专题06 内能和比热容（期中压轴题训练）九年级物理上学期新教材苏科版

专题06 内能和比热容 1．《天工开物》中记载的精密铸造法——“失蜡法”，起源于春秋时期，其制作流程为：制模（用蜂蜡、松香等混合材料雕刻成欲铸造器物的模型（蜡模），细节需精准刻画）→制壳（在蜡模表面涂覆耐火材料（如细泥、石英砂），反复挂砂阴干，形成坚硬的外壳）→失蜡（将包覆外壳的蜡模烘烤或加热，使蜡熔化流出，留下与蜡模形状一致的型腔）→浇铸（将熔化的金属（青铜、金、银等）注入型腔，填充空腔）→脱壳与修整（冷却后敲除外壳，取出铸件，切除浇冒口，打磨抛光完成成品）。以下相关说法中，正确的是（   ） A．在失蜡过程中进行加热烘烤温度从外壳的高温部分传递至低温部分 B．浇铸过程中的金属在凝固的过程中，温度降低，内能减少 C．失蜡过程中加热烘烤，温度越高，铸件所含的热量越多 D．当温度降至-20℃时，组成铸件的分子仍在不停地做无规则运动 【答案】D 【详解】A．在失蜡过程中进行加热烘烤热量从外壳的高温部分传递至低温部分，故A错误； B．浇铸过程中的金属在凝固的过程中，温度不变，放出热量，内能减少，故B错误； C．热量是过程量，不能说铸件所含的热量越多，故C错误； D．分子总是不停地做无规则运动。当温度降至-20℃时，组成铸件的分子仍在不停地做无规则运动，故D正确。 故选D。 2．茶文化在中国已经有几千年的历史，如图所示，下列说法正确的是（　　） A．茶叶在冲泡前的内能为零 B．水沸腾时气泡由大变小 C．加热过程中水的内能增大 D．茶杯上方冒出的“白气”是一种汽化现象 【答案】C 【详解】A．一切物体都有内能，茶叶在冲泡前的内能不为零，故A错误； B．水沸腾时，水大量汽化，水蒸气不断进入气泡，且上升过程中水压变小，所以气泡变大，故B错误； C．加热过程中，水吸收热量，温度升高，内能增加，故C正确； D．茶杯上方冒出的“白气”是水蒸气遇冷液化形成的，故D错误。 故选C。 3．泸州自古有历史文化名城和旅游城市之称，有着许多让人印象深刻的美食、文化、旅游资源。下列说法正确的是（　　） A．泸州老窖有“浓香鼻祖，酒中泰斗”的美誉，老窖浓香四溢说明分子在运动 B．“古蔺麻辣鸡”蒸煮过程中，内能增加，是采用做功的方法改变了物体的内能 C．叙永南部的“雪山关”山顶煮食物比山脚易熟，山顶的海拔高，气压高，水的沸点高 D．在“泸州25公里沿江路”骑行道上骑车时，以自行车为参照物，路标是静止的 【答案】A 【详解】A．老窖浓香四溢，属于扩散现象，是分子无规则运动的结果，故A正确； B．“古蔺麻辣鸡”蒸煮过程中，是采用热传递的方法改变了物体的内能,使物体的内能增加，故B错误； C．山顶的海拔高，气压低，水的沸点低，不容易煮熟食物，故C错误； D．在“泸州25公里沿江路“上骑车时，以自行车为参照物，路标于自行车之间有位置的变化，路标是运动的，故D错误。 故选A。 4．某固态物体的质量为m，其物质的比热容为c，用稳定的加热装置对它加热35 min。物体在相同时间内吸收的热量相等。上述实验过程中记录了不同时刻的温度，最后绘制出温度随时间变化的图像，如图所示。下列说法正确的是（     ） A．该物体在熔化过程中吸收的热量为1.5cm(t1-t0) B．在10～25 min，该物体的内能不变 C．该物质固态与液态比热容之比为 D．若将该物体切去一半，仍用原加热装置加热，其温度将在10 min后达到t1 【答案】A 【详解】A．稳定加热时相同时间物体吸收热量相等，设每分钟吸热为。0~10min物体为固态，根据，吸收总热量 得 该物体熔化过程为10~25min，时长，熔化吸收总热量 故A正确； B．10~25min物体处于熔化过程，持续吸热，温度不变，但内能不断增大，故B错误； C．25~35min物体为液态，时长也为10min，吸收热量和0~10min相等，即 整理得固态和液态比热容之比 与选项内容不符，故C错误； D．切去一半后物体质量变为，从升高到需要吸热 需要的时间 即5min就达到，在10min之前，故D错误。 故选A。 5．甲、乙两物体的质量之比为3∶2，当甲物体温度升高15℃，乙物体温度升高10℃时，甲物体吸收的热量与乙物体吸收的热量相等，则甲、乙两物体的比热容之比为（　　） A．2∶3 B．9∶4 C．4∶9 D．3∶2 【答案】C 【详解】甲物体温度升高15℃，乙物体温度升高10℃，则甲、乙温度变化之比为3∶2，甲物体吸收的热量与乙物体吸收的热量相等，甲、乙两物体的质量之比为3∶2，则甲、乙两物体的比热容之比 故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 6．将质量相等、初温相同的沙子和水分别放在两个瓷盘中，如图所示，用红外灯照射两个瓷盘4min后，沙子的温度为54℃，水的温度为30℃，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a、b分别对应物质是水和沙子 B．升高相同温度a物质吸收的热量更多 C．沙子与水的比热容之比 D．该实验可解释沿海地区白天产生的陆风现象 【答案】C 【详解】A．a升温更快，对应比热容更小的沙子；b升温更慢，对应水，故A错误； B．升高相同温度时，b（水）需要更长的加热时间，说明b吸收热量更多，a（沙子）吸收热量更少，故B错误； C．4分钟后，沙子升温 水升温 Q、m相同，由得c与Δt成反比 即，故C正确； D．白天沿海地区陆地比热容更小，升温比海洋快，陆地气压更低，风从海洋吹向陆地，是海风，陆风是夜晚的现象，因此该实验不能解释白天陆风，故D错误。 故选C。 7．城市建筑群密集，柏油路和水泥路面比郊区的土壤、植被具有更大的吸热率和更小的比热容，在相同的日照情况下，城市和郊区的升温快慢不同而使得空气发生对流所形成的现象叫作“热岛环流”。下列空气流动示意图（图中箭头方向表示空气流动方向）合理的是（    ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】城市因沥青路、水泥路面、城市建筑群的高吸热率和小比热容，城市升温更快，城市空气受热膨胀上升，郊区的空气流过来补充。空气流动规律为：城市上方空气上升，郊区空气下沉，近地面空气从郊区流向城市，高空空气从城市流向郊区。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 8．在古代民间，我国劳动人民发明了一种“省油灯”如图所示。使用时往上方容器中注油，往下方夹层里注水。南宋诗人陆游在《老学庵笔记》中说：“书灯勿用铜盏，惟瓷盏最省油。蜀中有夹瓷盏，注水于唇窍中，可省油之半。”比热容，下列说法正确的是（　　） A．“惟瓷盏”“勿用铜盏”是因为相同火焰，吸收相同的热量，陶瓷升温比铜更快 B．瓷质省油灯中油温比铜质普通油灯中油温更高，油蒸发快，所以“费油” C．“注水唇窍，可省油”是因为夹层注入冷水吸收热量，降低了油的蒸发速度 D．在燃烧过程中，油的质量、密度都变小，但比热容不变 【答案】C 【详解】A．陶瓷的比热容比铜大，从相同火焰吸收相同的热量，陶瓷升温比铜慢，故A错误； B．瓷质省油灯的夹层注水会吸收热量，降低油温，使油蒸发变慢，从而“省油”；铜质灯无降温结构，油温高、蒸发快，更“费油”，故B错误； C．夹层中注入冷水吸收热量，进一步降低了液体表面的温度，故降低了油的蒸发速度，故C正确； D．密度和比热容是物质的特性，在燃烧过程中，油的密度和比热容都不变，故D错误。 故选C。 9．把加热到100℃的某铁块投入m1克20℃的水中，混合温度为40℃；把加热到100℃的该铁块投入m2克20℃的水中，混合温度为60℃；如果把同样加热到100℃的该铁块投入（m1+m2)克20℃的水中，混合温度为（只考虑水与铁块之间的热量转移）（　　） A．50℃ B．48℃ C．36℃ D．32℃ 【答案】C 【详解】把加热到100℃的某铁块投入m1克20℃的水中，由热量公式，根据热平衡方程得 即① 把加热到100℃的某铁块投入m2克20℃的水中，根据热平衡方程得 即② ①+②得： 所以③ 把加热到100℃的某铁块投入(m1+m2)克20℃的水中，设混合温度为t，根据热平衡方程得④ ③代入④得： 解得，故ABD错误，C正确。 故选C。 10．将一杯热水倒入盛有一些冷水的容器中，冷水的温度升高了10℃，又向容器内倒入同样一杯热水，冷水的温度又升高了6℃，如果再向容器内倒入同样三杯热水，则冷水温度可再升高____________℃。（不计热量损失） 【答案】9 【详解】设冷水质量为m0，初温为t0；每杯热水质量为m，初温为t；再加入三杯热水后升高的温度为Δt。初始温差满足 第一次倒入热水，冷水吸收的热量等于热水放出的热量① 第二次倒入热水，容器内水温比初温升高16℃，由热平衡关系可得② 联立①②两式可得， 再倒入三杯热水后，根据容器内原有水、新加入热水的质量关系及热平衡条件可得 解得 11．质量均为50kg的水和某液体在相同时间内放出的热量相等，它们的温度随时间变化的关系如图所示，8min内两种液体放出的热量之比为_________，0~16min水放出的热量为________，某液体的比热容为________J/（kg·℃）。[c水=4.2×103J/（kg·℃）] 【答案】 1:1 8.4×106J 2.1×103 【详解】[1]水和某液体在相同时间内放出的热量相等,所以8min内两种液体放出的热量相同，所以8min内两种液体放出的热量之比为1:1。 [2]0~16min水放出的热量为 [3]0~8min水放出的热量为 0~8min液体放出的热量为 由得，某液体的比热容为 12．同学们在学习水的沸点、凝固点后。猜想水中加入别的物质后，一定会对水的沸点和凝固点产生影响，于是设计实验进行探究。一组同学往水中加入一定量的盐。如甲图装置实验探究，当盐水温度接近90℃时，开始每隔0.5min记录⼀次温度，记录数据如下表所示： 时间/min 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 温度/℃ 88 91 91 94 97 100 102 102 102 102 (1)实验时，当看到盐水中有大量气泡不断上升、变大，到液面破裂开来，里面的_______（填“水蒸气”或“空气”）散发到空气中，就表明盐水沸腾了。继续给沸腾的盐水加热，盐水的温度会________（选填“升高”、“不变”或“降低”）； (2)小明和小华两同学虽然选用的实验装置相同，但盐水开始沸腾的时刻不同，他们绘制的沸腾图像如图乙所示，图像不同的原因是水的________不同； (3)为了说明液体沸腾过程中是否需要吸热，应_______，观察水是否继续沸腾。 (4)实验中关于器材的作用，下列说法中不正确的是________； A．盖上硬纸板可以减少热量散失，缩短实验时间 B．为了节约燃料缩短实验时间，还可以适当减少酒精的质量 C．若将烧杯盖得十分紧密，且纸片上无排气孔，则盐水的沸点会升高 D．盖上硬纸板可以防止水蒸气在温度计上液化成小水珠，影响读数 (5)课后，该兴趣小组同学用相同的小烧杯a、b盛等量的水，在标准大气压下用相同的热源同时加热：如图所示，a杯为隔水加热，b杯为隔油加热，加热足够长时间后，测得a杯外的水温100℃、b杯外的油温为300℃，a、b两杯中的水能沸腾的是________杯，最终a、b两杯水的温度_______（选填“>”、“=”或“<”）。 (6)星期天，小华在家烧水煮饺子。当水烧开准备下饺子时，妈妈提醒她锅里的水量少了点，于是小华又往锅里迅速加了一大碗水（水量比锅里少），用同样大的火直至将水再次烧开，下面能反映小华整个烧水过程中温度随时间变化的图像是________。 A． B． C． D． 【答案】(1) 水蒸气 不变 (2)质量 (3)停止加热 (4)B (5) b = (6)B 【详解】（1）[1]沸腾时气泡内是水汽化形成的水蒸气，破裂后水蒸气散发到空气中 [2]液体沸腾时持续吸热但温度保持不变，继续给沸腾的盐水加热，温度不变。 （2）实验中若控制水的初温、加热装置等条件均相同，仅改变水的质量，会得到不同的沸腾图像。水的质量越大，升高到沸点需要吸收的热量就越多，加热至沸腾的时间也就越长；质量越小，沸腾所需时间越短。因此，图像中沸腾时刻的差异，是由水的质量不同导致的。 （3）要验证液体沸腾需要持续吸热，具体操作方法为：在水沸腾后，撤去酒精灯停止加热，同时观察烧杯内的水。如果水的沸腾现象随之停止，就说明沸腾过程需要持续吸收热量；若继续加热，水又会重新沸腾，可进一步佐证这一结论。 （4）A．盖上硬纸板减少热量散失，缩短实验时间，故A正确 ，不符合题意； B．酒精灯的加热效果取决于火焰的大小，而火焰大小和酒精灯内剩余酒精的总量没有直接关系。只要还有足量酒精供燃烧，就能维持稳定的加热功率，所以这个方法无法缩短实验时间，故B不正确，符合题意； C．若将烧杯盖得十分紧密，且纸片上无排气孔，内部气压升高，盐水沸点升高，B故C正确，不符合题意； D．盖上硬纸板可防止水蒸气在温度计上液化，影响读数，故D正确，不符合题意。 故选B。 （5）[1][2]课后，该兴趣小组同学用相同的小烧杯a、b盛等量的水，在标准大气压下用相同的热源同时加热。如图丙所示，a杯为隔水加热，b杯为隔油加热，加热足够长时间后，测得a杯外的水温100℃、b杯外的油温为300℃。a杯隔水加热时，杯内水温与杯外水温最终都为100℃，无法发生热传递，因此a杯内的水不能继续吸热，无法沸腾；b杯隔油加热时，油温远高于100℃，杯内水可以持续吸热，因此能沸腾。最终a、b两杯水的温度都稳定在100℃，即。 （6）在水持续沸腾的过程中，向烧杯内快速加入一定量的常温冷水，此时水温会出现明显变化。加入冷水后，冷水会与原有的沸水发生热传递，沸水的热量会被冷水吸收，导致整体水温急剧下降，低于水的沸点，沸腾现象会暂时停止。之后，酒精灯持续加热，烧杯内的水不断吸收热量，水温会缓慢升高，当温度再次达到沸点时，水会重新开始沸腾，且沸腾时温度保持不变。因此，水温随时间变化的图像会呈现“先骤降，再缓升，最后保持不变”的趋势，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 13．在一个标准大气压下，将质量为2kg的金属块，加热到570℃后，立即投入质量为1kg、温度为20℃的冷水中，若金属块放出的热量全部被水吸收，最终水的温度升高到70℃。求： (1)水吸收的热量： (2)金属块的比热容： (3)若这些热水继续吸收J的热量，则水的末温是多少℃？ 【答案】(1) (2)/ (3) 【详解】（1）水升高的温度 水吸收的热量 （2）金属块放出的热量 金属块降低的温度 金属块的比热容 （3）水吸收额外热量后升高的温度 水的末温 因（标准大气压下水的沸点），故末温为 14．他们在实验室利用加热器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像。实验时，冰的质量为1kg，若相同时同内水和冰吸收的热量相同，且冰熔化成水的过程中质量保持不变。已知c水=4.2×103J/（kg•℃）。求： (1)水在CD段吸收的热量。 (2)冰的比热容。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）由题意和图像分析可知，CD段表示水吸收热量升温的过程。 根据图像，水在CD段的温度变化为 根据可得，水在CD段吸收的热量为 （2）实验中使用相同的加热器，且在相同时间内水和冰吸收的热量相同，说明加热器功率恒定，即单位时间内提供的热量相等。 由图像可知，AB段为冰吸热升温过程，CD段为水吸热升温过程。 在AB段：加热时间 冰的温度变化量 在CD段加热时间 所以 冰的比热容为 15．曾侯乙墓曾出土过一种特殊的铜冰鉴式保温器，它是保温瓶的始祖。这种保温器里外两层，外为一方鉴，内装一方壶。方鉴的盖中有方孔，刚好套在内方壶的口上。盛夏之时，方鉴盛冰，内方壶盛食物或冰冻酒水。下列关于保温器中蕴含的物理知识下列说法正确的是（　　） A．方鉴中的冰温度很低所以没有内能 B．冰块受热熔化成水的过程中内能不变 C．壶内的食物将温度传给方鉴中的冰块，自身内能增加 D．方鉴中的冰熔化吸热，内能增大，起到降温的作用 【答案】D 【详解】A．内能是物体内部所有分子做无规则运动所具有的动能与分子势能的总和。一切物体，不论温度高低，都具有内能。因此，方鉴中的冰，尽管温度很低，但仍然具有内能。故A错误； B．冰块受热熔化成水的过程中，需要吸收热量，物体的内能会增加。故B错误； C．壶内的食物如果温度高于方鉴中的冰块，那么食物会放出热量给冰块，自身内能会减少，而不是增加。故C错误； D．方鉴中的冰熔化时，需要吸收热量，这使得冰的内能增大。同时，由于冰吸收了热量，所以食物的温度会降低，起到降温的作用。故D正确。 故选D。 16．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】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。 17．某固态物体的质量为m，固态时其比热容为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大于在时间段的比热容 【答案】C 【详解】A．时间段内，其中是固态升温过程，该阶段吸收的热量 但是晶体熔化过程，物体持续吸热、温度不变，因此时间段，物体吸收的热量大于，故A错误； B．时间段，是液态升温过程，是液态降温过程，物质始终为液态，比热容不会发生变化，故B错误； C．单位时间内物体吸收的热量 时间段该物质处于凝固过程，物质凝固过程中放出的热量等于该物质熔化过程中吸收的热量，即在时间段该物质放出的热量等于在时间段该物体吸收的热量，所以该物体放出的热量，故C正确； D．由图可知，该物质在时间段和时间段时，物质始终为固态，比热容保持不变，所以该物质在时间段的比热容等于在时间段的比热容，故D错误。 故选C。 18．甲、乙两个材料不同、质量相等的金属球，置于沸水中很长一段时间后取出，放在同一块长方体冰面上，热传递停止后如图所示。不计热损失，对于两球放在冰面上这一过程的模型，下列说法正确的是（   ） A．乙球初温比甲球高 B．甲球比热容比乙球小 C．乙球末温比甲球高 D．甲球比热容比乙球大 【答案】B 【详解】A．因为甲、乙两个金属球在沸水里放了很长时间，所以它们一开始的温度是一样的，都等于沸水的温度，因此乙球初温等于甲球的初温，故A错误； C．因为两个球直到热传递停止时都被放在冰面上，所以此时它们的温度和冰面温度相同，即两个球的末温是一样的，因此乙球末温等于甲球的末温。故C错误； BD．从图中可以看出，乙球下面熔化的冰更多，因为冰熔化时需要吸收热量，而这部分热量来自金属球放出的热量，所以乙球放出的热量比甲球多。又因为甲、乙两球的质量相等，并且温度变化也相同（A、C选项已分析），所以根据公式可知，由于乙球放出的热量更多，因此乙球的比热容比甲球大，即甲球的比热容比乙球小，故B正确，D错误。 故选B。 19．质量相同的甲、乙两物体，甲的温度为t，乙的温度为3t。另有一杯水温度为2t，先将甲投入水中，热平衡时水的温度下降了Δt，取出甲后再将乙投入，热平衡时水的温度又恢复到2t，不计热损失和水量损失，下列说法正确的是（    ） A．甲的比热容较大 B．乙的比热容较大 C．甲、乙的比热容一样大 D．无法比较二者的比热容大小 【答案】A 【详解】先将甲投入水中，由于水的初温大于甲的初温，所以此时甲吸收热量，水放出热量，由题意可知，热平衡时，甲和水的末温 t1=2t-Δt 此时甲吸收的热量 Q甲吸=c甲m甲(t1-t甲0)=c甲m甲(2t-Δt-t)=c甲m甲(t-Δt) 水放出的热量 Q水放=c水m水Δt1=c水m水Δt 由热平衡方程可知 Q甲吸=Q水放 即 c甲m甲(t-Δt)=c水m水Δt① 取出甲后再将乙投入，由题意可知，此时水的初温小于乙的初温，所以此时水吸收热量，乙放出热量，热平衡时，乙和水的末温t2=2t，水升高的温度 Δt2=t2-t1=2t-(2t-Δt)=Δt 此时乙放出的热量 Q乙放=c乙m乙(t2-t乙0)=c乙m乙(3t-2t)=c乙m乙t 水吸收的热量 Q水吸=c水m水Δt2=c水m水Δt 由热平衡方程可知 Q乙放=Q水吸 即 c乙m乙t=c水m水Δt② 由①②可知 c甲m甲(t-Δt)=c乙m乙t 由题意可知 m甲=m乙 所以 因此 c甲>c乙 即甲的比热容较大。 故选A。 20．把加热到的某铁块投入克的水中，稳定后混合温度为；把加热到的该铁块投入克的水中，稳定后混合温度为；如果把同样加热到的该铁块投入克的水中，则稳定后混合温度为（不计热量损失）（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】根据题意，把加热到的某铁块投入克的水中，稳定后混合温度为，根据热平衡方程可得      ① 把加热到的该铁块投入克的水中，稳定后混合温度为，同理可得     ② 解①②可得      ③ 设稳定后混合温度为，把同样加热到的该铁块投入克的水中，则有      ④ 解③④可得。故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 21．如图所示是冰的熔化图像，甲、乙两图中符合冰熔化规律的是图___________（选填“甲”或“乙”），这是因为c冰___________c水 （选填“>”、“<”或“=”），物质在第3min时的内能___________（选填“大于”、“小于”或“等于”）第2min时的内能；若相同时间内物质吸收的热量相同，冰的质量为0.1kg，不计此过程中汽化引起的质量变化，则冰在熔化过程中吸收的热量是___________J。[] 【答案】 乙 < 大于 【详解】[1][2]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，水的温度升高得慢，冰块的温度升高的快，故乙图正确。 [3]晶体熔化吸热温度不变，内能增加，所以第3min时的内能大于第2min时的内能。 [4]冰变成水质量不变，32min到34min水升高的温度是，水吸收的热量为 则1min水吸收的热量为 由图可知，冰的熔化时间为 因为相同时间内物质吸收的热量相同，则冰在熔化过程中吸收的热量为 22．我校某同学查阅资料了解到质量为1kg的某种晶体物质在完全熔化时所吸收的热量叫做该物质的熔化热，不同晶体的熔化热一般不同。老师鼓励小红去探究冰的熔化热。小红在实验室利用电热器加热，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，相同时间冰和水吸收的热量相同。水的比热容为，则冰的比热容为______，B点的内能______C点的内能（小于/大于/等于），冰的熔化热是______。 【答案】 小于 【详解】[1][2]冰的质量为，冰熔化成水，状态变化，但质量不变，则水的质量为，由图像知，CD段水从升高到，所以水吸收的热量为 由图像知，CD段水从升高到，用了的时间，则吸收的热量为： 由图像知，AB段冰从吸收热量升高到，需要，则冰吸收的热量： 冰熔化需要吸热，故吸热后内能变大，C点的内能大于B点的内能；冰的比热容为 [3]由图像知，冰从开始熔化到全部熔化，需要，则该过程中冰熔化所吸收的热量 由题意可得，冰的熔化热为 23．如图甲所示，将盛有热牛奶的瓶子放在冷水中，图乙是250g牛奶与500g冷水的温度随时间变化图像，图中表示牛奶温度随时间变化曲线的是___________（选填“Ⅰ”或“Ⅱ”），牛奶放出的热量___________（选填“大于”“小于”或“等于”）水吸收的热量。牛奶的比热容为___________J/（kg·℃）。[忽略各种热量的损失，c水=4.2×103J/（kg·℃）] 【答案】 Ⅰ 等于 3.36×103 【详解】[1]把盛有热牛奶的瓶子放在冷水中，牛奶的温度会下降，所以图中Ⅰ曲线是表示牛奶温度变化的曲线。 [2][3]由图可知，牛奶的初温是，水的初温是，混合后牛奶和水的末温都是，忽略各种热量的损失，牛奶放出的热量等于水吸收的热量，即 由得， 则牛奶的比热容为 24．科技小组学习完比热容相关知识后，想利用自制教具探究海陆风的成因。 任务一：探究沙子和水的吸热能力 (1)利用如图甲所示装置探究沙子和水的吸热能力。取相同___________和初温的水和沙子，用规格相同的白炽灯模拟太阳对箱中的水和沙子加热，实验时通过比较___________来间接反映水和沙子吸收热量的多少； (2)依据实验数据描绘如图乙的水和沙子的温度随时间变化的图像，由图像可知在时间相同时水的升温比沙子的升温慢，说明___________的吸热能力强，根据图像可知水和沙子的比热容之比是___________； 任务二：实验模拟海陆风的形成 (3)取下两箱子的封口盖，在两个箱子的侧面分别开一个小孔，连上一个两端开口的透明细管，点燃一支香放在细管中（如图丙），请利用所学知识分析判断：相同条件下，加热一段时间后，白烟将会从管的___________（选填“”或“”）管口冒出。依据实验和理论分析，可推断夜间风是___________（选填写字母）。 A．从大海吹向陆地        B．从陆地吹向大海 【答案】(1) 质量 加热时间 (2) 水 4:1 (3) B B 【详解】（1）根据控制变量法，探究沙子和水的吸热能力的实验中应取相同质量和初温的水和沙子。 用规格相同的白炽灯模拟太阳对箱中的水和沙子加热，则单位时间内水和沙子吸热相同，根据转换法，可通过加热时间来间接反映水和沙子吸收热量的多少。 （2）由图乙可知，相同加热时间（吸收相同热量）、质量相同时，水升温更慢，说明水的比热容更大，水的吸热能力更强。 由图乙可知，加热8min时，水和沙子吸收相同热量，水和沙子升高的温度之比为 根据可知，质量和吸收的热量相同时，温度的变化量与比热容成反比，所以水和沙子比热容之比为。 （3）如图丙，加热相同时间后，由于水的比热容大于沙子的比热容，左侧水的温度较低，上方空气密度较大而下沉，右侧沙子的温度较高，上方空气密度较小而上升，导致空气从左侧流向右侧，故白烟将会从管的B管口冒出。 水的比热容大于沙子的比热容，夜间陆地温度降低得较多，温度较低，上方空气密度较大而下降，海水的温度降低得少，温度较高，上方空气密度较小会上升，因此空气会从陆地流向海洋，故选B。 25．某高校科研人员根据西藏地区太阳辐射强、供暖周期长等特点，为藏区某县设计了太阳能供暖蓄热系统。该系统由集热、蓄热和供暖三部分组成，其基本工作过程如图所示。集热板白天接收太阳辐射时，其内部水温升高，然后通过热交换器，使蓄水箱内水温升高，再通过水泵将热水送入用户。集热板无法供热时，蓄水箱与热交换器之间阀门关闭。晴天时，集热板获得的内能不仅能满足县城用户全天24小时的取暖需求，同时富余的内能可储存在蓄水箱中，用以解决阴雨天集热板无法供热的问题，实现“不用煤，不用气，不用电，温暖整个县城千家万户！”同学们用所学初中物理知识对该系统某一天的数据进行了简单的分析，为便于计算，工作过程和相关数值均做了简化处理，如下表所示。不计集热板到蓄水箱之间的管道、热交换器的热损失。[水的比热容为J/（kg·℃），水的密度为kg/m3] 集热板每小时、每平方米接收的太阳辐射能量 集热板面积 蓄水箱全天持续供暖输出能量（含用户得到的内能、蓄水箱和供暖管道的热损失） (1)若这一天光照时长为10h，集热板的光热转化效率为60%，则集热板中的水获得的内能是多少？ (2)若一天10h集热板中获得的内能，一方面通过蓄水箱对用户全天持续供暖，另一方面使得蓄水箱内水的温度最终升高了10℃。请分析计算该蓄水箱的容积至少是多少？ (3)假设该县城用户均采用地暖供热。根据地暖供热标准，用户的进水温度不低于40℃。若这一天持续供暖结束后，蓄水箱水温为48℃，接下来为连续阴雨天气，请你通过计算分析，蓄水箱储存的内能是否还能为县城用户按标准持续供暖3天？（计算结果保留一位小数） 【答案】(1)J (2)m3 (3)不能 【详解】（1）集热板接收的太阳辐射能量为 由可得，集热板中的水获得的内能为 （2）通过蓄水箱对用户全天持续供暖后剩余能量为 由可得，蓄水箱内水的质量为 由可得，蓄水箱的容积为 （3）蓄水箱降低温度可以放出的热量为 可以供暖的天数 所以蓄水箱储存的内能不能为县城用户按标准持续供暖3天。 26．有一大块平整的冰，温度为0℃，在上面挖一个容积为的洞，并用不导热的泡沫塑料板覆盖，上面挖一个小孔（如图所示）。现在从小孔向洞里缓慢倒入温度为100℃的水，至多能倒入多少千克的水而不溢出？已知水的密度，冰的密度，水的比热容，冰的熔化热（即1千克冰熔化成同温度的水所需吸收的热量）。    【答案】1.165kg 【详解】由题意得，原洞容积 设熔化冰的体积为，熔化冰吸收的热量为 冰熔化为水后质量不变，熔化后水的体积 冰熔化后体积减小，减小的体积为 倒入水的体积等于原洞容积加冰熔化缩小的体积，倒入水的质量 倒入的热水从降温到，放出的热量为 装置不导热，热平衡时满足，代入得 代入已知数值 解得 代入计算倒入水的质量 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题06 内能和比热容 1．《天工开物》中记载的精密铸造法——“失蜡法”，起源于春秋时期，其制作流程为：制模（用蜂蜡、松香等混合材料雕刻成欲铸造器物的模型（蜡模），细节需精准刻画）→制壳（在蜡模表面涂覆耐火材料（如细泥、石英砂），反复挂砂阴干，形成坚硬的外壳）→失蜡（将包覆外壳的蜡模烘烤或加热，使蜡熔化流出，留下与蜡模形状一致的型腔）→浇铸（将熔化的金属（青铜、金、银等）注入型腔，填充空腔）→脱壳与修整（冷却后敲除外壳，取出铸件，切除浇冒口，打磨抛光完成成品）。以下相关说法中，正确的是（   ） A．在失蜡过程中进行加热烘烤温度从外壳的高温部分传递至低温部分 B．浇铸过程中的金属在凝固的过程中，温度降低，内能减少 C．失蜡过程中加热烘烤，温度越高，铸件所含的热量越多 D．当温度降至-20℃时，组成铸件的分子仍在不停地做无规则运动 2．茶文化在中国已经有几千年的历史，如图所示，下列说法正确的是（　　） A．茶叶在冲泡前的内能为零 B．水沸腾时气泡由大变小 C．加热过程中水的内能增大 D．茶杯上方冒出的“白气”是一种汽化现象 3．泸州自古有历史文化名城和旅游城市之称，有着许多让人印象深刻的美食、文化、旅游资源。下列说法正确的是（　　） A．泸州老窖有“浓香鼻祖，酒中泰斗”的美誉，老窖浓香四溢说明分子在运动 B．“古蔺麻辣鸡”蒸煮过程中，内能增加，是采用做功的方法改变了物体的内能 C．叙永南部的“雪山关”山顶煮食物比山脚易熟，山顶的海拔高，气压高，水的沸点高 D．在“泸州25公里沿江路”骑行道上骑车时，以自行车为参照物，路标是静止的 4．某固态物体的质量为m，其物质的比热容为c，用稳定的加热装置对它加热35 min。物体在相同时间内吸收的热量相等。上述实验过程中记录了不同时刻的温度，最后绘制出温度随时间变化的图像，如图所示。下列说法正确的是（     ） A．该物体在熔化过程中吸收的热量为1.5cm(t1-t0) B．在10～25 min，该物体的内能不变 C．该物质固态与液态比热容之比为 D．若将该物体切去一半，仍用原加热装置加热，其温度将在10 min后达到t1 5．甲、乙两物体的质量之比为3∶2，当甲物体温度升高15℃，乙物体温度升高10℃时，甲物体吸收的热量与乙物体吸收的热量相等，则甲、乙两物体的比热容之比为（　　） A．2∶3 B．9∶4 C．4∶9 D．3∶2 6．将质量相等、初温相同的沙子和水分别放在两个瓷盘中，如图所示，用红外灯照射两个瓷盘4min后，沙子的温度为54℃，水的温度为30℃，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a、b分别对应物质是水和沙子 B．升高相同温度a物质吸收的热量更多 C．沙子与水的比热容之比 D．该实验可解释沿海地区白天产生的陆风现象 7．城市建筑群密集，柏油路和水泥路面比郊区的土壤、植被具有更大的吸热率和更小的比热容，在相同的日照情况下，城市和郊区的升温快慢不同而使得空气发生对流所形成的现象叫作“热岛环流”。下列空气流动示意图（图中箭头方向表示空气流动方向）合理的是（    ） A． B． C． D． 8．在古代民间，我国劳动人民发明了一种“省油灯”如图所示。使用时往上方容器中注油，往下方夹层里注水。南宋诗人陆游在《老学庵笔记》中说：“书灯勿用铜盏，惟瓷盏最省油。蜀中有夹瓷盏，注水于唇窍中，可省油之半。”比热容，下列说法正确的是（　　） A．“惟瓷盏”“勿用铜盏”是因为相同火焰，吸收相同的热量，陶瓷升温比铜更快 B．瓷质省油灯中油温比铜质普通油灯中油温更高，油蒸发快，所以“费油” C．“注水唇窍，可省油”是因为夹层注入冷水吸收热量，降低了油的蒸发速度 D．在燃烧过程中，油的质量、密度都变小，但比热容不变 9．把加热到100℃的某铁块投入m1克20℃的水中，混合温度为40℃；把加热到100℃的该铁块投入m2克20℃的水中，混合温度为60℃；如果把同样加热到100℃的该铁块投入（m1+m2)克20℃的水中，混合温度为（只考虑水与铁块之间的热量转移）（　　） A．50℃ B．48℃ C．36℃ D．32℃ 10．将一杯热水倒入盛有一些冷水的容器中，冷水的温度升高了10℃，又向容器内倒入同样一杯热水，冷水的温度又升高了6℃，如果再向容器内倒入同样三杯热水，则冷水温度可再升高____________℃。（不计热量损失） 11．质量均为50kg的水和某液体在相同时间内放出的热量相等，它们的温度随时间变化的关系如图所示，8min内两种液体放出的热量之比为_________，0~16min水放出的热量为________，某液体的比热容为________J/（kg·℃）。[c水=4.2×103J/（kg·℃）] 12．同学们在学习水的沸点、凝固点后。猜想水中加入别的物质后，一定会对水的沸点和凝固点产生影响，于是设计实验进行探究。一组同学往水中加入一定量的盐。如甲图装置实验探究，当盐水温度接近90℃时，开始每隔0.5min记录⼀次温度，记录数据如下表所示： 时间/min 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 温度/℃ 88 91 91 94 97 100 102 102 102 102 (1)实验时，当看到盐水中有大量气泡不断上升、变大，到液面破裂开来，里面的_______（填“水蒸气”或“空气”）散发到空气中，就表明盐水沸腾了。继续给沸腾的盐水加热，盐水的温度会________（选填“升高”、“不变”或“降低”）； (2)小明和小华两同学虽然选用的实验装置相同，但盐水开始沸腾的时刻不同，他们绘制的沸腾图像如图乙所示，图像不同的原因是水的________不同； (3)为了说明液体沸腾过程中是否需要吸热，应_______，观察水是否继续沸腾。 (4)实验中关于器材的作用，下列说法中不正确的是________； A．盖上硬纸板可以减少热量散失，缩短实验时间 B．为了节约燃料缩短实验时间，还可以适当减少酒精的质量 C．若将烧杯盖得十分紧密，且纸片上无排气孔，则盐水的沸点会升高 D．盖上硬纸板可以防止水蒸气在温度计上液化成小水珠，影响读数 (5)课后，该兴趣小组同学用相同的小烧杯a、b盛等量的水，在标准大气压下用相同的热源同时加热：如图所示，a杯为隔水加热，b杯为隔油加热，加热足够长时间后，测得a杯外的水温100℃、b杯外的油温为300℃，a、b两杯中的水能沸腾的是________杯，最终a、b两杯水的温度_______（选填“>”、“=”或“<”）。 (6)星期天，小华在家烧水煮饺子。当水烧开准备下饺子时，妈妈提醒她锅里的水量少了点，于是小华又往锅里迅速加了一大碗水（水量比锅里少），用同样大的火直至将水再次烧开，下面能反映小华整个烧水过程中温度随时间变化的图像是________。 A． B． C． D． 13．在一个标准大气压下，将质量为2kg的金属块，加热到570℃后，立即投入质量为1kg、温度为20℃的冷水中，若金属块放出的热量全部被水吸收，最终水的温度升高到70℃。求： (1)水吸收的热量： (2)金属块的比热容： (3)若这些热水继续吸收J的热量，则水的末温是多少℃？ 14．他们在实验室利用加热器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像。实验时，冰的质量为1kg，若相同时同内水和冰吸收的热量相同，且冰熔化成水的过程中质量保持不变。已知c水=4.2×103J/（kg•℃）。求： (1)水在CD段吸收的热量。 (2)冰的比热容。 15．曾侯乙墓曾出土过一种特殊的铜冰鉴式保温器，它是保温瓶的始祖。这种保温器里外两层，外为一方鉴，内装一方壶。方鉴的盖中有方孔，刚好套在内方壶的口上。盛夏之时，方鉴盛冰，内方壶盛食物或冰冻酒水。下列关于保温器中蕴含的物理知识下列说法正确的是（　　） A．方鉴中的冰温度很低所以没有内能 B．冰块受热熔化成水的过程中内能不变 C．壶内的食物将温度传给方鉴中的冰块，自身内能增加 D．方鉴中的冰熔化吸热，内能增大，起到降温的作用 16．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 17．某固态物体的质量为m，固态时其比热容为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大于在时间段的比热容 18．甲、乙两个材料不同、质量相等的金属球，置于沸水中很长一段时间后取出，放在同一块长方体冰面上，热传递停止后如图所示。不计热损失，对于两球放在冰面上这一过程的模型，下列说法正确的是（   ） A．乙球初温比甲球高 B．甲球比热容比乙球小 C．乙球末温比甲球高 D．甲球比热容比乙球大 19．质量相同的甲、乙两物体，甲的温度为t，乙的温度为3t。另有一杯水温度为2t，先将甲投入水中，热平衡时水的温度下降了Δt，取出甲后再将乙投入，热平衡时水的温度又恢复到2t，不计热损失和水量损失，下列说法正确的是（    ） A．甲的比热容较大 B．乙的比热容较大 C．甲、乙的比热容一样大 D．无法比较二者的比热容大小 20．把加热到的某铁块投入克的水中，稳定后混合温度为；把加热到的该铁块投入克的水中，稳定后混合温度为；如果把同样加热到的该铁块投入克的水中，则稳定后混合温度为（不计热量损失）（　　） A． B． C． D． 21．如图所示是冰的熔化图像，甲、乙两图中符合冰熔化规律的是图___________（选填“甲”或“乙”），这是因为c冰___________c水 （选填“>”、“<”或“=”），物质在第3min时的内能___________（选填“大于”、“小于”或“等于”）第2min时的内能；若相同时间内物质吸收的热量相同，冰的质量为0.1kg，不计此过程中汽化引起的质量变化，则冰在熔化过程中吸收的热量是___________J。[] 22．我校某同学查阅资料了解到质量为1kg的某种晶体物质在完全熔化时所吸收的热量叫做该物质的熔化热，不同晶体的熔化热一般不同。老师鼓励小红去探究冰的熔化热。小红在实验室利用电热器加热，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，相同时间冰和水吸收的热量相同。水的比热容为，则冰的比热容为______，B点的内能______C点的内能（小于/大于/等于），冰的熔化热是______。 23．如图甲所示，将盛有热牛奶的瓶子放在冷水中，图乙是250g牛奶与500g冷水的温度随时间变化图像，图中表示牛奶温度随时间变化曲线的是___________（选填“Ⅰ”或“Ⅱ”），牛奶放出的热量___________（选填“大于”“小于”或“等于”）水吸收的热量。牛奶的比热容为___________J/（kg·℃）。[忽略各种热量的损失，c水=4.2×103J/（kg·℃）] 24．科技小组学习完比热容相关知识后，想利用自制教具探究海陆风的成因。 任务一：探究沙子和水的吸热能力 (1)利用如图甲所示装置探究沙子和水的吸热能力。取相同___________和初温的水和沙子，用规格相同的白炽灯模拟太阳对箱中的水和沙子加热，实验时通过比较___________来间接反映水和沙子吸收热量的多少； (2)依据实验数据描绘如图乙的水和沙子的温度随时间变化的图像，由图像可知在时间相同时水的升温比沙子的升温慢，说明___________的吸热能力强，根据图像可知水和沙子的比热容之比是___________； 任务二：实验模拟海陆风的形成 (3)取下两箱子的封口盖，在两个箱子的侧面分别开一个小孔，连上一个两端开口的透明细管，点燃一支香放在细管中（如图丙），请利用所学知识分析判断：相同条件下，加热一段时间后，白烟将会从管的___________（选填“”或“”）管口冒出。依据实验和理论分析，可推断夜间风是___________（选填写字母）。 A．从大海吹向陆地        B．从陆地吹向大海 25．某高校科研人员根据西藏地区太阳辐射强、供暖周期长等特点，为藏区某县设计了太阳能供暖蓄热系统。该系统由集热、蓄热和供暖三部分组成，其基本工作过程如图所示。集热板白天接收太阳辐射时，其内部水温升高，然后通过热交换器，使蓄水箱内水温升高，再通过水泵将热水送入用户。集热板无法供热时，蓄水箱与热交换器之间阀门关闭。晴天时，集热板获得的内能不仅能满足县城用户全天24小时的取暖需求，同时富余的内能可储存在蓄水箱中，用以解决阴雨天集热板无法供热的问题，实现“不用煤，不用气，不用电，温暖整个县城千家万户！”同学们用所学初中物理知识对该系统某一天的数据进行了简单的分析，为便于计算，工作过程和相关数值均做了简化处理，如下表所示。不计集热板到蓄水箱之间的管道、热交换器的热损失。[水的比热容为J/（kg·℃），水的密度为kg/m3] 集热板每小时、每平方米接收的太阳辐射能量 集热板面积 蓄水箱全天持续供暖输出能量（含用户得到的内能、蓄水箱和供暖管道的热损失） (1)若这一天光照时长为10h，集热板的光热转化效率为60%，则集热板中的水获得的内能是多少？ (2)若一天10h集热板中获得的内能，一方面通过蓄水箱对用户全天持续供暖，另一方面使得蓄水箱内水的温度最终升高了10℃。请分析计算该蓄水箱的容积至少是多少？ (3)假设该县城用户均采用地暖供热。根据地暖供热标准，用户的进水温度不低于40℃。若这一天持续供暖结束后，蓄水箱水温为48℃，接下来为连续阴雨天气，请你通过计算分析，蓄水箱储存的内能是否还能为县城用户按标准持续供暖3天？（计算结果保留一位小数） 26．有一大块平整的冰，温度为0℃，在上面挖一个容积为的洞，并用不导热的泡沫塑料板覆盖，上面挖一个小孔（如图所示）。现在从小孔向洞里缓慢倒入温度为100℃的水，至多能倒入多少千克的水而不溢出？已知水的密度，冰的密度，水的比热容，冰的熔化热（即1千克冰熔化成同温度的水所需吸收的热量）。    原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $