2024五四制鲁教版物理九年级下学期
第十九章 热和能
第四节 比热容
基础过关全练
知识点1 比热容
1.关于热现象,下列说法正确的是 ( )
A.一杯水比一桶水的比热容小
B.0 ℃的冰变成0 ℃的水,温度不变,内能不变
C.物体放出热量,温度一定降低,内能不一定减小
D.夏天,海边的温度比内陆地区温度低,这是由于水的比热容较大
2.表中列出了一些物质的比热容[单位:J/(kg·℃)],下列判断正确的是 ( )
水 煤油 冰 铝 铜
4.2×103 2.1×103 2.1×103 0.88×103 0.39×103
A.质量相等的铜块和铝块,放出相同的热量,铝块降低的温度多
B.质量相等的水和煤油,温度都升高1 ℃,煤油吸收的热量多
C.汽车发动机用循环水冷却,是因为水的比热容较大
D.同一物质发生物态变化后,比热容不变
3.【物理跨地理】(2023山东济南莱芜二模)白天,地表受太阳辐射而增温,陆地表面砂石的 比海水小得多,陆地升温比海洋 (选填“快”或“慢”),陆地上空空气迅速增温而向上抬升,海水上空冷空气下沉并在近地面流向附近较热的陆地,形成海风。
4.(2023山东济宁任城期中)为比较两种液体的吸热能力,小军用图甲中两个相同的装置做实验,实验器材还有天平和钟表。收集的实验数据记录如表。
物质 质量/g 初始温 度/℃ 加热时 间/min 最终温 度/℃
液体1 50 20 5 45
液体2 50 20 5 68
(1)某时刻温度计的示数如图乙所示,此温度值是 ℃。
(2)实验中,用 间接反映液体吸收热量的多少。
(3)通过分析表中数据可知, (选填“液体1”或“液体2”)的吸热能力较强。物理学中用 这个物理量来描述物质的吸热能力。
知识点2 热量的计算
5.2023年,淄博烧烤火遍全国,成功带动了当地经济的发展,烧烤的主要燃料是木炭,若84 g的木炭完全燃烧放出的热量是2.856×106 J,这些热量全部被水吸收,则能使初温为20 ℃、质量为17 kg的水,温度升高到多少 [已知水的比热容为c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
6.【教材P84T3变式】有一根烧红的铁钉,温度是830 ℃,质量是2.1 g。把它投入温度为25 ℃的水中,最后铁钉和水的温度均为30 ℃。铁和水的比热容分别是c铁=0.46×103 J/(kg·℃),c水=4.2×103 J/(kg·℃)。求:
(1)铁钉放出的热量;
(2)如果铁钉放出的热量全部被水吸收,则水的质量。
能力提升全练
7.(2023山东泰安中考,13,★★☆)质量均为0.5 kg的水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等,它们温度随时间变化的关系如图所示。已知水的比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃),c水>c液。下列说法中 ( )
①甲物质是水
②0~12 min乙温度降低了20 ℃
③0~12 min甲放出了8.4×104 J的热量
④乙物质的比热容为2.1×103 J/(kg·℃)
A.只有①②正确 B.只有②④正确
C.只有①③正确 D.只有①④正确
8.【物理跨地理】(2023山东淄博张店二模,13,★★☆)如图是2023年5月1日~3日淄博和青岛两地的气象信息。由图可知:内陆城市淄博的昼夜温差较大,沿海城市青岛的昼夜温差较小。这主要是因为 ( )
A.海水的温度比砂石的温度低
B.海水的比热容比砂石的比热容大
C.海水的内能比砂石的内能少
D.海水吸收热量比砂石吸收热量少
9.【环境保护】(2023山东烟台中考,18,★★☆)淡水资源的短缺已越来越成为制约社会发展的重要因素,从海洋里获取淡水,对解决淡水危机具有重要意义。用什
么方法能除去海水中的盐得到淡水 小明进行了如图所示的实验,向大试管中加入10 mL的食盐水,组装好器材后,用酒精灯加热,一会儿看到小试管内出现淡化后的水。则加入的食盐水质量为 g,当食盐水从25 ℃升高到75 ℃的过程中,吸收的热量约为 J(不考虑食盐水质量的改变)。在淡化过程中,水蒸气变成水是 (填物态变化名称)现象。[食盐水比热容近似为4.2×103 J/(kg·℃),食盐水的密度取1.03×103 kg/m3]
10.(2022山东招远期末,19,★★☆)把1 kg的水从60 ℃开始加热至沸腾,温度随时间变化的图象如图所示,由图象可知,水的沸点是 ℃,沸腾过程的特点是 ;这些水由60 ℃加热至90 ℃需要吸收的热量是 J。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
11.【学科素养·科学探究】(2023山东烟台牟平一中一模,24,★★☆)某班同学利用图甲所示的实验装置探究水和煤油的吸热能力。
乙
(1)在图甲中除了所给的实验器材外,还需要的测量工具有 。加热过程中,水和煤油吸收热量的多少是通过 来反映的。
(2)实验中第1、2两个小组记录的实验数据如表,通过分析实验数据,能够得出的结论是 。
实验 组别 液体 质量 /g 初温 /℃ 末温 /℃ 加热时 间/min
1 水 200 25 40 13.5
煤油 200 25 40 6.5
2 水 200 25 40 12
煤油 200 25 40 5.5
(3)图乙是第1组同学绘制的“吸收热量-时间”和“温度-时间”图象,能正确描述该实验真实情况的图象是 (选填序号)。
(4)使质量相同的水升高相同的温度,加热时间应该相同,但1、2两组的同学在交流实验数据时发现:第1小组的加热时间明显偏长,其原因可能是 。
(5)这两组同学对图甲的装置进行了改进,将分别装有水和煤油的试管放在同一个烧杯中用水加热,如图丙所示,而不是用两个酒精灯分别加热,这样做的好处是 。
(6)若第3组同学没有改变实验装置,用图甲装置加热水,一段时间后,气泡上升的过程当中,体积越来越大,到水面破裂,发现温度计的示数还在不断上升,这与他所学过的知识相违背,你觉得他操作过程中出现了什么问题 。
素养探究全练
12.【科学态度与责任】(2022山东东营二模)小明家的电能表表盘如图所示。室内安装了60 W的电灯6盏,100 W的电视机一台,120 W的电冰箱一台,1 500 W的电热水器一台。
(1)电能表表盘上有一些描述其性能的参数,请说出其中两种参数的含义。
(2)试通过计算判断:小明家的用电器能否同时使用
(3)小明怀疑他们家最近电费明显在增加是使用时间太久的电热水器造成的,为了证实这一点,他对电热水器的实际功率进行了测量:关闭其他的用电器,给电热水器灌满水,并使它处在加热状态,此时发现电能表的转盘在9秒内就转了30转。小明的判断正确吗 为什么
(4)小明家里想买一台新的电热水器,他看到有一款电热水器的铭牌如表,该热水器的宣传单上有这样的一段广告:“××电热水器高效、节能、省时,正常工作时,将80 L水升温60 ℃,仅需2小时。”该广告是否可信 请用所学的物理知识通过计算加以分析说明。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
××牌全自动电热水器
额定电压:220 V 频率:50 Hz 额定功率:2 kW 额定容量:100 L 额定压强:0.6 MPa 类别:防触电保护类
13.【科学思维】阅读短文,回答问题。
热岛效应
热岛效应,指由于人为原因,改变了城市地表的局部温度、湿度、空气对流等因素,进而引起的城市小气候变化现象。该现象属于城市气候最明显的特征之一。由于城市化的速度加快,城市建筑群密集,柏油路和水泥路面比郊区的土壤、植被具有更大的吸热率和更小的比热容,使得相同的日照情况下,城市地区升温较快,并向四周和大气中大量辐射,造成了同一时间城区气温普遍高于周围的郊区气温,高温的城区处于低温的郊区包围之中,如同汪洋大海中的岛屿,人们把这种现象称之为城市“热岛效应”。
在“热岛效应”的作用下,城市中每个地方的温度并不一样,而是呈现出一个个闭合的高温中心。在这些高温区内,空气密度小,气压低,容易产生气旋式上升气流,使得周围各种废气和化学有害气体不断对高温区进行补充。在这些有害气体作用下,高温区的居民极易患上呼吸系统或神经系统疾病。
(1)在相同的日照情况下,城市比郊区升温 (选填“快”或“慢”)。
(2)减弱热岛效应的措施之一:保护并增大城区的绿地、水体面积,多植树。城区的水体、绿地对减弱夏季城市热岛效应起着十分可观的作用,这主要是利用了水的 的特性。
(3)解释为什么内陆地区的昼夜温差比沿海地区大。
答案全解全析
基础过关全练
1.D 比热容是物质的一种特性,与质量无关,故A错误;0 ℃的冰变成0 ℃的水,温度不变,但需要吸热,所以内能增加,故B错误;物体放出热量,物体的内能减小,温度不一定降低,故C错误;夏天,相同质量的水和砂石吸收相同热量时,由于水的比热容较大,砂石的温度升高得多,水的温度升高得少,故D正确。
2.C 由表知铜的比热容小于铝的比热容,由热量公式Q=cmΔt知,质量相等的铜块和铝块,放出相同的热量,铜块降低的温度多,铝块降低的温度少,故A错误;由表知水的比热容大于煤油的比热容,质量相等的水和煤油,温度都升高1 ℃,水吸收的热量多,故B错误;汽车发动机用循环水冷却,是因为水的比热容在常见物质中相对较大,质量相同时升高相同的温度,吸收的热量较多,故C正确;比热容是物质的一种特性,对于同一种物质,比热容的值还与物质的状态有关,如冰和水的比热容不同,故D错误。
3.比热容 快
解析 因为陆地表面砂石的比热容比海水小得多,白天,太阳照射下陆地和海水同样吸热,陆地升温比海洋快,地面附近密度较小的热空气上升,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。
解题技巧 根据水的比热容比砂石的比热容大的特点来分析海陆风的形成过程;空气受热时易膨胀,密度变小。
4.(1)26 (2)加热时间 (3)液体1 比热容
解析 (1)图乙中温度计的分度值为1 ℃,示数为26 ℃;(2)小军用图甲中两个相同的装置做实验,热源相同,加热时间相等,两物质吸收热量相等,加热时间越长,吸热越多,即用加热时间间接反映液体吸收热量的多少(采用了转换法);(3)由表中数据知,相同质量的不同液体,在吸收相同的热量情况下,液体1升温慢,所以液体1吸热能力强;不同的物质吸热能力不同,物质的这种特性用比热容来描述。
5.解析 由Q吸=c水m水(t-t0)可得,水的末温t=t0+=20 ℃+=60 ℃。
6.解析 (1)铁钉放出的热量Q放=c铁m铁Δt铁=0.46×103 J/(kg·℃)×2.1×10-3 kg×(830 ℃-30 ℃)=772.8 J;(2)水吸收的热量Q吸=Q放=772.8 J,水的质量m水===3.68×10-2 kg=36.8 g。
能力提升全练
7.D 时间相等时,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,甲液体温度降低得慢,根据热量的计算公式可知,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,谁的比热容就小,所以甲液体的比热容大,所以甲是水,故①正确;由图可知,乙液体的初温是60 ℃,放热12分钟后乙液体的温度是20 ℃,乙温度降低了40 ℃,故②错误;读图可得,甲在12 min内由60 ℃降低到40 ℃,降低的温度是60 ℃-40 ℃=20 ℃,已判断出甲液体是水,所以甲放出的热量Q放=c水mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×0.5 kg×20 ℃=4.2×104 J,故③错误;由图知,0~12 min水和乙液体放出的热量相等,则乙物质的比热容c乙===2.1×103 J/(kg·℃),故④正确。故选D。
8.B 沿海地区水多,内陆地区水少,砂石多,因为水的比热容较大,白天,相同质量的水和砂石比较,吸收相同的热量,水的温度升高得少;夜晚,放出相同的热量,水的温度降低得少,使得沿海地区昼夜的温差小,所以沿海城市青岛的昼夜温差较小,而内陆城市淄博的昼夜温差较大,故选B。
9.10.3 2 163 液化
解析 食盐水的体积V=10 mL=10 cm3,食盐水的密度ρ=1.03×103 kg/m3=1.03 g/cm3,由ρ=可知,食盐水的质量m=ρV=1.03 g/cm3×10 cm3=10.3 g=0.010 3 kg;食盐水吸收的热量Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×0.010 3 kg×(75 ℃-25 ℃)=2 163 J;在淡化过程中,水蒸气变成水是液化现象。
10.98 吸热,温度不变 1.26×105
解析 由图可知,水的沸点是98 ℃,水沸腾时,不断吸收热量,温度保持不变。水吸收的热量Q吸=c水mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(90 ℃-60 ℃)=1.26×105 J。
11.(1)停表 加热时间 (2)质量相同的水和煤油升高相同温度,吸收的热量不同(或质量相同的水和煤油升高相同温度,水吸收的热量多) (3)C (4)酒精灯的火焰大小不同 (5)在相同时间内水和煤油吸收的热量相同 (6)温度计的玻璃泡接触到了容器底
解析 (1)实验中,水和煤油吸收热量的多少是通过加热时间的长短来比较的,故实验中需要用停表测量加热时间;(2)通过分析实验数据,能够得出的结论是质量相同的水和煤油升高相同温度,吸收的热量不同(或质量相同的水和煤油升高相同温度,水吸收的热量多);(3)加热时间相同,吸收的热量相同,故A、B错误,由表中数据知,加热相同时间,水升温慢,故C正确,D错误;(4)使质量相同的水升高相同的温度,加热时间应该相同,但1、2两组的同学在交流实验数据时发现第1小组的加热时间明显偏长,其原因可能是酒精灯的火焰大小不同;(5)将分别装有水和煤油的试管放在同一个烧杯中用水加热,而不是用两个酒精灯分别加热,这样做的好处是在相同时间内水和煤油吸收的热量相同;(6)用图甲装置加热水,一段时间后,气泡上升的过程当中,体积越来越大,到水面破裂,说明水已经沸腾,此时水的温度应该不变,但温度计的示数还在不断上升,这可能是因为温度计的玻璃泡接触到了容器底。
素养探究全练
12.解析 (1)“220 V”是指该电能表应该在220 V的电路中使用;“3 000 r/(kW·h)”是指该电能表所在的电路中每消耗1 kW·h的电能,该电能表的转盘转 3 000 转;(2)小明家中用电器同时工作时的总功率为P总=60 W×6+100 W+120 W+1 500 W=2 080 W,电能表允许电路消耗的最大电功率为P=UI=220 V×20 A=4 400 W>2 080 W,故可以同时使用;(3)电热水器消耗的电能W= kW·h=0.01 kW·h;电热水器的实际电功率P实===4 kW=4 000 W;因为该电热水器的实际功率高达4 000 W,明显超过了它的额定功率,所以小明的判断是正确的;(4)80 L水升温60 ℃吸收的热量Q吸=c水m水Δt=c水ρ水V水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×1.0×103 kg/m3×80×10-3 m3×60 ℃=2.016×107 J,电热水器对水加热的功率为P加热===2 800 W;所以该热水器的功率至少应该是2 800 W,而该电热水器的额定功率为 2 kW,故该广告不可信。
13.(1)快 (2)比热容大 (3)见解析
解析 (1)由短文可知,柏油路和水泥路面比郊区的土壤、植被具有更大的吸热率和更小的比热容,在相同日照条件下,城市比郊区温度上升快;(2)因为水的比热容较大,相同质量的水和其他物质(砂石、土壤等)比较,吸收相同的热量,水的温度升高得少,所以,保护并增大城区的绿地、水体面积,多植树,可以大大减弱城市的热岛效应;(3)水的比热容大于砂石的比热容,因为内陆地区砂石多、水少,砂石的比热容比水的小,白天在太阳的照射下,受热情况相同时,砂石的温度上升得比水快,而晚上在同样的放热情况下,砂石的温度下降得也快,所以内陆地区的昼夜温差比沿海地区大。
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