一定质量的水吸收(或放出)很多的热而自身的温度却变化不多,有利于调节气候。
2、一定质量的水升高(或降低)一定温度吸热(或放热)很多,有利于用水作冷却剂或取暖。
【探究归纳】热量是热传递过程中物体内能转移的多少,单位焦耳(J);比热容是单位质量的某种物质温度升高(或降低)1℃吸收(或放出)的热量,单位 J/(kg・℃),反映物质吸放热能力,二者通过公式 Q=cmΔt 关联,是热学中描述能量传递与物质特性的核心概念。
考向01 生活中的比热容问题
【例1】汽车在行驶时,发动机的温度会升得很高。防冻液又称冷却液常由水和乙二醇混合制成,相比纯水,它冬天不易结冰、夏天不易开锅。下列关于发动机“冷却液”说法正确的是( )
A.与水相比较,防冻液的沸点更高
B.发动机长时间工作会使防冻液的温度会一直升高
C.汽车使用主要成分是水的冷却液,主要是因为水的密度较大
D.时间长了冷却液会减少是因为升华了
【答案】A
【详解】A.题干提到防冻液“夏天不易开锅”,“开锅”是指液体沸腾,说明和纯水相比,防冻液的沸点更高,更不容易沸腾,故A正确;
B.发动机长时间工作时,防冻液会通过散热器向外散热,温度不会一直升高,最终会保持相对稳定(达到热平衡),故B错误;
C.选择水作为冷却液主要成分,是因为水的比热容大,相同质量的水和其他物质相比,升高相同温度能吸收更多热量,冷却效果更好,不是因为水的密度大,故C错误;
D.冷却液是液态,长期放置减少是因为液态冷却液发生汽化(蒸发)变为气态散失,升华是“固态直接变为气态”的物态变化,不符合该过程,故D错误。
故选A。
考向02 热平衡方程及其应用
【例2】质量为1kg的铝块,温度从100℃降低到20℃,放出的热量是多少?若这些热量被质量为0.5kg、温度为20℃的水吸收,水的温度会升高到多少摄氏度?[,,不计热量损失]
【答案】;53.5℃
【详解】根据放热公式代入数值得
不计热量损失,水吸收的热量
根据吸热公式知,可得水升高的温度代入数值得
则水的末温
考向03 冷热混合时的温度变化和热交换
【例3】为了测定某种金属块的比热容,把质量为600g的金属块加热到80℃,再投入200g、20℃的水中,混合后最终水的温度为30℃。不计热损失,该金属块的比热容为______J/(kg·℃)。[]
【答案】
【详解】水吸收的热量
由于不计热损失,金属块放出的热量等于水吸收的热量,即
再根据放热公式得,金属块的比热容为
考向04 水的比热容特点及应用
【例4】结合自然地理与物理知识,下列说法正确的是( )
A.山地昼夜温差大,是因为砂石比热容大
B.大气压随海拔升高而增大
C.雷雨天气先看到闪电后听到雷声,因为光速远大于声速
D.冰川融化是凝固放热过程
【答案】C
【详解】A.山地多砂石,砂石比热容小,相同吸放热条件下温度变化更大,因此昼夜温差大,故A错误;
B.大气压随海拔升高而减小,海拔越高空气越稀薄,气压越小,故B错误;
C.闪电和雷声同时产生,真空中光速约,空气中声速约,光速远大于声速,因此先看到闪电后听到雷声,故C正确;
D.冰川融化是固态冰变为液态水的过程,属于熔化吸热过程,凝固是液态变固态的放热过程,故D错误。
故选C。
【对点1】“早穿棉袄午穿纱,围着火炉吃西瓜”,这反映了新疆地区夏季昼夜温差远比沿海地区大,其主要原因是与水的特性相比,沙石的( )
A.内能更大 B.温度更高 C.吸热能力更强 D.比热容更小
【答案】D
【详解】水的比热容远大于土壤(沙石),相同质量的水和土壤(沙石)在吸收或放出相同热量时,水的温度变化更小。新疆陆地多,所以白天升温快,气温较高,夜晚降温快,温度较低,导致昼夜温差大;沿海地区水多,所以昼夜温差小。故选D。
【对点2】小红在实验室用酒精灯把质量为0.1kg、初温为60℃的水加热到100 ℃,则水吸收的热量是__________ J;若烧杯中装有2kg、初温为30 ℃的水,当水吸收了 的热量后,水温升高了____℃。(在标准大气压下)
【答案】 70
【详解】水吸收的热量为
由可得,水理论上升高的温度
但在标准大气压下,水的沸点为100℃,水的初温为30℃,实际最高只能升温至100℃,因此实际升温为
【对点3】奶奶怕小明洗澡着凉,总是先调好水温。她在浴盆里倒了10kg、12℃的冷水,又往浴盆中缓缓加入6kg、92℃的热水。假设没有热量损失,混合后水的温度是___________℃。
【答案】42
【详解】已知冷水质量,初温;热水质量,初温。因为在不计热量损失的情况下,冷水吸热等于热水放热,即
由可得
即
代入数据可知
解得
【对点4】如图是我国先秦时期的蒸食用具,它由青铜材料铸造而成,分为上、下两部分:下半部是鬲(gé),样子像鼎,用于煮水;上半部是甑(zèng),底部有网眼,可通蒸汽,内部放置食物。下列说法中正确的是( )
A.水沸腾后,甑周围冒出的“白气”是水吸热汽化形成的
B.鬲内的水沸腾后,继续加热,水的内能保持不变
C.停止加热后,鬲与水之间继续发生热传递,鬲的热量会减少,温度降低
D.停止加热后,甑比盛有水的鬲凉得更快,是因为甑所用材料的比热容更小
【答案】D
【详解】A.甑周围的“白气”不是汽化形成的水蒸气,水蒸气是肉眼不可见的,“白气”是高温水蒸气遇冷液化形成的小水滴,液化放热,故A错误。
B.水沸腾时,虽然温度保持不变,但持续吸热,且部分水汽化变为水蒸气,内能是增加的,不是保持不变,故B错误。
C.热量是热传递过程中的过程量,只能说“吸收/放出热量”,不能说物体“热量减少”,正确表述应为“内能减少”,故C错误。
D.根据放热公式,相同质量的不同物质,放出相同热量时,比热容越小,温度变化越大,降温越快。甑是青铜材料,比热容远小于盛有水的鬲的总比热容,因此停止加热后甑降温更快,故D正确。
故选 D。
一、选择题
1.现有甲、乙、丙三种初温相同的液体,其中甲、乙为质量相等的不同液体,乙、丙为质量不相等的同种液体。若对这三种液体分别加热,根据它们升高的温度和吸收的热量Q,在图像上分别画出对应的三个点,如图所示。下列判断正确的是( )
A.液体甲吸收的热量大于液体乙吸收的热量 B.液体乙升高的温度小于液体丙升高的温度
C.液体甲的比热容小于液体乙的比热容 D.液体乙的质量大于液体丙的质量
【答案】D
【详解】A.图像中纵轴为吸收的热量Q,甲的点在乙的下方,则甲吸收的热量小于乙,故A错误;
B.图像中横轴为升高的温度Δt,丙的点在乙的左侧,则乙的Δt大于丙,故B错误;
CD.由Q=cmΔt可知,在Q-Δt 图像中,斜率
斜率越大,则cm越大。甲、乙质量相等,甲的斜率大于乙,则;乙、丙为同种液体,比热容相等,乙的斜率大于丙,则。故C错误,D正确。
故选D。
2.如图是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。已知,不计热量损失,下列说法正确的是( )
A.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
B.加热时食用油吸收的热量多
C.若给汽车发动机降温,应选a物质作冷却剂
D.乙图中a是食用油的升温图像,其比热容为
【答案】D
【详解】A.比较不同物质的吸热能力,应采用控制变量法。根据公式,需要控制水和食用油的质量相同,由于水和食用油的密度不同,若体积相同,则质量不同,无法进行比较。因此,应在两个相同规格的烧杯中加入质量和初温均相同的水和食用油,故A错误;
B.使用相同规格的电加热器,相同的时间内放出的热量相同,在不计热量损失的前提下,相同的时间内,水和油吸收的热量相同,故B错误;
C.由图乙可知,加热时间相同时,b物质升高的温度较少,说明b物质的吸热能力强,故应选用b物质作为汽车发动机的冷却剂,故C错误;
D.由图乙可知,将质量相同的水和食用油都从20℃升高至40℃,即
食用油需要的时间,水需要的时间,由可得
则食用油的比热容为,故D正确。
故选 D。
3.下列关于生活中的一些热现象说法正确的是( )
A.物体温度越高内能越大,所以的冰没有内能
B.一杯水倒出一半后,杯内剩余水的比热容变小
C.煮熟的粽子过一会变凉了,它含有的热量会减少
D.剥开粽子,粽叶上粘有米粒说明分子间存在引力
【答案】D
【详解】A.一切物体都具有内能,0℃的冰也具有内能,故A错误;
B.比热容是物质的一种特性,与物质的种类和状态有关,与物体的质量无关,所以一杯水倒出一半,杯内剩余水的比热容不变,故B错误;
C.热量是过程量,不能说物体含有热量,故C错误;
D.分之间存在相互作用的引力和斥力,剥开粽子,粽叶上粘有米粒说明分子之间存在引力,故D正确。
故选D。
4.在标准大气压下,小亮用相同的加热器对初温均为20℃、质量均为500g的甲液体和水加热,甲液体在6min后停止加热,用传感器记录数据并绘制这两种液体的温度随加热时间变化关系如图所示。实验中水未沸腾,加热时两种液体单位时间吸收热量相同,()下列说法正确的是( )
A.0~4min内,甲液体吸收的热量大于水吸收的热量
B.甲液体的比热容为
C.6~8min内,甲液体放出的热量
D.4~6min内,甲液体没有吸收热量
【答案】C
【详解】A.相同加热器,单位时间吸收热量相同,0~4min加热时间相同,因此甲和水吸收的热量相等,故A错误;
B.由图像可知:水加热,温度从升高到,温度变化
水吸收的总热量
可得每分钟吸收热量
甲吸收热量,甲温度变化
由得,甲的比热容
不是,故B错误;
C.,甲从降到,温度变化,放出热量
故C正确;
D.题目说明甲液体在6min后才停止加热,因此甲仍在吸热;温度不变是因为甲达到沸点,沸腾过程吸热温度不变,故D错误。
故选C。
5.烈日炎炎,小亮在海边觉得沙子烫脚,而海水却是凉的,他决定探究出现该现象的原因。用规格相同的白炽灯模拟太阳,对质量相同的水和沙子加热,如图甲所示,箱子规格一致,4min后,它们的温度随时间变化图像如图乙所示,则下列说法正确的是( )
A.图线对应物质是水
B.加热相同的时间,水和沙子吸收的热量相同
C.沙子与水的比热容之比
D.升高相同的温度,沙子吸收的热量比水多
【答案】B
【详解】A.水的比热容比沙子大,质量相同、吸收相同热量时,比热容越大升温越慢。图乙中升温更快,说明对应比热容更小的沙子,不是水,故A错误;
B.实验用规格相同的白炽灯(相同热源)加热,加热相同时间时,热源放出的热量相同,箱子规格一致,因此水和沙子吸收的热量相同,这是转换法的应用,故B正确;
C.根据,质量相同、吸收热量相同时,比热容与温度变化量成反比。 由图得:加热,沙子的温度变化
水的温度变化
因此
比热容之比为,不是,故C错误;
D.根据,质量相同、升高相同温度时,比热容越大吸收热量越多。水的比热容更大,因此升高相同温度,水吸收的热量比沙子多,故D错误。
故选B。
6.在“比较不同液体的吸热情况”实验中,用相同的酒精灯对四种液体加热,在相同时间内,水、甲、乙、丙吸收的热量相等,得到如下表所示的数据,已知水的比热容为。下列分析正确的是( )
序号
液体
质量/g
升高的温度/℃
加热时间/min
1
水
200
10
7
2
甲
200
20
10
3
乙
400
20
14
4
丙
400
15
14
A.实验过程中液体吸收的热量等于酒精完全燃烧放出的热量
B.比较第1、2两次实验可得,甲液体的吸热性能比水的吸热性能强
C.比较第3、4两次实验可得,乙液体的吸热性能比丙液体的吸热性能强
D.乙液体的比热容为
【答案】D
【详解】A.酒精燃烧放出的热量,一部分会被容器、空气吸收,液体吸收的热量小于酒精完全燃烧放出的热量,故A错误;
B.比较第1、2两次实验,液体质量相同,水升高10℃加热7min,说明水升高20℃需要加14min,对比第二次实验,甲液体升高20℃只需要加热10分钟,即质量相同、升高的温度相同,甲加热时间短,吸收的热量少,说明甲液体的吸热性能比水的吸热性能弱,故B错误;
C.比较第3、4两次实验,液体质量相同,加热时间相同,即吸收热量相同,乙升高的温度较多,说明乙液体的吸热性能比丙液体的吸热性能弱,故C错误;
D.相同时间吸热相等,由表可知水加热,乙加热,因此,即;代入数据化简得,故D正确。
故选D。
7.我国研发的新型碳纤维复合材料比热容大,密度约为钢的四分之一()。关于该复合材料说法正确的是( )
A.比热容大说明吸热能力强 B.放入水中一定处于漂浮状态
C.飞机大比例使用该材料,可增加自重 D.与等质量的实心钢相比,体积更小
【答案】A
【详解】A.比热容大的物质吸热能力强,比热容小的物质吸热能力弱,故A正确;
B.新型碳纤维复合材料的密度为
大于水的密度,根据物体的浮沉条件可知,该实心碳纤维复合材料放入水中是下沉的,故B错误;
C.该材料的密度很小,在体积一定时,飞机大量使用该材料可减轻自重,故C错误;
D.根据可知,该复合材料与等质量的实心钢相比,体积更大,故D错误。
故选A。
8.两个相同的容器分别装了质量相同的两种液体,用同一热源分别加热,液体温度与加热时间关系如图所示。根据图像可知( )
A.加热时间相同,甲液体吸收的热量大于乙液体吸收的热量
B.甲液体的比热容大于乙液体的比热容
C.如果升高相同的温度,两种液体吸收的热量相同
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】B
【详解】A.同一热源加热,相同时间内两种液体吸收的热量相等,故A不符合题意;
B.两种液体质量相等,加热相同时间即吸收热量相等,根据公式,甲的温度变化更小,因此甲的比热容大于乙的比热容,故B符合题意;
C.升高相同温度时,甲需要的加热时间更长,说明甲吸收的热量更多,故C不符合题意;
D.由图像可知,加热时间相同时,乙液体的温度更高,即甲升高的温度小于乙升高的温度,故D不符合题意。
故选B。
9.材料物理学领域研制出新材料时,往往需要研究材料的热学性质。质量相等的甲、乙两种固态物质在用相同热源加热时,温度随时间变化的关系图像如图所示,若不计热量损失,已知固体甲的比热容。下列说法正确的是( )
A.甲是晶体,乙一定是非晶体 B.固体乙的比热容为
C.在10~20min内,甲的内能保持不变 D.13~17min内,甲、乙吸收的热量相等
【答案】D
【详解】A.由题图可知,甲熔化时温度不变,有固定的熔点,为晶体,乙一直处于升温状态,未出现固定熔点,不能判断乙是否为晶体。故A错误;
B.从图像可以看出,物质在固态时,对两物质都加热升高相同的温度,甲加热10min,乙加热13min,乙的时间是甲的1.3倍,由公式可知,质量和升高温度相同,乙的比热容是甲的1.3倍,则乙的比热容
故B错误;
C.10~20min内,甲处于熔化过程,虽然温度不变,但持续吸热,内能会增加。故C错误;
D.13~17min内,加热时间相同,且使用相同热源、不计热量损失,因此甲、乙吸收的热量相等。故D正确。
故选D。
10.小强在探究“物质的放热能力与哪些因素有关”时,分别用质量相等的水和另一种液体进行对比实验(这种液体的比热容比水小),并作出了温度-时间图像,如图所示。实验过程中,水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等,分析图像可知( )
A.乙物质是水 B.这种液体的比热容为
C.乙的放热能力比甲强 D.乙比甲更适合作汽车发动机的冷却液
【答案】B
【分析】本题利用放热公式分析物质的放热能力。已知水和另一种液体质量相等,且在相同时间内放出的热量相等。通过温度-时间图像读取温度变化,结合公式判断比热容大小,进而分析各选项。
【详解】AC.水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等,由图示可以看出,乙液体的温度降低得快,甲液体温度降低得慢;根据放热公式可知,在质量相等、放热也相同的情况下,甲液体温度降低得小,则甲液体的比热容大,因此甲液体是水,其放热能力强,故AC不符合题意;
B.读图可得,甲在15分钟内由60℃降低到40℃,温度变化量为,乙在15分钟内由60℃降低到20℃,温度变化量为,因为两种液体质量相等,且在相同时间内放出的热量相同,根据放热公式,比热容与温度变化量成反比,即,代入水的比热容,可得另一种液体的比热容为
故B符合题意;
D.根据放热公式,质量相等的甲、乙液体,升高相同的温度,比热容大的甲吸收的热量多,更适合做冷却液,故D不符合题意。
故选B。
二、实验题
11.小明吃饭时观察到汤装在大碗里比装在汤盅里要凉得快,猜想液体表面积会影响散热速度。为了探究这一问题,他选用三个相同材质的容器(如图)(导热性能一致)进行实验:
①在三个容器周围分别粘上厚度相同的保温棉,并将80℃的热水分别倒入三个容器,各装100mL;
②用温度计测量初始温度并开始计时;
③同一室温下,每隔2分钟记录水温,数据如下表:
时间(min)
广口玻璃浅盘中的水温(℃)
烧杯中的水温(℃)
细口量筒中的水温(℃)
0
80.0
80.0
80.0
2
75.2
76.8
78.1
4
70.6
74.0
76.3
6
66.3
71.4
74.6
(1)分析实验数据:
a、通过数据计算可知在0~6min内各容器中的水温的平均下降速度(水温的平均下降速度=水温变化量/时间变化量),在______(选填“广口玻璃浅盘”“烧杯”或“细口量筒”)中水温的平均下降速度最大,在烧杯中水温的平均下降速度为______℃/min(结果保留一位小数)。
b、进一步分析可得:在其他条件相同时,______,散热速度越快。
(2)交流与评价:
a、实验中选用相同材质容器并包裹保温棉,主要是为了控制________相同。
b、实验中可能影响数据准确性的环境因素是________(写出一条),并提出改进方法:________。
【答案】(1) 广口玻璃浅盘 1.4 液体表面积越大
(2) 散热条件 空气流动/室温波动 在密闭无风环境中进行实验/使用恒温房间
【详解】(1)[1][2]广口玻璃浅盘0~6min内温度平均下降速度
烧杯温度平均下降速度
细口量筒温度平均下降速度
因此广口玻璃浅盘的水温平均下降速度最大,烧杯的平均下降速度约为
[3]本实验控制了液体质量、容器导热性等其他条件不变,液体表面积越大,水温下降越快,因此可得结论:其他条件相同时,液体表面积越大,散热速度越快。
(2)[1]本实验利用控制变量法探究液体表面积对散热的影响,选用相同材质容器、包裹相同厚度保温棉,目的是控制容器自身导热带来的散热相同,排除无关变量对实验的干扰。
[2][3]环境温度波动、空气流动都会影响散热速度。若室温不稳定,可将实验放在恒温箱中进行;若空气流速不均匀,可将实验放在无风的稳定环境中进行。
12.如图,用两个相同的酒精灯分别给水和煤油加热,比较水和煤油的吸热能力的强弱。
(1)装器材时先调整B的位置,便于使用酒精灯的__________加热;
(2)调整A的位置,要注意温度计不能接触__________;
(3)在进行加热前,烧杯分别装入的水和煤油的初温和__________必须相等;
(4)实验过程中,通过________(选填“加热时间”或“升高温度”)来反映两种液体吸收热量的多少;
(5)根据实验数据作出了水和煤油的温度随加热时间变化的图像,如图乙。由图乙可知,__________的吸热本领更强;已知水的比热容为,则煤油的比热容为__________。
【答案】(1)外焰
(2)烧杯的底部和侧壁
(3)质量
(4)加热时间
(5) 水
【详解】(1)组装加热实验器材遵循“从下往上”的顺序,酒精灯外焰温度最高,实验需用外焰加热,因此先调整B的位置保证用外焰加热。
(2) 使用温度计时,玻璃泡需完全浸没在液体中,不能接触烧杯的底部和侧壁,避免测量温度不准确。
(3)探究不同物质吸热能力时,采用控制变量法,需要控制两种液体的初温和质量相等。
(4)实验中两个酒精灯完全相同,相同时间放出热量相同,因此用加热时间反映液体吸收热量的多少,这是转换法的应用。
(5)由图乙可知,加热相同时间(吸收相同热量)时,水升高的温度更小,说明水的吸热本领更强;
由图得,初温均为,都升高到时,温度变化,水加热时间为,煤油加热时间为,因此吸收热量,且二者质量相同,根据,得,整理可得
13.小南和小岗探究“冰熔化过程中的规律”和“水沸腾规律”的实验:
(1)①他们对这两个实验进行梳理,利用正确的实验数据描绘如图丙和丁(a)所示的图像,分析归纳发现两个实验的相同点和不同点,并填入表格,请你帮助他们完成表格中的部分内容:A_______;B_______;C_______;D_______。
比较
相同点
不同点
组装器材顺序
测量工具
实验结论
实验装置
实验现象
冰熔化过程中的规律
由下到上
秒表A_______
B_______
C_______(甲/乙)
水沸腾规律
大量气泡在水中生成、D_______、到水面破裂开来。
②“冰熔化过程中的规律”实验,表格中选择此实验装置的理由________、________。
③“水沸腾规律”的实验,请你分别分析出图丁中的b与a图像、c与a图像不同的原因________。
(2)①进一步分析丙图像可知冰的比热容为________[]
②请用粗实线画出丙图对应的内能随温度变化的图像。(已知:热源供热稳定,不考虑晶体质量的变化和热损失)________
【答案】(1) 温度计 吸收热量,温度不变 乙 上升变大 使冰受热更均匀 使冰熔化的速度较缓慢,便于观察物质所处的状态,记录温度和加热时间 b比a气压更高;c比a质量更小
(2)
【详解】(1)①[1]探究“冰熔化过程中的规律”和“水沸腾规律”的两个实验中,都要测量温度,所以需要的测量工具是温度计。
[2]探究“冰熔化过程中的规律”和“水沸腾规律”的两个实验中,共同的规律是:冰熔化过程中或水沸腾过程中都要吸收热量,温度保持不变。
[3]为了使冰受热均匀,探究“冰熔化过程中的规律”时,应使用水浴加热法,故探究“冰熔化过程中的规律”时应选用乙实验装置。
[4]水沸腾过程中,大量的气泡生成,在上升过程中逐渐变大,到水面破裂,释放出水蒸气。
②[5][6]探究“冰熔化过程中的规律”实验,选择乙实验装置是由于用水浴加热法受热更均匀;另外,水浴加热冰熔化的速度较缓慢,便于观察物质所处的状态,记录温度和加热时间。
③[7]“水沸腾规律”的实验中,由b与a图像可知,水的沸点不同,b的沸点更高,原因可能是b比a气压更高;c与a图像水的沸点相同,但c先沸腾,说明c比a质量更小。
(2)[1]由丙图像可知,AB段是冰,温度升高6℃用了4min,CD段是水,温度升高3℃用了4min,加热装置相同,在相同时间内吸收的热量相等,在质量不变时,根据可知,c与Δt成反比,由于冰升高的温度是水的2倍,所以冰的比热容是水比热容的,即冰的比热容为
[2]固态升温阶段,物体处于固态,吸收热量,温度从-6℃升高到熔点0℃,这个过程中,物体持续吸热,所以内能持续增加。由于供热稳定,温度随时间线性升高,内能也随时间(也就是随温度)线性增加;熔化阶段,晶体开始熔化,物体持续吸收热量,但温度保持在0℃不变,因为持续吸热,所以内能继续增加。在图像上,这表现为在温度为0℃时,内能有一个明显的跃升;液态升温阶段,晶体完全熔化成液体后,继续吸收热量,温度从0℃开始升高,物体持续吸热,内能继续增加,内能随温度线性增加。据此作图。
三、解答题
14.古法木榨榨油是珍贵的非遗技艺,榨油时利用重锤下落撞击榨杆,对油料做功挤压出油。某榨油锤质量为40kg,从高度为1.5m处由静止自由落下,撞击榨杆;榨油锤与水平地面的总接触面积为0.008m2,单次下落用时0.5s。忽略能量损失,重力做功全部转化为食用油的内能。[g取10N/kg,]
(1)重锤下落过程中,重力势能转化为______能;下落时受到重力和空气阻力,若加速下落,则重力______(选填“大于”“等于”或“小于”)阻力。
(2)求榨油锤静止在水平地面时,对地面的压强;
(3)求重锤下落过程中重力做的功和重力做功的功率;
(4)若重力做功全部被0.5kg的食用油吸收,求食用油升高的温度。
【答案】(1) 动 大于
(2)
(3)600J;1200W
(4)0.6℃
【详解】(1)重锤下落过程中,质量不变,高度减小,重力势能减小,速度增大,动能增大,重力势能转化为动能;重锤加速下落,处于非平衡状态,合力方向向下,则向下的重力大于向上的空气阻力。
(2)榨油锤质量,与地面接触面积。静止时,榨油锤对地面的压力等于自身重力即
则榨油锤对地面的压强
(3)重锤下落高度,下落时间,则重力做功
功率
(4)食用油质量
重力做功全部被0.5kg的食用油吸收,则食用油吸收的热量
由可得食用油升高的温度
15.“理趣”学习小组同学用电热器给0.5kg冰加热,并绘制出了冰熔化成水一段时间内的温度随加热时间变化的图像,如图所示。实验中,使用同一电热器,冰熔化成水后质量保持不变,相同加热时间冰与水吸收的热量相等。求:[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
(1)CD段水吸收的热量;
(2)冰的比热容。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)由题意可知,冰的质量为0.5kg,熔化为水后质量不变,CD段水升高的温度为20℃,则水吸收的热量为
(2)由题意可知,相同时间冰和水吸收的热量相同,而AB段冰吸收热量时间为CD段水吸收热量时间的一半,所以AB段吸收的热量为CD段水吸收热量的一半,即
AB段冰升高的温度为20℃,则冰的比热容
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13.1热量 比热容 知识归纳与题型总结
考点01 热量 热传递
1、热量定义:在热传递过程中,传递能量的多少叫作热量。热量通常用字母Q表示。
(1)热量是热传递过程中物体内能的改变量,因此,热量是个过程量。只有在热传递过程中,才能谈论热量,离开热传递过程谈热量是毫无意义的。
(2)我们不能说某个物体具有或含有多少热量,更不能比较两个物体具有热量的多少。热量只能与表示过程的词语连用,如“吸收热量”“放出热量”。
2、热传递:热量从高温物体传递到低温物体,或从物体的高温部分传递到低温部分的现象,叫做热传递。
考向01 不同物质的吸热本领
【例1】如图所示,使用相同规格的电加热器分别对质量相同的水和食用油进行加热,已知水的比热容比食用油的比热容大,不计热量损失。下列说法正确的是( )
A.加热相同的时间,水吸收的热量比食用油吸收的热量多
B.吸收相同的热量,水的温度变化比食用油的温度变化大
C.升高相同的温度,水吸收的热量比食用油吸收的热量少
D.升高相同的温度,给水加热的时间比给食用油加热的时间长
【对点1】汽车使用冷却液给发动机降温,水也具有吸热降温作用。实验小组提出:为什么汽车使用冷却液降温而不直接使用水?
猜想:冷却液的比热容比水的比热容大;
选择器材:可以显示温度的电加热杯(如图甲)电子秤、水和某品牌冷却液;
(1)除以上器材外还需要的测量工具是___________;
(2)实验时,应选取________和初温都相同的水和冷却液,分别装入两个规格相同的电加热杯中;
(3)实验得出水和冷却液温度随时间变化的图像,如图乙。分析图像可知,该冷却液的比热容比水______(选填“大”、“小”或“相同”)。
考点02 比热容
1、比热容定义:单位质量的某种物质,温度升高1℃所吸收或者降低1℃所放出的热量叫做这种物质的比热容。
2、比热容是物质的一种属性,每种物质都有自己的比热容。比热容的大小与物体的种类、状态有关,与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关。
3、水的比热容是4.2×103J/(kg·℃),表示的物理意义是:1千克的水温度升高1℃吸收的热量是4.2×103J。
考向01 比热容的概念、单位和物理意义
【例1】有甲、乙两种不同的燃料,甲燃料的质量为2kg,乙燃料的质量为1kg,当甲、乙温度都升高1℃,吸收的热量如图所示;甲、乙燃料的比热容之比为________。
考向02 比热容的定义式
【例2】在学习熔化时,小华做了如下实验,他将一块冰打碎后放入试管,再将试管插入热水中,用酒精灯加热烧杯,如图甲,记录了冰熔化时温度随时间的变化图像(如图乙)。
(1)用热水加热试管,而不用酒精灯直接加热的原因有:①冰升温较慢,便于记录;②________________。
(2)根据图像可以发现,冰熔化时温度_______,根据内能的概念可知,此时冰吸收的热量用于增加____________(选填“分子个数”“分子动能”或“分子势能”)。
(3)图乙中AB、BC和CD段,_____段冰吸收的热量最少,仔细分析可以发现,冰的比热容是水的______倍。
考向03 比热容的比例计算
【例3】小宁为比较不同物质的吸热能力,他设计了如图-1所示的实验装置,打开红外加热器开关进行加热,在计算机上得到如图-2所示相应的温度随加热时间变化的关系图像。
(1)实验中,在两个试管中应分别加入初温和________均相同的不同液体。通过比较________(选填“升高的温度”或“加热时间”)可以反映不同液体吸收热量的多少。
(2)分析图-2的数据可知,_______(选填“甲”或“乙”)液体的吸热本领强。
(3)若乙液体是水,则甲液体的比热容是_______[]。
(4)请列举一个生活中利用水的比热容大的实例:______________。
【对点1】如图所示,周末小辰和家人们一起去湿地公园“围炉煮茶”。下列说法正确的是( )
A.茶水沸腾后,继续加热,茶水温度会继续升高
B.壶嘴上方冒出的“白气”是水蒸气液化形成的小水珠
C.茶水沸腾时,吸收热量,茶水的比热容增大
D.茶水沸腾时,水中气泡在上升过程中由大变小
【对点2】质量均为100g的四种物质,当温度升高1℃时所吸收的热量如图所示。根据图中信息,以下判断正确的是( )
A.煤油的比热容比水大
B.煤油的比热容为
C.等质量实心的铝块、铜块吸收相同的热量,铜块温度变化更大
D.等质量实心的铝块、铜块降低相同的温度,铜块放出的热量更多
【对点3】小龙利用如图甲所示的装置进行“比较不同物质吸热能力”的实验,两个相同的烧杯中分别装有质量相同的a、b两种液体,并用两个规格相同的电加热器进行加热。
(1)实验中,用规格相同的电加热器进行加热,其目的是使a、b两种液体在相同加热时间内______相同;
(2)在两种液体都不沸腾的情况下,小龙认为要使a、b两种液体升高相同的温度,然后进行比较加热时间;小华认为要加热相同的时间然后比较升高的温度,可行的方案是______;(选填 “小龙”“小华”或“小龙和小华”)
(3)据如图乙图像可知______液体的吸热能力更强,生产生活中,用______(两空均选填 “a”或“b”)液体作为输送热量的介质效果更好。若a是水,,则b的比热容为______;
(4)如果把“a和b两种液体吸热升温”与“c和d两个容器盛水水面升高”做类比,如图丙所示,则液体的比热容和容器的______(选填“高度”“容积”或“底面积”)类似。
考点03 热量的简单计算
1、吸热:Q吸=cm△t=cm(t-t0);放热:Q放=cm△t= cm(t0-t)。
其中:Q吸—吸收的热量,单位:焦(J),Q放—放出的热量。
c—比热容,单位:焦每千克摄氏度(J/(kg·℃))
m—质量,单位:千克(kg)
△t—变化的温度(升高或降低的温度),单位:摄氏度(℃);t0—初始温度、t—末温。
考向01 计算物体温度变化时的吸放热
【例1】效率为的小汽车在水平公路上匀速直线行驶时,行驶消耗汽油,已知汽油密度为,热值为,水的比热容为,请计算:
(1)汽油完全燃烧放出的热量;
(2)小汽车匀速行驶时所受的阻力;
(3)若燃料完全燃烧放出的热量都用来加热水,使水从升高到,求可以加热的水的质量。
【对点1】白洋淀是华北平原上最大的淡水湖泊,对维持生物多样性和调节气候起到了重要作用。广阔的湖水能调节周边的气温,这是由于___________;实践小组取5kg湖水进行加热,水温从升高了,水吸收的热量相当于完全燃烧___________g酒精放出的热量。,]
考点04 比热容的应用
1、由于水的比热容较大,一定质量的水吸收(或放出)很多的热而自身的温度却变化不多,有利于调节气候。
2、一定质量的水升高(或降低)一定温度吸热(或放热)很多,有利于用水作冷却剂或取暖。
【探究归纳】热量是热传递过程中物体内能转移的多少,单位焦耳(J);比热容是单位质量的某种物质温度升高(或降低)1℃吸收(或放出)的热量,单位 J/(kg・℃),反映物质吸放热能力,二者通过公式 Q=cmΔt 关联,是热学中描述能量传递与物质特性的核心概念。
考向01 生活中的比热容问题
【例1】汽车在行驶时,发动机的温度会升得很高。防冻液又称冷却液常由水和乙二醇混合制成,相比纯水,它冬天不易结冰、夏天不易开锅。下列关于发动机“冷却液”说法正确的是( )
A.与水相比较,防冻液的沸点更高
B.发动机长时间工作会使防冻液的温度会一直升高
C.汽车使用主要成分是水的冷却液,主要是因为水的密度较大
D.时间长了冷却液会减少是因为升华了
考向02 热平衡方程及其应用
【例2】质量为1kg的铝块,温度从100℃降低到20℃,放出的热量是多少?若这些热量被质量为0.5kg、温度为20℃的水吸收,水的温度会升高到多少摄氏度?[,,不计热量损失]
考向03 冷热混合时的温度变化和热交换
【例3】为了测定某种金属块的比热容,把质量为600g的金属块加热到80℃,再投入200g、20℃的水中,混合后最终水的温度为30℃。不计热损失,该金属块的比热容为______J/(kg·℃)。[]
考向04 水的比热容特点及应用
【例4】结合自然地理与物理知识,下列说法正确的是( )
A.山地昼夜温差大,是因为砂石比热容大
B.大气压随海拔升高而增大
C.雷雨天气先看到闪电后听到雷声,因为光速远大于声速
D.冰川融化是凝固放热过程
【对点1】“早穿棉袄午穿纱,围着火炉吃西瓜”,这反映了新疆地区夏季昼夜温差远比沿海地区大,其主要原因是与水的特性相比,沙石的( )
A.内能更大 B.温度更高 C.吸热能力更强 D.比热容更小
【对点2】小红在实验室用酒精灯把质量为0.1kg、初温为60℃的水加热到100 ℃,则水吸收的热量是__________ J;若烧杯中装有2kg、初温为30 ℃的水,当水吸收了 的热量后,水温升高了____℃。(在标准大气压下)
【对点3】奶奶怕小明洗澡着凉,总是先调好水温。她在浴盆里倒了10kg、12℃的冷水,又往浴盆中缓缓加入6kg、92℃的热水。假设没有热量损失,混合后水的温度是___________℃。
【对点4】如图是我国先秦时期的蒸食用具,它由青铜材料铸造而成,分为上、下两部分:下半部是鬲(gé),样子像鼎,用于煮水;上半部是甑(zèng),底部有网眼,可通蒸汽,内部放置食物。下列说法中正确的是( )
A.水沸腾后,甑周围冒出的“白气”是水吸热汽化形成的
B.鬲内的水沸腾后,继续加热,水的内能保持不变
C.停止加热后,鬲与水之间继续发生热传递,鬲的热量会减少,温度降低
D.停止加热后,甑比盛有水的鬲凉得更快,是因为甑所用材料的比热容更小
一、选择题
1.现有甲、乙、丙三种初温相同的液体,其中甲、乙为质量相等的不同液体,乙、丙为质量不相等的同种液体。若对这三种液体分别加热,根据它们升高的温度和吸收的热量Q,在图像上分别画出对应的三个点,如图所示。下列判断正确的是( )
A.液体甲吸收的热量大于液体乙吸收的热量 B.液体乙升高的温度小于液体丙升高的温度
C.液体甲的比热容小于液体乙的比热容 D.液体乙的质量大于液体丙的质量
2.如图是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。已知,不计热量损失,下列说法正确的是( )
A.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
B.加热时食用油吸收的热量多
C.若给汽车发动机降温,应选a物质作冷却剂
D.乙图中a是食用油的升温图像,其比热容为
3.下列关于生活中的一些热现象说法正确的是( )
A.物体温度越高内能越大,所以的冰没有内能
B.一杯水倒出一半后,杯内剩余水的比热容变小
C.煮熟的粽子过一会变凉了,它含有的热量会减少
D.剥开粽子,粽叶上粘有米粒说明分子间存在引力
4.在标准大气压下,小亮用相同的加热器对初温均为20℃、质量均为500g的甲液体和水加热,甲液体在6min后停止加热,用传感器记录数据并绘制这两种液体的温度随加热时间变化关系如图所示。实验中水未沸腾,加热时两种液体单位时间吸收热量相同,()下列说法正确的是( )
A.0~4min内,甲液体吸收的热量大于水吸收的热量
B.甲液体的比热容为
C.6~8min内,甲液体放出的热量
D.4~6min内,甲液体没有吸收热量
5.烈日炎炎,小亮在海边觉得沙子烫脚,而海水却是凉的,他决定探究出现该现象的原因。用规格相同的白炽灯模拟太阳,对质量相同的水和沙子加热,如图甲所示,箱子规格一致,4min后,它们的温度随时间变化图像如图乙所示,则下列说法正确的是( )
A.图线对应物质是水
B.加热相同的时间,水和沙子吸收的热量相同
C.沙子与水的比热容之比
D.升高相同的温度,沙子吸收的热量比水多
6.在“比较不同液体的吸热情况”实验中,用相同的酒精灯对四种液体加热,在相同时间内,水、甲、乙、丙吸收的热量相等,得到如下表所示的数据,已知水的比热容为。下列分析正确的是( )
序号
液体
质量/g
升高的温度/℃
加热时间/min
1
水
200
10
7
2
甲
200
20
10
3
乙
400
20
14
4
丙
400
15
14
A.实验过程中液体吸收的热量等于酒精完全燃烧放出的热量
B.比较第1、2两次实验可得,甲液体的吸热性能比水的吸热性能强
C.比较第3、4两次实验可得,乙液体的吸热性能比丙液体的吸热性能强
D.乙液体的比热容为
7.我国研发的新型碳纤维复合材料比热容大,密度约为钢的四分之一()。关于该复合材料说法正确的是( )
A.比热容大说明吸热能力强 B.放入水中一定处于漂浮状态
C.飞机大比例使用该材料,可增加自重 D.与等质量的实心钢相比,体积更小
8.两个相同的容器分别装了质量相同的两种液体,用同一热源分别加热,液体温度与加热时间关系如图所示。根据图像可知( )
A.加热时间相同,甲液体吸收的热量大于乙液体吸收的热量
B.甲液体的比热容大于乙液体的比热容
C.如果升高相同的温度,两种液体吸收的热量相同
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
9.材料物理学领域研制出新材料时,往往需要研究材料的热学性质。质量相等的甲、乙两种固态物质在用相同热源加热时,温度随时间变化的关系图像如图所示,若不计热量损失,已知固体甲的比热容。下列说法正确的是( )
A.甲是晶体,乙一定是非晶体 B.固体乙的比热容为
C.在10~20min内,甲的内能保持不变 D.13~17min内,甲、乙吸收的热量相等
10.小强在探究“物质的放热能力与哪些因素有关”时,分别用质量相等的水和另一种液体进行对比实验(这种液体的比热容比水小),并作出了温度-时间图像,如图所示。实验过程中,水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等,分析图像可知( )
A.乙物质是水 B.这种液体的比热容为
C.乙的放热能力比甲强 D.乙比甲更适合作汽车发动机的冷却液
二、实验题
11.小明吃饭时观察到汤装在大碗里比装在汤盅里要凉得快,猜想液体表面积会影响散热速度。为了探究这一问题,他选用三个相同材质的容器(如图)(导热性能一致)进行实验:
①在三个容器周围分别粘上厚度相同的保温棉,并将80℃的热水分别倒入三个容器,各装100mL;
②用温度计测量初始温度并开始计时;
③同一室温下,每隔2分钟记录水温,数据如下表:
时间(min)
广口玻璃浅盘中的水温(℃)
烧杯中的水温(℃)
细口量筒中的水温(℃)
0
80.0
80.0
80.0
2
75.2
76.8
78.1
4
70.6
74.0
76.3
6
66.3
71.4
74.6
(1)分析实验数据:
a、通过数据计算可知在0~6min内各容器中的水温的平均下降速度(水温的平均下降速度=水温变化量/时间变化量),在______(选填“广口玻璃浅盘”“烧杯”或“细口量筒”)中水温的平均下降速度最大,在烧杯中水温的平均下降速度为______℃/min(结果保留一位小数)。
b、进一步分析可得:在其他条件相同时,______,散热速度越快。
(2)交流与评价:
a、实验中选用相同材质容器并包裹保温棉,主要是为了控制________相同。
b、实验中可能影响数据准确性的环境因素是________(写出一条),并提出改进方法:________。
12.如图,用两个相同的酒精灯分别给水和煤油加热,比较水和煤油的吸热能力的强弱。
(1)装器材时先调整B的位置,便于使用酒精灯的__________加热;
(2)调整A的位置,要注意温度计不能接触__________;
(3)在进行加热前,烧杯分别装入的水和煤油的初温和__________必须相等;
(4)实验过程中,通过________(选填“加热时间”或“升高温度”)来反映两种液体吸收热量的多少;
(5)根据实验数据作出了水和煤油的温度随加热时间变化的图像,如图乙。由图乙可知,__________的吸热本领更强;已知水的比热容为,则煤油的比热容为__________。
13.小南和小岗探究“冰熔化过程中的规律”和“水沸腾规律”的实验:
(1)①他们对这两个实验进行梳理,利用正确的实验数据描绘如图丙和丁(a)所示的图像,分析归纳发现两个实验的相同点和不同点,并填入表格,请你帮助他们完成表格中的部分内容:A_______;B_______;C_______;D_______。
比较
相同点
不同点
组装器材顺序
测量工具
实验结论
实验装置
实验现象
冰熔化过程中的规律
由下到上
秒表A_______
B_______
C_______(甲/乙)
水沸腾规律
大量气泡在水中生成、D_______、到水面破裂开来。
②“冰熔化过程中的规律”实验,表格中选择此实验装置的理由________、________。
③“水沸腾规律”的实验,请你分别分析出图丁中的b与a图像、c与a图像不同的原因________。
(2)①进一步分析丙图像可知冰的比热容为________[]
②请用粗实线画出丙图对应的内能随温度变化的图像。(已知:热源供热稳定,不考虑晶体质量的变化和热损失)________
三、解答题
14.古法木榨榨油是珍贵的非遗技艺,榨油时利用重锤下落撞击榨杆,对油料做功挤压出油。某榨油锤质量为40kg,从高度为1.5m处由静止自由落下,撞击榨杆;榨油锤与水平地面的总接触面积为0.008m2,单次下落用时0.5s。忽略能量损失,重力做功全部转化为食用油的内能。[g取10N/kg,]
(1)重锤下落过程中,重力势能转化为______能;下落时受到重力和空气阻力,若加速下落,则重力______(选填“大于”“等于”或“小于”)阻力。
(2)求榨油锤静止在水平地面时,对地面的压强;
(3)求重锤下落过程中重力做的功和重力做功的功率;
(4)若重力做功全部被0.5kg的食用油吸收,求食用油升高的温度。
15.“理趣”学习小组同学用电热器给0.5kg冰加热,并绘制出了冰熔化成水一段时间内的温度随加热时间变化的图像,如图所示。实验中,使用同一电热器,冰熔化成水后质量保持不变,相同加热时间冰与水吸收的热量相等。求:[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
(1)CD段水吸收的热量;
(2)冰的比热容。
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