内容正文:
九年级上学期质量检测物理
(时间:40分钟 总分:60分)
一、选择题(本大题共10小题,每小题2分,共20分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题意)
1. 下列现象中能说明分子在不停地做无规则运动的是( )
A. 花香满园 B. 尘土飞扬 C. 雪花飘飘 D. 落叶纷纷
2. 下列实例属于做功改变内能的是( )
A. 喝冷饮解暑 B. 用热水袋取暖
C. 烈日下的沙子烫脚 D. 汽车内燃机的压缩冲程
3. 做完广播体操后,来到餐厅,妈妈为你端上香喷喷的早餐。关于人能闻到食物的香味,下列说法不正确的是( )
A. 是一种扩散现象
B. 是由于分子不停地做无规则运动产生的
C. 温度越高,香味越浓
D. 温度越高,香味越淡
4. 下列关于内能知识的描述正确的是( )
A. 物体温度越高内能越大,所以0℃的冰没有内能
B. 温度越高的物体含有的热量越多,所以0℃的冰没有热量
C. 摩擦生热是通过做功的方式改变了物体的内能
D. 物体吸收热量,内能增加,温度一定升高
5. 下列现象中能够说明分子间有引力的是( )
A. 液体很难被压缩 B. 铁丝很难被拉伸
C. 墨水在热水中扩散得较快 D. 水与酒精混合后总体积减小
6. 如图所示是一款创意暖手笔,内装电池,按下按键便会发热,解决了冬天写字时手冷的问题。暖手笔给手保暖的过程中( )
A. 温度从暖手笔传向手
B. 暖手笔含有的热量比手多
C. 手的内能增加了
D. 常温下和发热时的暖手笔的内能相同
7. 重庆火锅堪称重庆的“味觉使者”,它跨越了语言的界限,以其麻辣鲜香的独特风味,向世界展现着山城的独特魅力。下列关于火锅的相关说法正确的是( )
A. 食材“热”得烫嘴,“热”表示食材温度高 B. 烫火锅时,滚烫的火锅汤含有的热量多
C. 随着火锅汤的温度升高,其内能不变 D. 烫火锅时满屋飘香,表明分子间有斥力
8. 以下过程不发生物态变化,初温相同、体积相同的两块金属甲、乙放出了相同热量,甲的末温比乙的低,那么初温相同的甲、乙吸收相同热量,则( )
A. B.
C. D.
9. 如图所示,是某兴趣小组自制的模拟城市风形成的实验装置。在上端开口的两个相同玻璃缸中分别装入质量、初温均相同的水和沙土,其上部水平方向连通透明管AB,同时用相同功率的白炽灯对水和沙土加热来模拟太阳辐射,观察AB管内蚊香燃烧冒出的白烟流动方向。下列分析,正确的是( )
A. 加热一段时间后,沙土上方空气的密度一定大于水面上方空气的密度
B. 由于沙土的比热容比水小,在相同加热条件下,沙土的温度升高更快
C. 加热一段时间后,白烟会从B向A流动,模拟了白天的城市风
D. 若关闭白炽灯并冷却,白烟反向流动,说明夜晚城市风方向不变
10. 对质量均为200 g、初温相同的甲、乙两种物质,用相同的加热器加热,它们温度随时间变化的图像如图所示。若单位时间内,甲、乙吸收的热量相同。甲在的状态下,比热容为。下列说法正确的是( )
A. 乙物质的沸点一定是60℃
B. ,甲的比热容大于乙的比热容
C. ,甲吸收的热量比乙更多
D. ,乙吸收的热量为
二、非选择题(本大题共10小题,共40分)
11. “端午浓情,粽叶飘香”,粽叶飘香是 ___________现象,粽叶很难剥离是因为粽叶和粽米的分子间存在___________力。
12. “新冠肺炎”疫情防控期间,在治疗高烧病人时,可以采用敷冰袋的方式来退烧, 这实际上就是采用_______的方法来改变物体内能。小朋友从滑梯上端滑下来, 感到臀部发热,是通过_______的方法改变人体的内能。
13. 水的比热容是,意思是1kg水升高1℃,需要吸收的热量;煤油的比热容是,意思是1kg煤油升高1℃,需要吸收______J的热量。这说明比热容比较的是不同物质容纳热量的本领,水比煤油容纳热量的本领______(选填“强”或“弱”)。2kg的煤油升高2℃,需要吸收______J的热量。
14. 下图是我国沿海地区和内陆沙漠地区同一天气温变化曲线,请你判断沿海地区一天气温变化所对应的曲线是______(选填“C”或“D”),这是因为水与沙子相比,水的比热容比较______(选填“大”或“小”)
15. 现有甲、乙、丙三种初温相同的液体,其中甲、乙为质量不等的同种液体,乙、丙为质量相等的不同液体。对这三种液体分别加热,可根据它们吸收的热量和升高的温度,在“温度-热量”图像上分别画出对应的三点甲、乙、丙,如图所示,则甲、丙两种液体的比热容c甲________c丙;甲、丙两种液体的质量m甲__________m丙。(两空均选填“>”、“="或“<”)
16. 根据图所示实验回答下列问题。
(1)如图甲所示,在玻璃试管内装入一小半试管的细沙、盖上盖子插入温度计,迅速晃动试管几十次,发现温度计示数升高,说明沙子的内能___________,这是通过___________的方式改变沙子的内能的。
(2)如图乙所示,把两滴蓝墨水分别滴入盛有冷水和热水的两个玻璃杯中,墨水分别在水中散开,这是___________现象;其中,墨水在___________中散开较快,这说明物体的温度越高,分子做无规则运动越___________(选填“剧烈”或“缓慢”)。
17. 探究做功与内能改变的关系,实验装置如图1甲所示,将温度传感器连接在注射器上并密闭注射器口。用力快速推动活塞,压缩注射器内空气,温度示数稳定后快速释放活塞,记录的温度-时间曲线如图1乙。
(1)实验中,研究对象是_________,温度的变化反映了_________的改变;
(2)分析图1乙中推压活塞这一过程的温度-时间曲线,得出结论:_________;
(3)学校图书馆配备二氧化碳灭火器(内贮液态二氧化碳),如图2所示,其使用注意事项中强调:使用灭火器时要尽量防止皮肤直接接触喷筒和喷射胶管而冻伤,这是因为:①_________;②_________。
18. 如图所示为用传感器比较不同物质的比热容的探究实验装置。
(1)用铁夹将温度传感器及分别盛有质量___________的水和食用油的两支试管固定在铁架台上,温度传感器的探头部分分别与试管内的水和食用油接触良好。
(2)温度传感器通过数据采集线与计算机连接,最终得到下表所示数据。用实验数据可以估计吸热能力较强的是___________,实验中吸收热量的多少是通过___________的长短来比较,所采用的实验方法是___________。
物质
质量/g
初始温度/℃
加热时间/min
末温/℃
水
200
20
6
45
色拉油
200
20
6
72.5
(3)已知,根据表中数据算出加热水吸收的热量为___________,人们通常用水作为输送热量的介质,原因是___________。
19. 有一根烧红的铁钉,温度是820℃,质量是2×10﹣3kg,将它投入到某种液体中,该液体的初温是10℃,质量是36.8g,铁和液体的温度达到20℃后不再变化。不考虑周围环境的影响和热损失,铁的比热容为0.46×103J/(kg•℃)。计算:
(1)铁钉放出的热量;
(2)该液体的比热容?
20. 如图甲所示,为了提倡环保型新能源开发,某学校学生宿舍使用太阳能热水器。由于晴天热水器产生的水温过高不可直接洗浴,所以浴室安装了如图乙所示的混水阀。通过混水阀可以将冷水管中的20℃的冷水与储存的80℃热水按照一定比例混合,得到一定温度的温水(不计冷热水混合过程的热损失)。下表所示的是物理兴趣小组在某个晴天获得的相关信息。比热容为c=4.2×10³ J/(kg∙℃),求:
热水器装水量/t
冷水温度/℃
热水温度/℃
10
20
80
(1)该热水器中的水在晴天吸收的热量是多少焦?
(2)某次洗澡过程中,热水管流入3kg热水,冷水管流入5kg冷水,则混合后的温水温度为多少摄氏度?
(3)若调节混合后的温水温度为40℃,当热水器储存的热水全部用完,可为全体学生提供多少吨40℃温水?
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九年级上学期质量检测物理
(时间:40分钟 总分:60分)
一、选择题(本大题共10小题,每小题2分,共20分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题意)
1. 下列现象中能说明分子在不停地做无规则运动的是( )
A. 花香满园 B. 尘土飞扬 C. 雪花飘飘 D. 落叶纷纷
【答案】A
【解析】
【详解】A.花香满园,是芳香烃分子无规则运动的结果,故A正确;
B.尘土飞扬是固体小颗粒的运动,不是分子的运动,故B错误;
C.雪花飘飘是雪花在运动,属于机械运动,故C错误;
D.落叶纷纷是树叶在运动,是机械运动,故D错误。
故选A。
2. 下列实例属于做功改变内能的是( )
A. 喝冷饮解暑 B. 用热水袋取暖
C. 烈日下的沙子烫脚 D. 汽车内燃机的压缩冲程
【答案】D
【解析】
【详解】A.喝冷饮解暑,冷饮吸收热量,是通过热传递改变物体的内能,故A不符合题意;
B.用热水袋取暖,热水袋放出热量、温度降低,即发生了热传递,是通过热传递改变物体的内能,故B不符合题意;
C.烈日下的沙子烫脚,脚吸收热量,通过热传递改变物体的内能,故C不符合题意;
D.汽车内燃机的压缩冲程,机械能转化为内能,是通过做功改变物体的内能,故D符合题意。
故选D。
3. 做完广播体操后,来到餐厅,妈妈为你端上香喷喷的早餐。关于人能闻到食物的香味,下列说法不正确的是( )
A. 是一种扩散现象
B. 是由于分子不停地做无规则运动产生的
C. 温度越高,香味越浓
D. 温度越高,香味越淡
【答案】D
【解析】
【详解】闻到了食物香味,这表明分子都在不停地做无规则运动,属于扩散现象;分子做无规则运动的快慢与温度有关,温度越高,热运动越剧烈,香味越浓。故ABC正确,不符合题意,D错误,符合题意。
故选D。
4. 下列关于内能知识的描述正确的是( )
A. 物体温度越高内能越大,所以0℃的冰没有内能
B. 温度越高的物体含有的热量越多,所以0℃的冰没有热量
C. 摩擦生热是通过做功的方式改变了物体的内能
D. 物体吸收热量,内能增加,温度一定升高
【答案】C
【解析】
【详解】A.一切物体,无论温度高低,都具有内能,0℃的冰有内能,故A错误;
B.热量是过程量,不能说含有多少热量,故B错误;
C.摩擦生热,机械能转化为内能,是通过做功的方式改变物体的内能,故C正确;
D.物体吸收热量,内能增加,但温度不一定升高,例如晶体熔化时,吸热内能增加,但温度不变,故D错误。
故选C。
5. 下列现象中能够说明分子间有引力的是( )
A. 液体很难被压缩 B. 铁丝很难被拉伸
C. 墨水在热水中扩散得较快 D. 水与酒精混合后总体积减小
【答案】B
【解析】
【详解】A.由于分子间存在斥力导致液体很难被压缩,故A不符合题意;
B.由于分子间存在引力导致铁丝很难被拉伸,故B符合题意;
C.墨水在热水中扩散得较快,说明温度越高,分子的热运动越剧烈,扩散越快,故C不符合题意;
D.由于分子间存在间隙导致水与酒精混合后总体积减小,故D不符合题意。
故选B。
6. 如图所示是一款创意暖手笔,内装电池,按下按键便会发热,解决了冬天写字时手冷的问题。暖手笔给手保暖的过程中( )
A. 温度从暖手笔传向手
B. 暖手笔含有的热量比手多
C. 手的内能增加了
D. 常温下和发热时的暖手笔的内能相同
【答案】C
【解析】
【详解】A.暖手笔给手保暖的过程中,热量从暖手笔传向手,故A不符合题意;
B.热量是过程量,不能说含有的热量的多少,故B不符合题意;
C.暖手笔给手保暖的过程中,手吸收热量,内能增加,故C符合题意;
D.分子热运动与温度有关,常温下和发热时的暖手笔的内能不同,故D不符合题意。
故选C。
7. 重庆火锅堪称重庆的“味觉使者”,它跨越了语言的界限,以其麻辣鲜香的独特风味,向世界展现着山城的独特魅力。下列关于火锅的相关说法正确的是( )
A. 食材“热”得烫嘴,“热”表示食材温度高 B. 烫火锅时,滚烫的火锅汤含有的热量多
C. 随着火锅汤的温度升高,其内能不变 D. 烫火锅时满屋飘香,表明分子间有斥力
【答案】A
【解析】
【详解】A.食材“热”得烫嘴,“热”指食材温度高,温度是表示物体冷热程度的物理量,温度高会导致人被烫伤,故A正确;
B.热量是热传递过程中内能转移的量度,是过程量,不能说物体“含有”热量;滚烫的火锅汤具有内能,但“含有的热量”表述错误,故B错误;
C.内能是物体内部分子热运动的动能和分子势能的总和,温度升高时分子热运动加剧,内能增加,故C错误;
D.烫火锅时满屋飘香是扩散现象,表明分子在永不停息地做无规则运动,与分子间斥力无关,故D错误。
故选A。
8. 以下过程不发生物态变化,初温相同、体积相同的两块金属甲、乙放出了相同热量,甲的末温比乙的低,那么初温相同的甲、乙吸收相同热量,则( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】根据题意可知,甲、乙的初温相同,放出相同热量后,甲的末温比乙的低,这说明甲的温度变化较大;则初温相同的甲、乙,吸收相同的热量后,甲的温度变化大,所以甲的末温高;由于不知道甲、乙的质量大小关系,根据可知,无法判定甲、乙比热容的大小,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
9. 如图所示,是某兴趣小组自制的模拟城市风形成的实验装置。在上端开口的两个相同玻璃缸中分别装入质量、初温均相同的水和沙土,其上部水平方向连通透明管AB,同时用相同功率的白炽灯对水和沙土加热来模拟太阳辐射,观察AB管内蚊香燃烧冒出的白烟流动方向。下列分析,正确的是( )
A. 加热一段时间后,沙土上方空气的密度一定大于水面上方空气的密度
B. 由于沙土的比热容比水小,在相同加热条件下,沙土的温度升高更快
C. 加热一段时间后,白烟会从B向A流动,模拟了白天的城市风
D. 若关闭白炽灯并冷却,白烟反向流动,说明夜晚城市风方向不变
【答案】B
【解析】
【详解】ABC.由于沙土的比热容比水小,根据,在相同加热条件下,沙土的温度升高更快,沙土上方空气温度更高,受热膨胀后,密度明显变小,所以加热一段时间后,沙土上方空气的密度一定小于水面上方空气的密度;沙土上方空气密度小会上升,水面上方空气流过来进行补充,所以白烟会从A向B流动,模拟了白天的城市风,故B正确,AC错误;
D.由于沙土的比热容比水小,若关闭白炽灯并冷却,沙土的温度降低得更快,此时水面上方空气的温度较高,密度较小而上升,沙土上方空气流过来进行补充,所以白烟会从B向A流动,说明夜晚城市风方向改变,故D错误。
故选B。
10. 对质量均为200 g、初温相同的甲、乙两种物质,用相同的加热器加热,它们温度随时间变化的图像如图所示。若单位时间内,甲、乙吸收的热量相同。甲在的状态下,比热容为。下列说法正确的是( )
A. 乙物质的沸点一定是60℃
B. ,甲的比热容大于乙的比热容
C. ,甲吸收的热量比乙更多
D. ,乙吸收的热量为
【答案】D
【解析】
【详解】A.乙物质温度保持不变,该过程可能是晶体熔化或液体沸腾,故可能是熔点或沸点,故A错误;
B.,甲、乙加热时间相同,吸收热量相同。由图可知 ,
由可知,在、相同时,越大,越小,故,故B错误;
C.用相同加热器加热,加热时间相同,吸收热量相同,故C错误;
D.甲在吸收的热量
,乙吸收的热量,则
故D正确。
故选D。
二、非选择题(本大题共10小题,共40分)
11. “端午浓情,粽叶飘香”,粽叶飘香是 ___________现象,粽叶很难剥离是因为粽叶和粽米的分子间存在___________力。
【答案】 ①. 扩散 ②. 引
【解析】
【详解】[1][2]根据分子热运动,“端午浓情,粽叶飘香”,粽叶飘香是扩散现象,因为粽叶和粽米的分子间存在引力,导致粽叶很难剥离。
12. “新冠肺炎”疫情防控期间,在治疗高烧病人时,可以采用敷冰袋的方式来退烧, 这实际上就是采用_______的方法来改变物体内能。小朋友从滑梯上端滑下来, 感到臀部发热,是通过_______的方法改变人体的内能。
【答案】 ①. 热传递 ②. 做功
【解析】
【详解】[1]在治疗高烧病人时,可以采用敷冰袋的方式来退烧,冰袋吸收病人的热量,减小病人的内能,是病人的温度降低,是采用热传递的方法来改变物体内能。
[2]小朋友从滑梯上端滑下来,臀部克服摩擦力做功,将机械能转化为内能,臀部温度升高,是通过做功的方法改变人体的内能。
13. 水的比热容是,意思是1kg水升高1℃,需要吸收的热量;煤油的比热容是,意思是1kg煤油升高1℃,需要吸收______J的热量。这说明比热容比较的是不同物质容纳热量的本领,水比煤油容纳热量的本领______(选填“强”或“弱”)。2kg的煤油升高2℃,需要吸收______J的热量。
【答案】 ①. 2.1×103 ②. 强 ③. 8.4×103
【解析】
【详解】[1][2]煤油比热容为,意思是1kg的煤油温度升高(降低)1℃,吸收(放出)热量。在质量与升高温度相同时,水吸收热量从煤油多,说明水吸热能力强。
[3]煤油吸收热量为
14. 下图是我国沿海地区和内陆沙漠地区同一天气温变化曲线,请你判断沿海地区一天气温变化所对应的曲线是______(选填“C”或“D”),这是因为水与沙子相比,水的比热容比较______(选填“大”或“小”)
【答案】 ①. D ②. 大
【解析】
【详解】[1][2]根据公式可知,质量和吸热相同时,物体升高的温度和比热成反比,质量相同的砂石和水白天从太阳处吸收相同的热量或晚上放出相同的热量后,由于砂石的比热容小于水的比热,因此沙石的温度变化较大,水的温度变化小;所以内陆地区沙石多,昼夜温差大,沿海地区水多,昼夜温差小;从丙图像可以看出曲线C的温度变化较大,因此曲线C是内陆城市一天气温变化所对应的曲线,D是沿海城市一天气温变化所对应的曲线。
15. 现有甲、乙、丙三种初温相同的液体,其中甲、乙为质量不等的同种液体,乙、丙为质量相等的不同液体。对这三种液体分别加热,可根据它们吸收的热量和升高的温度,在“温度-热量”图像上分别画出对应的三点甲、乙、丙,如图所示,则甲、丙两种液体的比热容c甲________c丙;甲、丙两种液体的质量m甲__________m丙。(两空均选填“>”、“="或“<”)
【答案】 ①. < ②. >
【解析】
【详解】[1][2]甲、乙是同种液体,比热容相同,即;由图像可知,吸收相同热量时,,根据(相同,相同),可得。又因为乙、丙质量相等,即,所以;从图像看,吸收相同热量时,,根据(相同),且可得。
16. 根据图所示实验回答下列问题。
(1)如图甲所示,在玻璃试管内装入一小半试管的细沙、盖上盖子插入温度计,迅速晃动试管几十次,发现温度计示数升高,说明沙子的内能___________,这是通过___________的方式改变沙子的内能的。
(2)如图乙所示,把两滴蓝墨水分别滴入盛有冷水和热水的两个玻璃杯中,墨水分别在水中散开,这是___________现象;其中,墨水在___________中散开较快,这说明物体的温度越高,分子做无规则运动越___________(选填“剧烈”或“缓慢”)。
【答案】(1) ①. 增大 ②. 做功
(2) ①. 扩散 ②. 热水 ③. 剧烈
【解析】
【小问1详解】
将装有一小半沙子的试管用力晃动多次,观察到温度计的示数升高,是由于沙子克服摩擦做功,机械能转化为内能,使沙子的内能增大,温度升高,这是通过做功方式改变物体的内能。
【小问2详解】
分子在永不停息地做无规则运动,墨水分别在水中散开,属于扩散现象;由图乙可知,滴入热水中的墨水比滴入冷水中的墨水扩散得快,说明温度越高,分子的无规则运动越剧烈。
17. 探究做功与内能改变的关系,实验装置如图1甲所示,将温度传感器连接在注射器上并密闭注射器口。用力快速推动活塞,压缩注射器内空气,温度示数稳定后快速释放活塞,记录的温度-时间曲线如图1乙。
(1)实验中,研究对象是_________,温度的变化反映了_________的改变;
(2)分析图1乙中推压活塞这一过程的温度-时间曲线,得出结论:_________;
(3)学校图书馆配备二氧化碳灭火器(内贮液态二氧化碳),如图2所示,其使用注意事项中强调:使用灭火器时要尽量防止皮肤直接接触喷筒和喷射胶管而冻伤,这是因为:①_________;②_________。
【答案】(1) ①. 空气的内能变化 ②. 空气内能
(2)对物体做功可以改变物体的内能
(3) ①. 使用灭火器时,气体对外做功,内能减小,温度降低 ②. 液态二氧化碳汽化为气体时,要吸收大量的热
【解析】
【小问1详解】
[1]由题意可知,实验探究做功与内能改变的关系,因此研究的对象是空气的内能变化。
[2]内能的大小与温度有关,温度的变化反映了空气内能的改变。
【小问2详解】
由图乙可知,当推压注射器内空气,即对空气做功时,气体温度上升,内能增大。释放活塞时,气体对外做功,气体内能减小,温度缓慢降低。故可得出结论:对物体做功可以改变物体的内能。
【小问3详解】
[1][2]由实验可知,气体对外做功时,气体温度降低。而使用灭火器时,气体快速对外做功,内能快速减小,温度快速降低;并且瓶内储存的液态二氧化碳汽化为气体时,要吸收大量的热,导致温度降低。因此使用灭火器时要尽量防止皮肤直接接触喷筒和喷射胶管而冻伤。
18. 如图所示为用传感器比较不同物质的比热容的探究实验装置。
(1)用铁夹将温度传感器及分别盛有质量___________的水和食用油的两支试管固定在铁架台上,温度传感器的探头部分分别与试管内的水和食用油接触良好。
(2)温度传感器通过数据采集线与计算机连接,最终得到下表所示数据。用实验数据可以估计吸热能力较强的是___________,实验中吸收热量的多少是通过___________的长短来比较,所采用的实验方法是___________。
物质
质量/g
初始温度/℃
加热时间/min
末温/℃
水
200
20
6
45
色拉油
200
20
6
72.5
(3)已知,根据表中数据算出加热水吸收的热量为___________,人们通常用水作为输送热量的介质,原因是___________。
【答案】(1)相同 (2) ①. 水 ②. 加热时间 ③. 转换法
(3) ①. ②. 水的比热容较大,降低相同的温度时,水放出的热量多
【解析】
【小问1详解】
根据比较不同物质吸热能力的不同方法和控制变量法,实验中要控制不同物质的质量相同,所以,两个试管中必须盛有质量相同的水和食用油。
【小问2详解】
[1]加热相同的时间,水的末温低,所以水如果达到和色拉油一样的末温需要继续吸热,所以水的吸热能力强。
[2][3]实验中使用了相同的温度传感器,不计热量损失,相同时间液体吸收的热量相同。加热时间越长,液体吸收的热量越多,所以可以通过比较加热时间的长短比较吸收热量的多少,这里用到的实验方法是转换法。
【小问3详解】
[1]水吸收的热量。
[2]因为水的比热容较大,相同质量的水和其它物质比较,降低相同的温度时,水放出的热量多,所以人们通常用水作为输送热量的介质。
19. 有一根烧红的铁钉,温度是820℃,质量是2×10﹣3kg,将它投入到某种液体中,该液体的初温是10℃,质量是36.8g,铁和液体的温度达到20℃后不再变化。不考虑周围环境的影响和热损失,铁的比热容为0.46×103J/(kg•℃)。计算:
(1)铁钉放出的热量;
(2)该液体的比热容?
【答案】(1)736J;(2)2×103J/(kg•℃)
【解析】
【详解】解:(1)铁钉放出的热量为
(2)由题意知
由液得,该液体的比热容为
答:(1)铁钉放出的热量是736J;
(2)该液体的比热容是2×103J/(kg•℃)。
20. 如图甲所示,为了提倡环保型新能源开发,某学校学生宿舍使用太阳能热水器。由于晴天热水器产生的水温过高不可直接洗浴,所以浴室安装了如图乙所示的混水阀。通过混水阀可以将冷水管中的20℃的冷水与储存的80℃热水按照一定比例混合,得到一定温度的温水(不计冷热水混合过程的热损失)。下表所示的是物理兴趣小组在某个晴天获得的相关信息。比热容为c=4.2×10³ J/(kg∙℃),求:
热水器装水量/t
冷水温度/℃
热水温度/℃
10
20
80
(1)该热水器中的水在晴天吸收的热量是多少焦?
(2)某次洗澡过程中,热水管流入3kg热水,冷水管流入5kg冷水,则混合后的温水温度为多少摄氏度?
(3)若调节混合后的温水温度为40℃,当热水器储存的热水全部用完,可为全体学生提供多少吨40℃温水?
【答案】(1)
2.52×10⁹ J (2)
42.5 ℃ (3)
30 t
【解析】
【小问1详解】
热水器内水的质量m=10 t=1.0×104 kg
该热水器中的水在晴天吸收的热量是Q=(1.0×104kg)×(4.2×103 J/(kg∙℃))×(60 ℃)=2.52×109 J
【小问2详解】
设混合后温度为t。根据热量平衡,则
解得混合后的温水温度为t=42.5 ℃。
【小问3详解】
当热水与冷水混合成40 ℃时,根据热量平衡,则
解得需要的冷水为
当热水器储存的热水全部用完,可为全体学生提供的温水为
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