13.3 比热容(1)
【课时衔接】
1.(内能、热量与温度)关于温度、热量和内能,下列说法正确的是 ( )
A.物体吸收了热量,温度一定升高
B.温度高的物体含有的热量多
C.温度相同的物体,内能不一定相同
D.物体内能增加,一定从外界吸收了热量
【基础通关】
2.（核心素养：物理观念）水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃),它表示的物理意义是 。若将一杯水倒掉一半,剩下半杯水的比热容是 。水凝固成冰后比热容 (选填“改变”或“不变”)。
3.（真情境）图中所描述的情景为海滨 (选填“中午”或“夜晚”)的情况。夏天,从游泳池游泳后起来的人身上感觉凉快,是因为水 。
4.（教材变式练）依据表格中的数据,下列说法正确的是 ( )
物质 比热容c/[J/(kg·℃)]
水 4.2×103
煤油 2.1×103
砂石 约0.92×103
A.水的温度升高1 ℃需吸收4.2×103 J的热量
B.一杯水倒出一半,杯内剩余水的比热容不变
C.水和砂石放出相同的热量,水的温度降低得较多
D.使质量相等的水和煤油都升高1 ℃,煤油吸收的热量较多
5.关于比热容的大小,下列说法正确的是 ( )
A.跟物体的质量有关
B.跟物体温度变化的多少有关
C.跟物体吸、放热量的多少有关
D.比热容是物质自身的性质,与以上因素无关
6.
用相同的电加热器分别对质量相等的A和B两种液体加热(不计热量损失),如图,这是A和B的温度随加热时间变化的图像,下列说法正确的是 ( )
A.A与B的比热容之比为1∶2
B.A与B的比热容之比为3∶2
C.都加热t时间,A和B吸收热量之比为1∶1
D.A和B升高相同的温度,吸收热量之比为1∶1
7.“早穿皮袄午穿纱,围着火炉吃西瓜”是对大漠气候的生动描写,而沿海地区昼夜温差则不大,这是由于砂石与水相比,砂石 ( )
A.热值小 B.比热容小
C.吸热能力强 D.含有的热量多
8.（核心素养：科学探究）用相同的电加热器给等质量的水和食用油加热相同的时间,水和食用油吸收的热量 (选填“相同”或“不相同”),可以通过比较 来判断它们吸热能力的强弱。
【素养提升】
9.（新素材）近年来,手机行业的竞争异常激烈,各厂家在提供高性能手机的同时,不断研发散热系统,这主要是防止手机CPU发热,导致运行变慢。图为某厂商生产的配有“水冷循环系统”降温的智能手机,这是利用了水的 较大;假设一段时间后,该系统内0.03 kg的水温度升高了20 ℃,则水吸收了 J热量。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
10.夏季在海边,由于水和砂石的比热容不同,常能够形成海风或者陆风。从海上吹向陆地的风为海风,反之为陆风。如图,这是某地空气流动情况,据此判断此时为 ( )
A.白天,形成的是海风
B.晚上,形成的是海风
C.白天,形成的是陆风
D.晚上,形成的是陆风
11.（素养拓展练）某物质凝固过程中的温度-时间图像如图所示,下列从图像中获得的信息不正确的是 ( )
A.这种物质是晶体,其熔点是40 ℃
B.在AB段物质放出热量,内能减少
C.在B点和C点的内能相等
D.该物质在固态时的比热容比液态时的比热容小
12.如图所示,用同样的器材进行实验,现仅根据加热时间长短即可比较两种不同物质的吸热本领,则以下说法错误的是 ( )
A.应控制两种物质的质量相等
B.应使用相同燃料对两种物质进行加热
C.应该控制两种物质的温度增加量相等
D.两次加热需控制消耗燃料质量相等
13.图为小红同学做“探究不同物质比热容大小”的实验。她先将石棉网放在铁圈上,然后将质量相等的沙子和水分别装在相同的烧杯中,测出沙子和水的初温,并同时将烧杯放在石棉网上,再用相同的酒精灯加热并不断搅拌,每隔0.5 min记录一次温度,实验记录如表所示。
时间/min 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
温度 /℃ 沙子 20 22 24 28 32 36 40 44 48
水 20 20.5 21 22 23 24 25 26 27
(1)实验中用 间接反映液体吸收热量的多少,这种研究方法是 法。
(2)如果使用质量和初温都相同的沙子和水,最后它们的温度相同,则沙子吸收的热量 (选填“大于”、“小于”或“等于”)水吸收的热量,该实验表明 (选填“沙子”或“水”)的比热容大,吸热的能力更强。
参考答案
1.C 解析:物体吸收热量,内能增加,但温度不一定变化,如晶体熔化,内能增加,但温度不变,故A错误;热量是一个过程量,不能说物体含有多少热量,故B错误;物体的内能与质量、温度、状态等多个因素有关,不能只根据温度判定内能的大小,所以两物体温度相同,内能不一定相同,故C正确;改变物体内能有两种方式,即做功和热传递,物体内能增加也可能是做功导致的,故D错误。
2.1 kg水温度升高1 ℃时吸收的热量是4.2×103 J 4.2×103 J/(kg·℃) 改变
3.夜晚 蒸发吸热
4.B
5.D 解析:比热容是物质的一种属性,与物质的种类和状态有关,与物体的质量、温度变化多少以及吸、放热量的多少均无关,故A、B、C错误,D正确。
6.C 解析:由于A、B液体质量相等,初温相同,用相同的加热器加热相同的时间t min,表示A、B吸收的热量相同,A温度升高了ΔtA=40 ℃-20 ℃=20 ℃,B温度升高了ΔtB=60 ℃-20 ℃=40 ℃,mA∶mB=1∶1,QA∶QB=1∶1,ΔtA∶ΔtB=20 ℃∶40 ℃=1∶2,根据Q吸=cmΔt可得,cA∶cB=∶=××=××=2∶1,故A、B均错误;用相同的加热器对A、B液体都加热相同的时间t min,A、B吸收的热量相同,即A、B吸收的热量之比QA吸∶QB吸=1∶1,故C正确;由于A、B液体质量相等,即mA∶mB=1∶1,初温相同,当A、B升高相同的温度,即ΔtA'∶ΔtB'=1∶1,A吸收的热量Q吸A'=cAmAΔtA',B吸收的热量Q吸B'=cBmBΔtB',又cA∶cB=2∶1,则A、B吸收的热量之比Q吸A'∶Q吸B'=(cAmAΔtA')∶(cBmBΔtB')=××=××=2∶1,故D错误。
7.B
8.相同 升高的温度
9.比热容 2520
10.A 解析:因为海水的比热容比陆地(泥土、沙石)的比热容大,白天在太阳照射下,陆地和海水吸收相同的热量,海水温度上升得少;陆地吸热后,温度上升得多,热空气上升,海面冷空气就会来补充,于是冷空气沿海面吹向陆地,形成海风,图中近地面的风向为从海洋吹向陆地,是海风,且陆地近地面为上升气流,说明图为白天形成的海风。
11.C 12.D
13.(1)加热时间 转换
(2)小于 水
213.3 比热容(2)
【课时衔接】
1.(比热容)2021年5月15日,我国“天问一号”探测器首次登陆火星并执行火星探测任务。火星又被称为沙漠行星,它的地表沙丘、砾石遍布,没有稳定的液态水,在这样的环境下,火星的昼夜温差应该 (选填“较大”或“较小”),原因是沙石的 较小。火星上常见的沙尘暴 (选填“能”或“不能”)说明分子处于永不停息的无规则运动中。
【基础通关】
2.（核心素养：物理观念）(1)物体温度升高, 热量,其计算公式为 ;
(2)物体温度降低, 热量,其计算公式为 。
3.汽油机用水作为冷却剂,主要是因为水的 较大。某人工湖湖水的质量为2×107 kg,若水温升高4 ℃所需的热量被同等质量的砂石吸收(c砂石4.（新素材）如图所示,父亲节的晚上,小明精心准备了艾草,为忙碌了一天的爸爸泡脚,缓解疲劳。下列相关说法中,正确的是 ( )
A.煮艾草时艾草味道更浓,是因为分子热运动更剧烈
B.泡脚水的温度越高,所含的热量越多
C.泡脚是通过做功的方式改变了脚的内能
D.泡脚过程中水的温度降低,比热容变小了
【素养提升】
5.一冰块先后经历了以下三个过程:
①-10 ℃的冰到0 ℃的冰,吸收热量Q1;
②0 ℃的水变为10 ℃的水,吸收热量Q2;
③10 ℃的水到20 ℃的水,吸收热量Q3。
已c冰A.Q1B.Q1C.Q1D.Q1=Q2=Q3
6.（真情境）淬火是金属热处理工艺之一,是指把金属制品加热到一定温度后放在水、油或空气中迅速冷却,以提高金属的硬度和强度。现将一质量为1.5 kg的金属块加热到420 ℃,然后放在室温为20 ℃的空气中自然冷却,问:
(1)金属块在冷却到室温的过程中放出多少热量
(2)若这些热量全部被35 ℃、1 kg的水吸收,在一标准大气压下水温升高多少摄氏度 [已知该金属的比热容为0.49×103 J/(kg·℃),水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
7.实验测得0.5 kg某物质温度随时间变化的图像如图所示,已知物质在固态下的比热容为c1=2.1×103 J/(kg·℃)。假设这种物质单位时间内从热源吸收的热量恒定不变,根据图像解答下列问题:
(1)求在最初的2 min内物质吸收的热量。
(2)求该物质在液态下的比热容c2。
8.质量为2 kg的金属块,被加热到200 ℃后放入1 kg、20 ℃的冷水中,不计热量损失,热平衡后,水和金属块的温度均为50 ℃,c水=4.2×103 J/(kg·℃)求:
(1)在此过程中水吸收的热量。
(2)金属块放出的热量。
(3)金属块的比热容。
参考答案
1.较大 比热容 不能
2.(1)吸收 Q吸=cm(t-t0) (2)放出 Q放=cm(t0-t)
3.比热容 大于
4.A
5.A 解析:比较①、②,由Q吸=cmΔt可知,冰和水的质量相等,升高的温度相等,因水的比热容大于冰的比热容,所以水吸收的热量大于冰吸收的热量,即Q16.解:(1)金属块放出的热量:
Q放=c金m金(t0金-t金)=0.49×103 J/(kg·℃)×1.5 kg×(420 ℃-20 ℃)=2.94×105 J
(2)由题知,水吸收的热量Q吸=Q放=2.94×105 J,
由Q吸=cmΔt得,水升高的温度:
Δt水===70 ℃
水的末温:
t水=Δt水+t0=70 ℃+35 ℃=105 ℃
在标准大气压下,水的沸点为100 ℃,水沸腾后吸热,温度保持100 ℃不变,水的末温为100 ℃,水升高的温度为100 ℃-35 ℃=65 ℃。
7.解:(1)在最初2 min内,物体处于固态的升温吸热过程,因m=0.5 kg,c1=2.1×103 J/(kg·℃),Δt1=0 ℃-(-20 ℃)=20 ℃,所以物质吸收的热量:
Q吸=c1mΔt1=2.1×103 J/(kg·℃)×0.5 kg×20 ℃=2.1×104 J
(2)由图像可知,10~12 min内物质处于液态,温度升高Δt2=10 ℃,因单位时间内吸热多少恒定不变,所以吸收的热量:
Q吸'=Q吸=2.1×104 J
该物质在液态下的比热容:
c2==
=4.2×103 J/(kg·℃)
8.解:(1)水吸收的热量:
Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(50 ℃-20 ℃)=1.26×105 J
(2)不计热量损失,热平衡后,金属块放出的热量:
Q放=Q吸=1.26×105 J
(3)由Q放=cmΔt可得金属块的比热容:
c金===0.42×103 J/(kg·℃)
2
