28部编物理 比热容 专题 解析版.docx
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28部编物理比热容专题解析版
13.3比热容
1、探究“比较不同种物质吸热的情况”:
(1)利用加热时间的长短表示物质吸收热量的多少
(2)比较物质吸热能力大小的两种方法:
①比较不同种物质,升高相同温度吸收热量的多少的方法;
②比较不同种物质,吸收相同热量升高温度的多少的方法。
(3)结论:
①质量相同的不同种物质,升高相同温度,吸收的热量不同;
②质量相同的不同种物质,吸收相同热量,升高的温度不同。
2、比热容
(1)概念:
一定质量的某种物质,在温度升高时,吸收的热量与它质量和升高温度乘积之比,用符号c表示比热容。
(2)比热容的单位:
在国际单位制中,比热容的单位是焦每千克摄氏度,符号是J/(kg·℃)。
(3)比热容的物理意义:
水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)。
它的物理意义是:
1千克水温度升高(或降低)1℃,吸收(或放出)的热量是4.2×103J。
3、比热容的应用:
(1)比热容是物质的一种特性,各种物质都有自己的比热容。
(2)从比热表中还可以看出,各物质中,水的比热容最大。
这就意味着,在同样受热或冷却的情况下,水的温度变化要小些。
水的这个特征对气候的影响,很大。
在受太阳照射条件相同时,白天沿海地区比内陆地区温度升高的慢,夜晚沿海地区温度降低也慢。
所以一天之中,沿海地区温度变化小,内陆地区温度变化大。
在一年之中,夏季内陆比沿海炎热,冬季内陆比沿海寒冷。
(3)水比热容大的特点,在生产、生活中也经常利用。
如汽车发动机、发电机等机器,在工作时要发热,通常要用循环流动的水来冷却。
冬季也常用水取暖。
4、热量的计算:
Q=cmΔt。
式中,Δt叫做温度的变化量。
它等于热传递过程中末温度与初温度之差。
类型一比热容的理解
例1.如图所示,甲、乙两个相同的容器装了相同质量的纯净水,用不同的加热器加热,不计热量散失,得到如图所示的水温与时间的图线,下列说法正确的是( )
A.温度计内测温液体的液面升高了,它的质量也增加了
B.加热相同的时间,两杯水吸收的热量相同
C.吸收相同的热量,甲杯的水升温比乙杯多
D.甲杯的水加热2min与乙杯的水加热3min吸收的热量相同
【解答】解:
A、温度计内测温液体的液面升高,是因为温度升高,体积变大,但质量不随温度变化,故A错误;
B、实验中,用不同加热器加热,相同时间内,加热器放出的热量不同,所以相同时间内两杯水吸收的热量不同,故B错误;
C、两杯中水的质量相同,吸收相同的热量时,根据△t
可知,两杯水升高的温度相同,故C错误;
D、根据图乙可知,甲杯的水加热2min与乙杯的水加热3min升高的温度相同,且两杯水的质量相同,根据Q=cm△t可知,两杯水吸收的热量相同,故D正确。
故选:
D。
例2.如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/(J•kg﹣1•℃﹣1)
4.2×103
2.1×103
2.1×l03
0.88×103
0.39×103
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
【解答】解:
A、由表中数据可知,不同物质的比热容一般不同,但也有的物质比热容相同,如煤油和冰,故A错误;
B、水和冰是水的两种状态,分析表中数据可知,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,比热容也会发生变化,故B错误;
C、由表中数据可知,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,因铝的比热容大,则根据Q=cm△t可知铝吸收的热量更多,故C正确;
D、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Q=cm△t可知水升高的温度少,故D错误。
故选:
C。
类型二利用比热容解释生活中的现象
例3.下列实例中与“水的比热容较大”这一特性无关的是( )
A.让热水流过散热器供暖
B.用循环水冷却汽车发动机
C.夏天在房间内洒水降温
D.沿海地区昼夜温差较小
【解答】解:
A、因为水的比热容大,相同质量的水和其它物质比较,降低相同的温度,水放出的热量多,所以让流动的热水流过散热器取暖,故A不符合题意;
B、因为水的比热容大,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,所以汽车发动机用循环水冷却,故B不符合题意;
C、炎热的夏天,在室内地面上洒水,水蒸发会从周围吸热而降低周围环境的温度,使人感到凉爽,不是利用水的比热容大的特点,故C符合题意;
D、因为水的比热容大于沙石的比热容,相同质量的水和砂石吸收或放出相同的热量,水的温度升高或降低的温度少,所以沿海地区昼夜温差比内陆地区小,故不符合题意。
故选:
C。
例4.学习了比热容的知识后,某物理课外兴趣小组绘制了如图所示的海陆风成因及流动情况示意图,其中正确的是( )
A.
B.
C.
D.
【解答】解:
AC、白天,地表受太阳辐射而增温,由于陆地土壤比热容比海水比热容小,且土壤容量比海水容量小得多,陆地升温比海洋快得多,因此陆地上的气温显著地比附近海洋上的气温高,陆地上空气气压低于海洋表面气压,海陆风由海洋吹向陆地;故A正确,C错误;
BD、夜间,由于陆地土壤比热容比海水比热容小,且土壤容量比海水容量小得多,陆地降温比海洋快,海上气温高于陆地,陆地上空气压比海洋上空气压高,就出现与白天相反的风向,海陆风由陆地吹向海洋;故BD错误。
故选:
A。
类型三热量的计算
例5.如图所示,规格相同的甲乙两容器中分别装有3kg和2kg的纯净水,并用不同加热器加热,不计热损失,得到如图丙所示的水温与加热时间的关系图,则下列说法正确的是( )
A.甲杯水中每分钟吸收的热量为2.52×105J
B.甲、乙两杯中的加热器每分钟放出的热量之比为3:
2
C.加热相同的时间,甲、乙两杯水升高的温度之比2:
3
D.将甲、乙两容器中的液体从20℃加热至沸腾所需要的时间之比为2:
3
【解答】解:
A、由图丙的甲图线可知,加热2min时,甲容器中水升高的温度:
△t=40℃﹣20℃=20℃;
由图象还可知,水的温度变化随时间的增加而均匀升高,
所以,加热1min时,甲容器中水升高的温度:
△t′
△t
20℃=10℃;
此时甲容器中的水吸收热量:
Q吸1=cm1△t=4.2×103J/(kg•℃)×3kg×10℃=1.26×105J,故A错误;
B、由图丙可知,水的温度从20℃升高到40℃时,乙的加热时间为3min;此时乙容器中的水吸收热量:
Q吸=cm2△t=4.2×103J/(kg•℃)×2kg×(40℃﹣20℃)=1.68×105J,
乙容器中的水每分钟吸收热量为:
Q吸2
Q吸
1.68×105J=5.6×104J;
由于忽略散热损失,所以两加热器每分钟放出的热量与水每分钟吸收的热量相同,则:
加热器每分钟放出的热量之比为:
Q甲放/min:
Q放2/min=1.26×105J:
5.6×104J=9:
4,故B错误。
C、根据B可知相同时间内,加热器放出的热量之比为9:
4,则相同时间内,两杯水吸收的热量之比为9:
4,根据△t
可得两杯水升高的温度之比为:
,故C错误。
D、根据Q吸=cm(t﹣t0)可得甲、乙两容器中的水从20℃加热至沸腾所需热量之比:
;
根据时间t
可得所用时间之比为:
:
;故D正确。
故选:
D。
类型四热平衡的相关计算
例6.甲、乙两个相同的杯子中盛有质量和初温都相同的水,另有A、B两个金属球,其质量和初温也都相同,且都比水的温度高。
现将A、B两球分别浸没在甲、乙两杯水中,热平衡后,甲杯水温升高了15℃,乙杯水温升高了8℃(不计热损耗)。
则( )
A.A球比热容大于B球比热容
B.A球比热容小于B球比热容
C.A球放出热量等于B球放出的热量
D.A球放出的热量小于B球放出的热量
【解答】解:
(1)甲、乙两个杯子中水的质量m相同,
两球放入水中后,水吸收热量温度升高,
甲杯的水温升高15℃,乙杯中水温升高8℃,
即:
△t甲>△t乙,水的比热c相同,
不计热量损失,由Q=cm△t可知,
△Q甲吸>△Q乙吸,
△Q甲吸=△Qa放,△Q乙吸=△Qb放,
△QA放>△QB放;A球放出的热量更多些;故CD错误;
(2)甲、乙水的初温t相同,△t甲>△t乙,
t甲>t乙,tA>tB,
球的初温t初相同,
t初﹣tA<t初﹣tB;
质量相同、初温t初相同的两球A和B,
对于A有:
△QA放=cAmA(tA﹣t初)…①
对于b有:
△QB放=cBmB(tB﹣t初)…②
已知:
∴△QA放>△QB放,mA=mB,
得:
1,
所以=cAmA(tA﹣t初)>cBmB(tB﹣t初);
t初﹣tA<t初﹣tB,
则有cA>cB.故A正确,B错误;
故选:
A。
例7.将质量相同的两铁块放到同一火炉中加热,当温度达到相同后,取出分别放入质量和初温相同的两杯水和煤油中,达到热平衡后,下列说法正确的是(已知c水>c煤油)( )
A.水升高的温度高些B.煤油升高的温度高些
C.水和煤油升高温度一样D.无法确定
【解答】解:
两铁块的温度相同,且高于水和煤油的温度,
故把质量和初温都相同的两铁块分别放入到质量和初温都相等的水和煤油中,水和煤油吸收热量,温度升高,铁块放出热量,温度降低;
因为c水>c煤油,由Q=cm△t得,
故煤油升高的温度高,A、C、D错误,只有B正确。
故选:
B。
一.选择题(共16小题)
1.两个质量相同的不同物质,吸收相同的热量,下列说法中正确的是( )
A.比热容大的物质升高温度较小
B.比热容小的物质升高温度较小
C.比热容大的物质升高温度较大
D.升高温度相同,与比热容大小无关
【解答】解:
根据Q=cm△t知,相同质量的不同物质,吸收相同的热量,比热容大的温度升高小,故A正确。
故选:
A。
2.对于同一物态的某种物质,根据c
得知( )
A.比热跟热量成正比
B.比热跟质量成反比
C.比热跟温度变化成反比
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
【解答】解:
比热容是物质的一种特性,是物质本身的固有的属性。
与物质的种类有关、与物质的状态有关。
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的变化的乘积之比是一衡量,即比热容。
故A、B、C不正确,D正确。
故选:
D。
3.下表中有几种物质的比热容,小智同学根据提供的数据得出了四个结论,其中正确的是( )
A.一杯水比一桶煤油的比热容小
B.液体的比热容一定比固体的比热容大
C.比热容是物质自身的性质之一,只和物质的种类有关
D.水吸收或放出热量的本领较强,常用作冷却剂
【解答】解:
A、由表格中的信息可知,水的比热容大于煤油的比热容,比热容大小与质量无关,故A错误;
B、液体的比热容不一定比固体的大,比如:
冰的比热容比水银的比热容大,故B错误;
C、比热容是物质自身的性质之一,与物质的种类和状态有关,故C错误;
D、因为水的比热容大,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,所以人们常用水作冷却剂,故D正确。
故选:
D。
4.用相同的电加热器加热相同质量的水和煤油的过程中,水和煤油的温度随时间变化的图
象如图所示,关于这一过程,下列说法正确的是( )
A.此时液面气压大于一个标准大气压
B.20min后水的温度不变的过程中将不再吸收热量
C.煤油的温度升高的较快,说明煤油的比热容比水的比热容小
D.8min时间内煤油吸收的热量比水吸收的热量多
【解答】解:
A、由图象可知,水的沸点为98℃,说明当时气压低于一个标准大气压,故A错误;
B、20min后,水已经沸腾,水沸腾过程中,吸热温度不变,故B错误;
C、通电相同时间,水和煤油吸收热量相同,煤油升高的温度比水快,说明水的吸热能力更强,煤油的比热容比水小,故C正确;
D、相同时间内,水和煤油吸收的热量相同,故D错误。
故选:
C。
5.为探究不同物质的吸热能力,选取质量和初温均相同的不同物质A和B,用相同的酒精灯同时加热相同的时间,温度随时间的变化图象如图所示。
下列说法正确的是( )
A.由图象可判断,A的吸热能力大
B.加热相同时间,A吸收的热量多
C.A、B升高相同的温度,B吸收的热量多
D.A、B升高相同的温度,A吸收的热量多
【解答】解:
ACD、由图象可知,升高相同的温度,B需要的加热时间比A的加热时间长,即B需要吸收的热量比A多,B的吸热能力大,故AD错、C正确;
B、加热相同的时间,即吸收的热量相等,故B错。
故选:
C。
6.沿海地区,昼夜温差较小,而内陆沙漠地区的昼夜温差较大,这主要是因为( )
A.海水的比热大,砂石的比热小
B.海水的密度小,砂石的密度大
C.海水的内能多,砂石的内能少
D.海水吸收的热量少,砂石吸收的热量多
【解答】解:
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。
故选:
A。
7.随着国家经济的快速发展,居民生活水平显著提高,轿车逐渐走进千家万户。
关于轿车所应用的物理知识,下列说法正确的是( )
A.汽车发动机常用水作为冷却剂的主要原因是水蒸发时吸热
B.安全带做得较宽,是为了减小压强保证安全
C.汽车急刹车时还要滑行一段距离由于受到惯性作用
D.汽车轮胎上的花纹是为了减小与地面间的摩擦
【解答】解:
A、汽车发动机工作时产生大量热,这些热如果不迅速转移,就可能损害发动机,在质量相同,升高相同的温度,水的比热容大,吸收热量多,使发动机的温度不致升得太高,所以用汽车发动机选用水做冷却剂,故A错;
B、安全带的宽度比较大,这是为了在压力一定时,增大受力面积来减小安全带对人体的压强;当车子急刹车时,人由于惯性要保持原来的运动状态,继续前行,此时安全带阻止人继续前进,不会撞到车上。
故B正确;
C、汽车急刹车时还要滑行一段距离由于汽车有惯性,不能说成受惯性作用,故C错;
D、汽车轮胎上有凹凸不平的花纹是为了使接触面更粗糙,在压力一定时,接触面越粗糙,摩擦力越大。
故D错误。
故选:
B。
8.“比热容”表示物质吸收或放出热量能力的特性,相同质量的不同物质,升高相同的温度,比热容大的吸收热量多。
所以我们在生活中会选择比热容较大的水来做汽车发动机的制冷剂;“导热性”表示物质传导热量快慢的属性。
导热性好的物质,吸热快,散热也快。
一般情况下金属的导热性优于非金属,所以我们炒菜时用的锅是铁锅。
我国北方广大地区冬季供暖的暖气,就是用水作为工作物质来向室内提供热量的,暖气的外壳是金属物质。
对此解释正确的是( )
A.水的导热性好,金属的比热容大
B.水的比热容大,金属的导电性强
C.水的比热容大,金属的导热性好
D.水的比热容小,金属的导热性好
【解答】解:
质量相同的水和其他液体,在降低相同的温度时,因为水具有较大的比热容,所以水放出的热量比其他液体更多,更适合于作为北方取暖的工作物质;
因金属的导热性好,散热快,所以暖气的外壳是金属物质,故C正确。
故选:
C。
9.以下是水在生活中的应用,其中没有利用水比热容大的特性的是( )
A.用水给发生事枚的核反应堆的安全壳降温
B.北方楼房中的暖气用水做传热介质
C.炎热的夏季在路面上洒水降温
D.初春傍晚往稻田里灌水,防止秧苗冻坏
【解答】解:
A、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,所以用水给发生事故的核反应堆的安全壳降温,故A不符合题意;
B、北方楼房中的暖气用水做传热介质,是因为水的比热容较大,相同质量的水和其它物质比较,降低相同的温度,水放出的热量多,所以取暖效果好,故B不符合题意;
C、炎热的夏季在路面上洒水降温,是因为水在常温下就可以蒸发,蒸发要从空气中吸收热量,能使空气的温度降低,与比热容无关,故C符合题意;
D、因为水的比热容大,相同质量的水和其它物质比较,降低相同的温度,水放出的热量多,所以晚上向秧苗田里放水,水可以放出更多的热量以防冻坏秧苗,故D不符合题意。
故选:
C。
10.将质量相同的铝块、铁块加热到100℃,取出后立即放入盛有质量相同、温度相同的两杯温水中,(c铁<c铝,不考虑热损失)使水升温最高的杯是( )
A.放铝块的B.放铁块的C.两杯都一样D.无法判断
【解答】解:
由题知,铝的比热容大于铁的比热容,铝块、铁块的质量相同,分别投入质量、温度均相同的两杯冷水中;
假设最后两杯水的温度相同,也就是铝块和铁块的末温相同(即降低的温度相同),那么由于铝的比热容大于铁的比热容,那么铝块释放的热量比铁块的要多,多的这些热量会导致铝块和放铝块的这杯水的温度上升,所以铝块的末温较高,故A正确。
故选:
A。
11.甲、乙两物体质量都为1kg,丙物体质量为2kg。
三个物体温度升高1℃所吸收的热量如图所示,以下说法正确的是( )
A.甲的比热容比乙的小
B.乙的比热容与丙的相等
C.吸收相同热量,甲升高的温度最多
D.降低相同温度,甲放出的热量最多
【解答】解:
ABD.由题意可知,甲、乙两物体质量都为1kg,丙物体质量为2kg,
由图可知,三个物体温度升高1℃,甲物体吸收的热量为3000J,乙和丙物体吸收的热量为2000J,
由Q吸=cm△t可得,三物质的比热容分别为:
c甲
3000J/(kg•℃),
c乙
2000J/(kg•℃),
c丙
1000J/(kg•℃),
综上可知,甲的比热容比乙的大,乙的比热容比丙的大,故AB错误;
因比热容是物质本身的一种特性,与温度无关,
所以,降低相同温度时,甲物体放出的热量最多,故D正确;
C.由Q吸=cm△t可得,吸收相同的热量时升高的温度分别为:
△t甲
,
△t乙
,
△t丙
,
综上可知,甲升高的温度最少,故C错误;
故选:
D。
12.水的比热容比煤油的大。
如图,隔着石棉网同时加热规格相同、分别装上质量和初温都相同的煤油和水的试管,至管内液体升温到40℃,这个过程中( )
A.加热相同时间,水吸收的热量多 B.同一时刻水的温度比煤油高
C.升高相同的温度,煤油需加热较长的时间 D.煤油温度先升到40℃
【解答】解:
A、用同一个酒精灯加热,两试管的规格相同,则在相同的时间内,水和煤油吸收的热量相同,故A错;
B、由图可知,用同一个酒精灯加热,两试管的规格相同,则在相同的时间内,水和煤油吸收的热量相同,但水的比热容比煤油的大,水和煤油的质量相同,水升高的温度值小,同一时刻水的温度比煤油低,故B错;
C、水的比热容比煤油的大,质量相同的水和煤油相比,升高相同的温度,水吸收的热量多,需要的加热时间长,故C错;
D、水的比热容比煤油的大,质量相同的水和煤油相比,煤油吸收的热量少,需要的加热时间短,煤油先升高到40℃,故D正确;
故选:
D。
13.某实验小组利用酒精灯对500g冰均匀加热,他们每隔相同时间记录一次温度计的示数,并观察物质的状态。
如图是他们根据记录的数据绘制的“温度﹣时间”图象,已知c冰=2.1×103J/(kg•℃),c水=4.2×103J/(kg•℃),由图象可知( )
A.水升温比冰慢,说明水的比热容比冰小
B.冰在熔化过程中温度保持不变,内能不变
C.冰在熔化前内能增加4.2×104J
D.在CD段,水吸收的热量是4.2×104J
【解答】解:
A、由题知,利用酒精灯对冰均匀加热,即在相同时间内冰吸热相同,由图可知,冰在前5min内温度升高了20℃,水在后10min内升高了20℃,可见升高相同的温度,水吸热多;则吸收相同的热量,水温度变化慢,而冰化水质量不变,所以由Q=cm△t可知水的比热容比冰的比热容大,故A错;
B、冰在熔化过程中,吸收热量、内能增加,但温度保持不变,故B错;
C、冰的质量为500g=0.5kg,温度变化△t1=0℃﹣(﹣20℃)=20℃,在熔化前内能增加:
△E=Q吸1=c冰m△t1=2.1×103J/(kg•℃)×0.5kg×20℃=2.1×104J,故C错;
D、冰化水,质量不变,还是0.5kg,在CD段温度变化△t2=20℃﹣0℃=20℃,水吸收的热量Q吸2=c水m△t2=4.2×103J/(kg•℃)×0.5kg×20℃=4.2×104J,故D正确。
故选:
D。
14.用两个相同的电热水器给质量同为2kg的物体甲和水加热,它们的温度随时间的变化关系如图所示,据此判断甲物质10min吸收的热量为:
[c水=4.2×103J/(kg•℃)]( )
A.0.84×105JB.1.2×105J
C.2.52×105JD.条件不足,不能计算
【解答】解:
由图象可知,用两个相同的电热器给质量相同的物质甲和水加热,水的温度升高60℃需要20min,物质甲的温度升高60℃需要10min。
所以,质量相同的物质甲和水升高相同的温度需要吸收的热量关系为:
Q水吸=2Q甲吸。
由Q吸=cm△t可得:
c
,
所以c水=2c甲,
而c水=4.2×103J/(kg•℃),则c甲=2.1×103J/(kg•℃)。
甲物质10min升高了60℃,吸收的热量:
Q吸=c甲m甲△t甲=2.1×103J/(kg•℃)×2kg×60℃=2.52×105J。
所以C正确、ABD都不正确。
故选:
C。
15.现有同种材质的甲、乙两金属球,它们质量和温度都一样。
将甲球投入一杯热水中,充分混合后,水的温度降低了t1;取出甲球将乙球投入同一杯热水中,充分混合后,又使水的温度降低了t2(混合过程中无热损失)。
则( )
A.t1=t2B.t1>t2C.t1<t2D.无法判断
【解答】解:
设金属块的初温是t01,水的初温是t02,水中投入甲后水的末温是t02﹣t1,水中投入乙水的末温是t02﹣t1﹣t2,甲升高的温度是t02﹣t1﹣t01,如红色线,乙升高的温度是t02﹣t1﹣t2﹣t01,如蓝色线,
甲吸收的热量:
Q甲=cm(t02﹣t1﹣t01)
乙吸收的热量:
Q乙=cm(t02﹣t1﹣t2﹣t01)
因为,t02﹣t1﹣t01>t02﹣t1﹣t2﹣t01,所以,Q甲>Q乙,
不计热量损失,投入甲时水放出热量比投入乙时放出热量多,所以温度变化量大,即t1>t2。
故选:
B。
16.将一杯热水倒入盛有一些冷水的容器中,冷水的温度升高了20℃,又向容器内倒入同样一杯热水,冷水温度又升高了10℃,如果再向容器内倒入同样两杯热水,则冷水温度可再升高(不计热损失,热水和冷水的比热容相同)( )
A.10℃B.8℃C.6℃D.4℃
【解答】解:
设热水和冷水的温度差为t,
质量为m0的一小杯热水倒入盛有质量为m的冷水的保温容器中,使得冷水温度升高了20℃,
由于无热损失,Q吸=Q放,
从而可知,cm0(t﹣20℃)=cm×20℃,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
又向保温容器中倒入一小杯同质量为m0同温度的热水,水温又上升了10℃,
△Q吸=△Q放,
从而可知,cm0(t﹣20℃