第1章 内能(复习讲义)
单元目标
考点要求 新课标要求 命题预测
分子热运动 知道常见的物质是由分子、原子构成的。了解分子热运动的主要特点,知道分子动理论的基本观点。 属于常考热点。考题形式以选择题、填空题为主,有时也会出现在综合题中。主要命题点有:对分子热运动理论的理解、扩散现象的判断、分子间相互作用力等。
内能 了解内能和热量。 对物体内能的认识和理解,属于易错的考点。改变物体内能的方式是常考热点,也是与生活实际结合最紧密的考点。有关此考点的考题中,选择题多于填空题。此考点的命题点主要有:内能的概念、影响物体内能大小的因素、改变内能的两种方式、温度与内能以及热量的辨析等。
比热容 通过实验,了解比热容。能运用比热容说明简单的自然现象。 比热容是本单元重点内容,无论比热容的概念还是比热容的应用,都属于常考热点。对此考点的考查常见题型有选择题、填空题、计算题,有时也会出现实验探究题和简答题。命题点大都是:比热容的概念、比热容的相关计算、水的比热容大的应用、探究不同物质的吸热能力等。
跨学科实践:风 了解风的形成及其特征;认识风在自然界的角色与影响。 跨学科实践:风,教材新增内容,着重考查运用知识解决实际问题。考题形式以选择题、填空题为主,兼有综合题。主要命题点:海陆风和陆海风、城市热岛效应等。
思维导图
知识点
一、分子热运动
知识点 重点归纳 常见易错点
物质的构成 物质的构成:常见物质是由大量及其微小的粒子_______、_______构成的。 分子的大小:分子的直径很小,通常以_______来量度,肉眼看不见。
分子热运动 ①物质的扩散:气体、液体和固体分子都在不停地做无规则运动,能彼此进入分子的间隙中,即固体、液体和气体都会发生扩散现象。 ②扩散现象:不同的物质相互接触时,彼此进入对方的现象叫扩散。如“花香袭人”“酒香不怕巷子深”等。扩散现象表明:一切物质的分子都在永不停息地做_______运动,也说明物质的分子间存在 _______。影响扩散的因素:温度越高,扩散越______(即分子无规则运动跟温度有关,温度越高分子无规则运动越_______)。将50mL水注入装有50mL酒精的量筒中,摇晃几次量筒,使水和酒精混合均匀,观察量筒中的液体体积_______100mL。 ③分子热运动:分子无规则运动的快慢与_______有关;温度越高,物质扩散得越______,分子运动越_______。 ①物质的分子运动和机械运动是不同的。分子运动是我们肉眼看不见的,如“香味扑鼻”“槐花飘香”;人眼直接看见的运动都是机械运动,如“尘土飞扬”“沙尘翻滚"等。 ②0℃的物体分子照样做无规则热运动:一切物质的分子都在不停地做无规则热运动。只是分子运动的剧烈程度不同。温度低时,分子热运动相对缓慢,但并没有停止,不能错误的认为0℃时物质分子不再做热运动。
分子间作用力 ①将两个铅柱的底面削平、削干净,然后紧紧地压在一起,两个铅柱就会结合起来,甚至下面吊上重物都不能把它们拉开。说明分子间存在_______。 ②在一个注射器中装入一些水,用手指堵住注射口,用力压活塞,发现压缩液体却很困难。说明分子间存在_______。 ③分子间同时存在相互作用的引力和斥力;分子间的引力和斥力都跟分子间_______有关系。分子间的距离变小,作用力表现为_______;分子间的距离变大,作用力表现为_______;如果分子相距很远,作用力就变得十分微弱,可以_______。 ④固液气三态物质的宏观特性和微观特性: 物态固态液态气态分子模型图分子间距离很小较大很大分子间距离分子间作用力很大较大很小,可以忽略分子间作用力分子运动情况只能在平衡位置附近做微小振动既可以在一个位置振动,又可以移到另一位置振动除碰撞外,做匀速直线运动分子运动情况有无固定体积有有无有无固定体积有无固定形状有无无有无固定形状
①分子间同时存在相互作用的引力和斥力,实际表现出来的是分子引力和斥力的合力。 ②固体中分子之间的距离小,相互作用力很大,分子只能在一定的位置附近振动,所以既有一定的体积,又有一定的形状。 ③液体中分子之间的距离较小,相互作用力较大,以分子群的形态存在,分子可在某个位置附近振动,分子群却可以相互滑过,所以液体有一定的体积,但有流动性,形状随容器而变化。 ④气体分子间的距离很大,相互作用力很小,每一个分子几乎都可以自由运动。所以气体既没有固定的体积,也没有同定的形状,可以充满整个空间。
考点二:内能
知识点 重点归纳 常见易错点
内能 ①分子动能和分子势能:构成物质的分子做无规则运动所具有的能量称为分子动能。物体的温度越高,分子运动得越______,分子动能越______;分子之间具有一定的距离,也具有一定的作用力,因而分子具有势能,称为分子势能。 ②物体内部所有分子_______的动能与分子间相互作用的势能的总和,叫做物体的内能。内能的单位:_______,简称焦,符号______。 主要影响因素:①温度;②质量;③物体的内能与其体积、状态也有关。 ①内能和机械能:a.内能是指物体的内能,不是分子的。内能是物体内部所有分子共同具有的动能和势能的总和,不能说内能是个别分子和少数分子所具有的;b.物体的温度、质量、体积和状态均不同时,无法比较内能的大小;c.机械能与物体的机械运动情况有关;内能与物体内部分子的无规则运动和分子之间的相互作用情况有关。 ②对热传递的理解:a.热传递的方向:热量只能自发地从高温物体传到低温物体,直至温度相同;b.热传递过程中传递的是内能(热量),而不是温度,而且内能是从高温物体传递到低温物体,而不是从内能多的物体传递到内能少的物体。 ③温度、热量和内能辨析:a.三者的关系:一个物体温度升高了,内能增加;一个物体内能增加了,它的温度不一定升高,如晶体熔化、液体沸腾;一个物体吸收了热量,它的内能一定增加(物体不对外做功);一个物体内能增加了,不一定吸收了热量,有可能是外界对物体做了功;一个物体吸收了热量,温度不一定升高,如晶体熔化、液体沸腾等。 b.内能和物体的种类、质量、状态和温度有关,所以对于同一物体,温度升高,内能一定增加,但内能增加的结果却可能是状态改变。 c.内能的改变同时有吸、放热和做功两种方式,因此内能和热量没有唯一确定关系; d.温度和热量没有直接关系。
①热传递改变物体内能:a.热传递:能量从高温物体传到低温物体,或者是从同一物体的高温部分传到低温部分,低温物体温度_______,内能_______,高温物体温度_______,内能_______。例如,如用暖袋暖手、给工件淬火、烧水等;b.对热传递的理解:条件(不同物体或同一物体的不同部分之间存在_______)、方向(由高温物体转移到低温物体或由物体的高温部分转移到低温部分)、最终状态(末温相同,没有温度差)、实质(是能量的转移,能量的形式并未发生变化);c.热量:热传递过程中,传递能量的多少叫作_______,热量的单位是_______;热量是能量转移多少的量度,是一个过程量,它存在于热传递的过程中,只有发生了热传递,有了能量的转移,才能讨论热量问题,离开热传递谈热量也就没有了意义;热量只能用“吸收”或“放出”来表述,而不能用“具有”或“含有”来表述,不能说某物体含有或具有多少热量,只能说物体吸收或放出了多少热量。
物体内能改变 ②做功改变物体的内能:a.迅速压下活塞,玻璃筒内的气体被压缩,活塞对筒内气体_______,从而使筒内气体的内能 增加 ,温度_______,当温度达到硝化棉的燃点时,硝化棉开始迅速燃烧(外界对物体做功,物体温度升高,物体内能_______);b.向瓶内打气,压缩瓶内的空气,不断对瓶内空气做功,瓶内空气内能增加,温度升高,随着打入空气的增加,气压越来越大,直至冲开瓶塞,此时,瓶内的空气推动瓶塞_______,内能_______,温度_______,其中水蒸气液化成小水滴,形成白雾(物体对外界做功,物体温度降低,物体内能_______)。
考点三:比热容
知识点 重点归纳 常见易错点
比较不同物质的吸热能力 实验目的:探究不同物体的吸热能力 实验器材:相同的铁台架、酒精灯、石棉网、烧杯、温度计、搅拌器两套,火柴、秒表、水和另一种液体(如煤油)。 实验方法:①转换法:a.加热相同的时间,通过_______的多少反映物质的吸热能力;b.升高相同的温度,通过_______的长短反映物质的吸热能力。 ②控制变量法:控制_______的质量,选择相同的热源(保证相同时间内,两种物质吸收的热量_______),加热相同的时间,观察温度的变化(或升高相同的温度观察加热时间的长短)。 实验过程:①按图组装器材。 ②取质量相同的水和煤油,常温下待温度稳定后(控制两种液体初温相同),测出两种液体的温度,并计入表格。 ③点燃酒精灯,同时给水和煤油加热,加热相同时间,测量此时两种液体温度并计入表格。 ④实验表格和数据图像: 物质 种类质量 /g初温 /℃末温 /℃温升 /℃加热 时间 (min)水食用油……
实验结论:通过温度-时间图像判断两种物质的吸热能力大小;平缓的图像对应的物质吸热能力强。 交流与评估:①测量物质的选取:应选取 质量 、 初温 相同的不同物质;②器材安装顺序:_________,目的是使用酒精灯外焰加热;③实验改进:a.用电加热器代替酒精灯,优点:热源更加稳定; b.用同一热源同时加热(如图所示)优点:避免两次加热,同一热源加热确保相同时间内吸收的热量_______。 “加热时间”和“升高温度”辨析: 相同质量的不同物质,升高相同的温度,比热容越大,吸收的热量越多;比热容越小,吸收的热量越少——升高相同的温度比较加热时间; 相同质量的不同物质,吸收相等的热量,比热容越大,温度升高得越少;比热容越小,温度升高得越多——加热时间相同比较温度变化量。
比热容 ①比热容的物理意义:反映了物质的吸(放)热本领。 a.比热容大的物质,吸(放)热本领强; b.比热容小的物质,吸(放)热本领弱。 ②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。 ③定义式: ④单位:焦耳每千克摄氏度,符号是:_________,比热容单位是由质量、温度和热量组成的组合单位。 ⑤水的比热容及意义:水的比热容是4.2 ×103J/(kg·℃),表示的物理意义是:1kg水温度每升高1℃吸收的热量是4.2×103J。 ⑥一些常见物质的比热容:见教材P.14(2025秋版)。 ⑦特点:比热容是反映物质自身性质的物理量,是物质的一种_______,只与物体的_______、_______有关,与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等_______。不同的物质,比热容一般_______。 ⑧水的比热容较大的应用: a.做传热介质:水作冷却剂、早春灌水护苗,汽车发动机常用水作冷却剂。 b.调节温度:内陆地区温差比沿海地区大,湿地公园利用水调节气温。 ⑨比热容的应用:比热容是表示物质吸、放热本领大小的物理量,在相同条件下,不同的物质吸收(或放出)相同的热量,物体的温度_______,比热容小的温度变化______;相同质量的不同物质,升高(或降低)相同的温度,吸收(或放出)的热量_______,比热容大的吸收(或放出)的热量______,正是由于这一特性,自然界中有许多现象都是由比热容的大小引起的。 ①不是所有跟水有关的应用都是利用水的比热容大的特点,如往教室洒水感到凉快是利用水蒸发吸热的原理。 ②比热容是物质的一种特性,只与物体的种类、状态有关,与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关。不同的物质,比热容一般不同。
热量的计算 ①物质吸热时热量的计算:Q吸=cmΔt=cm(t-t0); ②物质放热时热量的计算:Q放=cmΔt=cm(t0-t)。 ③其中:Q吸—吸收的热量,单位:焦(J),Q放-放出的热量。 c-比热容,单位:焦每千克摄氏度[J/(kg·℃)] m-质量,单位:千克(kg) Δt-变化的温度(升高或降低的温度),单位:摄氏度(℃);t0-初始温度、t-末温。 注意区分:“升高”、“升高到”、“降低”、“降低到”!
跨学科实践:风 ①海陆风和陆海风:白天陆地空气温度高,形成上升气流,海洋上的冷空气补充过来,形成 海风 ;夜间则相反,陆地降温快,形成下沉气流,海洋上的空气温度高,形成 陆风 。 ②城市热岛效应是指城市区域的气温显著 高于 周边乡村地区的现象。 ③大气中含有二氧化碳、甲烷、水蒸气等温室气体,这些温室气体形成“温室效应”。 ①用比热容知识解释“海陆风和陆海风”及“城市热岛效应”,特别是方向问题。 ②“温室效应”的成因。
典型例题
题型一 物质的构成
【例1】(2025年陕西省初中学业考题节选)食材都是由分子组成的,组成分子的原子是由________和核外电子组成的。
【变式1-1】(2024年江苏省无锡市初中学业考题)通过相关可观测的现象推测无法直接感知的事实,是物理研究的一种方法。下列根据这种方法所做出的推测,不符合事实的是( )
A.汤姆生发现电子推测出原子是可分的
B.酒精和水混合后总体积变小推测出分子间有空隙
C.固体很难被压缩推测出组成固体的分子间无空隙
D.红墨水在水中扩散推测出分子处在水不停息的无规则运动中
【变式1-2】(2024年广东省初中学业考题)在如图所示的原子模型中,a是( )
A.原子核 B.质子 C.中子 D.电子
题型二 分子热运动
【例2】(2025年陕西省初中学业考题节选)“笔、墨、纸、砚”合称文房四宝。大诗人李白是这样写砚台的:“一方在手转乾坤,清风紫毫酒一樽”。如图所示,在研磨的过程中,手用力下压墨条,是通过增大_______来增大摩擦力的。当墨条向左运动时,受到向_______的摩擦力。空气中弥漫着墨香味,这是扩散现象,其本质原因是分子在永不停息地做___________。
【变式2-1】(2025年四川自贡市中考题)以下诗句描绘的情境不涉及分子热运动的是( )
A.菡萏香清画舸浮 B.满架蔷薇一院香
C.一行白鹭上青天 D.醒茶摇香叶初醒
【变式2-2】(2025年云南省学业水平考题)云南咖啡香气馥郁,一杯咖啡的制作要经过生豆翻炒、石磨研磨、加水煮沸的过程。下列说法正确的是( )
A.咖啡豆研磨成粉,质量变大 B.闻到咖啡香味是因为分子在不停地做无规则运动
C.咖啡粉加水煮沸是通过做功的方式改变内能 D.咖啡沸腾过程中,液体温度持续升高
【变式2-3】(2023四川成都)把两滴墨水分别同时滴入盛有冷水和热水的两个玻璃杯中,实验过程及现象如图所示,分析可知物体的温度越高,分子的无规则运动越_______。若将冷水倒掉一些,对比原来这杯冷水,杯中剩余冷水的内能________。
题型三 扩散现象
【例3】(2025年河北省初中学业考题)下列现象属于扩散的是( )
A.花香四溢 B.破镜难圆 C.气体压缩 D.柳絮飞扬
【变式3-1】(2025年成都市中考物理试卷)宋代诗人王安石的《梅花》诗中“遥知不是雪,为有暗香来”,是赞美梅花的诗句,诗人闻到花香属于_______现象。花香醉人,茶香怡人。雪天围炉煮茶,让冬日多了一抹诗意,加热茶水至沸腾,改用“小火”,水依然沸腾,则茶水的温度_______。
【变式3-2】(2025年四川广安市学业水平考题)周末小红给家人做了一顿丰盛的晚餐。她在厨房烹饪食物时,主要是通过______(选填“做功”或“热传递”)方式增大食物的内能,家人在客厅闻到食物的香气,这是______现象。
【变式3-3】(2024四川省成都市中考题)成都别称芙蓉城、蓉城,这座以花为名的城市自古与花结缘,大诗人陆游魂萦梦牵的诗中美景“二十里中香不断,青羊宫到浣花溪”依旧是成都一道靓丽的风景线,诗人闻到花香属于_______现象。诗句“花气袭人知骤暖”所蕴藏的物理知识是:分子做无规则运动的剧烈程度与________有关。
题型四 分子间的作用力
【例4】(2025年江苏连云港中考题)煮粽子时,小明闻到了粽子的香味,是因为___________。水很难被压缩,表明分子间存在___________。
【变式4-1】(2024年江苏省城市中考题)将两个表面光滑的铅块相互挤压,它们会粘在一起,不容易拉开,这一现象说明( )
A.分子间有空隙 B.分子在运动
C.分子间有斥力 D.分子间有引力
【变式4-2】(2024年黑龙江省牡丹江市初中学业考题)关于建造楼房时利用的物理知识,下列说法正确的是( )
A.砌墙时使用铅垂线,利用了重力的方向是垂直向下的
B.用一根U形水管来确定等高点,利用了连通器的原理
C.保温板主要利用了材料硬度大的特点
D.将瓷砖贴在墙上,利用了分子间存在斥力
题型五 内能
【例5】(2025年福建省中考题)如图所示,红茶加工包含“萎凋”“揉捻”“发酵”“烘干”等工序。下列说法错误的是( )
A.“萎凋”时摊开茶叶可加快水分蒸发
B.“揉捻”使茶叶卷缩,说明力可改变物体的形状
C.“发酵”时闻到气味是因为分子在永不停息地运动
D.“烘干”是通过做功减小茶叶的内能
【变式5-1】(2025年上海市学业水平考试综合测试试卷)“滚滚长江东逝水,浪花淘尽英雄”,说明江水有________能,0℃的水________(选填“具有”、“不具有”)内能,“遥知不是雪,为有暗香来”,说明分子在做_________运动。
【变式5-2】(2025年河北省初中学业考题)“更喜岷山千里雪,三军过后尽开颜。”诗句抒发了红军将士成功翻越雪山后的豪迈之情。岷山海拔高,山顶处的大气压比山脚下的大气压_______。当年红军将士过雪山时搓手取暖,这是通过________的方式改变手的内能。
【变式5-3】(2025年陕西省初中学业考题)农历五月初五端午节、我国各地会举行各式各样的纪念或庆祝活动、如吃粽子、赛龙舟等。煮粽子时,是通过______的方式改变粽子内能的,为了使煮熟的粽子保存时间更长,对粽子进行真空包装时,塑封袋内的空气被抽出,在______的作用下使塑封袋紧贴熟粽子;龙舟比赛时、每艘龙舟都规划了相应的水道,避免在高速前进时,因两船中间的水流速大、压强______而发生碰撞。
题型六 温度、热量和内能的关系
【例6】(2025年江苏连云港中考题)关于内能,下列说法正确的是( )
A.0℃的物体没有内能 B.内能大小与温度无关
C.具有机械能的物体不一定有内能 D.物体具有内能,也可以同时具有机械能
【变式6-1】(2024年黑龙江省龙东市初中学业考题)关于温度、内能、热量、功的说法正确的是( )
A.物体温度升高,一定吸收了热量 B.物体温度升高,内能一定增加
C.物体内能增加,一定是外界对它做了功 D.物体吸收热量,温度可能不变
【变式6-2】(2023湖南郴州)下列关于物体的温度和内能说法正确的是( )
A.温度越高的物体,内能越大 B.摩擦生热是通过做功的方式改变物体的内能
C.物体运动的速度越快,内能越大 D.﹣20℃的冰块没有内能
【变式6-3】(2023·黑龙江龙东)以下关于同一物体的内能、热量、温度说法正确的是( )
A.物体内能增大,温度一定升高 B.物体温度升高,一定吸收了热量
C.物体温度升高,内能一定增大 D.物体内能增大,一定吸收了热量
题型七 比热容的应用
【例7】(2025年四川达州中考题)“一粥一饭,当思来之不易”,稻谷通常要经历育苗、生长、晾晒和储存四个过程。下列说法正确的是( )
A.育苗期,薄膜内壁附有小水珠是汽化现象
B.生长期,傍晚蓄水是由于水的比热容小保温效果好
C.晾晒时,摊开通风是为了加快稻谷中水的蒸发
D.储存期,稻谷储存不当导致发霉主要是发生物理变化
【变式7-1】(2025年重庆市初中学业暨高中招生考题)我国研发的新型碳纤维复合材料比热容大,密度约为钢的四分之一(ρ钢=7.9kg/m3)。关于该复合材料说法正确的是( )
A.比热容大说明吸热能力弱 B.放入水中一定处于漂浮状态
C.飞机大量使用该材料可增加自重 D.与等质量实心钢相比体积更大
【变式7-2】(2024年江苏省连云港市中考题)沿海地区比沙漠地区的昼夜温差小,这是因为水的( )
A.质量大 B.温度高 C.密度大 D.比热容大
【变式7-3】(2024年湖南省初中学业水平考题)常用水来冷却汽车发动机是因为它的__________较大。水能提供浮力,但存在溺水风险。不慎落水的人,情急之下可以利用打湿的衣服鼓足空气等方式来增大____________从而增大浮力,使自己漂浮于水面等待救援。
题型八 热量的简单计算
【例8】(2025年重庆市初中学业暨高中招生考题)火锅是重庆饮食文化的一张名片,熬制锅底时,将质量为2kg的水加热升高50℃,水吸收的热量是_________J:锅内的食材是通过_________的方式增加了内能。[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
【变式8-1】(2025年四川达州中考题)物理实验课上,“动手知真”小组对质量为2kg、初温为20℃的水进行加热,一段时间后温度计示数如图所示为_______℃,该过程水吸收热量为________J【c水=4.2×103J/(kg·℃)】。
【变式8-2】(2024年安徽省中考题)一保温杯中装有质量为200g,温度为25℃的水。将一个质量为100g、温度为100℃的金属块放入杯中,一段时间后杯内水和金属块的温度稳定在30℃,假设金属块放出的热量全部被水吸收,已知水的比热容为4.2×103J/(kg ℃),则该金属块的比热容为_________J/(kg ℃)。
【变式8-3】(2024年江苏省扬州市中考题)拖拉机轮胎表面刻有花纹,是通过增大______________来增大摩擦。选用水来冷却拖拉机的发动机,是因为水的比热容________(填“大”或“小”),如果水箱装有质量为20kg的水,水温从20℃上升到70℃,水吸收了_________J的热量。[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
题型九 控制变量法和转换法
【例9】为了探究物质吸热能力,小明设计了如图所示的实验。
(1)实验中可根据____________来比较水和煤油吸热的多少;
(2)实验中可根据____________来比较水和煤油的吸热能力。
【变式9-1】(2024年湖北省初中学业考题)如图甲所示,利用相同规格的加热器加热等质量的a、b两种液体,得到温度随时间变化的图像如图乙所示,分析可知( )
A.相同时间内a中加热器产生的热量比b中的多
B.a和b的吸热能力都随着温度的升高不断增大
C.升高相同温度a所用时间比b少,a的吸热能力比b弱
D.相同时间内a升高的温度比b多,a的吸热能力比b强
【变式9-2】(2023·内蒙古通辽)如图所示,在“比较不同物质吸热情况”的实验中,各取质量为50g、初温为20℃的水和食用油分别装在两个相同的烧杯中,用两个相同的酒精灯加热,每隔1min记录一次数据,如下表所示。
物质 加热时间/min 消耗酒精/g 末温度/℃ 物质 加热时间/min 消耗酒精/g 末温度/℃
食用油 1 0. 5 54 水 1 0. 5 35
2 1. 0 88 2 1. 0 50
3 1. 5 122 3 1. 5 65
(1)分析实验数据可知, (选填“水”或“食用油”)的吸热能力更强;
(2)实验中主要用到的科学探究方法有控制变量法和 法;
(3)根据表中记录的数据,则2min内食用油吸收的热量是 J,所使用的酒精灯的加热效率为 (q酒精=3.0×107J/kg,c水=4.2×103J/(kg·℃))。
题型十 探究物质吸热能力
【例10】(2024年黑龙江省齐齐哈尔市初中学业题)小姜利用如图1所示的装置“比较不同物质吸热的情况”。
(1)器材:相同规格的电加热器、烧杯、温度计各两个,以及_______(填测量工具)、托盘天平(含砝码)、水和煤油;
(2)选取两个相同规格的电加热器进行实验,目的是为了通过比较__________来比较物质吸收热量的多少;
(3)实验中选取初温不同、________相同的水和煤油,分别倒入烧杯中,用电加热器加热,当它们吸收相同的热量时,通过比较____________来比较不同物质吸热能力的强弱;
(4)如图2所示,小姜正确使用温度计测量液体的温度,按照图中_______(选填“A”、“B”或“C”)方法读数是正确的;实验中某时刻温度计示数如图3所示为________℃;
(5)部分实验数据如下表所示,分析数据可得出结论:________(选填“水”或“煤油”)的吸热能力更强。
加热时间/min 0 1 2 3 4 …… 10
水的温度/℃ 30 34 38 42 46 …… 70
煤油温度/℃ 10 18 26 34 42 …… 90
【变式10-1】(2024年山东省烟台市初中学业考题)在探究“物质的吸热能力与哪些因素有关”的实验中,用质量是0.3kg的水和甲表中等质量的另一种物质进行对比,作出的图像如图乙所示。实验过程中,水和另一种物质在相同时间内吸收的热量相等,分析图像可以得出图线________(选填“a”或“b”)对应的物质为水,另一种物质为________,这种物质在0~5min内吸收的热量为________J。
表甲
物质 比热容c/[J/(kg·℃)] 图像
水 4.2×103
酒精 2.4×103
煤油 2.1×103
蓖麻油 1.8×103
【变式10-2】(2023四川泸州)小明学习了比热容知识后,想比较A、B两种未知液体的比热容大小,进行如下实验:
(1)找来两个带保温层的相同电热杯,不计与外界发生的热传递,如图甲所示;
(2)将_______相等的A、B两种液体分别倒入两个电热杯中,然后将两种液体均加热到60℃;
(3)将长时间处于室温的两个完全相同的铜块,分别浸没在两种液体中,盖好盖子;
(4)经过一段时间,温度计示数稳定后,A液体中温度计示数如图乙所示,则A液体温度降为 _______℃,B液体温度降为53.0℃;
(5)分析可知,_____液体放出的热量多,_____液体的比热容较大。
【变式10-3】(2023·湖南益阳)某小组同学为了比较水和沙石的比热容大小,在两个相同的烧杯中分别装入质量相同的水和沙石,用相同的酒精灯加热。
(1)小组的实验装置如图所示,其中有一处明显的错误,错误之处是 _________________ ;
(2)更正错误后,加热相同的时间,沙石升高的温度比水多,说明沙石的比热容比水 (选填“大”或“小”);
(3)比较全班不同小组的实验数据,发现各小组之间的实验数据有较大的不同,可能原因是 (请写出一条)。
基础练习
一、单选题
1.甲、乙、丙三幅图中,能形象地描述气态物质分子排列方式的是( )
甲.分子排列规则,就像坐在座位上的学生;
乙.分子可以移动,像课间教室中的学生;
丙.分子几乎不受力的作用,就像操场上乱跑的学生。
A.甲 B.乙 C.丙 D.乙和丙
2.关于下面四幅图的说法正确的是( )
A.甲图:该模型可以形象表示固体的分子排布
B.乙图:抽出玻璃板,上瓶中出现红棕色气体,表明气体间可以发生扩散现象
C.丙图:悬挂重物不能把两铅块分开,说明分子间存在引力,没有斥力
D.丁图:表示的是晶体熔化时温度随时间变化的曲线
3.关于温度、热量、内能的关系,下列说法中正确的是( )
A.温度高的物体一定比温度低的物体含有的热量多
B.物体温度不变,它的内能也不变
C.物体吸收热量,它的内能一定增大,温度不一定升高
D.0摄氏度的物体没有内能
4.如图所示,一款名叫“小熊牛油”的火锅,在用餐过程中“小熊”造型的牛油慢熔化,麻辣鲜香在空气中弥漫开来,让人食欲大增。下列关于测火锅过程中说法正确的是( )
A.小熊牛油在冷库中储存时内能为零
B.用餐过程中,锅中的汤随着沸腾不断减少,其内能保持不变
C.吃火锅时,锅体上方腾起“白气”是空气中水蒸气凝华而成的
D.向沸腾的锅中加入冷汤,热量由高温的菜传向低温的冷汤
5.关于图所示的热现象,说法正确的是( )
A.图甲中炙热的铁水具有内能,冰冷的冰块没有内能;
B.图乙中冬天搓手取暖是将内能转化为机械能;
C.图丙中用湿毛巾冷敷降温是通过热传递的方式减小人体的内能;
D.图丁中能量转化与汽油机做功冲程能量转化都是机械能转化为内能
6.探究“比较不同物质的吸热能力”时,用酒精灯同时给质量相等的沙子和水均匀加热,装置如图。下列有关说法中正确的是( )
A.沙子的温度升高较快,说明沙子吸收的热量较多 B.物体吸收热量多少是由物质的种类决定的
C.沙子和水加热相同的时间,它们吸收的热量相同 D.温度升高快的物质吸热能力强
7.炎炎夏日,小梅来到美丽的海滨城市日照。她发现,在这里白天的风常常从海面吹向陆地,而在夜晚风却从陆地吹向海面,如图是陆地和海面之间空气流动情况的示意图。形成这一现象的主要原因是( )
A.陆地上的砂石的温度总是高于海水的温度 B.陆地上的砂石的内能总是小于海水的内能
C.陆地上的砂石的比热容小于的海水比热容 D.陆地上的砂石吸收的热量少于海水的吸收的热量
二、填空题
8.如图所示是同种物质的三种不同状态下的分子结构,其中甲图表示物质处于_______态,物质从甲图变化到丙图时,分子间作用力________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
9.常见的物质是由极其微小的________或原子构成的,通常液体分子之间的距离比气体的_______(选填“大”或“小”)。如图是沾有水滴的牵牛花,水滴能留在花上而不落下,是因为水分子与花分子之间存在相互作用的________。
10.一根长玻璃管装了半管水与半管酒精,混合后总体积变小说明分子间存在________;物体不能无限被压缩说明分子间存在________;若把分子看成一个小球,则一般分子直径的数量级为10-10m,合________nm。
11.如图所示,试管中装入适量的水,塞紧塞子,用酒精灯加热,过一会儿会看到塞子被冲出去,同时在试管口有“白气”出现。这是因为试管内的水蒸气膨胀对塞子做功,将水蒸气的_______能转化为塞子的________能,水蒸气________(填物态变化名称)成“白气”。
12.如图所示,在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉,当迅速压下活塞时,可观察到筒内硝化棉燃烧起来。这是通过_______的方式使玻璃筒内空气_______能增加,温度_______。
13.质量相等的甲、乙两个物体,其比热容之比是 3︰1,升高的温度之比是4︰3,则它们吸收的热量之比Q甲 ︰Q 乙为 。
14.小明早晨起床后,将沸腾后的水入杯子里,一段时间后变成一杯可以饮用的温水,该过程是通过 的方式使水的内能 (选填“增大”或“减小”);若这杯水的质量为,小明饮用时水温为40℃,则这杯水在这一段时间里释放的热量为 。[当地气压为一个标准大气压,c水=4.2×103J/(kg·℃)]
三、实验题
15.小明在学习分子动理论时,做了水和酒精混合的实验。
(1)实验时最好应先注入________(选填“水”或“酒精”)至一半位置,再注入另一种液体直至充满,封闭管口,并将试管反复翻转,使水和酒精充分混合,观察液面位置,发现混合后与混合前相比,总体积_______(选填“变大”、“不变”或“变小”),说明分子间有________;
(2)如图2甲和乙玻璃管长度相同、粗细均匀,甲粗乙细,重复上面实验,则实验现象(即液面下降的高度)______(选填“甲”、“乙”或“甲和乙”)明显。
16.如图所示,下列三个实验都是同学们做过的实验,请你回答:
(1)图A是探究气体扩散现象的实验,抽掉玻璃板后,过一会儿将观察到两瓶颜色都变成红棕色,要使实验具有说服力,正确的做法是:将两瓶___________;
(2)图B中,当向上拉测力计时,观察到测力计示数会_______,这说明了_________________;
(3)如图C所示,在试管中装些水,用软木塞塞住,加热使水沸腾,水蒸气会把软木塞冲出在这个过程中,燃料的________能转化为________能,传给水和水蒸气,水蒸气把塞子冲出去时,水蒸气的______能转化为塞子的________能。
17.某实验小组为了比较A、B两种液体比热容的大小,按照图甲所示装置进行实验。在两个相同的试管中,分别装入A、B两种液体,用相同的酒精灯加热。
(1)相同试管装入A、B两种液体时,要控制液体的初温、________相同。实验中A、B两液体吸收的热量多少,通过__________来体现;
(2)实验采用水浴法加热,目的是使液体A、B_______受热;
(3)A、B两种液体温度变化图象如图乙所示,则A、B两种液体的比热容之比为________,则_______(选填“A”或“B”)液体更适合做汽车发动机的冷却液。
四、计算题
18.寒冷的冬天喝牛奶前,可用热水烫一下,可使牛奶不至于太凉。用的热水加热的袋装牛奶,使牛奶的温度由升高到。已知牛奶的比热容为,包装袋吸热及其它热损失不计。求:牛奶吸收的热量是多少?
提升练习
1.(2025年初中学业考题)如图,夏天,为制作冰凉的柠檬饮料,常在其中加几块冰。一是因为冰块的温度很低,二是因为冰块在______(填物态变化名称)成水的过程中吸热。制好的柠檬饮料在空气中散发着淡淡清香,这是______现象。用吸管将饮料吸入口中,是利用了______的作用。
2.(23-24九年级上·四川成都·期末)图所示的现象能说明分子在不停运动的是( )
A.“柠檬黄”色素让白开水变成鲜亮的“橙汁” B.截断后重新紧密接触的粗熔丝能够吊起一本书
C.封闭在注射器中的水很难被压缩 D.分子非常小,要利用扫描隧道显微镜才能看到
3.(2024·安徽安庆·三模)在“探究物质的吸热能力”实验中,用相同的电加热器给质量相等的水和食用油加热,发现食用油温度升高的较快,不考虑热量损失,则下列判断正确的是( )
A.电加热器温度升高是通过热传递的方式使其内能增加
B.食用油温度升高的快,说明食用油吸热能力较强
C.相同时间内食用油温度升高较多,但水和食用油内能增加的一样多
D.电热器发热管将热量传递给液体,说明电热器发热管具有的内能较多
4.(2025年初中学业考题)早餐时,小亮从桌上端起一杯冒着“白气”的热豆浆,如图所示。下列说法正确的是( )
A.杯子的高度大约为12mm B.“白气”是由于升华形成的
C.端起杯子,表明力可以改变物体的运动状态 D.端杯子的手变热,是通过做功改变了内能
5.(23-24九年级上·山东枣庄·期末)最近得流感的人较多,流感病毒具有较强的传播与复制能力,当人与人之间近距离交流时,飞沫可成为传播载体,外出尽量戴好口罩,降低传播风险。下列说法正确的是( )
A.流感病毒的传播是因为分子在做无规则运动 B.流感病毒的分子间是紧密排列的,没有间隙
C.流感病毒的分子间即有引力也有斥力 D.流感病毒的直径的数量级为
6.(23-24九年级上·四川成都·期末)某同学用如图所示的实验装置,比较不同物质的比热容,将分别盛有60g水和60g食用油的两个试管固定在铁架台上(水的比热容大于油的比热容,水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)),使用红外加热器可使两种液体单位时间内吸收的热量相等。温度传感器的探头与水和食用油良好接触,将温度传感器与计算机相连,计算机上显示温度随时间变化的图线如图所示。下列说法正确的是( )
A.食用油的比热容为1.4×103J/(kg·℃)
B.1~3min内,食用油吸收的热量为3360J
C.加热2min,水吸收的热量大于食用油吸收的热量
D.另一小组用同样的器材进行实验,得到的两种物质温度随时间变化图像均为图中的B所示,若已知该小组所用水的质量为60g,则食用油的质量为120g
二、填空题
7.(23-24九年级上·广东佛山·阶段练习)夏日荷花飘香,这是_______现象。常见的物质是由大量的分子、________构成的;固体和液体很难被压缩,是因为分子间存在________。
8.(2024年吉林省初中学业水平考题)汽车发动机用水作冷却剂,这是利用了水比热容________的性质。汽车突然减速时,人由于________会继续向前运动,所以开车或乘车时要系好安全带。
9.(2024年黑龙江省龙东市初中学业水平考题)楼房中的“暖气”一般采用热水循环的方式将热带到房屋中通过热传递供暖,这是因为水的_________大,若暖气中50kg的水,温度降低2℃,放出的热量是___________J。[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
10.(2024年内蒙古赤峰市中考题)在课外实践性作业中,某同学探究了一定浓度的盐水凝固时温度的变化规律,根据实验数据画出了盐水的凝固图像(如图),该盐水的凝固点是_______℃,凝固过程经历_______min,凝固过程中盐水的内能________(填“增大”“减小”或“不变”)。
11.(2022·湖北省黄冈市、孝感市、咸宁市)如图甲所示,在试管内装些水,用橡胶塞塞住管口,给水加热。这是通过_________的方式改变水的内能。加热一段时间后,橡胶塞在水蒸气压力的作用下冲出去。其能量转化情况与四冲程热机_________冲程相同。如图乙所示,在测量滑动摩擦力大小的实验中,用弹簧测力计拉着木块水平向右做___________运动,木块受到的滑动摩擦力大小等于拉力大小。这里通过测量拉力大小来间接测出摩擦力大小,运用了__________(选填“转换法”或“放大法”)。
12.(2024年山东省烟台市初中学业考题)在探究“物质的吸热能力与哪些因素有关”的实验中,用质量是0.3kg的水和甲表中等质量的另一种物质进行对比,作出的图像如图乙所示。实验过程中,水和另一种物质在相同时间内吸收的热量相等,分析图像可以得出图线______(选填“a”或“b”)对应的物质为水,另一种物质为________,这种物质在0~5min内吸收的热量为________J。
表甲
物质 比热容c/[J/(kg·℃)]
水 4.2×103
酒精 2.4×103
煤油 2.1×103
蓖麻油 1.8×103
三、实验探究题
13.(2022·福建省)在探究“不同物质吸热的情况”实验中:
(1)用相同的酒精灯加热质量相等的沙子和水,使它们升高相同的温度,通过比较___________来判断吸收热量的多少;
(2)加热10min后,测得水的温度如图,该示数为_______oC;
(3)多次实验后得到的数据如下表,分析可得:质量相等的水和沙子,升高相同的温度,水比沙子吸收更_______的热量;
(4)根据实验结论推理:沿海地区昼夜温差比内陆地区更_______。
升高的温度/oC 5 10 15 20
加热水的时间/min 2.5 5 7.5 10
加热沙子的时间/min 1 2 3 4
四、计算题
14.明明将一块质量2kg的金属块放入92℃的水中加热足够长时间后,迅速取出放入另一个装有5L水的绝热容器中,容器中水温是40℃,放入金属块后水温最终上升到44℃,不计热量损失,求:
(1)绝热容器中水的质量;
(2)水吸收的热量;
(3)该金属的比热容。
答案解析
知识点
一、分子热运动
知识点 重点归纳 常见易错点
物质的构成 物质的构成:常见物质是由大量及其微小的粒子 分子 、 原子 构成的。 分子的大小:分子的直径很小,通常以 10-10m 来量度,肉眼看不见。
分子热运动 ①物质的扩散:气体、液体和固体分子都在不停地做无规则运动,能彼此进入分子的间隙中,即固体、液体和气体都会发生扩散现象。 ②扩散现象:不同的物质相互接触时,彼此进入对方的现象叫扩散。如“花香袭人”“酒香不怕巷子深”等。扩散现象表明:一切物质的分子都在永不停息地做 无规则 运动,也说明物质的分子间存在 间隙 。影响扩散的因素:温度越高,扩散越 快 (即分子无规则运动跟温度有关,温度越高分子无规则运动越 剧烈 )。将50mL水注入装有50mL酒精的量筒中,摇晃几次量筒,使水和酒精混合均匀,观察量筒中的液体体积 小于 100mL。 ③分子热运动:分子无规则运动的快慢与 温度 有关;温度越高,物质扩散得越 快 ,分子运动越 剧烈 。 ①物质的分子运动和机械运动是不同的。分子运动是我们肉眼看不见的,如“香味扑鼻”“槐花飘香”;人眼直接看见的运动都是机械运动,如“尘土飞扬”“沙尘翻滚"等。 ②0℃的物体分子照样做无规则热运动:一切物质的分子都在不停地做无规则热运动。只是分子运动的剧烈程度不同。温度低时,分子热运动相对缓慢,但并没有停止,不能错误的认为0℃时物质分子不再做热运动。
分子间作用力 ①将两个铅柱的底面削平、削干净,然后紧紧地压在一起,两个铅柱就会结合起来,甚至下面吊上重物都不能把它们拉开。说明分子间存在 引力 。 ②在一个注射器中装入一些水,用手指堵住注射口,用力压活塞,发现压缩液体却很困难。说明分子间存在 斥力 。 ③分子间同时存在相互作用的引力和斥力;分子间的引力和斥力都跟分子间 距离 有关系。分子间的距离变小,作用力表现为 斥力 ;分子间的距离变大,作用力表现为 引力 ;如果分子相距很远,作用力就变得十分微弱,可以 忽略 。 ④固液气三态物质的宏观特性和微观特性: 物态固态液态气态分子模型图分子间距离很小较大很大分子间距离分子间作用力很大较大很小,可以忽略分子间作用力分子运动情况只能在平衡位置附近做微小振动既可以在一个位置振动,又可以移到另一位置振动除碰撞外,做匀速直线运动分子运动情况有无固定体积有有无有无固定体积有无固定形状有无无有无固定形状
①分子间同时存在相互作用的引力和斥力,实际表现出来的是分子引力和斥力的合力。 ②固体中分子之间的距离小,相互作用力很大,分子只能在一定的位置附近振动,所以既有一定的体积,又有一定的形状。 ③液体中分子之间的距离较小,相互作用力较大,以分子群的形态存在,分子可在某个位置附近振动,分子群却可以相互滑过,所以液体有一定的体积,但有流动性,形状随容器而变化。 ④气体分子间的距离很大,相互作用力很小,每一个分子几乎都可以自由运动。所以气体既没有固定的体积,也没有同定的形状,可以充满整个空间。
考点二:内能
知识点 重点归纳 常见易错点
内能 ①分子动能和分子势能:构成物质的分子做无规则运动所具有的能量称为分子动能。物体的温度越高,分子运动得越 快 ,分子动能越 大 ;分子之间具有一定的距离,也具有一定的作用力,因而分子具有势能,称为分子势能。 ②物体内部所有分子 热运动 的动能与分子间相互作用的势能的总和,叫做物体的内能。内能的单位: 焦耳 ,简称焦,符号 J 。 主要影响因素:①温度;②质量;③物体的内能与其体积、状态也有关。 ①内能和机械能:a.内能是指物体的内能,不是分子的。内能是物体内部所有分子共同具有的动能和势能的总和,不能说内能是个别分子和少数分子所具有的;b.物体的温度、质量、体积和状态均不同时,无法比较内能的大小;c.机械能与物体的机械运动情况有关;内能与物体内部分子的无规则运动和分子之间的相互作用情况有关。 ②对热传递的理解:a.热传递的方向:热量只能自发地从高温物体传到低温物体,直至温度相同;b.热传递过程中传递的是内能(热量),而不是温度,而且内能是从高温物体传递到低温物体,而不是从内能多的物体传递到内能少的物体。 ③温度、热量和内能辨析:a.三者的关系:一个物体温度升高了,内能增加;一个物体内能增加了,它的温度不一定升高,如晶体熔化、液体沸腾;一个物体吸收了热量,它的内能一定增加(物体不对外做功);一个物体内能增加了,不一定吸收了热量,有可能是外界对物体做了功;一个物体吸收了热量,温度不一定升高,如晶体熔化、液体沸腾等。 b.内能和物体的种类、质量、状态和温度有关,所以对于同一物体,温度升高,内能一定增加,但内能增加的结果却可能是状态改变。 c.内能的改变同时有吸、放热和做功两种方式,因此内能和热量没有唯一确定关系; d.温度和热量没有直接关系。
①热传递改变物体内能:a.热传递:能量从高温物体传到低温物体,或者是从同一物体的高温部分传到低温部分,低温物体温度 升高 ,内能 增加 ,高温物体温度 降低 ,内能 减少 。例如,如用暖袋暖手、给工件淬火、烧水等;b.对热传递的理解:条件(不同物体或同一物体的不同部分之间存在 温度差 )、方向(由高温物体转移到低温物体或由物体的高温部分转移到低温部分)、最终状态(末温相同,没有温度差)、实质(是能量的转移,能量的形式并未发生变化);c.热量:热传递过程中,传递能量的多少叫作 热量(Q),热量的单位是 焦耳 ;热量是能量转移多少的量度,是一个过程量,它存在于热传递的过程中,只有发生了热传递,有了能量的转移,才能讨论热量问题,离开热传递谈热量也就没有了意义;热量只能用“吸收”或“放出”来表述,而不能用“具有”或“含有”来表述,不能说某物体含有或具有多少热量,只能说物体吸收或放出了多少热量。 ②做功改变物体的内能:a.迅速压下活塞,玻璃筒内的气体被压缩,活塞对筒内气体 做功 ,从而使筒内气体的内能 增加 ,温度 升高 ,当温度达到硝化棉的燃点时,硝化棉开始迅速燃烧(外界对物体做功,物体温度升高,物体内能 增加 );b.向瓶内打气,压缩瓶内的
物体内能改变 空气,不断对瓶内空气做功,瓶内空气内能增加,温度升高,随着打入空气的增加,气压越来越大,直至冲开瓶塞,此时,瓶内的空气推动瓶塞 做功 ,内能 减少 ,温度 降低 ,其中水蒸气液化成小水滴,形成白雾(物体对外界做功,物体温度降低,物体内能 减少 )。
考点三:比热容
知识点 重点归纳 常见易错点
比较不同物质的吸热能力 实验目的:探究不同物体的吸热能力 实验器材:相同的铁台架、酒精灯、石棉网、烧杯、温度计、搅拌器两套,火柴、秒表、水和另一种液体(如煤油)。 实验方法:①转换法:a.加热相同的时间,通过 温度变化 的多少反映物质的吸热能力;b.升高相同的温度,通过 加热时间 的长短反映物质的吸热能力。 ②控制变量法:控制 相同 的质量,选择相同的热源(保证相同时间内,两种物质吸收的热量 相同 ),加热相同的时间,观察温度的变化(或升高相同的温度观察加热时间的长短)。 实验过程:①按图组装器材。 ②取质量相同的水和煤油,常温下待温度稳定后(控制两种液体初温相同),测出两种液体的温度,并计入表格。 ③点燃酒精灯,同时给水和煤油加热,加热相同时间,测量此时两种液体温度并计入表格。 ④实验表格和数据图像: 物质 种类质量 /g初温 /℃末温 /℃温升 /℃加热 时间 (min)水食用油……
实验结论:通过温度-时间图像判断两种物质的吸热能力大小;平缓的图像对应的物质吸热能力强。 交流与评估:①测量物质的选取:应选取 质量 、 初温 相同的不同物质;②器材安装顺序: 自下而上 ,目的是使用酒精灯外焰加热;③实验改进:a.用电加热器代替酒精灯,优点:热源更加稳定; b.用同一热源同时加热(如图所示)优点:避免两次加热,同一热源加热确保相同时间内吸收的热量 相同 。 “加热时间”和“升高温度”辨析: 相同质量的不同物质,升高相同的温度,比热容越大,吸收的热量越多;比热容越小,吸收的热量越少——升高相同的温度比较加热时间; 相同质量的不同物质,吸收相等的热量,比热容越大,温度升高得越少;比热容越小,温度升高得越多——加热时间相同比较温度变化量。
比热容 ①比热容的物理意义:反映了物质的吸(放)热本领。 a.比热容大的物质,吸(放)热本领强; b.比热容小的物质,吸(放)热本领弱。 ②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。 ③定义式: ④单位:焦耳每千克摄氏度,符号是:J/(kg·℃),比热容单位是由质量、温度和热量组成的组合单位。 ⑤水的比热容及意义:水的比热容是4.2 ×103J/(kg·℃),表示的物理意义是:1kg水温度每升高1℃吸收的热量是4.2×103J。 ⑥一些常见物质的比热容:见教材P.14(2025秋版)。 ⑦特点:比热容是反映物质自身性质的物理量,是物质的一种 特性 ,只与物体的 种类 、 状态 有关,与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等 无关 。不同的物质,比热容一般 不同 。 ⑧水的比热容较大的应用: a.做传热介质:水作冷却剂、早春灌水护苗,汽车发动机常用水作冷却剂。 b.调节温度:内陆地区温差比沿海地区大,湿地公园利用水调节气温。 ⑨比热容的应用:比热容是表示物质吸、放热本领大小的物理量,在相同条件下,不同的物质吸收(或放出)相同的热量,物体的温度 不同 ,比热容小的温度变化 大 ;相同质量的不同物质,升高(或降低)相同的温度,吸收(或放出)的热量 不同 ,比热容大的吸收(或放出)的热量 多 ,正是由于这一特性,自然界中有许多现象都是由比热容的大小引起的。 ①不是所有跟水有关的应用都是利用水的比热容大的特点,如往教室洒水感到凉快是利用水蒸发吸热的原理。 ②比热容是物质的一种特性,只与物体的种类、状态有关,与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关。不同的物质,比热容一般不同。
热量的计算 ①物质吸热时热量的计算:Q吸=cmΔt=cm(t-t0); ②物质放热时热量的计算:Q放=cmΔt=cm(t0-t)。 ③其中:Q吸—吸收的热量,单位:焦(J),Q放-放出的热量。 c-比热容,单位:焦每千克摄氏度[J/(kg·℃)] m-质量,单位:千克(kg) Δt-变化的温度(升高或降低的温度),单位:摄氏度(℃);t0-初始温度、t-末温。 注意区分:“升高”、“升高到”、“降低”、“降低到”!
跨学科实践:风 ①海陆风和陆海风:白天陆地空气温度高,形成上升气流,海洋上的冷空气补充过来,形成 海风 ;夜间则相反,陆地降温快,形成下沉气流,海洋上的空气温度高,形成 陆风 。 ②城市热岛效应是指城市区域的气温显著 高于 周边乡村地区的现象。 ③大气中含有二氧化碳、甲烷、水蒸气等温室气体,这些温室气体形成“温室效应”。 ①用比热容知识解释“海陆风和陆海风”及“城市热岛效应”,特别是方向问题。 ②“温室效应”的成因。
典型例题
题型一 物质的构成
【例1】(2025年陕西省初中学业考题节选)食材都是由分子组成的,组成分子的原子是由________和核外电子组成的。
【答案】原子核
【解析】食材都是由分子组成的,组成分子的原子又是由原子核和绕原子核运动的带负电的核外电子组成。
【变式1-1】(2024年江苏省无锡市初中学业考题)通过相关可观测的现象推测无法直接感知的事实,是物理研究的一种方法。下列根据这种方法所做出的推测,不符合事实的是( )
A.汤姆生发现电子推测出原子是可分的
B.酒精和水混合后总体积变小推测出分子间有空隙
C.固体很难被压缩推测出组成固体的分子间无空隙
D.红墨水在水中扩散推测出分子处在水不停息的无规则运动中
【答案】C
【解析】A.汤姆生发现电子后,推测出原子是可分的,原子可以分成原子核和核外电子,故A正确,A不符合题意;
B.酒精和水混合后总体积变小,推测出分子间有空隙,彼此进入对方,从而使总体积减小,故B正确,B不符合题意;
C.固体很难被压缩推测出组成固体的分子间存在斥力,故C错误,C符合题意;
D.红墨水在水中扩散,推测出分子在运动,推测出分子处在永不停息的无规则运动中,故D正确,D不符合题意。
故选C。
【变式1-2】(2024年广东省初中学业考题)在如图所示的原子模型中,a是( )
A.原子核 B.质子 C.中子 D.电子
【答案】D
【解析】原子是由原子核和核外电子组成的,原子核又是由质子和中子组成的,由原子结构示意图可知,a位于最外层,是电子,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
题型二 分子热运动
【例2】(2025年陕西省初中学业考题节选)“笔、墨、纸、砚”合称文房四宝。大诗人李白是这样写砚台的:“一方在手转乾坤,清风紫毫酒一樽”。如图所示,在研磨的过程中,手用力下压墨条,是通过增大_______来增大摩擦力的。当墨条向左运动时,受到向_______的摩擦力。空气中弥漫着墨香味,这是扩散现象,其本质原因是分子在永不停息地做___________。
【答案】压力;右;无规则运动
【解析】在研磨的过程中,手用力下压墨条,压力增大了,所以是通过增大压力来增大摩擦力的。
当墨条向左运动时,摩擦力阻碍墨条受到向左运动,故受到了向右的摩擦力。
空气中弥漫着墨香味,这是扩散现象,是分子热运动,其本质原因是分子在永不停息地做无规则运动。
【变式2-1】(2025年四川自贡市中考题)以下诗句描绘的情境不涉及分子热运动的是( )
A.菡萏香清画舸浮 B.满架蔷薇一院香
C.一行白鹭上青天 D.醒茶摇香叶初醒
【答案】C
【解析】A.“菡萏香清画舸浮”中“香清”描述的是荷花香气扩散,属于分子热运动现象,故A不符合题意;
B.“满架蔷薇一院香”中“一院香”描述的是花香分子扩散到整个院子,属于分子热运动现象,故B不符合题意;
C.“一行白鹭上青天”描述的是鸟类的飞行运动,属于机械运动,不涉及分子热运动,故C符合题意;
D.“醒茶摇香叶初醒”中“摇香”描述的是茶叶香气分子扩散,属于分子热运动现象,故D不符合题意。
故选C。
【变式2-2】(2025年云南省学业水平考题)云南咖啡香气馥郁,一杯咖啡的制作要经过生豆翻炒、石磨研磨、加水煮沸的过程。下列说法正确的是( )
A.咖啡豆研磨成粉,质量变大 B.闻到咖啡香味是因为分子在不停地做无规则运动
C.咖啡粉加水煮沸是通过做功的方式改变内能 D.咖啡沸腾过程中,液体温度持续升高
【答案】B
【解析】A.咖啡豆研磨成粉,质量不变。研磨只是物理变化,质量不会增加或减少,故A错误;
B.咖啡香气的扩散是由于分子在不停地做无规则运动,即扩散现象,故B正确;
C.咖啡粉加水煮沸是通过热传递的方式改变内能,不是做功,故C错误;
D.液体沸腾时持续吸热但温度保持在沸点不变,不会持续升高,故D错误。
故选B。
【变式2-3】(2023四川成都)把两滴墨水分别同时滴入盛有冷水和热水的两个玻璃杯中,实验过程及现象如图所示,分析可知物体的温度越高,分子的无规则运动越_______。若将冷水倒掉一些,对比原来这杯冷水,杯中剩余冷水的内能________。
【答案】剧烈(快);减小(变小)
【解析】由于热水的温度高,所以墨水在热水中扩散的快,这表明分子的无规则运动与温度有关,且温度越高,分子的无规则运动越剧烈;内能与质量、温度和状态有关,若将冷水倒掉一些,冷水的质量减小,对比原来这杯冷水,杯中剩余冷水的内能减小。
题型三 扩散现象
【例3】(2025年河北省初中学业考题)下列现象属于扩散的是( )
A.花香四溢 B.破镜难圆 C.气体压缩 D.柳絮飞扬
【答案】A
【解析】A.花香四溢是香味分子扩散到空气中,属于扩散现象,故A符合题意;
B.破镜难圆是因为分子间的距离太远,而使分子之间的引力和斥力都太小,所以“破镜难重圆”,故B不符合题意;
C.气体压缩是外力改变气体的体积,属于宏观的变化,不是分子的热运动,故C不符合题意;
D.柳絮飞扬是物体的机械运动,不是分子的热运动,故D不符合题意。
故选A。
【变式3-1】(2025年成都市中考物理试卷)宋代诗人王安石的《梅花》诗中“遥知不是雪,为有暗香来”,是赞美梅花的诗句,诗人闻到花香属于_______现象。花香醉人,茶香怡人。雪天围炉煮茶,让冬日多了一抹诗意,加热茶水至沸腾,改用“小火”,水依然沸腾,则茶水的温度_______。
【答案】扩散;不变
【解析】诗人闻到花香,是因为花香分子在不停地做无规则运动,进入到空气中,扩散到诗人身边,这种现象属于扩散现象。
液体沸腾的特点是:达到沸点后,继续吸热,但温度保持不变。加热茶水至沸腾,改用“小火”,水依然能吸热(满足沸腾的吸热条件),所以茶水的温度不变。
【变式3-2】(2025年四川广安市学业水平考题)周末小红给家人做了一顿丰盛的晚餐。她在厨房烹饪食物时,主要是通过______(选填“做功”或“热传递”)方式增大食物的内能,家人在客厅闻到食物的香气,这是______现象。
【答案】热传递;扩散
【解析】在厨房烹饪食物时,食物从外界吸收热量,主要是通过热传递的方式增大食物的内能。
家人在客厅闻到食物的香气,这是扩散现象,是由于分子不停做无规则运动造成的。
【变式3-3】(2024四川省成都市中考题)成都别称芙蓉城、蓉城,这座以花为名的城市自古与花结缘,大诗人陆游魂萦梦牵的诗中美景“二十里中香不断,青羊宫到浣花溪”依旧是成都一道靓丽的风景线,诗人闻到花香属于_______现象。诗句“花气袭人知骤暖”所蕴藏的物理知识是:分子做无规则运动的剧烈程度与________有关。
【答案】扩散;温度
【解析】闻到花香,说明花香分子在不停地做无规则运动,属于扩散现象。
花气袭人知骤暖说明温度越高分子运动越剧烈,因此可以说明分子做无规则运动的剧烈程度与温度有关。
题型四 分子间的作用力
【例4】(2025年江苏连云港中考题)煮粽子时,小明闻到了粽子的香味,是因为___________。水很难被压缩,表明分子间存在___________。
【答案】分子在永不停息的无规则运动;斥力
【解析】由于构成物体的分子处在永不停息的无规则运动,所以在很远处就能闻到粽子的香味,是扩散现象。
分子存在相互作用的引力和斥力,水很难被压缩,表明分子间存在相互作用的斥力。
【变式4-1】(2024年江苏省城市中考题)将两个表面光滑的铅块相互挤压,它们会粘在一起,不容易拉开,这一现象说明( )
A.分子间有空隙 B.分子在运动
C.分子间有斥力 D.分子间有引力
【答案】D
【解析】两个表面光滑的铅块相互紧压后,它们会黏在一起,是分子运动的结果,说明了分子间有引力。
故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
【变式4-2】(2024年黑龙江省牡丹江市初中学业考题)关于建造楼房时利用的物理知识,下列说法正确的是( )
A.砌墙时使用铅垂线,利用了重力的方向是垂直向下的
B.用一根U形水管来确定等高点,利用了连通器的原理
C.保温板主要利用了材料硬度大的特点
D.将瓷砖贴在墙上,利用了分子间存在斥力
【答案】B
【解析】A.砌墙时使用铅垂线,这是利用了重力的方向始终是竖直向下的,不是垂直向下,当墙体与铅垂线平行时,说明墙体是竖直的,否则说明是倾斜的,故A错误;
B.U形水管上端开口下端连通,是连通器,当连通器内水不流动时,各连通器的水面相平,故用一根U形水管来确定等高点,是利用了连通器的原理,故B正确;
C.保温板主要利用隔热效果好,能有效防止热量散失,故C错误;
D.将瓷砖贴在墙上,利用了分子间存在引力,故D错误。
故选B。
题型五 内能
【例5】(2025年福建省中考题)如图所示,红茶加工包含“萎凋”“揉捻”“发酵”“烘干”等工序。下列说法错误的是( )
A.“萎凋”时摊开茶叶可加快水分蒸发
B.“揉捻”使茶叶卷缩,说明力可改变物体的形状
C.“发酵”时闻到气味是因为分子在永不停息地运动
D.“烘干”是通过做功减小茶叶的内能
【答案】D
【解析】A.“萎凋”时将茶叶摊开,是通过增大液体的表面积加水分蒸发,故A正确,不符合题意;
B.“揉捻”使茶叶卷缩,则茶叶发生形变,说明力可改变物体的形状,故B正确,不符合题意;
C.“发酵”时能闻到茶叶的清香,这是扩散的现象,说明分子在不停地做无规则运动,故C正确,不符合题意;
D.“烘干”过程采用高温烘焙,是通过热传递减小茶叶的内能,故D错误,符合题意。
故选D。
【变式5-1】(2025年上海市学业水平考试综合测试试卷)“滚滚长江东逝水,浪花淘尽英雄”,说明江水有________能,0℃的水________(选填“具有”、“不具有”)内能,“遥知不是雪,为有暗香来”,说明分子在做_________运动。
【答案】机械;具有;无规则
【解析】江水由于运动而具有动能,由于存在一定的高度而具有重力势能,动能和势能统称为机械能,所以江水有机械能。
内能是物体内部所有分子热运动的动能和分子间势能的总和。即使在0℃,水分子仍在做热运动,因此具有内能。绝对零度(-273.15℃)时内能才趋近于零,但0℃远高于此温度。
香气飘散,使人远处就能感知到。这体现了气体分子的扩散现象,原因是分子在不停地做无规则运动(也称为分子热运动)。
【变式5-2】(2025年河北省初中学业考题)“更喜岷山千里雪,三军过后尽开颜。”诗句抒发了红军将士成功翻越雪山后的豪迈之情。岷山海拔高,山顶处的大气压比山脚下的大气压_______。当年红军将士过雪山时搓手取暖,这是通过________的方式改变手的内能。
【答案】低;做功
【解析】大气压随高度的升高而减小,山顶海拔高于山脚,气压更低,所以岷山的山顶处的大气压比山脚下的大气压低。
搓手取暖,克服摩擦做功,将机械能转化为内能,属于通过做功改变物体内能。
【变式5-3】(2025年陕西省初中学业考题)农历五月初五端午节、我国各地会举行各式各样的纪念或庆祝活动、如吃粽子、赛龙舟等。煮粽子时,是通过______的方式改变粽子内能的,为了使煮熟的粽子保存时间更长,对粽子进行真空包装时,塑封袋内的空气被抽出,在______的作用下使塑封袋紧贴熟粽子;龙舟比赛时、每艘龙舟都规划了相应的水道,避免在高速前进时,因两船中间的水流速大、压强______而发生碰撞。
【答案】热传递;大气压;小
【解析】煮粽子时,粽子从热水中吸收热量,温度升高,内能增大,是通过热传递的方式改变粽子内能的。
对粽子进行真空包装时,塑封袋内的空气被抽出,内部气压减小,在外界大气压的作用下使塑封袋紧贴熟粽子。
流体中流速越快的位置压强越小。龙舟比赛时、每艘龙舟都规划了相应的水道,避免在高速前进时,因两船中间的水流速大、压强小而发生碰撞。
题型六 温度、热量和内能的关系
【例6】(2025年江苏连云港中考题)关于内能,下列说法正确的是( )
A.0℃的物体没有内能 B.内能大小与温度无关
C.具有机械能的物体不一定有内能 D.物体具有内能,也可以同时具有机械能
【答案】D
【解析】AC.内能是所有分子的动能和势能之和,故任何一个物体都有内能,具有机械能的物体也一定有内能,故AC错误;
B.物体的内能与温度、质量、物质的状态、种类都有关,故B错误;
D.任何一个物体都具有内能,当物体运动时,既具有内能,又具有机械能,所以物体具有内能,也可以同时具有机械能,故D正确。
故选D。
【变式6-1】(2024年黑龙江省龙东市初中学业考题)关于温度、内能、热量、功的说法正确的是( )
A.物体温度升高,一定吸收了热量 B.物体温度升高,内能一定增加
C.物体内能增加,一定是外界对它做了功 D.物体吸收热量,温度可能不变
【答案】BD
【解析】A.物体温度升高,内能增大,可能是从外界吸收了热量,也可能是外界对物体做功,故A错误;
B.物体温度升高,分子运动加剧,内能一定增加, 故B正确;
C.物体内能增加,可能是外界对它做了功,也有可能是热传递,故C错误;
D.物体吸收热量,温度可能不变,比如晶体在熔化时,吸收热量,内能增大,温度不变,故D正确。
故选BD。
【变式6-2】(2023湖南郴州)下列关于物体的温度和内能说法正确的是( )
A.温度越高的物体,内能越大 B.摩擦生热是通过做功的方式改变物体的内能
C.物体运动的速度越快,内能越大 D.﹣20℃的冰块没有内能
【答案】B
【解析】A.物体内能的大小与物体的质量、温度、种类等都有关系,温度高的物体,其内能不一定大,故A错误;
B.做功和热传递是改变物体内能的两种方式,摩擦生热是通过做功的方式使物体内能发生改变的,故B正确;
C.内能是组成物体的所有分子热运动时具有的分子动能和分子势能得到总和,与物体运动的速度无关,故C错误;
D.一切物体都具有内能,故D错误。
故选B。
【变式6-3】(2023·黑龙江龙东)以下关于同一物体的内能、热量、温度说法正确的是( )
A.物体内能增大,温度一定升高 B.物体温度升高,一定吸收了热量
C.物体温度升高,内能一定增大 D.物体内能增大,一定吸收了热量
【答案】C
【解析】A.晶体熔化过程中,吸收热量,内能增大,温度不变,故A错误;
B.物体温度升高,可能是吸收了热量,也可能是由于外界物体对它做了功,故B错误;
C.同一物体,质量不变,温度升高,内能增大,故C正确;
D.物体内能增大,可能是吸收了热量,也可能是由于外界物体对它做了功,故D错误。
故选C。
题型七 比热容的应用
【例7】(2025年四川达州中考题)“一粥一饭,当思来之不易”,稻谷通常要经历育苗、生长、晾晒和储存四个过程。下列说法正确的是( )
A.育苗期,薄膜内壁附有小水珠是汽化现象
B.生长期,傍晚蓄水是由于水的比热容小保温效果好
C.晾晒时,摊开通风是为了加快稻谷中水的蒸发
D.储存期,稻谷储存不当导致发霉主要是发生物理变化
【答案】C
【解析】A.薄膜内壁附有小水珠是空气中的水蒸气遇冷液化形成的小液滴,属于液化现象,而非汽化现象,故A错误;
B.傍晚蓄水是因为水的比热容较大,在相同条件下吸收或释放相同的热量时,温度变化较小,能够有效调节田间温度,起到保温作用,而非比热容小,故B错误;
C.晾晒时摊开通风可以增大稻谷与空气的接触面积,加快空气流动,从而加快稻谷中水分的蒸发,故C正确;
D.稻谷发霉是由于微生物的作用导致有机物发生质变,属于化学变化,而非物理变化,故D错误。
故选C。
【变式7-1】(2025年重庆市初中学业暨高中招生考题)我国研发的新型碳纤维复合材料比热容大,密度约为钢的四分之一(ρ钢=7.9kg/m3)。关于该复合材料说法正确的是( )
A.比热容大说明吸热能力弱 B.放入水中一定处于漂浮状态
C.飞机大量使用该材料可增加自重 D.与等质量实心钢相比体积更大
【答案】D
【解析】A.比热容大是描述物质吸热放热能力的物理量,比热容大说明吸热能力强,故A错误;
B.复合材料密度约为:
根据物体的浮沉条件可知放入水中会下沉,故B错误;
C.该材料密度小,约为钢的四分之一,根据m=ρV,体积不变的情况下大量使用后飞机质量减小,故C错误;
D.由公式,质量相同时,密度越小体积越大。复合材料密度约为钢的四分之一,则与等质量的实心钢相比复合材料的体积更大,故D正确。
故选D。
【变式7-2】(2024年江苏省连云港市中考题)沿海地区比沙漠地区的昼夜温差小,这是因为水的( )
A.质量大 B.温度高 C.密度大 D.比热容大
【答案】D
【解析】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。故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
【变式7-3】(2024年湖南省初中学业水平考题)常用水来冷却汽车发动机是因为它的__________较大。水能提供浮力,但存在溺水风险。不慎落水的人,情急之下可以利用打湿的衣服鼓足空气等方式来增大____________从而增大浮力,使自己漂浮于水面等待救援。
【答案】比热容;排开水的体积
【解析】因为水的比热容较大,相同质量的水和其它物质比较,升高相同的温度,水吸收的热量多,所以常用水给汽车发动机降温。
根据阿基米德原理可知,不慎落水的人,情急之下可以利用打湿的衣服鼓足空气等方式来增大排开水的体积,从而增大浮力,使自己漂浮于水面等待救援。
题型八 热量的简单计算
【例8】(2025年重庆市初中学业暨高中招生考题)火锅是重庆饮食文化的一张名片,熬制锅底时,将质量为2kg的水加热升高50℃,水吸收的热量是_________J:锅内的食材是通过_________的方式增加了内能。[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
【答案】4.2×105;热传递
【解析】水吸收的热量:Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×50℃=4.2×105J
此过程中,食材吸收了热量,使食材的内能增加,温度升高,是通过热传递方式改变物体的内能的。
【变式8-1】(2025年四川达州中考题)物理实验课上,“动手知真”小组对质量为2kg、初温为20℃的水进行加热,一段时间后温度计示数如图所示为_______℃,该过程水吸收热量为________J【c水=4.2×103J/(kg·℃)】。
【答案】85;5.46×105J
【解析】图中温度计分度值为1℃,示数为85℃,则该过程水吸收热量为:
Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(85℃-20℃)=5.46×105J
【变式8-2】(2024年安徽省中考题)一保温杯中装有质量为200g,温度为25℃的水。将一个质量为100g、温度为100℃的金属块放入杯中,一段时间后杯内水和金属块的温度稳定在30℃,假设金属块放出的热量全部被水吸收,已知水的比热容为4.2×103J/(kg ℃),则该金属块的比热容为_________J/(kg ℃)。
【答案】0.6×103
【解析】由题意知,水吸收的热量为:Q吸=c水m水(t﹣t水)
金属块放出的热量:Q放=c金m金(t金﹣t)
假设金属块放出的热量全部被水吸收,则Q吸=Q放,
c水m水(t﹣t水)=c金m金(t金﹣t)
4.2×103J/(kg ℃)×0.2kg×(30℃﹣25℃)=c金×0.1kg×(100℃﹣30℃)
解得:c金=0.6×103J/(kg ℃)。
【变式8-3】(2024年江苏省扬州市中考题)拖拉机轮胎表面刻有花纹,是通过增大______________来增大摩擦。选用水来冷却拖拉机的发动机,是因为水的比热容________(填“大”或“小”),如果水箱装有质量为20kg的水,水温从20℃上升到70℃,水吸收了_________J的热量。[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
【答案】接触面粗糙程度;大;4.2×106
【解析】拖拉机轮胎表面刻有花纹,是压力不变时通过增大接触面粗糙程度来增大摩擦。
选用水来冷却拖拉机的发动机,是因为水的比热容大,其他条件相同时,水升高相同温度,吸收的热量多。
如果水箱装有质量为20kg的水,水温从20℃上升到70℃,水吸收的热量为:
Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×20kg×(70℃-20℃)=4.2×106J
题型九 控制变量法和转换法
【例9】为了探究物质吸热能力,小明设计了如图所示的实验。
(1)实验中可根据____________来比较水和煤油吸热的多少;
(2)实验中可根据____________来比较水和煤油的吸热能力。
【答案】加热时间长短;升高的温度
【解析】(1)根据公式:Q吸=cmΔt
相同质量的不同物质,升高相同的温度,比热容越大,吸收的热量越多;比热容越小,吸收的热量越少。
(2)根据公式:
相同质量的不同物质,吸收相等的热量,比热容越大,温度升高得越少;比热容越小,温度升高得越多。
【变式9-1】(2024年湖北省初中学业考题)如图甲所示,利用相同规格的加热器加热等质量的a、b两种液体,得到温度随时间变化的图像如图乙所示,分析可知( )
A.相同时间内a中加热器产生的热量比b中的多
B.a和b的吸热能力都随着温度的升高不断增大
C.升高相同温度a所用时间比b少,a的吸热能力比b弱
D.相同时间内a升高的温度比b多,a的吸热能力比b强
【答案】C
【解析】A.实验中使用相同规格的加热器,则相同时间内a中加热器产生的热量与b中的加热器产生的热量相同,故A不符合题意;
B.吸热能力是物质的属性,保持不变,所以a和b的吸热能力不会随着温度的升高而发生变化,故B不符合题意;
C.由于相同时间内a中加热器产生的热量与b中的加热器产生的热量相同,则相同时间内两种液体吸收的热量相同;升高相同的温度,a所用时间比b少,则a吸收的热量少,a、b两种液体的质量相等,由可知,a的吸热能力比b弱,故C符合题意;
D.由于相同时间内a中加热器产生的热量与b中的加热器产生的热量相同,则相同时间内两种液体吸收的热量相同,相同时间内a升高的温度比b多,a、b两种液体的质量相等,由可知,a的吸热能力比b弱,故D不符合题意。
故选C。
【变式9-2】(2023·内蒙古通辽)如图所示,在“比较不同物质吸热情况”的实验中,各取质量为50g、初温为20℃的水和食用油分别装在两个相同的烧杯中,用两个相同的酒精灯加热,每隔1min记录一次数据,如下表所示。
物质 加热时间/min 消耗酒精/g 末温度/℃ 物质 加热时间/min 消耗酒精/g 末温度/℃
食用油 1 0. 5 54 水 1 0. 5 35
2 1. 0 88 2 1. 0 50
3 1. 5 122 3 1. 5 65
(1)分析实验数据可知, (选填“水”或“食用油”)的吸热能力更强;
(2)实验中主要用到的科学探究方法有控制变量法和 法;
(3)根据表中记录的数据,则2min内食用油吸收的热量是 J,所使用的酒精灯的加热效率为 (q酒精=3.0×107J/kg,c水=4.2×103J/(kg·℃))。
【答案】(1)水;(2)转换;(3)6.3×103;21%
【解析】(1)由表中数据可知,相同质量的水和食用油,吸收相同热量时,食用油的温度变化量更大,故可知水的吸热能力更强。
(2)实验中为了控制无关变量,应控制水和食用油的质量和初温相同,故运用了控制变量法,将水和食用油吸收热量的多少转化为加热时间,运用了转换法。
(3)因2min内水和食用油吸收的热量相同,故由Q=cmΔt可得:
Q吸=c水m水Δt水=c油m油Δt油=4.2×103J/(kg·℃)×0.05kg×(50℃-20℃)=6.3×103J
由Q=mq可得,酒精完全燃烧释放的热量为:
Q放=m酒精q酒精=1×10-3kg×3.0×107J/kg=3.0×104J
故可得所使用的酒精灯的加热效率为:
题型十 探究物质吸热能力
【例10】(2024年黑龙江省齐齐哈尔市初中学业题)小姜利用如图1所示的装置“比较不同物质吸热的情况”。
(1)器材:相同规格的电加热器、烧杯、温度计各两个,以及_______(填测量工具)、托盘天平(含砝码)、水和煤油;
(2)选取两个相同规格的电加热器进行实验,目的是为了通过比较__________来比较物质吸收热量的多少;
(3)实验中选取初温不同、________相同的水和煤油,分别倒入烧杯中,用电加热器加热,当它们吸收相同的热量时,通过比较____________来比较不同物质吸热能力的强弱;
(4)如图2所示,小姜正确使用温度计测量液体的温度,按照图中_______(选填“A”、“B”或“C”)方法读数是正确的;实验中某时刻温度计示数如图3所示为________℃;
(5)部分实验数据如下表所示,分析数据可得出结论:________(选填“水”或“煤油”)的吸热能力更强。
加热时间/min 0 1 2 3 4 …… 10
水的温度/℃ 30 34 38 42 46 …… 70
煤油温度/℃ 10 18 26 34 42 …… 90
【答案】(1)停表;(2)加热时间;(3)质量;升高的温度;(4)B;66;(5)水
【解析】(1)比较不同物质吸热的情况实验中需要测量加热时间,因此缺少的实验器材是秒表。
(2)实验中用两个相同的电加热器加热,加热时间越长,物质吸收的热量越多,因此通过比较加热时间的长短来比较物质吸收热量的多少。
(3)根据比较不同物质吸热能力的两种方法可知,实验中要控制不同物质的质量相等,即实验中应量取质量相等的水和煤油,分别倒入相同的烧杯中,用相同的电加热器加热,当它们吸收相同热量时,通过比较升高的温度来判断吸热能力的强弱。
(4)使用温度计测量液体的温度时,视线要与液柱的上表面相平,故B正确。
由图3可知,温度计的分度值为1℃,此时是零上,因此温度计示数为66℃。
(5)由表格中数据可知,水和煤油加热相同的时间,水升高的温度较低,说明水的吸热能力更强。
【变式10-1】(2024年山东省烟台市初中学业考题)在探究“物质的吸热能力与哪些因素有关”的实验中,用质量是0.3kg的水和甲表中等质量的另一种物质进行对比,作出的图像如图乙所示。实验过程中,水和另一种物质在相同时间内吸收的热量相等,分析图像可以得出图线________(选填“a”或“b”)对应的物质为水,另一种物质为________,这种物质在0~5min内吸收的热量为________J。
表甲
物质 比热容c/[J/(kg·℃)] 图像
水 4.2×103
酒精 2.4×103
煤油 2.1×103
蓖麻油 1.8×103
【答案】b;煤油;2.52×104
【解析】时间相等时,两种液体放出的热量相等,由图示可以看出,a液体的温度降低的快,b液体温度降低慢;根据热量的计算公可知,在质量相等、初温相同、放热也相同的情况下,谁的温度降低得快,它的比热容小,所以b对应的物质为水。
由图可知,在0到5分钟时,a液体的温度变化了40℃,b液体(水)的温度变化了20℃,加热相同时间,吸收的热量相同,即:
Qa=Q水
展开得:
camaΔta=c水m水Δt水
代入数据可知:
ca×0.3kg×40℃=4.2×103J/(kg·℃)×0.3kg×20℃
解得:
ca=2.1×103J/(kg·℃)
对比表格可知,该物质是煤油。
由上可知,这种物质在0~5min内吸收的热量为:
Qa=camaΔta=2.1×103J/(kg·℃)×0.3kg×40℃=2.52×104J
【变式10-2】(2023四川泸州)小明学习了比热容知识后,想比较A、B两种未知液体的比热容大小,进行如下实验:
(1)找来两个带保温层的相同电热杯,不计与外界发生的热传递,如图甲所示;
(2)将_______相等的A、B两种液体分别倒入两个电热杯中,然后将两种液体均加热到60℃;
(3)将长时间处于室温的两个完全相同的铜块,分别浸没在两种液体中,盖好盖子;
(4)经过一段时间,温度计示数稳定后,A液体中温度计示数如图乙所示,则A液体温度降为 _______℃,B液体温度降为53.0℃;
(5)分析可知,_____液体放出的热量多,_____液体的比热容较大。
【答案】(2)质量;(4)56;(5)A;A
【解析】(2)比较A、B两种未知液体的比热容大小,根据控制变量法可知需要控制两液体的质量相等。
(4)由乙图可知,A液体温度降为56℃,则A液体则铜块的末温为56℃。
(5)B液体温度降为53℃,则B液体中铜块的末温为53℃,铜块的初温相同,根据Q=cmΔt可知,A液体中铜块吸收的热量较多,则A液体放出的热量多;即cAmΔtA>cBmΔtB,代入数据可得:
cAm(60℃-56℃)>cBm(60℃-53℃)
整理可得cA>cB,所以A液体的比热容较大。
【变式10-3】(2023·湖南益阳)某小组同学为了比较水和沙石的比热容大小,在两个相同的烧杯中分别装入质量相同的水和沙石,用相同的酒精灯加热。
(1)小组的实验装置如图所示,其中有一处明显的错误,错误之处是 _________________ ;
(2)更正错误后,加热相同的时间,沙石升高的温度比水多,说明沙石的比热容比水 (选填“大”或“小”);
(3)比较全班不同小组的实验数据,发现各小组之间的实验数据有较大的不同,可能原因是 (请写出一条)。
【答案】(1)盛水烧杯中温度计的玻璃泡接触了烧杯底;(2)小;(3)见解析
【解析】(1)根据小组的实验装置可知,其中一处明显的错误是水中温度计的玻璃泡接触了杯底。
(2)更正错误后,加热相同的时间,则水和沙石吸收的热量相同,沙石升高的温度比水多,说明沙石的吸热能力弱,即沙石的比热容比水小。
(3)比较全班不同小组的实验数据,发现各小组之间的实验数据有较大的不同,可能原因是:各小组所用水(沙石)的质量不一样;各小组水(沙石)的初温不一样;各小组的酒精灯不完全相同;各小组记录温度变化的时间间隔不一样。
基础练习
一、单选题
1.甲、乙、丙三幅图中,能形象地描述气态物质分子排列方式的是( )
甲.分子排列规则,就像坐在座位上的学生;
乙.分子可以移动,像课间教室中的学生;
丙.分子几乎不受力的作用,就像操场上乱跑的学生。
A.甲 B.乙 C.丙 D.乙和丙
【答案】C
【解析】甲图中同学之间的距离很小,约束力很大,每个同学的位置固定,和固态分子的特点相似;乙图中同学间的距离略大,约束力很小,每个同学的位置不固定,和液态分子的特点相似;丙图中同学间的距离很大,约束力几乎没有,每个同学的位置极度散乱,和气态分子特点相似。故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
2.关于下面四幅图的说法正确的是( )
A.甲图:该模型可以形象表示固体的分子排布
B.乙图:抽出玻璃板,上瓶中出现红棕色气体,表明气体间可以发生扩散现象
C.丙图:悬挂重物不能把两铅块分开,说明分子间存在引力,没有斥力
D.丁图:表示的是晶体熔化时温度随时间变化的曲线
【答案】B
【解析】A.图甲中分子间距小,分子的排列无规律,表示液体的分子排布,故A错误;
B.二氧化氮气体密度大,图乙中,二氧化氮气体在下面,空气在上面,抽出玻璃板,上瓶中出现红棕色二氧化氮气体,表明气体间可以发生扩散现象;故B正确;
C.图丙中两个压紧的铅块能吊起钩码而不分开,说明分子间存在引力,但也有斥力,故C错误;
D.图丁中该物质随时间的增大,温度一直升高,说明该物质没有固定的熔点,该物质是非晶体,表示非晶体熔化时温度随时间变化的曲线,故D错误。
故选B。
3.关于温度、热量、内能的关系,下列说法中正确的是( )
A.温度高的物体一定比温度低的物体含有的热量多
B.物体温度不变,它的内能也不变
C.物体吸收热量,它的内能一定增大,温度不一定升高
D.0摄氏度的物体没有内能
【答案】C
【解析】A.热量是过程量,不能用含有来进行描述,故A错误;
B.物体温度不变,它的内能可能改变,如晶体熔化时,吸收热量,温度不变,但是内能增大,故B错误;
C.热量是热传递过程中内能的改变量,物体吸收热量,它的内能一定增大,温度不一定升高,如晶体熔化时,吸收热量,内能增大,温度不变,故C正确;
D.一切物体都具有内能,0摄氏度的物体也具有内能,故D错误。
故选C。
4.如图所示,一款名叫“小熊牛油”的火锅,在用餐过程中“小熊”造型的牛油慢熔化,麻辣鲜香在空气中弥漫开来,让人食欲大增。下列关于测火锅过程中说法正确的是( )
A.小熊牛油在冷库中储存时内能为零
B.用餐过程中,锅中的汤随着沸腾不断减少,其内能保持不变
C.吃火锅时,锅体上方腾起“白气”是空气中水蒸气凝华而成的
D.向沸腾的锅中加入冷汤,热量由高温的菜传向低温的冷汤
【答案】D
【解析】A.一切物体任何时候都具有内能,故A错误;
B.内能不仅跟温度有关还跟质量有关,锅中的汤随着沸腾其质量不断减少,内能不断减小,故B错误;
C.吃火锅时,锅体上方腾起“白气”是空气中水蒸气液化而成的,故C错误;
D.热传递的方向是从高温物体向低温物体,故D正确。
故选D。
5.关于图所示的热现象,说法正确的是( )
A.图甲中炙热的铁水具有内能,冰冷的冰块没有内能;
B.图乙中冬天搓手取暖是将内能转化为机械能;
C.图丙中用湿毛巾冷敷降温是通过热传递的方式减小人体的内能;
D.图丁中能量转化与汽油机做功冲程能量转化都是机械能转化为内能
【答案】C
【解析】A.不管物体温度高低,都具有内能,一切物体都具有内能,故A错误;
B.冬天搓手取暖是通过做功的方式改变手的内能,此过程中将机械能转化为内能,故B错误;
C.用湿毛巾冷敷降温,湿毛巾从人体吸收热量,使人体降温,内能减小,所以是通过热传递的方式减小人体的内能,故C正确;
D.向下压活塞,对筒内空气做功,空气内能增加,温度升高,将机械能转化为内能;汽油机做功冲程是将内能转化为机械能,二者能量转化不同,故D错误。故选C。
6.探究“比较不同物质的吸热能力”时,用酒精灯同时给质量相等的沙子和水均匀加热,装置如图。下列有关说法中正确的是( )
A.沙子的温度升高较快,说明沙子吸收的热量较多 B.物体吸收热量多少是由物质的种类决定的
C.沙子和水加热相同的时间,它们吸收的热量相同 D.温度升高快的物质吸热能力强
【答案】C
【解析】A.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,故A错误;
BC.实验中,物体吸热的多少是通过加热时间来比较的,沙子和水加热相同的时间,它们吸收的热量是相同的。故B错误,C正确;
D.加热相同的时间,吸收的热量相等,据Q吸=cmΔt,温度升高快的物质比热容小,吸热能力弱。故D错误。
故选C。
7.炎炎夏日,小梅来到美丽的海滨城市日照。她发现,在这里白天的风常常从海面吹向陆地,而在夜晚风却从陆地吹向海面,如图是陆地和海面之间空气流动情况的示意图。形成这一现象的主要原因是( )
A.陆地上的砂石的温度总是高于海水的温度 B.陆地上的砂石的内能总是小于海水的内能
C.陆地上的砂石的比热容小于的海水比热容 D.陆地上的砂石吸收的热量少于海水的吸收的热量
【答案】C
【解析】沿海地区水多,水的比热容较大;内陆地区,地表以砂石泥土为主,砂石泥土比热容