2023-2024学年沪科版物理九全同步教学 13.2 科学探究：物质的比热容 同步练习（含解析）

13.2 科学探究：物质的比热容
一、多选题
1．下列说法正确的是（　　）
A．0℃的物体也具有内能 B．一杯水和半杯水的比热容相等
C．固体分子之间只存在引力 D．物体的内能增加，温度一定升高
二、单选题
2．由于水的比热容比沙石或干泥土的比热容大，所以在沿海地区陆地表面的气温比海面的气温昼夜变化显著。因此（　　）
A．白天的海风多是从陆地吹向海面，夜晚的海风多是从海面吹向陆地
B．白天的海风多是从海面吹向陆地，夜晚的海风多是从陆地吹向海面
C．白天和夜晚的海风多是从陆地吹向海面
D．白天和夜晚的海风多是从海面吹向陆地
3．在烹饪美食的过程中，所包含的物理知识，正确的是（　　）
A．锅一般都是用铁制造的，主要是利用了铁的比热容较大的性质
B．煮菜时，阵阵飘香，说明了分子在不停地做无规则运动
C．炒菜时，主要是通过做功的方式增加菜的内能
D．炖菜时，在汤沸腾后把炖汤的火调小，是为了降低汤的温度
4．甲乙两球质量相等，甲吸收的热量大于乙吸收的热量，有关甲、乙两球的比热容和温度变化关系，小明认为：如果甲的比热容大于乙，则甲升高的温度可能小于乙；小华认为：如果甲的比热容小于乙，则甲升高的温度一定大于乙。下列说法正确的是（　　）
A．两人的观点均正确 B．两人的观点均不正确
C．只有小明的观点正确 D．只有小华的观点是正确的
5．有甲、乙两个温度和质量都相等的金属球，先将甲球放入盛有热水的烧杯中，热平衡后水温降低了Δt。然后，把甲球取出，再将乙球放入烧杯中，热平衡后水温又降低了Δt，则两种金属的比热容大小的关系是（　　）
A．c甲>c水 B．c甲=c乙 C．c甲>c乙 D．c甲三、计算题
6．质量为2千克的水温度升高了50oC，求水吸收的热量。[c水=4.2×l03焦/（千克·oC）]
7．当今太阳能热水器已经在广安城乡用得非常普遍了，如图所示。已知某太阳能热水器在冬季有效日照时段里，能将8℃、100L水加热到38℃。请解答：在此过程中，水吸收了多少热量？[水的比热容为，水的密度为1.0×103kg/m3]
8．太阳能是21世纪重点开发利用的能源之一，如今太阳能热水器已走进千家万户。如图所示，某家庭太阳能热水器阳光照射时，平均每小时吸收的太阳能，若热水器吸收8h的太阳能，可以使质量为100kg的水温度升高50oC。已知水的比热容，天然气的热值。求：
（1）水吸收的热量；
（2）该太阳能热水器的效率；
（3）若这些水吸收的热量由天然气来提供，假设天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则需要多少m3的天然气。
9．质量为5千克的水温度升高40℃，求水吸收的热量Q吸。[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]
10．一杯质量为 0.2 千克的水温度从 40℃升高到 100℃，求水吸收的热量 Q吸[水的比热容为 4.2×103焦/（千克·℃）]。
四、实验题
11．为了比较水和煤油吸热本领的大小，小茗同学做了如图所示的实验。在两个相同的烧杯中，分别装有水和煤油，用相同的电热器分别对它们加热相同的时间。
（1）实验中应保证水和煤油的初温与 ___________（选填“质量”或“体积”）都相同。
（2）实验中选用相同的电热器对水和煤油加热相同的时间，水吸收的热量 ___________（选填“大于”、“等于”或“小于”）煤油吸收的热量。
（3）对水和煤油加热相同的时间后，可以观察到水升高的温度 ___________（选填“高于”、“等于”或“低于”）煤油升高的温度。
（4）实验表明，___________（选填“水”或“煤油”）的吸热能力更强，我们用比热容这一物理量来描述物质的这种特性。
12．小明利用如图甲所示的实验装置探究沙子和水的温度变化与吸热的关系，操作如下：
（1）在两烧杯中分别装入初始温度相同且______（选填“质量”或“体积”）相等的沙子和水；
（2）用相同的酒精灯火焰加热，每隔相同的时间记录一次温度，实验中通过______的方式使物质内能增大（选填“做功”或“热传递”），其中某时刻的温度如图乙所示，其示数为______℃；
（3）实验中，是通过比较______来间接反映沙子和水吸收热量的多少；
（4）小华同学也利用如图甲所示的实验装置探究煤油和水的温度变化与吸热的关系，并作出煤油和水的温度随时间变化的图像，由图像可知，水的温度随时间变化的图像是______（选填“a”或“b”），煤油的比热容为______J/（kg·℃）。[c水=4.2×103J/（kg·℃）]。
13．如图甲所示是“探究不同物质吸热升温的现象”实验装置，小华用两个相同的容器（图中用虚线框表示）分别装入质量相等的A、B两种液体，用相同的装置加热。
（1）本实验中盛放液体的容器选择 ___________（选填“烧杯”或“易拉罐”）效果较好；
（2）两种液体吸收热量的多少可通过 ___________（选填“温度计示数变化”或“加热时间”）比较；
（3）根据实验数据绘制的温度与时间的关系图像如图乙所示，分析图像可知：A和B两种液体的比热容之比为 ___________；若想自制一个暖手袋，则应选择 ___________（选填“A”或“B”）作为供热物质。
14．小红想探究水和砂石的吸热性能，取初温相同的水和砂石，分别盛放在规格相同的烧杯中，用同一盏酒精灯对它们分别加热，同时搅拌水和砂石，使之受热均匀。在相同加热时间内，比较它们温度升高的情况。
（1）除以上条件外，还要求水和砂石的质量________（选填“相等”或“不相等”）；
（2）某一时刻，温度计的示数如图所示，此时温度为________；
（3）通过实验发现，在相同加热时间内，水升高的温度比砂石的小，说明________的吸热性能更好；
（4）由此可以解释沿海地区比沙漠地区昼夜温差________的现象。
15．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。
五、填空题
16．爸爸驾驶汽车带小明去海边沙滩浴场游泳，以汽车为参照物，小明是______的：汽车是依靠发动机（汽油机）工作时的_______冲程获得动力的；小明发现沙子烫脚而海水却是凉凉的，这是因为水的______比沙子的大。
17．打开一瓶香水，不久就会闻到香味，这是由于分子在不停地做_______造成的。夏天烈日下，游泳池里的水温比空气温度低，晚上，游泳池里的水温比空气温度高，主要原因是水与空气比较，水的比热容较_______的缘故。冬天，常用“搓手”的方法使手暖和起来，“搓手”是利用_______的方法增加手的内能。
18．把质量和温度都相同的铁球、铝球和铜球同时投入沸腾的水，足够长的时间后，三球的温度变化_______（选填：“相同”或“不相同”）。其中吸收热量最多的是_______球，吸收热量最少的是_______球。（已知c铝＞c铁＞c铜）
19．用煤气灶把0.5kg、初温为20℃的水烧到40℃，消耗了2g煤气。已知水的比热容是4.2×103J/（kg ℃），煤气的热值为4.2×107J/kg，则水吸收的热量为 ______J，煤气完全燃烧放出的热量为 ______J，煤气灶烧水的效率为 ______%。
20．查图表中数据可知铁的比热容是_______，读作_______。由表中数据推理可知，质量为10千克的水温度降低20℃，若放出的热量全部被质量为5千克的铁块吸收，则铁块升高的温度_______40℃（选填“一定大于”、“可能大于”或“可能等于”）。
几种物质的比热容[]
水
煤油
冰
铁
铜
参考答案：
1．AB
【解析】
【详解】
A．一切物体都具有内能，所以0℃的物体也具有内能，故A正确；
B．比热容是物质本身所具有的一种属性，其大小与质量无关，所以一杯水和半杯水的比热容相等，故B正确；
C．分子之间既存在引力，又存在斥力，故C错误；
D．物体的内能增加，温度不一定升高，比如晶体熔化过程中，吸收热量，内能增加，但温度不变，故D错误。
故选AB。
2．B
【解析】
【详解】
水的比热容比泥土沙石的大，白天太阳照射时，水面温度上升得慢，陆地温度上升得快，热空气上升，冷空气补充，风从海面吹向陆地；晚上，气温下降，水面温度下降得慢，温度高一些，热空气上升，风从陆地吹向海面。故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
3．B
【解析】
【详解】
A．锅一般都是用铁制造的，主要是利用铁具有良好的导热性，比热容较小，升温快，故A错误；
B．煮菜时，阵阵飘香，这是扩散现象，说明菜的香分子在不停地做无规则运动，故B正确；
C．炒菜时，菜从锅中吸收热量，是通过热传递的方式使菜的内能增加，故C错误；
D．炖菜时，当汤沸腾以后，把炖汤的火调小，此时汤继续沸腾，汤的温度不变，故D错误。
故选B。
4．A
【解析】
【详解】
由题可知，甲乙两球质量相等，即m甲=m乙；甲吸收的热量大于乙吸收的热量，即Q甲>Q乙。由Q=cmΔt可得
c甲m甲Δt甲>c乙m乙Δt乙①
如果甲的比热容大于乙，即c甲>c乙，由①式可知，可能有Δt甲>Δt乙，也可能是Δt甲<Δt乙。即如果甲的比热容大于乙，则甲升高的温度可能小于乙，也可能大于乙，所以小明的观点是正确的。如果甲的比热容小于乙，即c甲Δt乙。即如果甲的比热容小于乙，则甲升高的温度一定大于乙。所以小华的观点也是正确的。故A正确，BCD错误。
故选A。
5．D
【解析】
【详解】
先后将甲乙两球投入到同一杯水中，水降低的温度相同，水放出的热量相同，由题知
不计热损失，甲乙两球吸收的热量相同，而乙球比甲球少升高了Δt，即乙球的末温低,由上述分析可知，质量相同的甲乙两球，吸收相同的热量，乙球升高的温度少，所以乙球的比热容大，即
故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
6．4.2×105J
【解析】
【详解】
解：水吸收的热量为
Q吸=c水mΔt=4.2×103J/（kg·℃）×2kg×50℃=4.2×105J
答：水吸收的热量为4.2×105J。
7．1.26×107J
【解析】
【详解】
解：由公式求出水的质量m,根据物体吸收热量公式Q吸=cm（t﹣t0）求出结论。
太阳能热水器中水的体积为
由可得，水的质量为
m=ρV=1.0×103kg/m3×0.1m3=100kg
在此过程中，水吸收的热量为
答：在此过程中，水吸收了的热量为1.26×107J。
8．（1）；（2）37.5%；（3）0.6m3
【解析】
【详解】
解：（1）水吸收的热量为
（2）太阳能热水器在8h内吸收的热量为
所以，太阳能热水器的效率为
（3）若这些热量由天然气提供
则所需天然气的体积
答：（1）水吸收的热量为。
（2）该太阳能热水器的效率为37.5%；
（3）若这些水吸收的热量由天然气来提供，假设天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则需要多少0.6m3的天然气。
9．8.4×105J
【解析】
【详解】
解：水吸收的热量
Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×5kg×40℃=8.4×105J
答：水吸收的热量是8.4×105J。
10．5.04×104J
【解析】
【详解】
解：水吸收的热量
Q吸=cmΔt=4.2×103 J/（kg·℃）×0.2kg×(100℃－40℃)=5.04×104J
即水吸收的热量是5.04×104J。
答：水吸收的热量为5.04×104J。
11． 质量 等于 低于 水
【解析】
【详解】
（1）[1]在此实验中，为了比较水和煤油吸热本领的大小，我们可以加热相同的时间，观察升高的温度的不同，也可以让它们其升高相同温度，比较加热时间，来比较它们吸热本领的大小。为了达到实验目的前提条件是：在两个相同的烧杯中应加入初温相同、质量相同的水和煤油。
（2）[2]用相同的电热器对水和煤油加热相同的时间，加热器放出的热量相同，则物质吸收的热量是相同的。
（3）[3]加热相同时间，即吸收相同热量，因水的吸热能力强，水的温度变化小，故水升高的温度低于煤油升高的温度。
（4）[4]实验表明初温相同，质量相同的水和煤油，加热相同的时间，水升高的温度小于煤油升高的温度，因此水吸热的能力更强。
12． 质量 热传递 37 加热时间 a
【解析】
【详解】
（1）[1]探究沙子和水的温度变化与吸热的关系，要控制质量相同，故在两烧杯中分别装入初温度相同且质量相等的沙子和水。
（2）[2]燃料燃烧放出的热量，沙子和水是通过热传递的方式使物体的内能增大。
[3]图乙中，温度计分度值为1℃，向上刻度值变大，所以其示数为37℃。
（3）[4]物质吸收的热量是通过肉眼是无法直接观察到的，可以通过比较加热时间来间接反映沙子和水吸收的热量的。
（4）[5]由图像可知，升高相同的温度，水加热时间长，所以水的温度随时间变化的图像是a。
[6]由图像可知，升高30℃，b用时3min，a用时6min，根据Q=cmΔt，在质量和升高温度相同的情况下，吸热与比热容成成正比，煤油的比热容为：
【点睛】
··
13． 易拉罐 加热时间 2：1 A
【解析】
【详解】
（1）[1]易拉罐金属导热性好，实验结果会更明显，故填易拉罐。
（2）[2]用相同的酒精灯加热，所以通过加热时间来控制吸收热的量。
（3）[3][4]在图像中，5min中内A变化了20℃，B变化了40℃，A和B的温度Δt之比是1：2。由于A和B的吸收的热量Q和质量m相等，由Q=cmΔt可得A、B比热容之比就是2：1。暖手袋要选比热容大的A物质来供热，这样温度下降的才慢，才可以长时间供热。
14． 相等 62 水 小
【解析】
【详解】
（1）[1]比较物质吸热能力的2种方法：①使相同质量的不同物质升高相同的温度，比较吸收的热量（即比较加热时间），吸收热量多的吸热能力强；②使相同质量的不同物质吸收相同的热量（即加热相同的时间），比较温度的变化，温度变化小的吸热能力强。根据比较吸热能力的方法知道，要控制不同物质的质量相同，在两个相同的烧杯中分别装有初温和质量都相同的水和砂石。
（2）[2]由图知道，温度计的分度值为2℃，且此时温度为零上，示数为62℃
（3）[3]加热时间相同时，砂石的温度变化大，根据比较吸热能力的方法，这说明水的吸热性能强。
（4）[4]由上述探究的结论知道，沿海地区，水多，内陆地区水少、沙石多。因为水的比热容较大，白天，相同质量的水和沙石比较，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，使得沿海地区昼夜的温差小。
15． 质量 让物质受热均匀 52 错误 小于
【解析】
【详解】
（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。
16． 静止 做功 比热容
【解析】
【详解】
[1]以汽车为参照物，小明与汽车之间没有位置变化，所以小明是静止的；
[2]在汽油机的一个工作循环中，做功冲程时内能转化为机械能，为汽车提供动力；
[3]因为海水的比热容比沙子的大，在相同光照下（或吸收相同热量）时，沙子的温度升得比水高，所以沙子很烫脚，而海水却是凉凉的。
17． 无规则运动 大 做功
【解析】
【详解】
[1]打开一瓶香水，不久就会闻到香味，这是扩散现象，是由于分子在不停地做无规则运动造成的。
[2]因为水的比热容大，同样质量的水和空气比较，吸收相同的热量时，升高温度更少，故夏天烈日下，游泳池里的水温比空气温度低；而放出相同的热量时，降低的温度更少，故晚上，游泳池里的水温比空气温度高。
[3]“搓手”的方法使手暖和起来，是利用摩擦生热，通过做功的方法增加手的内能。
18． 相同 铝 铜
【解析】
【详解】
[1]把质量和温度都相同的铁球、铝球和铜球同时投入沸腾的水中，一段时间后，由于热传递，铁球、铝球和铜球的温度都等干水的沸点，三球温度变化相同。
[2][3]铝的比热容最大，铜球的比热容最小，由热量公式可知，质量和温度都相同的铁球、铝球和铜球升高相同的温度，铝吸收的热量最多，铜球收的热量最少。
19． 4.2×104 8.4×104 50
【解析】
【详解】
[1]水吸收的热量为
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg ℃）×0.5kg×（40℃-20℃）=4.2×104J
[2]煤气完全燃烧放出的热量为
Q放=mq=2×10-3kg×4.2×107J/kg=8.4×104J
[3]煤气灶烧水的效率为
20． 0.45×103焦每千克摄氏度 一定大于
【解析】
【详解】
[1][2]查表中数据可知铁的比热容是，比热容的单位是焦每千克摄氏度，所以读作0.45×103焦每千克摄氏度。
[3]质量为10千克的水温度降低20℃放出的热量为
放出的热量全部被质量为5千克的铁块吸收，则铁块升高的温度为
所以铁块升高的温度一定大于40℃。
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