12.3 比热容(讲义)物理新教材鲁科版(五四学制)九年级上册
2026-07-31
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摘要:
本讲义聚焦“比热容”核心知识点,以实验探究不同物质吸热能力为起点,系统构建比热容的物理意义、定义及公式,延伸至热量计算与热平衡方程,通过图像分析、传感器应用等题型形成“实验-概念-计算-应用”的完整学习支架。
该资料突出科学探究与物理观念培养,实验设计注重控制变量(如相同质量、加热时间),结合海陆风、暖气用水等实例深化理解,图像分析与传感器应用提升科学思维。随学随练及分层练习(基础、素养、创新)助力课中教学与课后查漏补缺,强化知识应用能力。
内容正文:
第十二章
内能与热机
第3节 比热容
课标要点
1. 通过实验,了解比热容。
2. 能运用比热容说明简单的自然现象。
学习重难点
重点:理解比热容的概念,知道比热容是物质的一种特性。
难点:实验探究不同物质的吸热能力。
知识点 实验:比较不同物质的吸热能力
【提出问题】
质量相同的不同物质,升高相同的温度,吸收的热量是否相同,有什么规律?
【实验器材及设计】
两个 的电热器、相同的烧杯两只, 相同的水和煤油,温度计两支,搅拌器两只,钟表,火柴、天平等。
【实验装置图】
【实验步骤】
取质量相等的水与食用油放入组装好的装置中,记下加热前它们的温度;接通电源,同时对它们加热相同时间;停止加热,同时读出两只温度计的示数,记下水和食用油的末温。
【实验表格】
【分析论证】
相同质量的水和食用油油,升高相同的温度时,水吸收的热量比煤油 。
【实验结论】
质量相同的不同种物质,升高相同的温度,吸收的热量一般是 的。
随学随练
1.(2026•双流区二模)在探究“比较不同物质的吸热情况”的实验中,某学习小组在两只相同的烧杯中分别加入质量相同的甲、乙两种液体(其中一种是水,另一种是油),比较它们的吸热性能是否相同。如图所示,实验中用规格相同的电加热器加热,每隔30s记录一次温度计的示数,并将数据记录在表中。若单位时间内甲、乙吸收的热量相等,,下列说法正确的是( )
加热时间/s
0
30
60
90
120
150
……
温度/℃
甲
22
24
26
28
30
32
……
乙
22
27
32
37
42
47
……
A.为了方便要将温度计从液体中拿出来读数
B.分析表中数据可知液体乙的吸热性能更好
C.前120s内甲、乙吸收的热量之比为2:5
D.可计算出油的比热容为1.68×103J/(kg•℃)
2.(2026•南京模拟)为了比较水和食用油的吸热能力,小明用两个相同的装置做了如图所示的实验。实验数据记录如表。
物质
质量/g
初始温度/℃
加热时间/min
最后温度/℃
水
60
20
6
45
食用油
60
20
6
68
(1)除了如图所示的器材外,还需要的测量工具有天平、秒表和 ;
(2)在实验中要控制水和食用油的初温和 相同;
(3)在实验过程中控制加热时间相同,通过比较 (选填“升高的温度”或者“吸收的热量”)来研究水和食用油吸热能力的差异;从表格中的数据可以知道 (选填“水”或者“食用油”)吸热能力强。
(4)在此实验中,如果要使水和食用油的升高相同温度,就要给 (选填“水”或“食用油”)加热更长的时间:此时水吸收的热量 (选填“大于”或“小于”或“等于”)食用油吸收的热量。
知识点 比热容(重点)
1.比热容的物理意义:用来比较物质 的物理量。
2.比热容定义:一定质量的某种物质,在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积 ,叫做这种物质的比热容。
3.定义式: 。
各物理量及其单位:
Q 表示物质 ,单位是 ;
m 表示物体的 ,单位是 ;
Δt 表示 ,单位是 ;
C 表示物质的 ,单位是 ,符号是 。
4.水的比热容:c水 J/(kg·℃),表示的物理意义: 。
5.常见物质的比热容:
6.影响比热容的因素:
比热容是物质的一种特性,它只与物质 有关。
特别提醒
比热容反映了物质的吸(放)热能力,比热容越大,吸(放)热能力强;比热容越大,越不容易升温,也不容易降温。
随学随练
1.(2026•钢城区期末)如图所示为一款电动汽车液冷闪充枪,内部配有导线和冷却管。这种闪充枪可以短时间完成充电,同时产生大量的热。冷却管内的冷却液可将充电时导线中产生的大量热量带走,确保充电安全,这主要是利用了冷却液具有较大的( )
A.温度 B.热量 C.内能 D.比热容
2.(2026•海东市期末)如图所示为某一天中央电视台天气预报的截图。小颜发现西宁的温差要比厦门的温差大,造成这种差别的主要原因是( )
A.水的比热容比沙土的比热容大
B.水的热量比沙土的热量多
C.水的比热容比沙土的比热容小
D.水的温度比沙土的温度低
3.(2026•潜江期末)夏天,我国东南沿海地区经常规律性地刮着“海陆风”(从海洋吹向陆地的叫海风,从陆地吹向海洋的叫陆风)。如图所示为一幅说明“海陆风”形成原理的示意图,下列分析正确的是( )
A.描述的是海风,发生在白天,原因是水的比热容比砂石大
B.描述的是海风,发生在夜晚,原因是水的比热容比砂石大
C.描述的是陆风,发生在白天,原因是水蒸发要吸收大量的热
D.描述的是陆风,发生在夜晚,原因是水蒸发要吸收大量的热
知识点 热量的计算(难点)
1. 热量的计算
根据比热容公式
(1)物体温度升高时,所吸收的热量为: Q吸= 。
(2)物体温度降低时,所放出的热量为: Q放= 。
(3)t是 ,t0是 ,Δt表示 ,注意题干中对于他们的说法是有差别的,如“升高到”,“降低到”指的是 ,而“升高了”,“降低了”表示的是 。
2. 热平衡
(1)两个温度不同的物体放在一起时,高温物体 热量,温度 ;低温物体 热量,温度 。若放出的热量没有损失,全部被低温物体吸收,最后两物体温度相同,称为“达到 ”。
(2)热平衡方程: 。
随学随练
1.(2026•无极县校级模拟)“早穿皮袄午穿纱”表明沙漠地区昼夜温差大,而沿海地区则昼夜温差小,这是因为水比砂石的 大。楼房中的“暖气”用水作为介质,小雪同学家“暖气”管道中500kg的水从65℃降低到45℃,放出的热量为 J。[c水=4.2×103J/(kg•℃)]
2.(2026•九龙坡区校级一模)如图所示的“胶囊胃镜”是一种磁控微型机器人,重0.05N,患者吞服后15分钟即可完成胃部检查。胶囊的质量为 g,胶囊材料比热容为2000J/(kg•℃),胶囊进入胃部后,温度从25℃上升到37℃,该过程胶囊吸收 J的热量。(g取10N/kg)
3.(2026•虹口区校级模拟)如图所示,小明在户外用简易炉灶煮茶。在1个标准大气压下,他使用木炭将壶中质量为2kg,初温为20℃的水加热至沸腾。计算:
(1)水升高的温度Δt;
(2)水吸收的热量Q吸;[c水=4.2×103J/(kg•℃)]
题型 比热容图像问题
结合图像,分析升温快慢分析比热容大小:比热容大的物质温度升高较 ,图像斜率更 ,即图像更加 ;比热容小的物质温度升高较 ,图像斜率更 ,图像更加 。
活学活用
1.(2026•天府新区模拟)用相同的加热装置分别对固态物质a、b、c加热,其中a、b为质量相等的不同物质,它们的温度随加热时间变化的关系如图所示。若相同时间内物质吸收的热量相同。下列说法正确的是( )
A.0~t时间段内,a、b、c比热容变大
B.2t~3t时间段内,a的内能不会发生变化
C.a的比热容与b的比热容之比为2:3
D.b的吸热能力可能比c的吸热能力强
2.(2026•滕州市校级模拟)质量均为0.5kg的水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等,它们温度随时间变化的关系如图所示。已知水的比热容,c水>c液。下列说法中( )
①甲物质是水
②0~12min乙温度降低了20℃
③0~12min甲放出了8.4×104J的热量
④乙物质的比热容为2.1×103J/(kg•℃)
A.只有①②正确 B.只有②④正确
C.只有①③正确 D.只有①④正确
3.(2026•江西月考)利用某仪器观测质量相等的X、Y两个物体的放热情况,两物体的温度随时间变化的图像如图甲所示,用时41min,它们在这段时间内放出的热量如图乙所示,则( )
A.物体X的比热容大于物体Y的比热容
B.物体X的温度变化大于物体Y的温度变化
C.物体X减少的内能比物体Y减少的内能更少
D.第16min时,物体X的分子比物体Y的分子运动更剧烈
题型 用传感器比较不同物质的比热容
1.利用温度传感器测量物体的温度,通过数据采集线将温度传感器与计算机相连接。在计算机上可以得到两条T-t曲线,由实验曲线可以直接比较出不同物质的吸热能力。
2.使用热红外成像仪测量物体的温度。
活学活用
1.(2026•成华区校级模拟)将某金属放入试管后进行水浴加热(物体在相同时间内吸收的热量相等),试管内放置温度传感器,用于采集金属的温度数据。320秒时停止加热,移走烧杯,使试管内的金属自然冷却。已知该金属固态时的比热容c=160J/(kg•℃),质量为150g。下列说法中正确的是( )
A.该物质在固态时的吸热性能大于其在液态时的吸热性能
B.280~320s时间段,该物体一定处于沸腾状态
C.700~1750s时间段,该物体放出的热量为1440J
D.根据该图像可以推断,该金属可用作消防喷头的热敏释放元件,在98℃左右自动熔化,从而触发喷水
2.(2026•兴化市模拟)在“观察不同物质吸热升温的现象”中,小明将初温相同、质量均为50g的沙子和水分别放在两个瓷盘中。如图甲所示,用红外灯照射两个瓷盘,通过红外热成像仪测量沙子和水的温度,并根据记录的数据绘制了如图乙所示的温度随时间变化图像,在0~4min内沙子吸收的热量 (选填“大于”、“等于”或“小于”)水吸收的热量,沙子升温较快的原因是 ;用红外灯照射是通过 的方式增大了沙子和水的内能。
基础通关
1.(2026•昌邑区校级期末)正常人体中水分含量大约占体重的60%~70%,如此之多的水分占比,有助于调节自身体温,主要是因为水的( )
A.密度较大 B.比热容较大
C.沸点较高 D.热量较低
2.(2026•当阳市校级模拟)湖北神农架有六座海拔3000米以上的山峰,山上植被密集,年降水量也较多。气候冬暖夏凉。气候冬暖夏凉的主要原因与下列事例包含原理不同的是( )
A.家中暖气用水做循环物质
B.海陆风的形成
C.夏天在教室地面上洒水感觉凉爽
D.海边昼夜温差比沙漠小
3.(2026•富锦市一模)龙东地区冬季供暖时,暖气管道内的水循环流动,主要利用水的比热容大的特点,下列关于比热容的说法,正确的是( )
A.比热容是物质的一种特性,与物质的质量无关
B.水的比热容比砂石小,所以沿海地区昼夜温差比内陆小
C.同种物质的比热容,随温度的升高而增大
D.比热容越大的物质,吸收的热量越多
4.(2026•姑苏区一模)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2.1×102J/(kg•℃)
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
5.(2026•久治县期末)将质量相等、初温相同的煤油和水分别倒入两个完全相同的试管中,然后将这两个试管同时放入温度较高的热水(恒温)中,如图所示,经过足够长的时间后,试管中的水和煤油从热水中吸收的热量分别为Q1、Q2,升高的温度分别为Δt1、Δt2,已知水的比热容比煤油的比热容大,下面说法正确的是( )
A.Q1=Q2,Δt1=Δt2 B.Q1>Q2,Δt1=Δt2
C.Q1=Q2,Δt1>Δt2 D.Q1>Q2,Δt1>Δt2
6.(2026•兖州区期末)如图所示是同一纬度海拔相近的沿海城市甲和内陆城市乙的年平均气温的变化曲线。下列说法正确的是( )
A.若海水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),表示海水温度每升高1℃,吸收4.2×103J的热量
B.A曲线温差更大,说明其代表的城市吸收了更多热量
C.根据水的比热容比砂石的比热容大的特点,可判断A曲线代表内陆城市
D.夏日的深夜,沿海城市的风一般是由海洋吹向大陆
7.(2026•乐亭县一模)用两个相同的电加热器,分别给质量、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图像如图所示。下列说法正确的( )
A.相同时间内,甲吸收的热量比乙多
B.升高相同的温度,甲吸收的热量比乙多
C.乙液体的比热容更大
D.c甲:c乙=7:3
8.(2026•庐阳区校级三模)2025年10月1日,我国“人造太阳”实验装置“夸父启明”(BEST)成功落“座”安徽合肥,预计2027年竣工。该装置将实际演示氘、氚等离子体“燃烧”,1升海水中的氘通过反应释放的能量约为9.45×109J,这些能量如果完全被水吸收,能使 kg的水上升50℃。[c水=4.2×103J/(kg•℃)]
9.(2026•德州模拟)如图中的装置可以制造“喷泉”。将胶头滴管中的氢氧化钠溶液挤进圆底烧瓶时,二氧化碳与氢氧化钠溶液反应,瓶内压强减小,很快看到长导管顶端产生“喷泉”现象。
(1)水槽内的氢氧化钠溶液是在 作用下进入烧瓶形成喷泉的;
(2)实验结束,烧瓶内液体质量为50g,温度从25℃升高到30℃,内能 (选填“增大”“不变”或“减小”),此过程中烧瓶内液体吸收的热量为 。[c液=4.2×103J/(kg•℃)]。
10.(2026•合肥校级二模)为应对数据中心日益增长的散热挑战,黄山地区建立了千岛湖湖水自然冷却数据中心,如图所示,中心从湖中抽取低温湖水,流经数据中心的热交换器以带走服务器产生的废热,升温后的湖水再被安全地排回湖中。在某一运行周期内,湖水吸收了数据中心服务器产生的1.512×1010J的热量,流经系统的湖水总质量为1.2×106kg,若不考虑热量损失,这些湖水的温度将升高 ℃。
11.(2026•让胡路区校级模拟)如图甲是小鹏探究“水和油沸腾时温度变化的特点”的实验装置,两个试管中分别装有初温相同的水和油,相同时间两试管中的液体吸收的热量相同。若试管中油的质量为水质量的2倍,由图象乙可知:c油= J/(kg•℃)。[c水=4.2×103J/(kg•℃)]
12.(2026•朝阳模拟)夏天,某同学赤脚在莲花湖湿地公园的白沙滩上玩耍,发现沙子很烫,湖水却很凉。于是该同学猜想,吸收相同的热量下,不同物质的升温情况可能不同。于是,该同学设计如下实验进行探究。
【问题】比较水和食用油的吸热升温情况。
【证据】
(1)如图甲,将质量和初温相同的水和食用油分别倒入相同容器中,用 的电加热器对其加热。
(2)实验时需要用到的测量工具是秒表、温度计和 ,两种液体吸收热量的多少可通过 (填“液体升高的温度”或“加热时间”)来比较。
(3)加热过程中,每隔相同时间记录相关数据并根据实验数据绘制图象,如图丙所示。某次实验时食用油中的温度计示数如图乙所示,为 ℃。
【解释】分析图象丙可知,不同物质,升高相同的温度,吸收的热量 。
【交流】图丙中图线①表示的是 (填“水”或“食用油”)的吸热升温情况。
素养提升
13.(2026•成都期末)某实验小组用相同规格的加热器分别对质量为500g的冰和2500g的某固体M均匀加热。每隔相同时间记录温度计示数并观察物质状态。如图是记录数据绘制的“温度﹣时间”图像,若单位时间内两固体吸收的热量相等,实验在标准大气压下进行,已知,,下列分析正确的是( )
A.固体M的吸热能力比冰强
B.冰熔化过程吸收的热量是3.36×105J
C.固体M的比热容为1.68×103J/(kg•℃)
D.当温度从﹣20℃上升到0℃时,冰吸收的热量大于M吸收的热量
14.(2026•泉港区期末)【新定义】热量的单位有两种,一种是国际单位焦耳,简称“焦”;另一种是“卡路里”,简称“卡”,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个大气压下,将1克水温度升高1摄氏度所需要吸收的热量。
(1)1卡合多少焦耳;
(2)茗茗每天健步走消耗的能量约5.46×105J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50kg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,水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)]
15.(2026•张家港市一模)小红在实验室利用电加热器加热,完成了冰的熔化实验,并描绘出冰的温度随加热时间变化的关系图线(如图所示)。实验时,冰的质量为0.5kg,相同时间内水和冰吸收的热量相同,水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)。求:(1)根据图线求CD段水吸收的热量。
(2)冰在熔化过程中吸收的热量。
(3)冰的比热容。
迁移创新
16.(2026•锡山区一模)小兵利用图示装置测算酒精的热值。燃烧皿和酒精的总质量为27g,烧杯中水的质量为200g,初温为23℃,点燃酒精,当水温升高到43℃时,立即熄灭火焰。该过程水吸收的热量Q= 。他想利用Q放=Q计算酒精的热值,还需进行的实验操作是 ,他所测算出的热值与真实值相比偏 。[c水=4.2×103J/(kg•℃)]
17.(2026•乌兰察布二模)夏季高温,爱心小组为户外环卫工人准备绿豆汤,计划用蓄冷剂制作冰袋来保鲜降温。为比较A、B两种蓄冷剂的降温效果,同学们设计了如下实验:
将质量相同的两种蓄冷剂装入相同冰袋,冷冻成温度相同的固体,再放入装有水的相同容器,隔热密封(如图甲)。利用温度传感器定时测温,绘制出蓄冷剂温度变化曲线(如图乙)和容器中水的温度变化曲线(如图丙)。
(1)为科学比较降温效果,需控制两容器中水的初温、 均相同。
(2)实验中通过比较相同时间内 来反映蓄冷剂吸收热量的多少。
(3)由图像可知,蓄冷剂A、B均属于 (填“晶体”或“非晶体”),蓄冷剂 (填“A”或“B”)的降温效果更好。
18.(2026•平山县期末)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0.3×103J/(kg•℃)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象如图乙所示(部分图象未画出)。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。
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第十二章
内能与热机
第3节 比热容
课标要点
1. 通过实验,了解比热容。
2. 能运用比热容说明简单的自然现象。
学习重难点
重点:理解比热容的概念,知道比热容是物质的一种特性。
难点:实验探究不同物质的吸热能力。
知识点 实验:比较不同物质的吸热能力
【提出问题】
质量相同的不同物质,升高相同的温度,吸收的热量是否相同,有什么规律?
【实验器材及设计】
两个规格相同的电热器、相同的烧杯两只,质量相同的水和煤油,温度计两支,搅拌器两只,钟表,火柴、天平等。
【实验装置图】
【实验步骤】
取质量相等的水与食用油放入组装好的装置中,记下加热前它们的温度;接通电源,同时对它们加热相同时间;停止加热,同时读出两只温度计的示数,记下水和食用油的末温。
【实验表格】
【分析论证】
相同质量的水和食用油油,升高相同的温度时,水吸收的热量比煤油多。
【实验结论】
质量相同的不同种物质,升高相同的温度,吸收的热量一般是不同的。
随学随练
1.(2026•双流区二模)在探究“比较不同物质的吸热情况”的实验中,某学习小组在两只相同的烧杯中分别加入质量相同的甲、乙两种液体(其中一种是水,另一种是油),比较它们的吸热性能是否相同。如图所示,实验中用规格相同的电加热器加热,每隔30s记录一次温度计的示数,并将数据记录在表中。若单位时间内甲、乙吸收的热量相等,,下列说法正确的是( )
加热时间/s
0
30
60
90
120
150
……
温度/℃
甲
22
24
26
28
30
32
……
乙
22
27
32
37
42
47
……
A.为了方便要将温度计从液体中拿出来读数
B.分析表中数据可知液体乙的吸热性能更好
C.前120s内甲、乙吸收的热量之比为2:5
D.可计算出油的比热容为1.68×103J/(kg•℃)
【答案】D
【详解】解:A.温度计读数时必须留在液体中,拿出后示数会因环境温度改变而不准确,故A错误;
B.加热相同时间,甲升高温度慢,所以甲是水,乙是油,故B错误;
C.因电加热器规格相同且单位时间放热相等,前120s内甲、乙吸收热量之比应为1:1而非2:5,故C错误;
D.若已知水的比热容c水=4.2×103J/(kg•℃),且实验中测得油升温是水的2.5倍(假设数据),则由,可得c油=4.2×103/2.5=1.68×103J/(kg•℃),故D正确;
故选:D。
2.(2026•南京模拟)为了比较水和食用油的吸热能力,小明用两个相同的装置做了如图所示的实验。实验数据记录如表。
物质
质量/g
初始温度/℃
加热时间/min
最后温度/℃
水
60
20
6
45
食用油
60
20
6
68
(1)除了如图所示的器材外,还需要的测量工具有天平、秒表和 ;
(2)在实验中要控制水和食用油的初温和 相同;
(3)在实验过程中控制加热时间相同,通过比较 (选填“升高的温度”或者“吸收的热量”)来研究水和食用油吸热能力的差异;从表格中的数据可以知道 (选填“水”或者“食用油”)吸热能力强。
(4)在此实验中,如果要使水和食用油的升高相同温度,就要给 (选填“水”或“食用油”)加热更长的时间:此时水吸收的热量 (选填“大于”或“小于”或“等于”)食用油吸收的热量。
【答案】(1)温度计;(2)质量;(3)升高的温度;水;(4)水;大于。
【详解】解:(1)探究水和食用油的比热容实验需要火柴、温度计、秒表和酒精灯等,除了图中器材外还需要测量温度的温度计;
(2)根据控制变量法,在该实验中要控制水和食用油的初温和质量都相同;
(3)该实验中选用的酒精灯完全相同,在实验过程中控制加热时间相同,根据转换法可知相同时间内两液体吸收的热量相同,则可以通过比较升高的温度来研究水和食用油吸热能力的差异;
从表格中的数据可知,等质量的水和食用油吸收的热量相同时(即加热时间相同时),水升高的温度较少,根据比较吸热能力强弱的方法可知,水的吸热能力强;
(4)在此实验中,如果要使水和食用油的最后温度相同,就要给水加热更长的时间;因为选用相同的酒精灯加热,所以加热时间长的吸收的热量多,即此时水吸收的热量大于食用油吸收的热量。
故答案为:(1)温度计;(2)质量;(3)升高的温度;水;(4)水;大于。
知识点 比热容(重点)
1.比热容的物理意义:用来比较物质吸热能力的物理量。
2.比热容定义:一定质量的某种物质,在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比,叫做这种物质的比热容。
3.定义式: 。
各物理量及其单位:
Q 表示物质吸收或放出的热量,单位是焦耳(J);
m 表示物体的质量,单位是千克(kg);
Δt 表示升高(或降低)的温度,单位是摄氏度(℃);
C 表示物质的比热容,单位是焦/(千克·℃),符号是 J/(kg·℃)。
4.水的比热容:c水=4.2×103J/(kg·℃),表示的物理意义:1kg水温度升高或降低1℃时吸收或放出的热量是4.2×103J。
5.常见物质的比热容:
6.影响比热容的因素:
比热容是物质的一种特性,它只与物质种类和状态有关。
特别提醒
比热容反映了物质的吸(放)热能力,比热容越大,吸(放)热能力强;比热容越大,越不容易升温,也不容易降温。
随学随练
1.(2026•钢城区期末)如图所示为一款电动汽车液冷闪充枪,内部配有导线和冷却管。这种闪充枪可以短时间完成充电,同时产生大量的热。冷却管内的冷却液可将充电时导线中产生的大量热量带走,确保充电安全,这主要是利用了冷却液具有较大的( )
A.温度 B.热量 C.内能 D.比热容
【答案】D
【详解】解:质量相同的不同液体,升高相同的温度时,比热容较大的液体吸收的热量较多,所以为了提高冷却效果,液冷充电枪管内的液体应选用比热容较大的液体,故D符合题意、ABC不符合题意。
故选:D。
2.(2026•海东市期末)如图所示为某一天中央电视台天气预报的截图。小颜发现西宁的温差要比厦门的温差大,造成这种差别的主要原因是( )
A.水的比热容比沙土的比热容大
B.水的热量比沙土的热量多
C.水的比热容比沙土的比热容小
D.水的温度比沙土的温度低
【答案】A
【详解】解:A、西宁多沙土,厦门多水,水的比热容比沙土的比热容大,在吸收或放出相同热量时,水的温度变化小,沙土的温度变化大,所以西宁的温差比厦门大,故A正确;
B、热量是一个过程量,不能说物体含有多少热量,且热量多少与温差大小无关,故B错误;
C、水的比热容比沙土的比热容大,而不是小,故C错误;
D、温差大小与物质的比热容有关,与水和沙土的温度高低无关,故D错误。
故选:A。
3.(2026•潜江期末)夏天,我国东南沿海地区经常规律性地刮着“海陆风”(从海洋吹向陆地的叫海风,从陆地吹向海洋的叫陆风)。如图所示为一幅说明“海陆风”形成原理的示意图,下列分析正确的是( )
A.描述的是海风,发生在白天,原因是水的比热容比砂石大
B.描述的是海风,发生在夜晚,原因是水的比热容比砂石大
C.描述的是陆风,发生在白天,原因是水蒸发要吸收大量的热
D.描述的是陆风,发生在夜晚,原因是水蒸发要吸收大量的热
【答案】A
【详解】解:根据海陆风的形成原理,由于水的比热容比砂石大,白天太阳照射下,陆地升温快,气温高,空气受热膨胀上升,近地面形成低压;海洋升温慢,气温低,空气冷却下沉,近地面形成高压。空气由高压流向低压,所以风从海洋吹向陆地,形成海风。夜晚则相反,陆地降温快,气温低,气压高,海洋降温慢,气温高,气压低,风从陆地吹向海洋,形成陆风。因此图中描述的是海风,发生在白天,原因是水的比热容比砂石大,故A正确,BCD错误。
故选:A。
知识点 热量的计算(难点)
1. 热量的计算
根据比热容公式
(1)物体温度升高时,所吸收的热量为: Q吸=cm(t-t0)。
(2)物体温度降低时,所放出的热量为: Q放=cm(t0-t)。
(3)t是末温,t0是初温,Δt表示温度的变化,注意题干中对于他们的说法是有差别的,如“升高到”,“降低到”指的是末温,而“升高了”,“降低了”表示的是温度的变化。
2. 热平衡
(1)两个温度不同的物体放在一起时,高温物体放出热量,温度降低;低温物体吸收热量,温度升高。若放出的热量没有损失,全部被低温物体吸收,最后两物体温度相同,称为“达到热平衡”。
(2)热平衡方程:Q吸 = Q放 。
随学随练
1.(2026•无极县校级模拟)“早穿皮袄午穿纱”表明沙漠地区昼夜温差大,而沿海地区则昼夜温差小,这是因为水比砂石的 大。楼房中的“暖气”用水作为介质,小雪同学家“暖气”管道中500kg的水从65℃降低到45℃,放出的热量为 J。[c水=4.2×103J/(kg•℃)]
【答案】比热容;4.2×107。
【详解】解:水的比热容较大,同样受热或冷却的情况下,吸收或放出相同热量,相同质量的水和砂石相比较,水的温度变化比砂石小,所以沙漠地区昼夜温差大,而沿海地区昼夜温差小;
500kg的水从65℃降低到45℃,水放出的热量为:Q放=c水mΔt=4.2×103J/(kg•℃)×500kg×(65℃﹣45℃)=4.2×107J。
故答案为:比热容;4.2×107。
2.(2026•九龙坡区校级一模)如图所示的“胶囊胃镜”是一种磁控微型机器人,重0.05N,患者吞服后15分钟即可完成胃部检查。胶囊的质量为 g,胶囊材料比热容为2000J/(kg•℃),胶囊进入胃部后,温度从25℃上升到37℃,该过程胶囊吸收 J的热量。(g取10N/kg)
【答案】5;120
【详解】解:由G=mg可知,胶囊的质量:m0.005kg=5g,
胶囊吸收的热量:Q吸=cmΔt=2000J/(kg•℃)×0.005kg×(37℃﹣25℃)=120J。
故答案为:5;120。
3.(2026•虹口区校级模拟)如图所示,小明在户外用简易炉灶煮茶。在1个标准大气压下,他使用木炭将壶中质量为2kg,初温为20℃的水加热至沸腾。计算:
(1)水升高的温度Δt;
(2)水吸收的热量Q吸;[c水=4.2×103J/(kg•℃)]
【答案】(1)水升高的温度Δt是80℃;
(2)水吸收的热量Q吸是6.72×105J。
【详解】解:(1)1个标准大气压下水的沸点为100℃,升高的温度为:
Δt=t﹣t0=100℃﹣20℃=80℃;
(2)水吸收的热量为:
Q吸=c水m水Δt=4.2×103J/(kg•℃)×2kg×80℃=6.72×105J。
答:(1)水升高的温度Δt是80℃;
(2)水吸收的热量Q吸是6.72×105J。
题型 比热容图像问题
结合图像,分析升温快慢分析比热容大小:比热容大的物质温度升高较慢,图像斜率更小,即图像更加缓;比热容小的物质温度升高较快,图像斜率更大,图像更加陡。
活学活用
1.(2026•天府新区模拟)用相同的加热装置分别对固态物质a、b、c加热,其中a、b为质量相等的不同物质,它们的温度随加热时间变化的关系如图所示。若相同时间内物质吸收的热量相同。下列说法正确的是( )
A.0~t时间段内,a、b、c比热容变大
B.2t~3t时间段内,a的内能不会发生变化
C.a的比热容与b的比热容之比为2:3
D.b的吸热能力可能比c的吸热能力强
【答案】D
【详解】解:A.比热容是物质的固有特性,只与物质的种类和状态有关,和温度变化无关,0~t时间段内三种物质的状态没有改变,比热容保持不变,故A错误;
B.2t~3t时间段内,a处于熔化过程,虽然温度不变,但要持续吸热,内能增加,故B错误;
C.已知a、b质量相等(ma=mb),相同时间吸收热量相同(Qa=Qb)。取0~2t时间段分析:a的温度变化ΔTa=3T﹣T=2T,b的温度变化ΔTb=2T﹣T=T,由得:,比热容之比为1:2,不是2:3,故C错误;
D.b和c质量关系未知,相同时间内吸收热量相同,b的温度升高比c快,根据,如果b的质量比c小,b的比热容(吸热能力)可能比c强,故D正确;
故选:D。
2.(2026•滕州市校级模拟)质量均为0.5kg的水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等,它们温度随时间变化的关系如图所示。已知水的比热容,c水>c液。下列说法中( )
①甲物质是水
②0~12min乙温度降低了20℃
③0~12min甲放出了8.4×104J的热量
④乙物质的比热容为2.1×103J/(kg•℃)
A.只有①②正确 B.只有②④正确
C.只有①③正确 D.只有①④正确
【答案】D
【详解】解:①时间相等时,两种液体放出的热量相等,由图示可以看出,乙液体的温度降低的快,甲液体温度降低慢,
根据热量的计算公式Q放=cmΔt可知,在质量相等、初温相同、放热也相同的情况下,谁的温度降低得快,它的比热容小,
所以,甲液体的比热容大,所以若甲、乙两种液体中,一种液体是水,则这种液体一定是甲液体,故①正确;
②由图可知:乙液体的初温是60℃,放热12分钟后乙液体的末温是20℃,乙温度降低了40℃,故②错误;
③读图可得,甲在12min内由60℃降低到40℃,降低的温度是60℃﹣40℃=20℃,甲液体已判断出是水,
所以甲放出的热量Q放=cmΔt=4.2×103J/(kg•℃)×0.5kg×20℃=4.2×104J,故③错误;
④由图知,0~12min水放出的热量:
Q放=c水m水(t水﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×m水×(60℃﹣40℃),
0~12min乙液体放出的热量:
Q放=c乙m乙(60℃﹣20℃),
由题知,水和乙液体的质量相同,即m水=m乙
4.2×103J/(kg•℃)×m水×(60℃﹣40℃)=c乙m乙(60℃﹣20℃),
解得c乙=2.1×103J/(kg•℃),故④正确。
故选:D。
3.(2026•江西月考)利用某仪器观测质量相等的X、Y两个物体的放热情况,两物体的温度随时间变化的图像如图甲所示,用时41min,它们在这段时间内放出的热量如图乙所示,则( )
A.物体X的比热容大于物体Y的比热容
B.物体X的温度变化大于物体Y的温度变化
C.物体X减少的内能比物体Y减少的内能更少
D.第16min时,物体X的分子比物体Y的分子运动更剧烈
【答案】A
【详解】解:A.由图甲可知,在0﹣41min内,物体X和物体Y初温相同,末温也相同,所以两物体温度变化量Δt相同。由图乙可知,在0﹣41min内,物体X放出的热量比物体Y多。已知两物体质量m相等,因为Δt、m都相同,QX>QY,根据比热容公式Q=cmΔt可知物体X的比热容cX大于物体Y的比热容cY,故A正确;
B.从图甲能明显看出,在0﹣41min内,物体X和物体Y温度变化量是相同的,故B不正确;
C.因为物体放出热量,其内能会减少,且放出热量越多,内能减少得越多。由图乙知物体Y在0﹣41min内放出的热量比物体X少,所以物体Y内能减少得比物体X少,故C不正确;
D.分子热运动的剧烈程度与温度有关,温度越高,分子运动越剧烈。在第16min时,从图甲能看出物体Y的温度较高,所以应该是物体Y的分子比物体X的分子运动更剧烈,故D不正确。
故选:A。
题型 用传感器比较不同物质的比热容
1.利用温度传感器测量物体的温度,通过数据采集线将温度传感器与计算机相连接。在计算机上可以得到两条T-t曲线,由实验曲线可以直接比较出不同物质的吸热能力。
2.使用热红外成像仪测量物体的温度。
活学活用
1.(2026•成华区校级模拟)将某金属放入试管后进行水浴加热(物体在相同时间内吸收的热量相等),试管内放置温度传感器,用于采集金属的温度数据。320秒时停止加热,移走烧杯,使试管内的金属自然冷却。已知该金属固态时的比热容c=160J/(kg•℃),质量为150g。下列说法中正确的是( )
A.该物质在固态时的吸热性能大于其在液态时的吸热性能
B.280~320s时间段,该物体一定处于沸腾状态
C.700~1750s时间段,该物体放出的热量为1440J
D.根据该图像可以推断,该金属可用作消防喷头的热敏释放元件,在98℃左右自动熔化,从而触发喷水
【答案】C
【详解】解:A.0~15s为固态升温过程,温度变化Δt固=30℃。45~60s为液态升温过程,温度变化Δt液<30℃。金属质量不变时,加热相同时间,吸收热量相同,固态温度变化大,根据Q=cmΔt可知固态比热容小。因此,该物质在固态时的吸热性能小于其在液态时的吸热性能,故A错误;
B.本实验是水浴加热,使得金属受热均匀,水的沸点为98℃,280~320s金属温度达到水温,不再继续升温,并非金属自身沸腾,故B错误;
C.0~15s为固态升温过程,温度变化Δt=30℃,吸收总热量Q升=cmΔt=160J/(kg•℃)×0.15kg×30℃=720J,可得单位时间吸热为48J/s。熔化过程为15~45s,共30s,熔化吸收总热量Q熔=48J/s×30s=1440J,凝固放出的总热量等于熔化吸收的总热量,700~1750s是该金属的凝固过程,因此该时间段放出热量为1440J,故C正确;
D.由图像可知,该金属熔化温度(熔点)为60℃,在60℃左右熔化,不是98℃,故D错误。
故选:C。
2.(2026•兴化市模拟)在“观察不同物质吸热升温的现象”中,小明将初温相同、质量均为50g的沙子和水分别放在两个瓷盘中。如图甲所示,用红外灯照射两个瓷盘,通过红外热成像仪测量沙子和水的温度,并根据记录的数据绘制了如图乙所示的温度随时间变化图像,在0~4min内沙子吸收的热量 (选填“大于”、“等于”或“小于”)水吸收的热量,沙子升温较快的原因是 ;用红外灯照射是通过 的方式增大了沙子和水的内能。
【答案】等于;沙子的比热容比水小;热传递。
【详解】解:实验中用同一红外灯照射,相同时间内沙子和水吸收的热量相等,因此在0~4min内,沙子吸收的热量等于水吸收的热量;
通过比较它们升温的情况,发现沙子升温较快,说明沙子的吸热能力弱,水的吸热能力强,即沙子的比热容比水小;
此过程中水和沙子吸收热量,内能增加,通过热传递的方式改变物体的内能。
故答案为:等于;沙子的比热容比水小;热传递。
基础通关
1.(2026•昌邑区校级期末)正常人体中水分含量大约占体重的60%~70%,如此之多的水分占比,有助于调节自身体温,主要是因为水的( )
A.密度较大 B.比热容较大
C.沸点较高 D.热量较低
【答案】B
【详解】解:人体内水的比例很大,有助于调节自身的温度,是利用了水的比热容大的特点,当环境温度变化较快时,水的温度变化相对较慢,从而有助于调节人体自身的温度。
故选:B。
2.(2026•当阳市校级模拟)湖北神农架有六座海拔3000米以上的山峰,山上植被密集,年降水量也较多。气候冬暖夏凉。气候冬暖夏凉的主要原因与下列事例包含原理不同的是( )
A.家中暖气用水做循环物质
B.海陆风的形成
C.夏天在教室地面上洒水感觉凉爽
D.海边昼夜温差比沙漠小
【答案】C
【详解】解:神农架地区气候冬暖夏凉,冬夏温差大,是因为水的比热容较大,和其他物质相比,吸收或放出相同的热量时,温度变化小,温差小。
A、家中暖气用水做循环物质,是因为水的比热容大,相同质量的水和其他物质相比,降低相同温度,水放出的热量多,能更好地为室内供暖,故A不符合题意。
B、因为水的比热容比泥土、沙石的比热容大,白天,太阳照射下海岸和海水吸收相同的热量,海水温度上升慢;海岸温度上升快,海岸气温高,热空气上升,微风从海洋吹向陆地,形成海风;而夜晚,海岸和海水放出相同的热量,但水的比热容大,海水温度降低得少,海面气温较高,热空气上升,风就从陆地吹向海洋,形成陆风,故B不符合题意。
C、夏天在教室地面上洒水感觉凉爽,是利用了水蒸发吸热的原理,水汽化变成水蒸气会吸收热量,从而使室内温度降低,并非利用水的比热容大的特性,故C符合题意。
D、海边昼夜温差比沙漠小,是因为水的比热容大,吸收或放出相同热量时,温度变化小,故D不符合题意。
故选:C。
3.(2026•富锦市一模)龙东地区冬季供暖时,暖气管道内的水循环流动,主要利用水的比热容大的特点,下列关于比热容的说法,正确的是( )
A.比热容是物质的一种特性,与物质的质量无关
B.水的比热容比砂石小,所以沿海地区昼夜温差比内陆小
C.同种物质的比热容,随温度的升高而增大
D.比热容越大的物质,吸收的热量越多
【答案】A
【详解】解:A.比热容是物质的一种特性,只与物质的种类和状态有关,与物质的质量、温度等无关,故A正确;
B.水的比热容较大,相同质量的水和砂石等内陆地区常见的物质相比,白天吸收相同热量时,水升高的温度小;夜晚放出相同热量时,水降低的温度也小。因此沿海地区昼夜温差比内陆地区小,故B错误;
C.同种物质的比热容一般是固定的,不随温度升高而增大,故C错误;
D.物体吸收的热量与比热容、质量、升高的温度都有关,不能只说比热容越大,吸收热量越多,故D错误。
故选:A。
4.(2026•姑苏区一模)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2.1×102J/(kg•℃)
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】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.100g铝和铜升高相同的温度,铝吸收的热量多,由Q吸=cmΔt可知,铝的比热容大,质量相等的铝块和铜块吸收相同的热量,由可知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。
5.(2026•久治县期末)将质量相等、初温相同的煤油和水分别倒入两个完全相同的试管中,然后将这两个试管同时放入温度较高的热水(恒温)中,如图所示,经过足够长的时间后,试管中的水和煤油从热水中吸收的热量分别为Q1、Q2,升高的温度分别为Δt1、Δt2,已知水的比热容比煤油的比热容大,下面说法正确的是( )
A.Q1=Q2,Δt1=Δt2 B.Q1>Q2,Δt1=Δt2
C.Q1=Q2,Δt1>Δt2 D.Q1>Q2,Δt1>Δt2
【答案】B
【详解】解:将质量相等、初温相同的煤油和水分别倒入两个完全相同的试管中,然后将这两个试管同时放入温度较高的热水中,时间足够长时,水和煤油升高的温度相同,故水吸收的热量更多,Q1>Q2,Δt1=Δt2,故B正确。
故选:B。
6.(2026•兖州区期末)如图所示是同一纬度海拔相近的沿海城市甲和内陆城市乙的年平均气温的变化曲线。下列说法正确的是( )
A.若海水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),表示海水温度每升高1℃,吸收4.2×103J的热量
B.A曲线温差更大,说明其代表的城市吸收了更多热量
C.根据水的比热容比砂石的比热容大的特点,可判断A曲线代表内陆城市
D.夏日的深夜,沿海城市的风一般是由海洋吹向大陆
【答案】C
【详解】解:A、海水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),表示质量为1kg的海水温度每升高1℃时吸收4.2×103J热量,故A错误;
B、由一年的气温变化曲线得出,A所示的城市最高、最低气温差比B所示的城市的大,但吸收的热量是相同的,故B错误;
C、水的比热容比沙石大,在吸收或放出相同的热量时,温度变化值比较小,所以曲线A表示的是内陆城市的年气温变化曲线,故C正确;
D、因为水的比热容大,晚上同样放热的情况下,海洋的温度降低的慢,内陆降低的快,故海洋上方的热空气上升,微风从陆地吹向海洋,故D错误。
故选:C。
7.(2026•乐亭县一模)用两个相同的电加热器,分别给质量、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图像如图所示。下列说法正确的( )
A.相同时间内,甲吸收的热量比乙多
B.升高相同的温度,甲吸收的热量比乙多
C.乙液体的比热容更大
D.c甲:c乙=7:3
【答案】C
【详解】解:A、甲、乙的质量相同、加热时间相同,用两个相同的电加热器加热,相同时间放出的热量相同,甲、乙吸收的热量相同,故A错误;
B、升高相同的温度,乙需要的时间较长,甲吸收的热量比乙少,故B错误;
C、根据Q=cmΔt,甲升高的温度大于乙升高的温度,所以甲的比热小于乙的比热,故C正确;
D、加热相同时间,甲温度变化量为70℃,乙温度变化量为30℃,结合Q=cmΔt可知比热容之比为3:7,故D错误。
故选:C。
8.(2026•庐阳区校级三模)2025年10月1日,我国“人造太阳”实验装置“夸父启明”(BEST)成功落“座”安徽合肥,预计2027年竣工。该装置将实际演示氘、氚等离子体“燃烧”,1升海水中的氘通过反应释放的能量约为9.45×109J,这些能量如果完全被水吸收,能使 kg的水上升50℃。[c水=4.2×103J/(kg•℃)]
【答案】4.5×104
【详解】解:由题意可知,水吸收的热量为9.45×109J,根据Q吸=cmΔt可得,
水的质量:m4.5×104kg。
故答案为:4.5×104。
9.(2026•德州模拟)如图中的装置可以制造“喷泉”。将胶头滴管中的氢氧化钠溶液挤进圆底烧瓶时,二氧化碳与氢氧化钠溶液反应,瓶内压强减小,很快看到长导管顶端产生“喷泉”现象。
(1)水槽内的氢氧化钠溶液是在 作用下进入烧瓶形成喷泉的;
(2)实验结束,烧瓶内液体质量为50g,温度从25℃升高到30℃,内能 (选填“增大”“不变”或“减小”),此过程中烧瓶内液体吸收的热量为 。[c液=4.2×103J/(kg•℃)]。
【答案】(1)大气压;(2)增大;1050J。
【详解】解:(1)当瓶内气压小于外界大气压时,水槽内的氢氧化钠溶液在大气压的作用下进入烧瓶,形成喷泉;
(2)烧瓶内液体温度升高,内能增大;
烧瓶内液体吸收的热量:
Q吸=c液mΔt=4.2×103J/(kg•℃)×50×10﹣3kg×(30℃﹣25℃)=1050J。
故答案为:(1)大气压;(2)增大;1050J。
10.(2026•合肥校级二模)为应对数据中心日益增长的散热挑战,黄山地区建立了千岛湖湖水自然冷却数据中心,如图所示,中心从湖中抽取低温湖水,流经数据中心的热交换器以带走服务器产生的废热,升温后的湖水再被安全地排回湖中。在某一运行周期内,湖水吸收了数据中心服务器产生的1.512×1010J的热量,流经系统的湖水总质量为1.2×106kg,若不考虑热量损失,这些湖水的温度将升高 ℃。
【答案】3。
【详解】解:湖水吸收的热量Q吸=1.512×1010J,湖水总质量m=1.2×106kg;
由Q吸=cmΔt可得,湖水升高的温度为:。
故答案为:3。
11.(2026•让胡路区校级模拟)如图甲是小鹏探究“水和油沸腾时温度变化的特点”的实验装置,两个试管中分别装有初温相同的水和油,相同时间两试管中的液体吸收的热量相同。若试管中油的质量为水质量的2倍,由图象乙可知:c油= J/(kg•℃)。[c水=4.2×103J/(kg•℃)]
【答案】2.1×103。
【详解】解:已知m油=2m水;c水=4.2×103J/(kg•℃);
由图乙中图像可以看出,在水未沸腾前,相同时间内水和油升高的温度也是相同的,即温度变化量均为Δt;
又相同时间两试管中的液体吸收的热量相同,即Q吸=c水m水Δt=c油m油Δt;
整理得,c水m水=c油m油;
即:2.1×103J/(kg•℃);
故答案为:2.1×103。
12.(2026•朝阳模拟)夏天,某同学赤脚在莲花湖湿地公园的白沙滩上玩耍,发现沙子很烫,湖水却很凉。于是该同学猜想,吸收相同的热量下,不同物质的升温情况可能不同。于是,该同学设计如下实验进行探究。
【问题】比较水和食用油的吸热升温情况。
【证据】
(1)如图甲,将质量和初温相同的水和食用油分别倒入相同容器中,用 的电加热器对其加热。
(2)实验时需要用到的测量工具是秒表、温度计和 ,两种液体吸收热量的多少可通过 (填“液体升高的温度”或“加热时间”)来比较。
(3)加热过程中,每隔相同时间记录相关数据并根据实验数据绘制图象,如图丙所示。某次实验时食用油中的温度计示数如图乙所示,为 ℃。
【解释】分析图象丙可知,不同物质,升高相同的温度,吸收的热量 。
【交流】图丙中图线①表示的是 (填“水”或“食用油”)的吸热升温情况。
【答案】【证据】(1)规格相同;(2)天平;加热时间;(3)46;【解释】不同;【交流】食用油。
【详解】解:【证据】(1)如图甲,将质量和初温相同的水和食用油分别倒入相同容器中,用规格相同的电加热器对其加热,使水和食用油在相同时间内吸收的热量相同。
(2)实验时需要用到的测量工具是秒表、温度计和测量质量的天平。
两种液体吸收热量的多少可通过加热时间来比较,加热时间相同,两种液体吸收的热量相同。
(3)由图乙可得,温度计的分度值为1℃,示数为46℃。
【解释】分析图像丙可知,不同物质,升高相同的温度,加热时间不同,吸收的热量不同。
【交流】由图像丙可知,升高相同的温度,图线①表示的物质加热的时间较短,说明该物质吸收的热量较小,两图线表示的物质的质量相同,则图线①表示的物质的比热容较小,故图丙中图线①表示的是食用油的吸热升温情况。
故答案为:【证据】(1)规格相同;(2)天平;加热时间;(3)46;【解释】不同;【交流】食用油。
素养提升
13.(2026•成都期末)某实验小组用相同规格的加热器分别对质量为500g的冰和2500g的某固体M均匀加热。每隔相同时间记录温度计示数并观察物质状态。如图是记录数据绘制的“温度﹣时间”图像,若单位时间内两固体吸收的热量相等,实验在标准大气压下进行,已知,,下列分析正确的是( )
A.固体M的吸热能力比冰强
B.冰熔化过程吸收的热量是3.36×105J
C.固体M的比热容为1.68×103J/(kg•℃)
D.当温度从﹣20℃上升到0℃时,冰吸收的热量大于M吸收的热量
【答案】C
【详解】解:实验在标准大气压下进行,因标准大气压下冰的熔点为0℃,则由图可知,图线ABCD是冰的“温度﹣时间”图像,而图线AEF是固体M的“温度﹣时间”图像;
AC、由图像可知,在前5min内冰升高的温度Δt=0℃﹣(﹣20℃)=20℃,
这段时间内冰吸收的热量:Q吸=c冰mΔt=2.1×103J/(kg•℃)×0.5kg×20℃=2.1×104J;
由图像可知,固体M在20min内温度升高了20℃,因这段时间内M的温度是均匀升高的,则可知在前5min内M升高的温度Δt′5℃,
已知单位时间内两固体吸收的热量相等,则前5min内两固体吸收的热量相等,
根据Q吸=cmΔt有:2.1×104J=cM×2.5kg×5℃;
解得cM=1.68×103J/(kg•℃),
比较可知固体M的比热容比冰小,则固体M的吸热能力比冰弱,故A错误,C正确;
B、根据图像可知冰的熔化时间是40min,且单位时间内两固体吸收的热量相等,
则冰熔化过程吸收的热量为Q吸′2.1×104J=1.68×105J,故B错误;
D、当温度从﹣20℃上升到0℃时,由图像可知冰的加热时间比M短,则冰吸收的热量小于M吸收的热量,故D错误;
故选:C。
14.(2026•泉港区期末)【新定义】热量的单位有两种,一种是国际单位焦耳,简称“焦”;另一种是“卡路里”,简称“卡”,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个大气压下,将1克水温度升高1摄氏度所需要吸收的热量。
(1)1卡合多少焦耳;
(2)茗茗每天健步走消耗的能量约5.46×105J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50kg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,水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)]
【答案】(1)1卡合4.2焦耳;
(2)茗茗消耗的能量为1.3×105卡;
(3)运动员汗水蒸发吸收的热量为2.1×104J。
【详解】解:(1)由题知,1g的水温度升高1℃所吸收的热量为1卡,m水=1g=0.001kg,1g的水温度升高1℃所吸收的热量Q吸=c水m水Δt=4.2×103J/(kg•℃)×0.001kg×1℃=4.2J
故1卡=4.2J。
(2)茗茗消耗的能量
(3)运动员的体温下降 0.1℃放出的热量Q放=c水m人Δt′=4.2×103J/(kg•℃)×50kg×0.1℃=2.1×104J,运动员汗水蒸发吸收的热量为2.1×104J。
答:(1)1卡合4.2焦耳;
(2)茗茗消耗的能量为1.3×105卡;
(3)运动员汗水蒸发吸收的热量为2.1×104J。
15.(2026•张家港市一模)小红在实验室利用电加热器加热,完成了冰的熔化实验,并描绘出冰的温度随加热时间变化的关系图线(如图所示)。实验时,冰的质量为0.5kg,相同时间内水和冰吸收的热量相同,水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)。求:(1)根据图线求CD段水吸收的热量。
(2)冰在熔化过程中吸收的热量。
(3)冰的比热容。
【答案】(1)CD段水吸收的热量为4.2×104J;
(2)冰在熔化过程中吸收的热量1.68×105J;
(3)冰的比热容为2.1×103J/(kg•℃)。
【详解】解:(1)根据热传递公式Q=cmΔt计算可得CD段水吸收的热量为:;
(2)电加热器在相同时间内放出的热量相同,所以在相同时间内,冰和水吸收的热量相同,冰熔化过程等于 CD 段所用时间的4倍,则冰熔化过程吸收的热量是CD段的4倍,
Q'=4×4.2×104J=1.68×105J;
(3)而AB段冰吸热时间为CD段水吸热时间的一半,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:Δt冰=0℃﹣(﹣20℃)=20℃,
由Q吸=cmΔt可得冰的比热容:
。
答:(1)CD段水吸收的热量为4.2×104J;
(2)冰在熔化过程中吸收的热量1.68×105J;
(3)冰的比热容为2.1×103J/(kg•℃)。
迁移创新
16.(2026•锡山区一模)小兵利用图示装置测算酒精的热值。燃烧皿和酒精的总质量为27g,烧杯中水的质量为200g,初温为23℃,点燃酒精,当水温升高到43℃时,立即熄灭火焰。该过程水吸收的热量Q= 。他想利用Q放=Q计算酒精的热值,还需进行的实验操作是 ,他所测算出的热值与真实值相比偏 。[c水=4.2×103J/(kg•℃)]
【答案】1.68×104J;测量燃烧皿和剩余酒精的总质量;小
【详解】解:水吸收的热量:
Q=c水m水Δt=4.2×103J/(kg•℃)×200×10﹣3kg×(43℃﹣23℃)=1.68×104J;
根据q可知,他想利用Q放=Q计算酒精的热值,还需进行的实验操作是测量燃烧皿和剩余酒精的总质量;
由于热传递过程中存在热损失,所以水吸收的热量小于酒精完全燃烧放出的热量,
在质量一定时,测算出的热值与真实值相比偏小。
故答案为:1.68×104J;测量燃烧皿和剩余酒精的总质量;小。
17.(2026•乌兰察布二模)夏季高温,爱心小组为户外环卫工人准备绿豆汤,计划用蓄冷剂制作冰袋来保鲜降温。为比较A、B两种蓄冷剂的降温效果,同学们设计了如下实验:
将质量相同的两种蓄冷剂装入相同冰袋,冷冻成温度相同的固体,再放入装有水的相同容器,隔热密封(如图甲)。利用温度传感器定时测温,绘制出蓄冷剂温度变化曲线(如图乙)和容器中水的温度变化曲线(如图丙)。
(1)为科学比较降温效果,需控制两容器中水的初温、 均相同。
(2)实验中通过比较相同时间内 来反映蓄冷剂吸收热量的多少。
(3)由图像可知,蓄冷剂A、B均属于 (填“晶体”或“非晶体”),蓄冷剂 (填“A”或“B”)的降温效果更好。
【答案】(1)质量;
(2)水的温度变化量;
(3)晶体;A。
【详解】解:(1)为科学比较降温效果,根据控制变量法,需控制两容器中水的初温、质量均相同。
(2)实验中,蓄冷剂吸收热量会使水的温度降低,由转换法,通过比较相同时间内容器中水的温度变化来反映蓄冷剂吸收热量的多少。
(3)由图乙蓄冷剂A、B的温度随时间的变化曲线图可知,蓄冷剂A、B在熔化的过程中温度均保持不变,蓄冷剂A、B均属于晶体。
由图丙可知,相同时间内,使用蓄冷剂A的容器①中水的温度下降得更多,说明A能吸收更多热量,因此蓄冷剂A的降温效果更好。
故答案为:(1)质量;
(2)水的温度变化量;
(3)晶体;A。
18.(2026•平山县期末)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0.3×103J/(kg•℃)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象如图乙所示(部分图象未画出)。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)加热15s时,乙液体吸收的热量1.8×104J;
(2)甲液体的比热容为2.25×103J/(kg•℃);
(3)合金球的质量为9.6kg。
【详解】解:(1)已知加热器每秒钟放出热量1500J,
则加热15s时,加热器放出热量:Q放=1500J/s×15s=2.25×104J;
根据题意可知,甲液体吸收的热量:
Q甲吸=Q放×80%=2.25×104J×80%=1.8×104J;
(2)由乙图可知,加热15s时,甲液体的温度从10℃升高到30℃,
根据Q吸=cm(t﹣t0)可得,甲液体的比热容:
c甲2.25×103J/(kg•℃);
(3)已知加热器每秒钟放出热量1500J,则加热60s时,加热器放出热量:Q放=1500J/s×60s=9×104J;
根据题意可知,乙液体吸收的热量:Q乙吸=Q放×80%=9×104J×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,Q乙放Q乙吸7.2×104J=2.88×104J;
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:m球9.6kg。
答:(1)加热15s时,乙液体吸收的热量1.8×104J;
(2)甲液体的比热容为2.25×103J/(kg•℃);
(3)合金球的质量为9.6kg。
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