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第1节 热量 比热容
课时1 比热容及其应用
基础练
01 比较不同物质的吸热能力
1.为了比较水和煤油吸热本领的大小,某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。
物质 质量/g 初温/℃ 末温/℃ 加热时间/min
水 60 20 45 6
煤油 60 20 70 6
(1)实验中应保证水和煤油的初温与 (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 (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 (填“高于”“等于”或“低于”)煤油升高的温度。
(4)实验表明, (填“水”或“煤油”)的吸热能力更强。在物理学中,我们用 这一物理量来描述物质的这种特性。
02 比热容
2 2023·四川南充模拟]对于同一物态的某种物质,根据 得知 ( )
A.比热容跟热量成正比
B.比热容跟质量成反比
C.比热容跟温度变化成反比
D.吸收或放出的热量跟质量与温度变化的乘积之比是个恒量
3 下表列出一些物质的比热容,根据表中数据,下列判断正确的是 ( )
物质 水 煤油 冰 铝 铜
比热容/ 4.2×10 2.1×10 2.1×10 0.88×10 0.39×10
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
03 水的比热容的特点及应用
4 2版课标母题 P23 主题样例 1 改编 暑假,小兵赤脚在烈日当空的小河边玩耍时发现岸上的石头热得烫脚,而河水却比较凉,其主要原因是 ( )
A.水吸收的热量少,因此河水比岸上石头的温度低
B.石头的吸热能力强,因此石头升温快
C.水的比热容比石头的大,受太阳照射的条件相同时,水温上升较少
D.小兵的错觉,实际上岸上石头与河水的温度相同
易错练
易错点:误认为比热容随质量的改变而改变
5 某同学在劳技课上,用切割机把一个铜块切成了相等的两半,则其中的一半铜块 ()
A.质量、密度、比热容均减小一半
B.质量减小一半,密度、比热容均不变
C.质量、密度减小一半,比热容不变
D.密度不变,质量、比热容减小一半
能力练
6。新趋势跨学科实践夏日晴朗的白天,在太阳光照射下,某海边城市陆地与海面之间空气流动示意图(图中箭头表示空气流动方向)合理的是 ( )
7如图,用规格相同的两试管分别装上质量相同的煤油和水,隔着石棉网同时对两试管加热(水的比热容比煤油的大),图中图线能反映该实验情况的是 ( )
8(多选)[2023·广东广州荔湾区期末]用相同的酒精灯分别对a、b两种液体加热(如图甲所示),根据测得的数据分别描绘出两种液体的温度随时间变化的关系图像(如图乙所示)。在相同的时间内两种液体吸收的热量相等,不计液体热量的散失,分别用 、 表示a、b两种液体的质量和比热容,则结合图中信息做出的下列推断正确的是 ( )
A.若 则 > B.若 则
C.若 则 D.若 则
9小宁将质量和初温相同的铁和陶瓷两种材料制成的勺子浸没在沸水中煮足够长的时间进行消毒,铁的比热容小于陶瓷的比热容。则消毒结束时,两把勺子的温度关系是 t铁 (填“>”“<”或“=”)t陶瓷,内能增加较多的是 (填“铁”或“陶瓷”)勺子。
10如图表示1 kg不同物质温度升高1℃吸收的热量。水、酒精和煤油的质量和初温都相同时,由图可知,若吸收相同热量, 温度升高最多;若升高相同温度时, 吸收热量最多,因为它具有较大的 ,经常用作冷却剂。
11 宁夏中卫地区气候干燥,昼夜温差很大,当地特产压沙瓜,被称为“石头缝里长出的西瓜”,如图所示。每到种植季节,瓜农们把发了芽的西瓜种子种到覆盖了沙石的土壤中,这样可以利用沙石有效蓄水和保温,保证芽苗在深夜不会被冻伤。请你根据以上材料所给信息,利用比热容知识分析:为什么瓜农在土壤上覆盖沙石后,能起到保温作用
12 链教材 P13 拓展实验改编如图甲所示,在“比较不同物质吸热能力”的实验中,用铁夹将温度传感器及分别盛有A 液体和 B 液体的两个试管固定在铁架台上,温度传感器的探头部分与试管内的液体良好接触,两只温度传感器通过数据采集线与计算机相连接,液体温度随时间变化的关系图像如图乙所示。
(1)试管中的A、B液体除初温相同外,还应保证 相同。
(2)实验中,加热时间长短反映的是 。
(3)在两种液体都不沸腾的前提下,小明认为要把甲、乙两种液体加热到相同的温度然后进行比较;小芳认为要加热相同的时间然后进行比较。你认为方法可行的是 (填“仅小明可行”“仅小芳可行”或“两人都可行”)。
(4)分析图乙可知 (填“A”或“B”)液体的比热容大。
(5)若A、B两种液体中,A液体是水,B液体的比热容是 J/(kg·℃)。[已知
微专题1 有关物质比热容的分析与应用
角度1:与比热容有关的图像问题
1 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)。如图是 A和 B 两种液体的温度随加热时间变化的关系图像,下列说法正确的是 ( )
A. A 的比热容与B的比热容之比为2∶1
B. A 的比热容与B的比热容之比为2∶3
C. A和B 升高相同的温度,B吸收热量较多
D.都加热 t 时间,B吸收热量比 A 吸收热量多
角度2:应用比热容分析实际问题
2 生产生活中,我们常利用水的比热容大这一特征,下列事例中与这一特征无关的是 ()
A.图甲:核电站受损后灌注海水降温
B.图乙:汽车发动机中用水循环冷却
C.图丙:晚间,在春播秧田里灌水保温
D.图丁:深秋夜晚,给橘子喷水可防冻
课时 2 热量的计算
基础练
01 利用Q=cm△t及其变形公式计算
1 把质量为10 kg,温度为20℃的水加热到100℃,水吸收的热量是 ( )
C.4.2×10 J
2链教材 P15动手动脑学物理第4题改编若质量为2kg的某种物质温度从20℃升高到40℃时,吸收的热量是 则该物质的比热容为 J/(kg·℃);比热容是物质自身的性质,与质量、吸收或放出的热量均 (填“有关”或“无关”)。
3 在标准大气压下,质量为1 kg,20℃的水吸收了 J的热量后,温度升高了 ℃,砂石的比热容为 当质量为30kg的砂石放出8 的热量后,其温度将降低 ℃。
02 热量计算的比例问题
4 甲、乙两物体的比热容之比为2∶1。若使它们升高相同的温度,吸收的热量之比为3∶1,则甲、乙两个物体的质量之比为 ( )
A.1:2 B.2:1 C.3:2 D.4:1
5[2023·河南南阳第十三中学期中]如图所示,物质固态时的比热容与液态时的比热容之比是( )
A.1:2 B.1:1 C.1:4 D.2:1
6甲、乙两铁块,质量之比是2:1,甲、乙吸收相同的热量,甲温度升高了20℃,两铁块的比热容之比是 ;乙温度升高了 ℃;若甲、乙升高温度之比为3∶2时,吸收热量之比为 。
03 热平衡方程Q吸=Q放的简单应用
7小明早上喝牛奶时觉得太烫了,用温度计测得牛奶的温度为66 ℃,于是,他用适量11 ℃的冷水对牛奶降温,最后得到了 36 ℃的混合液550g。已知在混合过程中有2310 J的热量损失到空气中,则用了多少千克的冷水 [假设牛奶的比热容和水相同,水的比热容是
易错练
易错点:不能正确区分“升高到”与“升高了”
8某太阳能热水器中装有50 L 的水,某天在阳光的照射下,该热水器中水的温度从25℃升高到45℃,这些水吸收了多少热量 如果热水器中水的温度从25℃升高了45℃,水吸收的热量又为多少 [已知水的比热容是
能力练
9用两个相同的电热器给质量同为2kg的物质甲和水加热,它们的温度随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 ( )
D.条件不足,不能计算
10用两个相同的电加热装置,分别给质量、初温都相同的甲、乙两种液体同时加热,忽略散热损失,两液体的温度随时间变化的关系图像如图所示,由图像可知,两种液体的初温是 ,加热相同的时间,甲、乙吸收的热量之比是 ,甲、乙的比热容之比是 。
11 [2023·山东青岛第三十九中期中]我国许多城市中建有大型绿地,绿地中的人工湖具有“吸热”功能,盛夏季节能大大减弱周围地区的“热岛效应”。某人工湖湖水的质量为10 000 t,若水温平均升高0.8 ℃,则湖水吸收的热量为 J。若这些热量被等质量的沙石吸收( 则沙石升高的温度 (填“大于”“等于”或“小于”)
12[2023·江苏启东建新中学期中]将一个质量为5kg 、温度为60℃的铁球,投入到1标准大气压下的沸水中加热一段时间,然后将铁球取出,放入初温为48℃的2.3kg 的水中,直到它们达到热平衡,忽略热量损失。已知: 求:
(1)铁球在沸水中吸收的热量;
(2)铁球和水达到热平衡时的温度。
培优练
13 实验测得1 kg某物质熔化时温度随时间变化的关系图像如图所示。已知该物质在液态下的比热容 设该物质从热源吸热的功率恒定不变。根据图像解答下列问题:
(1)该物质在第 4 min 时的内能 (填“大于”“等于”或“小于”)第8 min时的内能;
(2)求该物质在第 10~14 min 内吸收的热量;
(3)求该物质为固态时的比热容c 。
课时1 比热容及其应用
1.(1)质量 (2)等于 (3)低于 (4)水 比热容 解析(1)在此实验中,为了比较水和煤油吸热本领的大小,我们可以对它们加热相同的时间,观察升高的温度的不同;也可以让它们升高相同温度,比较加热时间的不同,来比较它们吸热本领的大小。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)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)根据题表中的数据可知,质量相同的水和煤油,吸收相同的热量后,水升高的温度低于煤油升高的温度。(4)由(3)分析可知,水的吸热能力更强,物理学中用比热容来描述物质吸热本领的大小。
满分攻略
在探究物质吸热能力的实验中,需要应用控制变量法和转换法,用相同的热源对液体加热,液体在相同时间内吸收的热量相同。质量相同的不同液体吸收相同的热量时,温度变化不明显的液体吸热能力强。
2. D解析 比热容是物质本身的一种特性,与物质的种类、状态有关。对同一物态的某种物质而言,吸收或放出的热量跟质量与温度变化的乘积之比是一恒量,即比热容。故A、B、C错误,D正确。
满分攻略
3. C解析由题表中数据可知,不同物质的比热容一般不同,但也有相同的,如煤油和冰,故A错误。水和冰是同种物质,状态不同,其比热容是不同的,说明比热容与物质状态有关,物质的物态发生变化时,比热容也会发生变化,故B 错误。由题表中数据可知,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,由Q=cm△t 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,因为水的比热容大,所以根据 可知,水升高的温度少,故D 错误。
4. C解析 因为水的比热容比石头的大,受太阳照射的条件相同时,水的温度升高得少,故河水比较凉,而石头的温度升高得多,故石头热得烫脚。故选C。
5. B解析 用切割机把一个铜块切成了相等的两半,铜块的体积和质量都减半,但密度是物质的一种特性,它不随质量和体积而改变,所以铜块的密度不变;比热容也是物质的一种特性,其大小仅与物质的种类和所处的状态有关,铜块状态没有改变,所以比热容不变。
易错总结
(1)比热容是物质的一种特性,其大小仅与物质的种类和所处的状态有关。(2)密度是物质的一种特性,每种物质都有自己的密度,不同物质的密度一般不同,质量、体积的变化一般不会引起密度的变化。质量不变,只有气体在膨胀和被压缩时,密度会发生明显的变化。
6. A解析因为水的比热容比泥土、砂石的比热容大。白天,在太阳照射下,海水温度上升慢,陆地温度上升快,热空气上升,近海面空气从海洋吹向陆地,形成海风,高空的空气从陆地吹向海洋,故A正确。
7. C解析 用规格相同的两试管分别装上质量相同的煤油和水,放在同一石棉网上,同时对两试管加热,相同时间两种液体吸收的热量相同,而题图A、B中反映了相同时间吸收的热量不同,故A、B不符合题意;由于水的比热容较大,在质量相同、加热时间相同时,吸收的热量相同,水的温度升高的较小,故C 符合题意,D不符合题意。故选C。
8. BC 解析 若 吸收相同的热量,a的温度升高幅度大,由 知,a的比热容较小,b的比热容较大,故A 错误,B正确;若 吸收相同的热量,a的温度升高幅度大,由 知,a的质量较小,b的质量较大,故C 正确,D错误。
9.=陶瓷 解析水沸腾后温度不再升高,则将铁、陶瓷两种材料制成的勺子浸没在沸水中煮足够长的时间,二者的温度一定相同,具与沸水的温度相同;由题意可知,两勺子的质量相同、升高的与沸水无温度差
温度相同,且C铁10.煤油 水 比热容 解析由题图可知,1kg不同物质温度升高1 ℃吸收的热量水最多、酒精次之、煤油最少,由 可知,水的比热容最大、酒精次之、煤油最小,当它们质量和初温都相同时,吸收相同热量,煤油温度升高最多;升高相同温度时,水吸收热量最多;因为水具有较大的比热容,所以经常用作冷却剂。
11.瓜农在种有发了芽的西瓜种子的土壤上覆盖沙石,由于沙石可以有效蓄水,到了晚间,在放出相同热量的情况下,由于水的比热容较大,水的温度降得少一些,从而保证了芽苗在深夜不会被冻伤,起到保温作用。
12.(1)质量 (2)物质吸收热量的多少 (3)两人都可行 (4)A (5)2.8×10 解析 (1)为了便于比较A、B液体吸热能力的强弱,实验时除了让A 液体和B液体初温相同外,还必须控制A液体和 B 液体的质量相同。(2)实验中物质吸收热量的多少是通过加热时间的长短来反映的。
(3)比较吸热能力的第1种方法: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,故小明的方法可行;比较吸热能力的第2种方法:使相同质量的不同物质吸收相同的热量,比较温度的变化,温度变化小的吸热能力强,小芳的方法可行,故两人方法都可行。(4)由题图乙知,加热 20 min 后,B 升温8 60℃,A升温( ,根据比较吸热能力的第2种方法可知,A液体的比热容大。(5)加热相同的时间,吸收的热量相同,根据c= 可知,在质量和吸收热量相同的情况下,比热容与温度的变化量成反比,故B 液体的比热容
微专题2有关物质比热容的分析与应用
1. A烧杯由题意知,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,在时间t内,电加热器放出的热量相等,不计热量损失,则A、B吸收的热量相同。由题图可知,A的温度变化量 ,B的温度变化量 ,A、B的质量相同,由Q=cm△t得 则 ,故 A 正确,B、D 错误。由题图可知,A、B升高相同的温度,加热A 的时间长,A吸收的热量多,故C 错误。
图解物理比热容图像的分析方法
方法一:控制升高的温度相同,比较它们吸收热量的多少(加热时间的长短)。
方法二:控制它们吸收的热量(加热时间)相同,比较升高的温度。
2. D解析用海水给受损的核电站降温,汽车发动机中用水循环冷却,晚间在春播秧田里灌水,都是利用了水的比热容大这一特征。深秋夜晚,给橘子喷水,水在结冰时,放出热量,起防冻作用,利用的是物态变化。故D 符合题意。
课时2 热量的计算
1. A解析 水吸收的热量 故选A。
无关 解析 该物质的比热容 c= 比热容是物质的一种特性,只与物质的种类和状态有关,与物体吸收或放出的热量的多少、温度的变化、质量的大小等均无关。
.80 3 解析 根据 可知,水的温度变化量 水的末温 ,由于在标准大气压下水的沸点为100℃,所以水温升高值 ,根据Q=cm△t可知,砂石 降 低 的 温 度 值
4. C解析甲、乙两物体的比热容之比是2∶1,升高的温度之比是1:1,吸收的热量之比是3:1,由 可得 则 故选C。
5. C 解析由题图可知,AB 段为固态,CD 段为液态,这两个阶段所吸收的热量之比等于其加热时间之比,即 而这两个阶段温度的变化量之比为( 所以根据公式 可得,物质固态时的比热容与液态时的比热容之比 故选C。
6.1 : 1 40 3:1解析比热容是物质的特性,与物质的种类和状态有关,与质量、吸收的热量和温度变化量无关,根据题意可知,甲、乙均是铁块,所以两铁块的比热容之比是1:1。甲、乙吸收相同的热量,由Q =cm△t 知,甲、乙升高的温度之比 根据题意可知, 20℃,则乙升高的温度 40℃。若甲、乙升高温度之比 3:2,则两物体吸收的热量之比 3):(1×2)=3:1。
7.
图解物理 热平衡图像分析
8.解水的体积V=50 L=0.05 m ,水的质量m=
若水的温度升高到45℃,则这些水吸收的热量 注意“升高了”与“升高到”的区别
水的温度升高了45℃,则这些水吸收的热量( 注意“升高了”与“升高到”的区别
10 J。
9. C麻新 水加热 20 min 吸收的热量Q水吸 = 水加热10 min 吸收的热量 因为用两个相同的电热器给质量相同的物质甲和水加热,甲物质10 min 吸收的热量 10 J。故选C。
10.20℃ 1:1 3:7 解析 由题图可知,甲、乙两种液体的初温都是20℃ ;用两个相同的加热器分别给质量、初温都相同的甲、乙两种液体加热,加热相同的时间,吸收的热量相同,即吸收的热量之比为1:1;都加热90 min,甲升高的温度为 ,乙升高的温度为50℃- ;题图中所示甲升高的温度高,说明甲的比热容比乙的比热容小;根据公式Q=cm△t可知,吸收的热量、物质的质量相同时,比热容之比与升高的温度之比成反比,即
满分攻略
利用图像分析比热容的大小
一定 确定横坐标与纵坐标的含义
二选 选定一个时间或温度
三析 分析时间与温度之间的关系
四判 判断比热容的大小
大于 解析湖水吸收的热量 由题知,水和沙石的质量m相同,吸收的热量相同,因为 所以 ,即吸收相同的热量,沙石升高的温度大于0.8℃。
12.被题思路
解(1)铁球在沸水中吸收的热量Q吸=C铁m软(t-
(2)将铁球取出,放入初温为48 ℃的2.3kg 的水中,直到它们达到热平衡,忽略热量损失,则水吸收的热量等于铁球放出的热量,即 设达到热平衡时的温度为t',所以有( 即 解得t'=58℃。
13.解(1)小于
(2)由题图可知,该物质从第10~14 min,升高的温度为20℃,
第10~14 min 内吸收的热量
(3)该物质在0~2m in的过程中,加热时间t=2m in,
该物质从热源吸热的功率恒定不变,在相同时间内该物质吸收的热量相同,
则前 2m in 吸收的热量
由题图可知,该物质在此过程中为固体,质量m=1 kg,温度的变化量
所以该物质为固态时的比热容