人教版物理九年级全册考点大串讲 专题01 内能(知识梳理+专题过关)(含解析)
展开专题01 内能
知识点一、分子热运动:
1.分子热运动:
(1)物质的构成:常见的物质是由极其微小的粒子——分子、原子构成的。无论大小,无论是否是生命体,物质都是由分子、原子等粒子构成。
(2)扩散:不同物质在相互接触时彼此进入对方的现象。比如墨水在水中扩散等等。
A.扩散的物理意义:表明一切物质的分子都在不停地做无规则运动。表明分子之间存在间隙。
B.扩散的特点:无论固体、液体,还是气体,都可以发生扩散。发生扩散时每一个分子都是无规则运动的。
(3)分子的热运动
A.定义:分子永不停息地做无规则运动叫做热运动。无论物体处于什么状态、是什么形状、温度是高还是低都是如此。因此,一切物体在任何情况下都具有内能。
B.影响因素:分子的运动与温度有关,物体温度越高,分子运动越剧烈。
2.分子间的作用力:
(1)分子间同时存在着引力和斥力,它们是随着分子间距离的增大而减小,随着分子间距离的减小而增大,但是斥力变化要比引力变化快得多。分子间作用力的特点如图:
(2)固态、液态、气态的微观模型
固态物质的分子排列规则,就像坐在座位上的学生。
液态物质的分子可以移动,就像课间教室中的学生。
气态物质的分子几乎不受力的约束,就像操场上乱跑的学生。
知识点二、内能
1.内能:
(1)定义:构成物体的所有分子,其热运动的动能与分子势能的总和。分子动能:分子由于运动而具有的能,其大小决定于温度高低。分子势能:分子由于存在相互作用力而具有的能,其大小决定于分子间距。单位是焦耳(J)。
(2)一切物体的分子都永不停息地做无规则运动,无论物体处于什么状态、是什么形状、温度是高还是低都是如此。因此,一切物体在任何情况下都具有内能。
(3)同一物体的内能的大小与温度有关,温度越高,具有的内能就越多。但不同物体的内能则不仅以温度的高低为依据来比较。
(4)影响内能大小的因素:分子的个数、分子的质量、热运动的剧烈程度(温度高低)、分子间相对位置。
2.物体内能的改变:
(1)改变内能的方法:做功和热传递
做功:两种不同形式的能量通过做功实现转化。
热传递:内能在不同物体间的转移。
(2)热量:
A.定义:在热传递过程中,传递能量的多少叫做热量。
B.单位:焦耳(J)。
知识点三:比热容
1.比热容
(1)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,用符号c表示。单位:焦每千克摄氏度,符号是J/(kg·C)。
(2)比热容是反映物质自身性质的物理量,比热容只决定于物质本身,反映了物质吸热(或放热)的本领,与物质的质量、吸收或放出热量的多少、温度的高低、形状、位置等都没有关系。但是,物质的比热容不但与物质的种类有关,还与物质的状态有关。
*比热容与吸热本领,温度改变的难易程度
两个角度
物质的吸热本领
物质的温度改变的难易程度
具体说明
比热容大,吸热本领强
比热容大,温度难改变
比热容小,吸热本领弱
比热容小,温度容易改变
实例
汽车的发动机用水做冷却剂
沿海地区昼夜温差小,内陆地区昼夜温差大
(3)质量相同的同种物质,温度升高1摄氏度吸收的热量,与温度降低1摄氏度放出的热量是相同的。
2.热量的计算:
计算公式:Q=cmΔt,其中,吸热公式:Q吸=cm(t-t0),放热公式:Q放=cm(t0-t)。
c表示物质的比热容,m表示物质的质量,Δt是指温度的变化量,t0表示物质的初温,t表示末温。
1.(2022·辽宁沈阳·中考真题)如图所示,炎热的夏季,小雨向盛有常温饮料的杯中加入一些小冰块,一段时间后冰块变小,同时观察到杯的外壁出现一些小水珠,下列说法正确的是( )
A.杯中冰块的内能为零
B.杯中饮料含有的热量减少
C.杯外壁小水珠的形成需要吸收热量
D.杯外壁小水珠是水蒸气液化形成的
【答案】D
【解析】A.任何温度下物体都有内能,所以杯中冰块的内能不为零,故A错误;
B.热量为过程量,含有的应该为内能,故B错误;
C.杯外壁小水珠是空气中的水蒸气液化形成的,需要放出热量,故C错误;
D.杯外壁小水珠是空气中水蒸气液化形成的,故D正确。
故选D。
2.(2022·江苏徐州·中考真题)如图所示,热熔法连接PPR管时,用热熔器加热粗管端口内层和细管端口外层,然后把细管推进粗管,冷却后两根管子就连接在一起很难被拉开了,这个现象说明( )
A.分子是由原子构成的 B.分子是运动的
C.分子间存在引力 D.分子间存在斥力
【答案】C
【解析】把加热后的细管推进粗管,减小了PPR管分子间的距离,分子间存在较大的引力,使两根管子很难被拉开了,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
3.(2022·贵州毕节·中考真题)2022年6月3日,是我国的传统节日——端午节。下列关于端午节煮粽子的说法中错误的是( )
A.煮粽子的过程中,粽子的内能增大是通过热传递实现的
B.很远就能闻到煮熟的粽子香味是因为分子不停地做无规则运动
C.刚出锅的粽子,不能用手直接拿,是因为粽子含有的热量太多
D.用高压锅煮粽子,利用了液体的沸点随气压增大而升高的原理
【答案】C
【解析】A.煮粽子时,粽子吸收热量,内能增大,是通过热传递的方式提高了粽子的内能,故A正确,不符合题意;
B.能闻到粽子的香味是由于分子的无规则运动产生的扩散现象,故B正确,不符合题意;
C.热量是过程量,可以说吸收、放出,但不能说含有,故C错误,符合题意;
D.压锅内气压高,所以液体的沸点也会升高,故D正确,不符合题意。
故选C。
4.(2022·黑龙江·中考真题)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】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.(2022·山东青岛·中考真题)在践行青岛市中小学生全面发展“十个一”活动中,小明掌握了滑板运动技能,增强了体质,享受到体育运动的乐趣。
(1)小明提着滑板在水平路面上匀速行走,他对滑板______(选填“做功”或“不做功”),画出滑板的受力示意图______;
(2)滑板滑行过程中,轮子发热,其内能______;这是通过______方式改变内能的。
【答案】 不做功 增大 做功
【解析】(1)[1]小明提着滑板在水平路面上匀速行走,在这个过程中,滑板没有在提力的方向上移动距离,因此提力对滑板没有做功。
[2]滑板受到竖直向下的重力和小明对滑板竖直向上的提力,两个力是一对平衡力,如图所示:
(2)[3][4]滑板滑行过程中,轮子与地面摩擦。机械能转化为内能,内能增加温度升高。这是通过做功的方式改变其内能的。
6.(2022·山东德州·中考真题)天然气灶使用方便、经济环保。如图所示,在一个标准大气压下,天然气灶将一壶质量为3kg、温度为20℃的水加热至沸腾,大约需要10min,已知水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),天然气的热值为3.5×107J/m3。求:
(1)水吸收的热量;
(2)若天然气完全燃烧放出的热量60%被水吸收,烧开这壶水需要多少天然气?
【答案】(1)1.008×106J;(2)0.048m3
【解析】解:(1)一个标准大气压下,水的沸点为100℃,即水的末温为100℃,水吸收的热量
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×3kg×(100℃-20℃)=1.008×106J
(2)由可得天然气完全燃烧放出的热量
由Q放=Vq得需要天然气的体积
答:(1)水吸收的热量为1.008×106J;
(2)烧开这壶水需要0.048m3的天然气。
7.(2022·江苏常州·中考真题)小组同学比较沙子和水的比热容,实验装置如图甲、乙所示。
(1)在两个相同的易拉罐内分别装入初温、_________相同的沙子和水。
(2)用两盏相同的酒精灯同时加热沙子和水,加热过程中需用玻璃棒不断搅拌。搅拌的目的是:_________。测得实验数据如表格所示。
加热时间/
0
1
2
3
4
5
温度/
沙子
18
22
29
37
45
—
水
18
19
21
23
25
27
(3)时,温度计显示沙子的温度如图丙所示,其读数为_________。
(4)加热相同的时间,发现沙子的温度升得更高,有同学认为此过程中沙子吸收热量比水吸收热量多,该观点_________(正确/错误)。
(5)分析数据可得沙子的比热容_________(小于/等于/大于)水的比热容。
【答案】 质量 让物质受热均匀 52 错误 小于
【解析】(1)[1]要比较沙子和水的比热容,利用控制变量法要控制初始温度相同,同时质量也要相同。
(2)[2]加热的时候用玻璃棒搅拌的目的是让水和沙子受热均匀。
(3)[3]根据温度计的刻度,可知此时温度为52度。
(4)[4] 加热相同的时间,相同初始温度,相同质量的水和沙子吸收的热量是等量的,此时升高的温度不同证实它们的比热容不同。
(5)[5]根据比热容的公式可知:相同初始温度相同质量的不同物质,吸收相同热量后升高的温度越高的,其比热容越小。即沙子的比热容小于水的比热容。
8.(2022·贵州六盘水·中考真题)小明发现篮球的气压不足,于是用打气筒给篮球打气。在收起打气筒时发现外壁有些发热。于是他想,是什么原因导致打气筒的外壁发热呢?小明就这个问题与同学小红进行了交流,联系所学物理知识,他们提出了以下两个猜想:
A.活塞在筒内往复运动时,与筒壁摩擦导致发热
B.活塞在筒内往复运动时,不断压缩气体做功导致发热
于是他们设计了实验进行探究,选用的实验器材有:打气筒、测温枪、计时器、气压不足的篮球等,分别在打气筒的上部和下部标注两个测温点,如图所示。
请回答下列问题:
(1)打气筒内壁的热量是通过_____的方式传递到外壁;
(2)活塞在打气筒内向下运动时的能量转化过程,与四冲程内燃机的_____冲程相同;
(3)用打气筒往气压不足的篮球内打气,10秒内使活塞在筒内往复运动20次,立即用测温枪测出此时两个测温点的温度。待打气筒外壁温度降至室温(25℃)后,放出篮球中的部分气体,重复上述操作。实验数据记录如下表:
实验次数
时间t/s
活塞往复次数
上部温度t/℃
下部温度t/℃
1
10
20
30.7
36.6
2
10
20
30.2
36.2
3
10
20
30.5
36.3
小明分析上表实验数据得出:导致打气筒外壁发热的原因是_____;
(4)小红回顾整个实验过程,分析实验数据,认为小明得出的结论不够严谨,理由是_____,于是他们对实验进行改进,对猜想A再次进行探究,你认为他们的改进方法是 _____。
【答案】 热传递 压缩 活塞在筒内往复运动时,不断压缩气体做功导致发热 见解析 见解析
【解析】(1)[1]打气筒内壁的温度高,外壁的温度低,热量从温度高的内壁传递到温度低的外壁,是通过热传递的方式。
(2)[2]活塞在打气筒内向下运动时,活塞对筒内的空气做功,机械能转化为空气的内能,能量转化情况与内燃机压缩冲程相同。
(3)[3]由表中数据可知,打气筒下部温度高于上部温度,说明活塞在打气筒内向下运动时,活塞对筒内的空气做功,空气内能增加,温度升高,造成下部温度高于上部温度,故导致打气筒外壁发热的原因是活塞在筒内往复运动时,不断压缩气体做功导致发热。
(4)[4][5]在实验过程中,活塞向下运动时既克服摩擦做功,又压缩空气做功,无法准确的确定外壁发热的原因;根据控制变量法,要探究猜想A,应让活塞只克服摩擦做功,而不压缩空气做功,故他们的改进方法是:打气筒不与篮球连接,直接让活塞在相同的时间内往复运动相同的次数,用测温枪测出打气筒外壁的温度与打气筒往气压不足的篮球内打气时打气筒外壁的温度进行比较,进而得出结论。
9.(2022·四川广安·中考真题)为了探究“不同物质的吸热能力”,在两个相同的容器中分别装入质量、初温都相同的两种液体A、B,并且用相同的装置加热,如图甲所示。
(1)实验中,可以通过比较____(选填“升高的温度”或“加热时间”)来反映两种液体吸收热量的多少;
(2)加热到4min时,液体B的温度如图乙所示,此时温度计示数是__________℃;
(3)冬天,如果你想自制暖手袋,应选液体__________(选填“A”或“B”)作为供暖物质,其效果更佳;
(4)上述实验中,主要用到的科学探究方法有转换法和__________法。
【答案】 加热时间 42 A 控制变量
【解析】(1)[1]实验中,用相同规格的电加热器加热两种质量相等的不同液体,可以通过比较加热时间来反映两种液体吸收热量的多少,加热时间越长,液体吸收的热量越多。
(2)[2]如图乙所示,温度计的分度值为1℃,此时温度计示数是42℃。
(3)[3]如图,加热时间相同时,液体A的温度变化小于液体B的温度变化,因此液体A的吸热能力较强,吸热能力强的物质,放热能力也强;因此,冬天自制暖手袋,应选液体A作为供暖物质,其效果更佳。
(4)[3]上述实验中,通过比较加热时间来反映两种液体吸收热量的多少,主要用到的科学探究方法是转换法,通过控制两种液体的质量相同和加热时间,来实现实验的要求,主要用到的科学探究方法是控制变量法。
10.(2022·湖南株洲·中考真题)如表格中的数据为水和煤油的比热容,这两种液体中______适合作为汽车发动机的冷却液。若要使壶中质量为2kg的水升高20℃,水需吸收______J热量,将壶中的水加热一段时间后水变少了,是因为水发生了______现象(填物态变化的名称)。
物质
比热容c/【】
水
4.2×103
煤油
2.1×103
【答案】 水 1.68×105 汽化
【解析】[1][2]由表格数据可知,水的比热容大于煤油的比热容,相同质量的水和煤油相比,升高相同的温度,水吸收的热量多,所以水适合作为汽车发动机的冷却液;水吸收的热量
[3]将壶中的水加热一段时间后,部分液态的水汽化变为气态的水蒸气导致壶中的水变少。
一、单选题
1.(2022·全国·九年级课时练习)甲、乙两物体质量都为1kg,丙物体质量为2kg,三个物体温度都升高1摄氏度,吸收热量如图所示,则他们的比热容关系正确的是( )
A.c甲=c丙>c乙 B.c甲>c乙>c丙
C.c甲<c乙<c丙 D.c甲=c乙=c丙
【答案】B
【解析】甲的质量为1kg,温度升高1摄氏度,由图知,甲吸收的热量为4200J,根据可知,甲的比热容为
乙的质量为1kg,温度升高1摄氏度,由图知,乙吸收的热量为2400J,根据可知,乙的比热容为
丙的质量为2kg,温度升高1摄氏度,由图知,丙吸收的热量为4200J,根据可知,丙的比热容为
所以c甲>c乙>c丙,故ACD错误,B正确。
故选B。
2.(2022·全国·九年级课时练习)南极是世界上最冷的地方,在南极的两只小企鹅之间发生了有趣的对话,其中不正确的是( )
A.这里的温度很低,构成物质的大量分子做无规则运动应该很慢
B.对啊,也就是说,温度反应了构成物质的大量分子做无规则运动的剧烈程度
C.这里太冷了,冰山肯定没有内能
D.南极再冷,组成冰山的分子在做热运动,所以冰山也有内能
【答案】C
【解析】A.构成物体的分子在不停地做无规则运动,温度低,分子无规则运动会变慢,故A正确,不符合题意;
B.温度越高,分子的无规则运动越剧烈,所以温度反应了构成物质的大量分子做无规则运动的剧烈程度,故B正确,不符合题意;
CD.任何物体在任意温度下都具有内能,即使温度很低,冰山也有内能,故C不正确,符合题意;D正确,不符合题意。
故选C。
3.(2022·全国·九年级课时练习)同学们根据下表提供的几种物质的比热容得出下列四个结论,其中正确的是( )
物质
水
酒精
煤油
冰
水银
铜
铝
沙石
比热容c/[×103J/(kg⋅℃)]
4.2
2.4
2.1
2.1
0.14
0.39
0.88
0.92
A.液体的比热容一定比固体的大
B.同一物质发生物态变化后,比热容不变
C.汽车发动机用水来冷却是因为水的比热容较大
D.质量相等的铝块和铜块,吸收相同的热量铜块升温快,所以铜块比热容大
【答案】C
【解析】A.由表格可知,液体水银的比热容小于固体铜的比热容,所以液体的比热容不一定比固体的大,故A错误;
B.水和冰属于同种物质的两个状态,比热容不同,所以同种物质发生物态变化后,比热容发生改变,故B错误;
C.水的比热容较大,有利于温度的调节,与质量相同的其它物质相比,吸收相同热量时,水升温较慢,所以汽车发动机常用水来冷却,故C正确;
D.由Q吸=cm∆t可知,在Q、m相同的情况下,c越小,则∆t越大,即铜升温快,其比热容小,故D错误。
故选C。
4.(2022·全国·九年级专题练习)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两种物体的比热容之比为( )
A.2∶3 B.3∶5 C.4∶9 D.1∶2
【答案】C
【解析】物体A放入甲杯水后,Δt水=4℃,则它们的共同温度为
50℃-4℃=46℃
物体A的温度由10℃升高到46℃,则
ΔtA=46℃-10℃=36℃
水放出的热量
Q放=c水m水Δt水
A吸收的热量
Q吸=cAmAΔtA
根据热平衡方程Q放=Q吸有
物体B放入乙杯水后,Δt水′=8℃,它们的共同温度为
50℃-8℃=42℃
B的温度由10℃升高到42℃,则
ΔtB=42℃-10℃=32℃
水放出的热量
Q放′=c水m水Δt水′
B吸收的热量
Q吸′=cBmBΔtB
根据热平衡方程有Q放′=Q吸′,即
c水m水Δt水′=cBmBΔtB
代入相关数据得
因为A、B两物体质量相等,即mA=mB,所以
故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
二、填空题
5.(2022·全国·九年级单元测试)2022年3月23日下午,由航天员王亚平在中国空间站开讲“天宫课堂第二课”如图所示。在“液桥”实验中,两块透明板上的水球接触后合成一个,说明分子间存在引力;在空间站___________(选填“能”或“不能”)用天平称量水的质量。
【答案】不能
【解析】因为天平是利用杠杆原理工作的,当天平两边物体重力相等时,天平平衡,由砝码质量可知物体质量。因为在太空中处于失重状态,所以不能用天平测出某物体的质量。
6.(2022·全国·九年级课时练习)小亮用相同的酒精灯给质量相等的甲、乙两种物质加热。根据测量数据描绘温度﹣时间图象如图所示,由图可知,甲物质比热容______(选填“>”“<”或“=”)乙物质比热容。用酒精灯给物体加热,物体内能增大、温度升高,这是通过___(选填“做功”或“热传递”)方式实现的。
【答案】 < 热传递
【解析】[1]用相同的酒精灯给质量相等的甲、乙两种物质加热时,相同时间内,两种物质吸收的热量相同,由图像可知,甲物质比乙物质的温度升高得快,根据吸热公式可知,甲物质的比热容比小于乙物质的比热容。
[2]用酒精灯给物体加热,物体吸收热量,内能增大,这是通过热传递的方式实现的。
7.(2022·全国·九年级课时练习)如图所示,A、B两个小组用相同的装置做了“探究水沸腾时温度变化的特点”实验,分别绘制了水沸腾时温度变化的图象a、b,可知水的沸点是_______℃,水沸腾时温度_______(选填“升高”“保持不变”或“降低”),图象a、b有所不同的原因是水的初温和水的_______不同。
【答案】 100 保持不变 质量
【解析】[1][2]水沸腾时持续吸热,温度保持不变,这个不变的温度就是水的沸点,由图象可知,水的沸点是100℃;由图可知,水在沸腾过程中,继续吸收热量但温度保持不变。
[3]由图象知,水的初温不相等而末温相等,又因为水的比热容一定,加热时间相同,水吸热相同,根据知,是水的质量不同造成的。
8.(2022·全国·九年级课时练习)在沿海地区炎热晴朗的天气里,易形成海陆风。陆风和海风是由于地面和大海升温和降温的快慢不同,从而使空气对流形成的。如图所示是海陆风形成的示意图,其中______图反映海风形成的时间是白天,海风多是从______吹向______(选填“海面”或“陆地”)。形成海陆风的根本原因是______。
【答案】 乙 海面 陆地 水和土地的比热容不同
【解析】[1][2][3][4]由于地面和海水的比热容不同,海水的比热容大于陆地的比热容,在同样太阳光的照射下,地面和大海升温和降温的快慢不同,从而使空气形成对流。白天,地面比大海升温快,地面热空气密度较小,热空气上升,海面较冷的空气就会来补充,于是冷空气沿海面吹向陆地,形成海风,故图乙是白天形成的海风;晚上,地面比大海降温快,地面冷空气密度较大,冷空气下降,海面上空较热的空气就会流过来补充,在靠近地面的冷空气就会沿陆地吹向大海,形成陆风,故图甲是晚上形成的陆风。
三、实验题
9.(2022·全国·八年级单元测试)小明在“探究质量是200g某固体熔化时温度变化规律”时,其实验装置如图甲所示。
(1)请指出装置中存在的一个错误:___________;
(2)改正错误后,小明进行了正确的操作,得到了物体温度随时间变化的图像如图乙所示,则该物体是___________(选填“晶体”或“非晶体”),物体在第2min时的内能___________(选填“大于”、“小于”或“等于”)第3min时的内能。
【答案】 温度计的玻璃泡没有与被测物体充分接触 晶体 小于
【解析】(1)[1]图中温度计操作的错误是:温度计放的位置不正确,温度计的玻璃泡没有与被测物体充分接触。
(2)[2]如图乙,物体熔化时,不断吸收热量,温度保持不变,所以该物体是晶体。
[3]物体在第2min时开始熔化,吸收热量、温度不变,但内能增加,故物体在第2min时的内能小于第3min时的内能。
10.(2022·全国·九年级课时练习)某同学用一种加热器将质量为500g的冰持续加热使其熔化直至沸腾,记录并绘制出温度~时间图像,如图所示,根据该图像:
(1)可以看出该物质在C点的内能______(填“大于”“等于”或“小于”)B点的内能。
(2)还可以看出AB段的比热容______(填“大于”“等于”或“小于”)CD段的比热容。
(3)可以判断BC段物质状态为______。
(4)可以计算出冰的比热容为______J/(kg·℃)。
【答案】 大于 小于 固液共存 2.1×103
【解析】(1)[1]冰是晶体,晶体在熔化过程中吸收热量,内能增大,所以冰在C点的内能大于B点的内能。
(2)[2]冰熔化成水时质量不变,由图可知,AB段(升温50℃)加热时间2分钟,CD(升温100℃)段加热8分钟,可知加热2分钟升温 25℃,即加热相同时间,AB段比CD段温度升高的快,所以 AB段的比热容小于CD段的比热容。
(3)[3]BC段是晶体的熔化过程,处于固液共存状态。
(4)[4]水的质量等于冰的质量
m=500g=0.5kg
CD段水8min吸收的热量为
Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×0.5kg×100℃=2.1×105J
AB段表示固态冰吸热升温过程,升高的温度为Δt=50℃,2min吸收的热量为
所以冰的比热容为
11.(2022·全国·九年级课时练习)小明和小华发现,夏天在海边,白天时沙子的温度比水的温度高,晚上,沙子的温度比水的温度低,于是他们猜想:不同的物质吸热本领不同。
(1)为了验证以上猜想,他们来到实验室,用如图所示装置分别对水和沙子进行加热,加热过程中将相关数据记录在表一和表二中;
表一:50克水 表二:________克煤油
实验序号
________
加热时间(秒)
实验序号
(10)
加热时间(秒)
1
1
30
6
2
30
2
2
60
7
4
60
3
3
90
8
6
90
4
4
120
9
8
120
5
5
150
10
10
150
①将表格的表头和栏目填写完整;
②加热用的酒精灯可以不同吗?________,理由是________;
③分析比较表一或表二中的第2列与第3列的数据及相关条件,可得到的初步结论是:________;
④进一步综合分析表一和表二中的数据及相关条件,可以归纳得到的结论是:________相同的不同物质,________不同,即不同物质的吸热本领不同;
⑤请用该实验的结论来解释为什么夏天白天的海边,沙子的温度比水的温度高。________
【答案】 50 升高的温度(℃) 不可以 需要控制吸收热量相同,相同酒精灯加热时间相同,表示吸收热量相同 质量相同的同种物质,吸收的热量与升高的温度成正比 质量 吸收的热量与升高的温度的比值 见解析
【解析】(1)①[1]要探究不同物质的吸热能力大小,需要控制物体的质量相等,物体吸收的热量相等,只改变物体的种类,水的质量是50g,所以煤油的质量也是50g。
[2]实验中通过让水和煤油在相同时间内吸收相同的热量,即加热时间相同,比较物体升高的温度,温度升高得较慢的物质吸热能力强,所以应该填:升高的温度(℃)。
②[3][4]实验中要让水和煤油在相同时间内吸收相同的热量,所以要用相同的酒精灯进行加热,相同的酒精灯每秒放出的热量相等,所以用相同酒精灯加热相同时间,表示物体吸收热量相同,因此加热用的酒精灯不可以不同。
③[5]分析比较表一或表二中的第2列与第3列的数据及相关条件可知,当加热时间增加一倍时,物体升高的温度也增加一倍,因此得到的初步结论是质量相同的同种物质,吸收的热量与升高的温度成正比。
④[6][7]进一步综合分析表一和表二中的数据及相关条件可知,质量相同的水和煤油,吸收相同的热量,升高的温度不同,吸收的热量与升高的温度的比值不同,说明不同物质的吸热本领不同。
⑤[8]这是因为水的比热容较大,同样受热的情况下,吸收相同热量,由可知,水的温度变化比沙小。因此,在受太阳照射条件相同时,沙滩比海水的温度高。
四、计算题
12.(2022·全国·九年级单元测试)天然气灶使用方便、经济环保。如图所示,在一个标准大气压下,天然气灶将一壶质量为3kg、温度为20℃的水加热至沸腾,大约需要10min,已知水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),天然气的热值为3.5×107J/m3。求:
(1)水吸收的热量;
(2)若天然气完全燃烧放出的热量60%被水吸收,烧开这壶水需要多少天然气?
【答案】(1)1.008×106J;(2)0.048m3
【解析】解:(1)一个标准大气压下,水的沸点为100℃,即水的末温为100℃,水吸收的热量
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×3kg×(100℃-20℃)=1.008×106J
(2)由可得天然气完全燃烧放出的热量
由Q放=Vq得需要天然气的体积
答:(1)水吸收的热量为1.008×106J;
(2)烧开这壶水需要0.048m3的天然气。
13.(2022·福建·莆田八中九年级阶段练习)经验表明,自制家用太阳能热水器的效率在夏天可达50%;从太阳能手册中查到,在地球表面,晴天时垂直于阳光的表面接收到的热辐射为 1.26×103J/(m2•s)。如果晒水箱内的水大约有40kg,晒水箱接收阳光垂直照射的面积始终是1.5m2,请计算,
(1)要使水温上升30℃需要多少热量?
(2)至少得吸收太阳辐射多长时间?
【答案】(1)5.04×106J;(2)5333s
【解析】解:(1)晒水箱内的水大约有40千克,要使水温上升30℃水吸收的热量
Q吸=cm∆t=4.2×103J/(kg•℃)×40kg×30℃=5.04×106J
(2)设需要的时间为t,由题知,
Q吸=1.26×103J/(m2•s)×1.5m2×t×50%
则所需的时间
答:(1)要使水温上升30℃需要5.04×106J;
(2)至少得吸收太阳辐射5333s。
14.(2022·全国·九年级专题练习)地热资源可以用于温泉浴,若某浴池内有、初温为85 ℃的水,当水温降到45 ℃时就可供人们洗浴。[]
(1)求这个浴池中所盛水的质量;
(2)这一过程中水是吸收热量还是放出热量?水吸收或放出的热量是多少?
(3)若这个浴池所在的房间内空气的质量为1200 kg,空气的比热容设为c空气=,则吸收的热量,空气的温度将上升多少?(不考虑其他热交换)
【答案】(1);(2)放出热量,;(3)
【解析】解:(1)浴池中所盛水的质量
(2)在这一过程中,水的温度降低,内能减少,水放出热量;水放出的热量是
(3)由
可知
答:(1)这个浴池中所盛水的质量;
(2)这一过程中水是放出热量;水吸收或放出的热量是;
(3)空气的温度将上升。
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