[第十三章 第3节 比热容 第1课时 比热容的概念及理解]
一、选择题
1.在“比较两种不同液体吸收相同热量后温度升高快慢”的实验中,需要控制一些变量,下列各控制内容,有必要的是 ( )
A.加热时所用酒精灯里装有的酒精量必须相等
B.盛放液体的容器要相同,两种液体的质量要相等
C.两种液体的体积要完全相等
D.两种液体的初温一定要相同
2.关于比热容,下列说法中正确的是 ( )
A.比热容跟物体吸收或放出的热量有关
B.比热容跟物体的温度有关
C.物体的质量越大,它的比热容就越大
D.比热容与物体吸、放热情况,温度变化及质量都没有关系
3.下列各种情况下比热容会发生变化的是 ( )
A.一杯水倒去一半
B.水凝结成冰
C.一块铁加工成铁件
D.水温升高
4.[2020·郴州] 质量相等的甲、乙两种液体吸收相同的热量后,甲升高的温度大于乙升高的温度。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,乙液体更适合做冷却剂
D.甲物质的熔点高于乙物质的熔点
5.在探究“比较不同物质吸热升温的情况”时,用酒精灯同时开始均匀加热质量和初温都相等的沙子和水,装置如图图示。在本实验中,下列说法正确的是 ( )
A.沙子吸热升温较快,说明沙子吸热较多
B.物质吸热多少是由物质的种类决定的
C.将沙子和水加热相同时间时,水吸收的热量多
D.将沙子和水加热到相同温度时,水吸收的热量多
6.[2019·福建] 下表列出了一些物质的比热容,根据表中的数据,下列判断中正确的是( )
物质 水 煤油 冰 铝 铜
比热容c/[J·(kg·℃)-1] 4.2×103 2.1×103 2.1×103 0.88×103 0.39×103
A.不同物质的比热容一定不同
B.物质的物态发生变化,比热容不变
C.质量相等的铝和铜升高相同的温度,铝吸收的热量更多
D.质量相等的水和煤油吸收相同的热量,水升高的温度更多
二、填空题
7.水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃),它的含义是 ;把一杯水倒掉一半,剩下的水的比热容是 J/(kg·℃)。
8.用同样的加热装置分别给相同质量、相同初温的水和食用油加热,开始阶段发现食用油温度升高得快,说明食用油的 比水小;通常情况下用油炸食物比用水煮食物熟得快,说明食用油的 比水高。
9.甲、乙两物体的质量都为1 kg,丙物体的质量为2 kg,三个物体的温度都升高1 ℃,吸收的热量如图图示,则甲物体的比热容为 J/(kg·℃);乙物体的比热容 (选填“大于”“小于”或“等于”)丙物体的比热容。
10.小明在探究“物质吸收的热量与哪些因素有关”时,他在两只相同的杯子里装入质量相等的 A、B两种不同的液体,用两个相同的电加热器给它们加热,如图图所示。
用温度计测出两种液体在不同时刻的温度,并画出它们的温度随时间变化的图象,如图图图乙所示,根据此图象,你能得到哪些信息 请你列举两条。
(1) 。
(2) 。
11.如图图示是某种物质熔化时温度随加热时间变化的图象(假设在加热过程中物质的质量不变,单位时间内吸收的热量相同)。该物质在AB段和CD段的比热容分别为c1、c2,则c1 (选填“大于”“等于”或“小于”)c2。
三、实验探究题
12.为了比较水和煤油的吸热能力,江涛用两个相同的装置做了如图图示的实验。
(1)在两个相同的烧杯中应加入初温相同、 相同的水和煤油。
(2)实验中搅拌器的作用是使液体 ;选用相同酒精灯加热的目的是使水和煤油在相同时间内 。
(3)实验中发现煤油的温度比水的温度升高得 (选填“快”或“慢”),这表明 的吸热本领更强。
(4)某同学对实验装置进行了改进,他选用了规格完全相同的电加热器给以上实验中的水和煤油加热(如图图示),写出一条这样改进的好处:
。
[2019·济宁] 探究物质的吸热能力,通常有两种方案:
方案一:取相同质量的两种物质,吸收相同的热量,比较温度的变化。
方案二:取相同质量的两种物质,升高相同的温度,比较吸收的热量。
(1)为了便于开展实验探究,热源相同时,我们将方案中的“吸收的热量”转换为“加热的时间”,通过加热时间的长短可知吸收热量的多少。实验室温度计就是应用这种转换的思想测量温度的:当温度升高或降低时,温度计中的液体便膨胀或收缩,从温度计中 的变化可知温度的变化。
(2)下表是小明探究甲、乙两种液体的吸热能力时记录的实验数据。
液体 液体质量m/g 初温t1/℃ 末温t2/℃ 加热时间t/min 液体吸热情况
甲 10 30 40 6 多
乙 10 30 40 3 少
①分析表中信息,小明采用的是 (选填“方案一”或“方案二”)。
②分析表中数据,可得出的结论: 。
③如图图果甲、乙两种液体都可作为发动机的冷却液,从物质吸热能力角度考虑,应选 液体作为发动机的冷却液。
14.(多选)小明在《物理手册》中查到如图图下表所示的数据,由表中信息可知 ( )
不同温度和压强下液态酒精的比热容c/[103 J·(kg·℃)-1]
温度t/℃ 20 40 60 80 100 120 140 160 180
p1=0.98×106 Pa 2.41 2.62 2.84 3.06 3.28 3.52 3.75 气态 气态
p2=5.8×106 Pa 2.38 2.58 2.79 3.00 3.21 3.44 3.66 3.90 4.19
A.升高温度,可以增大酒精的比热容
B.增大压强,可以提高酒精的沸点
C.增大压强,可以增大酒精的比热容
D.图线a能正确反映压强相同时液态酒精的比热容与温度的关系
答案
1.B 酒精灯里所加的酒精量对升温的快慢不会造成影响,故A不符合题意。实验中,两种液体的质量必须相等,盛放液体的容器也会影响液体的吸热升温情况,故应使盛放液体的容器相同,故B符合题意。液体的体积对升温的快慢不会造成影响,故C不符合题意。实验时需要测量两种液体升高的温度进行比较,但不一定要求两种液体的初温相同,故D不符合题意。
2.D 比热容是物质的一种特性,与物体的质量、温度及温度的变化、吸收或放出热量的多少均无关,但与物质的种类及状态有关。
3.B
4.C 根据Q=cmΔt可知,甲、乙吸收热量相同,质量相等,Δt甲>Δt乙,所以甲的比热容小于乙的比热容,故A错误。
甲的比热容小于乙的比热容,根据Q=cmΔt可知,相同质量的甲和乙降低相同的温度,甲放出的热量小于乙放出的热量,故B错误。
甲的比热容小于乙的比热容,说明乙的吸热本领强,用乙液体做冷却剂更合适,故C正确。
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,故D错误。
5.D 实验中,沙子吸热升温较快,说明沙子的比热容小,吸热能力弱,但相同时间内两物质吸收的热量相同,A说法错误;在本实验中,物质吸热多少是由加热时间决定的,加热相同的时间,物质吸收的热量相等,B、C说法错误;将沙子和水加热到相同温度时,给水加热的时间长,故水吸收的热量多,D说法正确。
6.C 由表中数据可知,不同物质的比热容一般不同,但有的物质的比热容相同,如图图煤油和冰,故A错误;水和冰是水的不同状态,分析表中数据可知,其比热容是不同的,说明物质的物态发生变化,比热容也会发生变化,故B错误;由表中数据可知,铝的比热容大于铜的比热容,质量相等的铝和铜升高相同的温度,根据Q=cmΔt可知,铝吸收的热量更多,故C正确;质量相等的水和煤油吸收相同的热量,因为水的比热容较大,根据Q=cmΔt可知,水升高的温度较少,故D错误。
7.质量为1 kg的水温度升高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的热量为4.2×103 J 4.2×103
水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),它的含义是质量为1 kg的水每升高(或降低)1 ℃吸收(或放出)的热量为4.2×103 J;将一杯水倒掉一半,剩下的水的比热容不变,仍然为4.2×103 J/(kg·℃)。
8.比热容 沸点 用同样的加热装置分别给相同质量、相同初温的水和食用油加热,开始阶段发现食用油温度升高得快,这是因为食用油的比热容比水小;用油炸食物比用水煮食物熟得快,这是因为食用油的沸点比水高。
9.3×103 大于
由图象可知,甲吸收的热量为3000 J,乙、丙吸收的热量均为2000 J;甲、乙两物体的质量都为1 kg,丙物体的质量为2 kg三个物体的温度都升高1 ℃;所以,根据比热容的定义可知,甲的比热容是3×103 J/(kg·℃)。
(2)丙物体的质量为2 kg,由Q=cmΔt可知,当乙、丙吸收相同的热量且升高相同的温度时,丙的质量大,说明丙的比热容小,即乙物体的比热容大于丙物体的比热容。
10.A、B两种液体的初温均为20 ℃
B液体的比热容大
升高相同的温度,B液体吸收的热量多
吸收相同的热量,A液体的温度升高得多(任选两条即可)
根据题中的图象可看出,在加热时间相同的情况下,两液体的温度变化不相同,A液体的温度变化快,B液体的温度变化慢,因此可得出两液体比热容的大小不同等信息。
11.小于
由Q=cmΔt得c=,因为在AB段和CD段时,物质的质量m相同,并且升高的温度相等,则Q越大,说明c越大。由图象可知,CD段吸收的热量多,故c112.(1)质量 (2)受热均匀 吸收相同的热量 (3)快 水
(4)在液体内部加热,热量损失少(能更好地保证水和煤油在相同时间内吸收的热量相等)
13.(1)液柱 (2)①方案二
②甲液体的吸热能力强 ③甲
(1)温度计是利用转换法来测量温度的:当温度升高或降低时,温度计中的液体膨胀或收缩,从温度计中液柱的变化可知温度的变化。(2)①分析表中的数据,发现液体的质量相同、升高的温度相同,而加热时间不同,说明两种物质吸收的热量不同,可知小明采用的是方案二;②由表格中的数据可知,相同质量的两种物质,升高相同的温度,甲吸收的热量多,可得出的结论是甲的吸热能力强;③比较表格中的数据可知,甲物质的吸热能力强,从物质吸热能力角度考虑,应选用甲液体作为发动机的冷却液。
14.ABD 由表中数据可知,当压强一定时,升高温度,酒精的比热容变大,在温度相同时,增大压强,可以使酒精的比热容变小,故A选项说法正确,C选项说法错误;由表中数据可知,压强越大,酒精的沸点就越高,B选项说法正确;在压强相等时,图线a反映的是酒精的比热容随温度的升高而增大的规律,D选项说法正确。[第十三章 第3节 比热容 第2课时 比热容相关的热量计算及应用]
一、选择题
1.新疆“那拉提草原”是闻名全国的旅游景区。夏天,当你赤脚在烈日当空的小河边游玩时,你会发现:岸上的小石头热得烫脚,而河水却是冰凉的,这是因为 ( )
A.水比小石头的温度变化大
B.水比小石头的比热容大
C.水比小石头吸收的热量少
D.水比小石头的比热容小
2.下列事例中不是利用水的比热容较大的特性的是 ( )
A.夏天在地上洒水会感到凉快
B.北方楼房内的“暖气”用水作为介质
C.海边昼夜温差比沙漠中小
D.生物体内水的比例大,有助于调节自身的温度
3.[2020·新疆] 已知水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃),用如图图示的家用电热水壶烧开一壶自来水,水吸收的热量约为 ( )
A.6×104 J B.6×105 J C.6×106 J D.6×107 J
4.甲、乙两种物质的初温分别是20 ℃和30 ℃,其比热容之比为2∶1,质量之比为3∶2,吸收了相同的热量后,甲的温度是50 ℃,则乙的温度是 ( )
A.90 ℃ B.120 ℃ C.10 ℃ D.40 ℃
5.已知铝的比热容比铜的大,现有质量和初温都相等的铜块和铝块,吸收相同的热量后,再相互接触,则它们之间 ( )
A.不会发生热传递
B.会发生热传递,温度由铜块传递给铝块
C.会发生热传递,热量由铜块传递给铝块
D.会发生热传递,热量由铝块传递给铜块
6.[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,小明做了如图图下实验,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,绘制成如图图示的图象。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
二、填空题
7.[2020·甘孜州] 如图图所示是一种学生饮用奶,在饮用前加热的过程中,温度升高,内能 (选填“增大”或“减小”)。若其中奶的质量为0.25 kg,奶的比热容是4×103 J/(kg·℃),当把它从10 ℃加热到40 ℃时,奶需要吸收 J的热量。
8.[2020·郴州] 春季,在培育秧苗时,有经验的农民往往会在傍晚往秧田里灌水以防倒春寒冻伤秧苗,这是利用水的 比较大的性质;若质量为2000 kg的水温度从5 ℃降低到2 ℃,放出的热量是 J。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
9.质量为2 kg的某种物体,温度由20 ℃升高到30 ℃,吸收了8.4×104 J的热量,则该物质的比热容为 J/(kg·℃)。
10.小明在探究“物质的放热能力与哪些因素有关”时,分别用质量均为0.5 kg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 ,这种液体在0~15 min内放出的热量为 J。
11.水为什么能起到调节气温的作用呢 其主要原因有:第一,水的 较大,相比沙石、泥土等,在同样受热或冷却的情况下,温度的变化要小些;第二,水蒸发时需要 ,能降低周围环境的温度。
12.质量之比为2∶3的甲、乙两种液体,当它们吸收的热量之比为7∶5时,升高的温度之比为6∶5,则甲、乙液体的比热容之比为 。如图图果它们又各自吸收一些热量后升高的温度之比为3∶2,在其他条件不变的情况下,甲、乙液体的比热容之比为 。
13.如图图所示是某沿海城市和内陆城市同一天气温变化曲线。请你判断内陆城市一天气温变化所对应的曲线是 (选填“A”或“B”),这是由于沙石的比热容 (选填“大于”“小于”或“等于”)水的比热容,在相同的吸热情况下沙石的温度变化 (选填“大”或“小”)。
三、计算题
14.小明家昨天喝的水是用20 ℃的冷水经过加热得到的100 ℃的热水,水共吸收了1.68×106 J的热量。请你算一算小明家昨天喝了多少千克的水。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
15.在标准大气压下,质量为1 kg、初温为80 ℃的水吸收1.26×105 J热量后,其温度升高到多少 若这些热量被5 kg的铜块吸收,则铜块升高的温度是多少 [c水=4.2×103 J/(kg·℃),c铜=0.39×103 J/(kg·℃)]
16.小红在实验室利用电热器加热,完成了冰的熔化实验,并描绘出冰和水的温度随加热时间变化的关系图线如图图所示。实验时,冰的质量为0.5 kg,相同时间内冰和水吸收的热量相同。[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
(1)CD段水吸收的热量是多少
(2)计算出冰的比热容。
17.如图图所示,图中的箭头是指海洋与陆地间空气流动形成的风。因为水的比热容比泥土、沙石的比热容 ,白天,太阳照射下陆地和海水吸收相同的热量,海水温度比陆地温度上升得 (选填“快”或“慢”), (选填“海面”或“地面”)附近热空气上升,此处气压变 ,风从 吹向 ;而夜晚,陆地和海水放出相同的热量,海水温度比陆地温度下降得 (选填“快”或“慢”), (选填“海面”或“地面”)附近热空气上升,此处气压变 ,风就从 吹向 。所以推断图中风的形成应当在 (选填“白天”或“黑夜”)。
答案
1.B 因为水的比热容比小石头的大,所以相同质量的水和小石头,吸收相同的热量(都在太阳照射下),水的温度升高得少,河水是冰凉的,而小石头的温度升高得多,热得烫脚。
2.A 夏天在地上洒水感到凉快是利用了水的蒸发吸热,而不是利用水的比热容较大的特点,故A符合题意。因为水的比热容较大,相同质量的水和其他物质比较,降低相同的温度,水放出的热量多,所以北方楼房内的“暖气”用水作为介质,故B不符合题意。沿海地区和沙漠地区相比,沿海地区水多,水的比热容较大,在相同的吸、放热条件下,水的温度变化小,冬暖夏凉,昼夜温差小;沙漠地区多沙石,沙石的比热容较小,在相同的吸、放热条件下,沙石的温度变化大,故C不符合题意。生物体内水的比例大,有助于调节自身的温度,利用了水的比热容较大的特点,故D不符合题意。
3.B 4.B
5.C 判断铜块和铝块相互接触时会不会发生热传递,要看铜块和铝块吸收热量后的末温是否相等。由Q=cmΔt推导可得Δt=,当质量相等的铜块和铝块吸收相同的热量后,因为铜的比热容比铝的小,所以铜块吸热后升高的温度比铝块吸热后升高的温度高,因二者初温相同,所以铜块的末温高于铝块,二者之间会发生热传递,热量由铜块传递给铝块。
6.C 由图可知,400 s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,故A正确。
400 s内,热水温度由70 ℃下降到40 ℃,下降了30 ℃;冷水温度由30 ℃上升到40 ℃,上升了10 ℃,故热水温度下降得比冷水温度升高得快,故B正确。
实验中不可避免有热量损失,所以热水放出的热量大于冷水吸收的热量,故C错误。
因存在热损失,热水放出的热量大于冷水吸收的热量,又知热水的温度变化大,热水和冷水的比热容相同,由公式Q=cmΔt无法比较出热水和冷水的质量大小,故D正确。
7.增大 3×104
在饮用前加热的过程中,奶的温度升高,内能增大,奶吸收的热量:
Q吸=cm(t-t0)=4×103 J/(kg·℃)×0.25 kg×(40 ℃-10 ℃)=3×104 J。
8.比热容 2.52×107
傍晚往秧田里灌水,是因为水的比热容比沙土大,在相同条件下,晚上水在降温时会放出更多的热量,使秧苗的温度不致下降过多,从而可使秧苗不被冻坏;水放出的热量:Q放=
c水m(t0-t)=4.2×103 J/(kg·℃)×2000 kg×(5 ℃-2 ℃)=2.52×107 J。
9.4.2×103 10.甲 2.1×103 J/(kg·℃) 4.2×104
(1)相等时间内,两种液体放出的热量相等,由图示可以看出,乙液体的温度降低得快,甲液体的温度降低得慢;利用热量的计算公式Q=cmΔt可知,在质量、初温和放热均相同的情况下,温度降低得快的物质的比热容小;所以,甲液体的比热容大,若甲、乙两种液体中,一种液体是水,则甲液体是水。(2)由图可知,乙液体的比热容为甲液体比热容的,所以c乙=2.1×103 J/(kg·℃)。(3)读图可得,乙液体在15 min内由60 ℃降低到20 ℃,所以Δt=60 ℃-20 ℃=40 ℃,乙液体放出的热量:Q放=c乙mΔt=2.1×103 J/(kg·℃)×0.5 kg×40 ℃=4.2×104 J。
11.比热容 吸热
12.7∶4 7∶4 已知m甲∶m乙=2∶3,Δt甲∶Δt乙=6∶5,Q甲∶Q乙=7∶5,
因为Q=cmΔt,所以===,解得:=。
因物质的种类和状态不变,则甲、乙液体的比热容之比仍为7∶4。
13.A 小于 大
14.由Q吸=cm(t-t0)得,水的质量:m==
=5 kg。
15.根据Q=cmΔt得,水升高的温度:
Δt===30 ℃,
水的末温:t末=t初+Δt=80 ℃+30 ℃=110 ℃,
在标准大气压下,水的沸点为100 ℃,故水的温度升高到100 ℃。
铜块升高的温度:Δt'==≈64.6 ℃。
16.(1)冰的质量为0.5 kg,冰熔化成水,状态变化,质量不变,水的质量是0.5 kg;由图象知,CD段加热10 min水的温度从0 ℃升高到20 ℃,所以,水吸收的热量为Q水=c水mΔt水=4.2×103 J/(kg·℃)×0.5 kg×20 ℃=4.2×104 J。
(2)冰从-20 ℃吸收热量升高到0 ℃,加热了5 min,所以吸收的热量为Q冰=Q水=×4.2×104 J=2.1×104 J,由公式Q=cmΔt变形得冰的比热容为c冰===2.1×103 J/(kg·℃)。
17.大 慢 地面 低 海洋 陆地 慢 海面 低 陆地 海洋 白天
