初中物理人教版九年级全册第3节 比热容习题
展开13.3 比热容(2)
Ø 思维导图
Ø 知识梳理
1. 根据热量的计算公式:Q=___________,期中C表示物质的___________,C表示物质的___________,t表示物质的___________,t0表示物质的___________,
2. 热平衡方程:两种不同温度的物体放在一起时,高温物体___________热量,低温物体___________热量。假如不考虑热量损失,则__________________。
Ø 能力提升
一、单选题
1.质量不同的甲、乙两铁块(m甲<m乙),吸收相同的热量后,若升高的温度分别为Δt甲、Δt乙 , 则( )
A. Δt甲大于Δt乙 B. Δt甲等于Δt乙 C. Δt甲小于Δt乙 D. Δt甲可能等于Δt乙
2.根据表格中数据,下列说法不正确的是( )
物质
铁
铝
铜
煤油
ρ/(kg•m-3)
7.9×103
2.7×103
8.9×103
0.8×103
c/(J(kg•℃))
0.46×103
0.88×103
0.39×103
2.1×103
A. 质量、初温都相同的铁块和铜块,放出相同的热量后,将两个金属块靠在一起,铁块会向铜块传热
B. 体积、初温都相同的铁块和铝块,吸收相同的热量后,将两个金属块靠在-起,铁块会向铝块传热
C. 煤油和水体积之比为2:1,吸收热量之比为12:5,则升高温度之比为3:1
D. 给等质量的铜块和铝块加热,它们吸收热量多少与升高的温度的关系可用图象表示(如图),其中图象b表示的是铜块
3.用两个相同的电热水器给质量同为2kg 的物体甲和水加热,他们的温度随加热时间的变 化关系如图所示,据此判断甲物质10 min 吸收的热量为( )
A. 0.84×105J B. 1.2×105J C. 2.52×105J D. 都不是,不能计算
4.某工人在野外施工,需要将质量为4.2kg,初温为10℃的铝合金工件升高一定的温度,除了保温瓶中尚存的温度为90℃的1.2kg热水外,无其它热源。工人将热水分成5等份,将铝合金工件依次放入这5份热水中(每次热传递完全),放入第四份热水前,铝合金工件的温度为多少?已知铝合金的比热容为0.88×103J/(kg・℃),不计工件与热水向周围环境传递热量( )
A. 47.7℃ B. 51.2℃ C. 59.5℃ D. 66.0℃
5.1kg20℃的水吸收 4.2×105J 的热量后,它的温度在下列给出的温度中,不可能的是( )
A. 80℃ B. 100℃ C. 105℃ D. 130℃
6.A、B两物体质量相等,温度均为10℃,甲、乙两杯水质量相等,温度均为50℃,现将A放入甲杯,B放入乙杯,热平衡后,甲杯水温降低了4℃,乙杯水温降低了8℃,则A、B两种物质的比热容之比为( )
A. 2:3 B. 3:5 C. 4:9 D. 1:2
7.甲、乙两容器中装有质量相等的水,水温分别为25℃和75℃,现将一温度为85℃的金属球放入甲容器中,热平衡后水温升高到45℃,然后迅速取出金属球并放入乙容器中,热平衡后乙容器中水温为(不计热量散失和水的质量的变化)( )
A. 65℃ B. 60℃ C. 55℃ D. 50℃
8.图甲所示,规格相同的容器装了相同质量的纯净水。用不同加热器加热,忽略散热,得到图乙所示的水温与加热时间的图线,则( )
A. 甲杯的水加热2min与乙杯的水加热3min吸收的热量相同
B. 加热相同时间,两杯水吸收的热量相同
C. 吸收相同的热量,甲杯的水升温比乙杯的多
D. 乙中温度计示数为32℃
9.体积相同的甲、乙两物体,它们的密度和比热容分别是 、 和 c1 、 c2 ,当它们吸收相等的热量后,下列哪种情况,甲物体温度的增加量一定比乙物体温度的增加量小( )
A. 、 c1>c2 B. 、 c1>c2 C. 、 c1
A. 3:2:1 B. 6:3:2 C. 5:3:1 D. 6:5:3
二、填空题
11.小丽探究煤炉的热效率时,用煤炉给10kg的水加热,此过程中水温随时间变化情况如图。若这些水从70℃升高到80℃燃烧了0.3kg的煤,则从50℃升高到70℃需要燃烧________kg的煤.烧水过程中,________(选填“0~2min”、“2~4min”或“4~6min”)时间段内的热效率最高。[设相同时间内燃烧煤的质量相等]
12.汽车发动机一般用水来冷却,这是利用了水的________较大的特性。质量均为2kg的水和酒精,升高相同的温度,它们吸收的热量之比Q水:Q酒精=________。[水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),酒精的比热容为2.4×103J/(kg•℃)]。
13.小明在探究“物质的放热能力与哪些因素有关”时,分别用质量均0.5kg的水和另一种液体进行对比实验,并用图象对实验数据进行了处理,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,分析图象可以得出:________(选填“甲”或“乙”)物质为水,另一种液体的比热容为________J/(Kg. ℃),这种液体在0∼15min内放出的热量为________J.
14.网上曾热销一种“55度杯”,称“能很快将开水变成适饮的温水,而后又能将凉水变成适饮的温水”。为破解此中秘密,一中物理小组设计了如图模型。设此模型杯内胆中封存着300g水,室温20℃;现向杯中倒入200g、100℃开水,摇一摇,热平衡后杯内水温迅速降至t1=________℃;然后将杯内水倒掉,迅速将200g室温某液态物质倒入该杯,摇一摇,这种液态物质的温度可升至44℃,则这种液态物质的比热容为________J/(kg·℃)(c水=4.2×103J/(kg.℃),忽略整个过程中内胆及空间的热损失)。
三、计算题
15.用两个相同的电加热器分别给质量均为2kg的水和某种液体加热,每隔1min记录一次温度,如下表所示,求:
加热时间/min
0
1
2
3
4
5
水的温度/℃
20
22
24
26
28
30
某液体的温度/℃
20
23
26
29
32
35
(1)水经过5分钟吸收的热量;
(2)某液体的比热容。
16.质量为1㎏的金属锅中放有2㎏的水,现把它们从20℃加热到80℃,金属锅和水一共吸收了5.316×105J的热量。几种物质的比热容[×103J/(kg•℃))]
物质
水
铁
铝
铜
比热容
4.2
0.46
0.88
0.39
求:
(1)水吸收的热量是多少?
(2)锅可能是由哪种金属制成的?
四、实验探究题
17.为了比较沙子和水的吸热能力,小明进行如下探究.他设计的实验装置如图所示.使用的实验器材有:两个相同的酒精灯,两个相同的易拉罐,温度计,秒表……
(1)先测量________(体积/质量)相同的水和沙子,所以实验时还需要的器材是________;
(2)在实验时只要控制________(加热时间/温度变化,下同)相同就可以确定水和沙子吸收了相同的热量;加热完成后只要比较他们的________多少就可以比较出沙子和水吸热能力差异;
(3)小明发现,刚开始实验时水的温度上升得比沙子快,一旁巡视的老师指出他的操作有误,你认为他的错误是________.
(4)进行正确操作后,小明发现沙子温度升高的比水多,则吸热能力较强的是________;如果要使水和沙子升高的温度相同,就要给________加热更长的时间.
18.铁板文蛤是南通的特色佳肴,由文蛤、佐料放在经加热发烫的铁板上制作而成,在体积相同的条件下,餐馆会尽量选择热容量大的炊具.热容量的定义是:物体的温度升高(或降低)1℃吸收(或放出)的热量.查阅资料知道:物体的热容量与物体的质量和物质的比热容有关,由此同学们对相同体积物体的热容量作如下猜想:
猜想1:物体的质量越大则物体的热容量越大;
猜想2:物质的比热容越大则物体的热容量越大.
同学们先用图甲所示装置,将体积相同的四个不同金属块浸没在烧杯内的水中,将水加热至沸腾,用温度计测出水的温度,示数如图乙;将四个金属块同时从水中取出,快速放入四个相同的保温杯中,杯中盛有质量和初温(约20℃)均相同的水,过一段时间后分别测出保温杯内水的末温,收集记录的数据如下表.
(1)安装装置时应先固定线夹________(选填“A”或“B”);图乙温度计示数为________℃.
(2)由表中数据可知:若金属块放出的热量完全被水吸收,则吸收热量最多的是放入了金属________的杯中的水;热容量最大的是________金属块.
(3)分析数据可判断:猜想1、猜想2都是________的.请选择猜想1或猜想2,说出你对该猜想作出上述判断的理由:________.
(4)请用热容量这个物理量,给比热容下定义:________.
19.如图所示是丽丽设计探究“比较不同物质吸热能力”和“比较不同燃料的热值”的实验,甲、乙、丙三图中的装置完全相同燃料的质量相同烧杯内的液体质量也相同。记录结果如下表所示。
温度t/℃
20
30
40
50
加热时间t/s
甲
0
18
40
64
乙
0
26
54
82
丙
0
40
82
126
(1)比较不同燃料的热值,应选择________两图进行实验(选填“甲乙”“乙丙”或“甲丙”)
(2)比较不同物质的比热容,应选择________两图进行实验(选填“甲乙”、“乙丙”或“甲丙”);
(3)若在这两种液体中选择一种作为汽车发动机的冷却剂,________液体冷却效果更好。(选填“a”或“b”)
20.如图甲所示是“探究不同物质吸热升温现象”的实验装置,用同一套装置,先后加热并不断搅拌质量相等的煤油和水.
(1)要完成该探究实验,除了图中所示的器材外,还需要的测量工具有天平和________.
(2)小明设计的记录数据的表格如表,分析表格可知:他是用________相同比较________的方法来完成探究实验的.
加热时间t/min
0
0.5
1.0
1.5
2
…
温度T/℃
煤油
水
(3)如图乙是实验得出两种液体的温度随着时间变化的图象,由图象可以看出,________的温度升高的较慢,________的比热容较大.
(4)实验结束后,小明查表知道水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),则500 g水温度升高20 ℃吸收的热量是________ J;若这些热量由酒精燃烧获得.且效率为70%,则至少要消耗________ g酒精.(酒精的热值为3.0×107J/kg
Ø 中考真题
一、单选题
1.(2021·常德)如图所示,是根据“探究不同物质吸热能力”实验数据绘制的a、b物质的温度﹣时间图像,实验中两种物质的质量相同,初温度相同,选用的加热器相同,由图像可知( )
A. 加热相同时间,a物质吸收热量多,比热容小
B. 加热时间相同,a物质的末温度高,比热容大
C. 吸收热量相同,b物质温度升高慢,比热容小
D. 吸收热量相同,b物质的末温度低,比热容大
2.(2020·上海)沿海地区昼夜温差比同纬度内陆地区小,主要是因为水的( )
A. 比热容较大 B. 比热容较小 C. 密度较大 D. 密度较小
3.(2020·盐城)为了探究热传递过程中高温物体、低温物体温度变化的特点,小明做了如下实验,将盛有30℃冷水的小烧杯放入盛有70℃热水的大烧杯中,分别用温度传感器测量两杯水的温度变化情况,绘制成如图所示的图像。下列说法错误的是( )
A. 热水和冷水到达同一温度的时间是相同的 B. 热水温度下降比冷水温度升高得快
C. 热水放出的热量等于冷水吸收的热量 D. 热水的质量可能小于冷水的质量
4.(2020·郴州)质量相等的甲、乙两种液体吸收相同的热量后,甲升高的温度高于乙升高的温度。由此可知( )
A. 甲液体的比热容大于乙液体的比热容
B. 降低相同的温度,质量相等的甲液体放出的热量比乙液体放出的热量多
C. 甲、乙两种液体相比较,乙液体更适合作冷却剂
D. 甲物质的熔点高于乙物质的熔点
5.(2020·新疆)己知水的比热容是4.2×103J/(kg·℃),用如图所示的家用电热水壶烧开一壶自来水,水吸收的热量约为( )
A. 6×104J B. 6×105J C. 6×106J D. 6×107J
二、填空题
6.(2021·广西壮族自治)海边的气温变化较小,这是因为海水的________较大;腌制海鸭蛋时,盐进入蛋中使蛋变咸是________现象。
7.(2021·扬州)在玻璃瓶内装入约半瓶细沙,盖上瓶盖,包裹一层泡沫塑料,迅速振动瓶子几十次,细沙温度升高,这是用________方法使沙子内能增大,泡沫塑料的作用是________ ,如果换成水做该实验,升温不明显是因为水的________大。
三、实验探究题
8.(2021·邵阳)去年暑假小明在爸妈的陪同下去邵水河畔玩要。他发现赤脚踩在水里清凉舒服,回到岸上踩在沙子上却很烫,对此很好奇,他设计了如图甲所示的装置探究“水和沙子谁的吸热本领大”。实验数据记录如下:
质量m/g
升高的温度℃
加热的时间s
沙子
50
20
120
水
50
20
200
(1)此实验中把沙子或者水吸收热量的多少转换为________(“升高温度的多少”或“加热时间的长短”);
(2)分析实验数据可得:质量相同的水和沙子,升高相同的温度,水吸收的热量大于沙子吸收的热量,说明________(选填“水”或“沙子”)的吸热本领大;
(3)粗心的小明实验完成后忘记熄灭酒精灯,发现烧杯中的水已经沸腾,此时温度计示数如图乙,请读出此时水的温度是________℃;
(4)由(3)小题可知当地气压________(选填“大于”“等于”或“小于”)标准大气压。
9.(2021·武汉)某实验小组用如图甲所示的装置比较水和煤油的吸热本领。
(1)加热前,在一个烧杯中倒入240mL的水,为了使水和煤油的质量相同,需要在另一个相同烧杯中倒入________mL的煤油;
(2)用两个相同规格的电加热器来加热水和煤油,每隔1min记录一次温度,整个实验操作无误。图乙中,若图线②反映水的温度随时间的变化规律,则图线________(填序号)可以反映煤油的温度随时间的变化规律。加热过程中,煤油的热值________(填“变大”“不变”或“变小”);
(3)同时停止加热,在相同质量的水和煤油温度降低的过程中,水放出的热量与降低的温度之比________(填“大于”“等于”或“小于”)煤油放出的热量与降低的温度之比。
答案解析部分
Ø 考点突破
一、单选题
1. A
解答:质量不同的甲、乙两铁块比热容相同,吸收的热量相同,甲升高的温度为Δt甲=
乙升高的温度为Δt乙=
因为m甲<m乙
所以Δt甲>Δt乙
故答案为:A。
分析:结合水的质量和吸收的热量,利用比热容公式求解水温度的变化量即可。
2. B
解答:A.由 Q=cm螖t 知道,铜块和铁块质量相同,放出的热量相同,比热容大的物体,降低的温度少;由于c铜
即铁块的末温低,二者接触,热量将从铝块向铁块传递,B错误,符合题意;
C.煤油和水体积之比为2:1,吸收热量之比为12:5,由 Q=cm螖t 知道,升高温度之比
C正确,不符合题意;
D.由 Q=cm螖t 知道,物质吸收热量多少与升高的温度比值
等质量的铜块和铝块,由于c铝>c铜 , 则
所以,其中图象b表示的是铜块,图象a表示的是铝块,D正确,不符合题意。
故答案为:B。
分析:加热时间相同,温度上升的缓慢,物质比热容大;相同质量的物体吸收或释放相同的热量,比热容大的物体温度变化小。
3. C
解答:由图象可知:用两个相同的电热器给质量相同的物质甲和水加热,水温度升高60℃需要20min,甲物质加热10min吸收的热量与水加热10min吸收的热量的热量相同,且水10min所吸收热量为20min吸收热量的一半,即: =12×4.2×103J/(kg⋅℃)×2kg×60℃=2.52×105J,所以ABD都不正确。
故答案为:C.
分析:根据吸热公式Q吸=cm△t判断两物质的比热容之间的关系,从而得出物质甲的比热容;由图象确定甲10min升高的温度,然后根据Q吸=cm△t求出甲物质吸收的热量.
4. B
解答:如将1.2kg热水分5次倒出,每次倒出m0=0.24kg,在第一次使热水与构件达到热平衡的过程中:Q1=c0m0(t−t1),Q′1=cm(t1−t0),∵Q1=Q′1,∴c0m0(t−t1)=cm(t1−t0),即:4.2×103J×0.24kg×(90℃−t1)=0.88×103J×4.2kg×(t1− 10),解得:t1 27.1℃,同理在第二次使热水与构件达到热平衡的过程中:c0m0(90℃−t2)=cm(t2− t1),即4.2×103J×0.24kg×(90℃−t2)=0.88×103J×4.2kg×(t2−27.1),解得:t2 40.6℃, 同理在第三次使热水与构件达到热平衡的过程中:c0m0(90℃−t3)=cm(t3− t2),即4.2×103J×0.24kg×(90℃−t3)=0.88×103J×4.2kg×(t3−40.6),解得t3=51.2℃,即放入第四份热水前,铝合金工件的温度为51.2℃,
故答案为:B.
分析:结合题意,利用Q=cm(t−t1)分析计算即可,注意 不计工件与热水向周围环境传递热量 时,Q吸=Q放.
5. D
解答:1kg 20°C 的水吸收 4.2×105 J 的热量后,升高的温度为△t =Qcm==100℃,因为水沸腾时达到沸点,继续吸热但温度不变,水吸收热量从20℃升高,温度达到沸点后,不再升高,又因为水表面的气压不知道,水的沸点不定,水的末温可能是80℃、100℃、120℃,故ABC有可能,不符合题意;由于水温最高只能升高到20℃+100℃=120℃,故D不可能,符合题意。
故答案为:D。
分析:知道水的质量、水的比热容和水吸收的热量,利用公式△t=Qcm求水升高的温度;再根据水沸腾时的规律(水沸腾时吸热但温度不变)分析判断。
6. C
解答:(1)物体A放入甲杯水后,它们的共同温度为50℃−4℃=46℃,水放出的热量Q放=c水m水△t水,A吸收的热量Q吸=cAmA△tA , 根据热平衡方程:Q放=Q吸 , 即c水m水△t水=cAmA△tA,代入相关数据得:cA= 19 × ,(2)物体B放入乙杯水后,它们的共同温度为50℃−8℃=42℃,水放出的热量Q放=c水m水△t水 , B吸收的热量Q吸=cBmB△tB , 根据热平衡方程:Q放=Q吸 , 即C水m水△t水=cBmB△tB , 代入相关数据得:cB= 14 ×c水m水mB ;(3)∵A、B两物体质量相等,即mA=mB , ∴ =4:9.
故答案为:C.
分析:根据热平衡方程:Q放=Q吸 , 利用Q=cm△t计算即可.
7. A
解答:①当将金属球放入甲容器中时,金属球放出的热量与水吸收的热量相等,即:Q金=Q水.设金属球的质量为m金、比热容为c金、水的质量为m水、水的比热容为c水 , 则:Q金=m金×c金(85℃−45℃),Q水=m水×c水(45℃−25℃),因为:Q金=Q水 , 所以:m金×c金(85℃−45℃)=m水×c水(45℃−25℃),化简得: = 21 ;②当将金属球放入乙容器中时,乙容器中的水放出的热量与金属球吸收的热量相等,即:Q水=Q金 , 由于甲乙容器中的水的质量相等,又是同一个金属球,所以仍设金属球的质量为m金、比热容为c金、水的质量为m水、水的比热容为c水 , 此时两者共同的温度为t, 则:Q水=m水×c水(75℃−t℃),Q金=m金×c金(t℃−45℃),因为:Q水=Q金 , 即:m水×c水(75℃−t℃)=m金×c金(t℃−45℃),所以2×(75℃−t℃)=(t℃−45℃),解得:t=65℃,A符合题意。
故答案为:A.
分析:利用水的比热容、温度差可以表达金属的比热容,利用吸热和放热相等分析温度差。
8. A
解答:A. 由图2可知,甲杯的水加热2min与乙杯的水加热3min升高的温度相同,且两杯水的质量相同,根据Q吸=cm△t可知,它们吸收的热量相同,A符合题意。B. 实验中,用不同加热器加热,相同时间内,加热器放出的热量不同,所以相同时间内两杯水吸收的热量不同,B不符合题意;C. 两杯水的质量相同,吸收相同的热量时,根据△t= 可知,两杯水升高的温度相同,C不符合题意;D.观察图乙可知,乙中温度计示数为37 D不符合题意。
故答案为:A.
分析:本题考查温度计的读数、热量公式的掌握和运用,本题需要注意是利用的不同加热器,则相同的时间产生的热量不同.根据Q=cm△t分析甲杯的水加热2min与乙杯的水加热3min吸收的热量的关系及分析吸收相同的热量,两杯水温度的变化;使用温度计测量液体温度时,先要弄清楚温度计的量程和分度值,读数时视线与液柱最高处所对刻度相垂直,并注意区分温度是零上还是零下.
9. A
解答:体积相同的甲、乙两物体,它们的密度分别是ρ1、ρ2 , 设其体积是V,故其质量的关系式是: ;则 ;由于两物体吸收的热量相等, ,即 ;由于甲物体温度的增加量一定比乙物体温度的增加量小,即△t甲小于△t乙 , 故c1ρ1的乘积大于c2ρ2的乘积,故分析上述四个选项,只有A符合要求.
故答案为:A.
分析:知道两球的体积相同和密度关系,利用密度公式求两金属球的质量关系;又知道两金属球升高的温度关系,再利用吸热公式进行比较判断即可.
10. D
解答:解:设发热功率均为P,则:
A:k(△tA﹣△tB)=P,即A的散热功率等于发热功率.
B:k(△tB﹣△tC)=P+k(△tA﹣△tB),即B的散热功率等于自身的发热功率与A的散热功率之和.
C:k(△tC)=P+k(△tB﹣△tC),即C的散热功率等于自身的发热功率与B的散热功率之和.
整理得:
△tA=2△tC
3△tB=5△tC
即得:△tA:△tB:△tC=6:5:3
故选D.
分析:同时考虑三个区域内的发热功率和散热功率,根据各单元区域传导的热功率与温差成正比,写出散热功率表达式,再根据各单元区域发热功率和散热功率的关系列出方程,然后综合整理即可求解.
二、填空题
11. 0.3;0~2min
解答:在加热水时,由于燃烧时间相同,消耗的燃料相同,根据图像,当温度从50℃-70℃时,加热时间和温度从70℃-80℃所需时间相同,消耗的燃料相同,为0.3kg,加热水时,效率最高,即在消耗相同燃料时,水吸热最多,升温最快,根据图像,0-2min时消耗最高。
故答案为:0.3;0-2min。
分析:根据加热时间和温度变化图像,在相同时间内消耗的燃料相同,在消耗相同燃料时,水吸收的热越多,热效率越大。
12. 比热容;7:4
解答:解:(1)因为水的比热容较大,相同质量的水和其它物质比较,升高相同的温度,水吸收的热量多,所以汽车发动机用水来冷却;(2)由题知,m水=m酒精 , △t水=△t酒精 ,
∵Q吸=cm△t,
∴水和酒精吸收的热量:
Q水:Q酒精=c水m水△t水:c酒精m酒精△t酒精
=c水:c酒精
=4.2×103J/(kg•℃):2.4×103J/(kg•℃)
=7:4。
故答案为:比热容,7:4。
分析:(1)利用水的比热容大的特点分析;(2)知道水和酒精的质量相等、升高的温度相等,又知道水和酒精的比热容,利用Q=cm△t求吸收热量的关系。
13. 甲
;2.1×103
;4.2×104
解答:在质量相等时,水和另一种液体相同时间放热相同,水的比热容较大,温度差小,则甲是水,根据第15min时放热相同,结合的温度差计算液体的比热容为;根据水的质量、比热容和温度差计算放出的热量为。
故答案为:甲;2.1×103;4.2×104。
分析:在质量和放出的热量相同时,比热容越大温度差越小,根据比热容、温度差和质量可以计算放出热量的多少,根据热量和质量、温度差可以计算比热容的大小。
14. 52;2.1×103
解答:①热水放出的热量:Q放=cm(t0−t1),冷水吸收的热量:Q吸=cm(t1−t0);假设热水放出的热量全部被凉水吸收,所以Q吸=Q放 , 即4.2×103J/(kg⋅℃)×0.2kg×(100℃−t1)=4.2×103J/(kg⋅℃)×0.3kg×(t1−20℃);解得t1=52℃。②放入液体后,水温度降低度数△t′=52℃−44℃=8℃,水放出的热量:Q′放=cm△t=4.2×103J/(kg⋅℃)×0.3kg×8℃=1.008×104J,液体吸收的热量Q′吸=Q′放=1.008×104J,液体升高温度:△t″=44℃−20℃=24℃,由Q放=cm△t得,液体的比热容:c液= =2.1×103J/(kg⋅℃).
分析:根据Q放=cm(t0−t1)求出热水放出的热量;根据Q吸=cm(t1−t0)可求出冷水吸收的热量;热水放出的热量全部被凉水吸收,根据Q吸=Q放,即可解出;根据放入液体后,水温度降低度数△t′,再根据Q′放=cm△t求出水放出的热量;再根据液体吸收的热量Q′吸=Q′放,Q放=cm△t,解得液体的比热容.
三、计算题
15. (1)解:由表格数据可知,2kg水经过5min温度从20℃上升到30℃,
则水吸收的热量:
Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×2kg×(30℃﹣20℃)=8.4×104J
答:1kg水经过5分钟吸收的热量为8.4×104J
(2)解:因用两个相同的电加热器分别对质量相等的水和某种液体加热,
所以,相同时间内两者吸收的热量相等,则在5min内液体吸收的热量也为8.4×104J,
由表格数据可知,液体的温度从20℃升高到35℃,
所以,该液体的比热容:
c液= = =2.8×103J/(kg•℃)
答:某液体的比热容为2.8×103J/(kg•℃)
分析:(1)根据水的比热容、质量和温度差计算吸收的热量的多少;
(2)根据水吸收的热量,结合温度差和质量计算比热容的大小。
16. (1)解:水吸收的热量:
Q水=c水m水△t=4.2×103J/(kg•℃)×2kg×(80℃-20℃)=5.04×105J
(2)解:金属锅吸收的热量:
Q锅=Q-Q水=5.316×105J-5.04×105J=2.76×104J
由Q=cm△t得制成锅的金属的比热容为
c=Q锅/m锅△t=2.76×104J/1kg×(80℃-20℃)=0.46×103J/(kg•℃)
查表知锅可能由铁制成的。
分析:(1)根据水的比热容、质量和温度差的乘积计算水吸收的热量;
(2)根据总热和水吸收热量的差计算锅的吸热,利用热量和质量、温度差计算比热容。
四、实验探究题
17. (1)质量;天平
(2)加热时间;温度变化
(3)未对沙子进行搅拌
(4)水;水
解答:(1)探究不同物体的吸热能力时,要使质量相同的不同物体,需要天平测量质量;
(2)实验时,可以对不同物体加热相同时,比较物体的温度差,就可以比较吸热能力的大小;
(3)实验时,由于沙子的导热性差,所以要搅拌,否则受热不均匀;
(4)实验时,水升温慢,说明水的吸热能力强,由于水升温慢,若使温度相同,则对水需要加热更长的时间。
分析:(1)探究不同物体的吸热能力时,需要使物体的质量相同,测量质量的仪器是天平;
(2)通过实验探究物体的吸热能力时,可以使用对物体加热相同时间,比较温度差的方法;
(3)加热过程中,应对物体进行搅拌,使之受热均匀;
(4)比热容较大的物体吸热时,温度变化小。
18. (1)B;99
(2)铁;铁
(3)错误;猜想1:铁的热容量最大,但是铁的质量不是很大,铁的比热容不是最大
(4)物体的热容量与质量之比
解答:(1)用酒精灯加热时,由于酒精灯的高度是固定的,所以安装装置时应先固定线夹B;图乙中温度计的分度值是1℃,示数是99℃;(2)从表中数据可知,放入铁块的烧杯中水的末温最高,为48.1℃,由于放入铁块的水的末温最高,说明铁块放出的热量最多,即热容量最大的是铁块;(3)分析数据可知,质量最大的铅块其热容量不是最大,比热容最大的铝块其热容量不是最大,故猜想1、猜想2都是错误的;猜想1:由数据可知,铁块的热容量最大,但是铁块的质量不是最大的,故猜想1错误;猜想2:由数据可知,铁块的热容量最大,但是铁的比热容不是最大的,故猜想2错误;(4)物体的热容量与物体的质量之比叫做物质的比热容。
分析:(1)由下向上组装,目的是确保用酒精灯的外焰加热.
根据温度计的分度值读出温度计的示数.
(2)根据Q=cm△t分析解答.
(3)根据表格数据判断出猜想1和猜想2是否正确.
(4)利用类比法得出比热容的定义即可.
19. (1)甲乙
(2)甲丙
(3)b
解答:解:(1)为了比较不同燃料的热值,要用不同的燃料加热同种液体,且液体的质量相同,通过温度计示数的变化得出吸热多少,进而判断热值大小,应选择甲和乙两图进行实验。(2)比较不同物质的比热容,应控制液体种类不同,燃料相同,由图可知,甲、丙两图所示实验符合要求;(3)由甲丙的数据可知,升高相同温度时,丙中的加热时间长,则b液体吸收的热量多,即b液体的吸热能力强;所以,若在这两种液体中选择一种作为汽车发动机的冷却剂,b液体的冷却效果更好。
故答案为:(1)甲乙;(2)甲丙;(3)b。
分析:比较不同燃料的热值,用不同的燃料加热同种液体,且液体的质量相同,通过温度计示数的变化得出吸热多少,进而判断热值大小,比较不同物质的比热容,应控制液体种类不同,燃料相同,升高相同温度时,丙中的加热时间长,则b液体吸收的热量多,即b液体的吸热能力强.
20. (1)温度计、秒表
(2)时间;温度差
(3)水;水
(4);2
解答:(1)探究不同物质吸热升温现象时,需要测量相同质量的不同物体,要记录不同时间的温度,所以需要温度计和秒表;(2)根据表格,记录了加热相同时间的不同温度,则利用加热相同时间,比较温度差的方法探究实验的;(3)根据图乙,水的温度升高的慢,水的比热容大;(4)水吸热为 , 酒精的放热为 , 消耗的酒精质量为。
分析:(1)探究物体吸热升温时,要记录时间和温度;
(2)探究不同物体吸热升温时,可以利用加热相同时间比较温度差的形式实验;
(3)在质量和吸热相同时,温度变化小的物体比热容大;
(4)根据物体的质量、比热容和温度差可以计算吸热的多少,利用燃料放出的热量和热值的比计算消耗燃料的质量。
Ø 中考真题
一、单选题
1. D
解答:A.加热器相同,说明加热器相同的时间内释放的热量相同,加热时间相同,故吸收的热量是相同的,A不符合题意;
B.加热时间相同,吸收相同的时间内,a升温快,说明a的比热容比较小,B不符合题意;
C.吸收热量相同,b物质温度升高慢,a的比热容大,C不符合题意;
D.吸收热量相同,b物质的末温度低,升温比较慢,B的比热容大,D符合题意。
故答案为:D。
分析:得到的结论:相同质量的物体上升或下降相同的温度,比热容大的物体吸收或放出的热量多,或,相同质量的物体吸收或释放相同的热量,比热容大的物体温度变化小。
2. A
解答:因为水的比热容较大,相同质量的水和沙石比较,白天,吸收相同的热量,水的温度升高的少;夜晚放出相同的热量,水的温度降低的少,使得沿海地区昼夜之间的温差小,A符合题意,BCD不符合题意。
故答案为:A。
分析:常见物体中,水的比热容最大,吸收热量后温度变化最小。
3. C
解答:A.由图可知,400s时,热水和冷水到达同一温度40℃,所以热水和冷水到达同一温度的时间是相同的,A正确,不符合题意;
B.400s内,热水温度由70℃下降到40℃,下降30℃,冷水30℃上升到40℃,上升10℃,热水温度下降比冷水温度升高得快,B正确,不符合题意;
C.冷水和热水的质量未知,由Q=cmΔt可知热水放出的热量不一定等于冷水吸收的热量,C错误,符合题意;
D.由题可知,冷水和热水的质量未知,热水的质量可能小于冷水的质量,D正确,不符合题意。
故答案为:C。
分析:热水放热温度降低,冷水吸热温度升高,结合题目给出的两种液体的温度变化图像求解即可。
4. C
解答:A.根据Q吸=cmDt,甲乙吸收热量相同,质量相等,Dt甲>Dt乙 , 所以甲的比热容小于乙的比热容,A不符合题意;
B.甲的比热容小于乙的比热容,根据Q放=cmDt,降低相同的温度,质量相等,所以甲放出热量小于乙放出热量,B不符合题意;
C.甲的比热容小于乙的比热容,说明乙的吸热本领强,用乙液体作冷却剂更合适,C符合题意;
D.比热容跟物质的熔点没有关系,根据比热容关系不能判熔点高低,D不符合题意。
故答案为:C。
分析:质量和吸收的热量相同时,比热容越大,温度差越小。
5. B
解答:这样的壶,装满水,水的质量约为2kg。室温温度约为20℃,将水加热至沸腾,水的温度升高了80℃,根据公式 可以计算出水吸收的热量为6.72 105J。
A、C、D数值差距较大,不符合题意;B数值接近,符合题意。
故答案为:B。
分析:根据水的比热容、质量和温度差的乘积计算水吸收的热量。
二、填空题
6. 比热容;扩散
解答:比热容反映的是物质的吸放热性能,海边的气温变化较小,这是因为海水的比热容较大,吸收相同的热量,温度的变化量比较小。
分子在永不停息的做无规则运动,这是分子的扩散现象。腌制海鸭蛋时,盐进入蛋中使蛋变咸是扩散现象。
分析:水的比热容大,相同质量的水可以吸收更多的热量,冷却效果更好;相同质量的水可以放出更多的热量,取暖效果更好;分子在永不停息的做无规则运动,温度越高,分子运动越剧烈。
7. 做功;防止热量散失;比热容
解答:在玻璃瓶内装入约半瓶细沙,盖上瓶盖,包裹一层泡沫塑料,迅速振动瓶子,细沙温度升高,机械能转化为内能,通过做功的方式改变物体的内能,包裹一层泡沫塑料可以防止热量散失。
如果换成水做该实验,水的比热容比较大,吸收相同的热量,升高的温度较低,升温不明显。
分析:做功可以改变物体的内能,外界对物体做功物体的内能增加,物体对外界做功物体的内能减小;水的比热容大,相同质量的水可以吸收更多的热量,冷却效果更好;相同质量的水可以放出更多的热量,取暖效果更好。
三、实验探究题
8. (1)加热时间的长短
(2)水
(3)98
(4)小于
解答:(1)通过加热时间的长短来反映水和沙子吸收的热量,因为相同的时间内,释放的热量相同,水和沙子吸收的热量相同。
(2)质量相同的水和沙子,升高相同的温度,水吸收的热量大于沙子吸收的热量,水的比热容量大,故水的比热容大。
(3)从下到上示数变大,且分度值为1℃,故读数为98℃。
(4)水的沸点为98℃,而在标准大气压下水的沸点为100℃,大气压小于标准大气压时,水的沸点低于100℃,故填小于。
分析:(1)选用两个相同的加热器进行加热,可以保证相同时间内液体吸收相同的热量,可以通过加热时间来衡量物体吸热的多少;
(2)相同质量的物体吸收或释放相同的热量,比热容大的物体温度变化小;
(3)通过观察温度计明确温度计的量程和分度值,再进行读数即可;
(4)当大气压低于一个标准大气压时,沸点会低于100摄氏度,水在一个标准大气压下,沸点是100摄氏度,当大气压高于一个标准大气压时,沸点会高于100摄氏度。
9. (1)300
(2)①;不变
(3)大于
解答:(1)由于水和煤油的质量相同,根据密度公式得
解得
(2)水的比热容比煤油的比热容大,所以根据公式 Q=cm螖t 可知,吸收相同的热量,煤油的温度升高的大。故图线①可以反映煤油的温度随时间的变化规律。
热值是物质本身的属性,因此加热过程中,煤油的热值不变。
(3)根据公式 Q=cm螖t 得 cm=Q螖t
可知,在相同质量的水和煤油温度降低的过程中,水放出的热量与降低的温度之比大于煤油放出的热量与降低的温度之比。
分析:(1)已知水的体积,可以根据水和煤油的质量相等运用m=ρv 建立等式,求出煤油的体积;
(2) ① 根据公式Q=cm螖t , 质量相同的水和煤油,吸收相同的热量,因水的比热容大,温度升高的小,从而确定煤油的图线;②同一种燃料的热值是不变的。
(3)由公式Q=cm螖t变形得cm=Q螖t来判断 水放出的热量与降低的温度之比与煤油放出的热量与降低的温度之比的大小关系。
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