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沪科版物理九年级上册知识归纳及对点训练第十三章第二节科学探究物质的比热容
第十三章内能与热机
第二节科学探究:
物质的比热容
【知识点】比热容
1、基本概念
(1)定义:
单位质量的某种物质温度升高(降低)1℃时吸收(放出)的热量。
(2)物理意义:
表示物体吸热或放热的本领的物理量。
(3)性质:
比热容是物质的一种特性,大小与物体的种类、状态有关,与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关。
(4)水的比热容为4.2×103J(kg·℃)表示:
1kg的水温度升高(降低)1℃吸收(放出)的热量为4.2×103J
(5)应用:
水常调节气温、取暖、作冷却剂、散热,是因为水的比热容大
2、计算公式:
Q吸=Cm(t-t0),Q放=Cm(t0-t)
3、热平衡方程:
不计热损失Q吸=Q放
【经典例题】
例1.煤油的比热容是2.1×103J/(kg・℃)。
它的意义是_________________________________________________________________。
例2.0℃的冰熔化成0℃的水,下列分析中正确的是( )
A.比热容不变B.比热容增大C.内能不变D.内能减小
例3.煤油和水的比热容不同,这表示( )
A.质量相同的煤油和水的温度不同B.质量相同的煤油和水含有的内能不同
C.质量相同的煤油和水升高的温度不同D.质量相同的煤油和水,吸收相同的热量,升高的温度不同
例4.如图1为某一天中央电视台天气预报的截图。
图中显示的四个地方,内陆地区的温差比沿海地区的温差大,造成这种差别的主要
原因是()
A.水的比热容比泥土、砂石的比热容大
B.水的内能比泥土、砂石的内能大
C.水的密度比泥土、砂石的密度小
D.水的温度比泥土、砂石的温度低
例5.水具有比热容大的特点从而被广泛应用,如图2下列现象与应用中与此特点无关的是()
A.海边的昼夜温差较小B.空调房里放盆水增加湿度C.冬天暖气设备用热水供暖D.用水冷却汽车发动机
例6.两个相同烧杯装有质量和初温都相同的水和食用油,用相同的电加热器分别给它们加热相同的时间,则下列说法中正确的是()
A.水吸收的热量多B.水上升的温度较高
C.它们吸收的热量相同D.它们上升的温度相同
例7.铜的比热容是铅的比热容的3倍.质量相同的铜块和铅块,若它们升高的温度之比为1:
2,则它们吸热之比为( )
A.2:
3B.3:
2C.6:
1D.1:
6
例8.质量相等的甲、乙、丙三种物质,它们吸收的热量Q吸与温度变化△t的关系图象如图3所示,以下说法正确的是( )
A.甲的比热容最大
B.乙的比热容最大
C.丙的比热容最大
D.三者的比热容相等
例9.夏日,在烈日暴晒下,游泳池旁的混凝土地面热得烫脚,而池中的水却不怎么热,请用所学物理知识解释这个现象。
例10.某同学在做研究影响物质吸热多少的因素的实验时,得到如下的数据表:
物质
实验次数
质量(kg)
升高的度数(℃)
加热时间(min)
水
1
0.05
10
10
2
0.10
10
20
煤油
3
0.05
10
5
4
0.05
20
10
(1)分析第1、2次实验数据,可归纳得出的结论是:
______________________________________
(2)分析第1、3次实验数据,可归纳得出的结论是:
______________________________________
(3)分析_________次实验数据,可归纳得出的结论是:
质量相同的同种物质,升高的度数越多,吸收的热量就越多。
例11.如图4甲,在探究“不同物质吸热能力”的实验中:
(1)在两个相同的烧杯中加人初温相同、 相同的水和煤油(ρ水>ρ煤油)。
选用相
同电加热器的目的是:
使水和煤油在相同
时间内______________________。
(2)水和煤油温度随时间变化的图象如图11乙所示。
①根据图甲可判断出a物质是 。
②根据图乙可判断出 吸热能力强。
(3)本实验采用的物理研究方法是 法。
例12.小明同学在烧杯中装入200g水,测得水的温度为20℃,然后用酒精灯给水加热,直至水温上升到70℃。
在此过程中,水的内能
增加了多少?
【习题精练】
1.小明阅读了下表后,得出了一些结论。
其中错误的是( )
几种物质的比热容c/[J•(kg•℃)-1]
A.沿海地区昼夜温差比内陆地区小B.同种物质在不同状态下,其比热容不同
C.质量相等的铜块和铅块,升高相同的温度,铜块吸热多D.液体的比热容都比固体大
2.下列说法中正确的是( )
A.铁轨铺在一根根枕木上是为了增大压强
B.安全带主要是在汽车突然启动时,对乘驾人员起到保护作用
C.汽车发动机的冷却循环系统用水做工作物质,是利用了水的比热容大的特点
D.如果要使一个物体持续运动,就必须对它施加力的作用
3.厦门是个美丽的滨海城市,在这座城市里,一年四季如春,日夜温差小,街道干净,花草繁多,环境优美。
其中形成日夜温差小
的主要原因是()
A.地处南方,气温高不寒冷 B.四面环海,海水比热容大,对气温起调节作用
C.街道干净,容易通风散热 D.花草多,植物能起到保温作用,提高环境温度
4.
今年五一,吴力在父母的协助下,从早上8:
00开始每隔半小时分别对株洲市文化园的气温和园内人工湖的水温进行了测量,如图5是他根据记录的数据绘成温度t1随时间t2变化的图线。
据图可以判断( )
A.实线是水温图线,虚线是气温图线,因为水的比热容较大
B.实线是水温图线,虚线是气温图线,因为水的比热容较小
C.实线是气温图线,虚线是水温图线,因为水的比热容较大
D.实线是气温图线,虚线是水温图线,因为水的比热容较小
5.
中央气象台每天都会发布全国主要城市的天气预报。
如图6列出的是2012年6月4日沿海城市上海和内陆城市西安的气温情况,请根据两座城市气温变化情况判断城市名称,并说出你如此判断的依据。
6.一杯水由80℃降至20℃放出的热量为Q1,它由30℃升高到70℃吸收的热量为Q2,则( )
A.Q1<Q2B.Q1>Q2C.Q1=Q2D.无法比较
7.甲、乙两铁块分别放在水中加热,它们的温度随吸收的热量变化的关系如图7,下列说法中正确的是( )
A.甲的质量大于乙的质量B.甲的质量小于乙的质量
C.甲的质量等于乙的质量D.甲的比热容大于乙的比热容
8.用两个相同的电热水器给质量同为2kg的物体甲和水加热,他们的温度随加热时间的变化关系如图8所示,据此判断甲物质10min
吸收的热量为( )
A.0.84×105JB.1.2×105JC.2.52×105JD.都不是,不能计算
9.原来温度相同的甲乙两块铜块,m甲=2m乙,现将它们分别加热,使它们吸收相同的热量,然后充分接触,下列说法正确的是( )
A.温度由乙传给甲B.热量由甲传给乙
C.温度由甲传给乙D.热量由乙传给甲
10.
用稳定的热源给一个物体均匀加热,得到它的熔化图象如图9所示,那么该物体在固态时的比热与液态时的比热之比是( )
A.1:
2
B.1:
1
C.1:
4
D.2:
1
11.“早穿皮袄午穿纱,围着火炉吃西瓜”反映了沙漠地区气候变化的特点,请你简要地回答产生这种气候的原因。
12.据有关资料报道:
在三峡大坝建设前,该地区主要是山地为主,山多水少;当三峡大坝建成后,可让该地区的水量大大增加(水库的总库容393亿立方米);同时还可使库区的气温夏降、冬升各约2℃。
试应用所学的物理知识说明影响气温变化的科学性。
13.
在沿海地区白天的风通常从大海上吹来,而晚上的风从陆地上吹去,这叫“海陆风”。
如图10是“海陆风”形成的示意图,请你用学过的物理知识只分析“海风”形成的原因。
14.如图11甲所示装置“比较不同液体吸热升温特点”。
在两个相同烧杯中分别加入初温、体积相同的水和食盐水,用相同酒精灯加热直到沸腾。
(1)分别测量出水和食盐水沸点,发
现食盐水的沸点比水高。
其中水沸腾时温度计的局部放大图如图10乙所示,水沸点为_____℃。
(2)实验中加热食盐水到沸腾需要的时间长,说明食盐水吸收的热量比水 (选填“多”或“少”)。
(3)能否仅由“加热食盐水到沸腾需要的时间长”得出食盐水比热容大的结论?
答:
;其原因是:
。
图11
15.为了比较甲、乙两种液体的比热容,小红进行了如下的实验:
(1)在两个相同的烧杯中分别装入甲、乙两种液体,先用天平称出甲液体的质量,当天平平衡时,天平右盘中的砝码数和游码的位置如图12(a)所示,每个烧杯的质量为100g,则甲液体的质量为_________g;然后同样称出相等质量的乙液体。
(2)用温度计分别测出甲、乙两种液体的初温,其示数都如图12(b)所示,则两种液体的初温均为___________℃。
(3)用两个相同的酒精灯分别给甲、乙两种液体加热,当它们升高相同的温度时,甲所用的时间为t1,乙所用的时间为t2。
若t1>t2,则吸收热量较多的液体是___________,比热容较大的液体是___________(选填“甲”或“乙”)。
16.一根冰棒,质量为100g,过段时间后,其温度由-20℃上升到-16℃,在此过程中,冰棒吸收的热量为800J,则该冰棒的比热容为多少?
17.完全燃烧70g的酒精可以释放出2.1×10⒍J的热量,如果所放出的热量中有60%被质量为5kg,温度为20℃的水所吸收,试求:
(1)水吸收的热量;
(2)水温可以升高多少?
18.某校自制一个太阳能热水器,它的反射面的有效面积是2.5m2,太阳光对此镜面辐射的能量平均每小时为2.5×106 J/m2,如果整个装置的效率是52%,那么这个热水器每小时可把
多少千克15℃的水加热到60℃?
综合练习
一、选择题
1.把一铁块放在火炉上加热一段时间后,下列物理量中不变的是()
A.铁块的体积B.铁块的密度
C.铁块的内能D.铁块的比热容
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.辅导核电站受损后灌注海水降温B.汽车发动机中用水循环冷却
C.晚间,在春播秧田里灌水保温
D.三峡水电站建水坝储水发电
3.质量相同的甲、乙两种物质,比热容之比是2:
1,它们吸收的热量之比是2:
3,则升高的温度之比为( )
A.1:
3B.1:
2C.4:
3D.3:
1
物质
比热容c/×103J/(kg·℃)
铝
0.88
铁
046
锌
0.39
铅
0.13
4.家用电器中大功率电子元件在工作时会产生较多热量,为了尽快散热,通常在大功率元件上加装金属散热片,右表是四种材料的比热容,选作散热片最好的材料是()
A.铝
B.铁
C.锌
D.铅
5.
水的比热容比煤油的大。
如图13所示,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.煤油温度先升到 40℃
B.同一时刻水的温度比煤油高
C.加热相同时间,水吸收的热量多
D.升高相同的温度,煤油需加热较长的时间
6.用相同的酒精灯和同样的烧杯盛有质量相同的甲、乙两种液体加热,如图14,反映的是温度随时间变化的图像,从图中可看出()
A.甲的比热容大
B.乙的比热容大
C.它们的比热容一样大
D.无法判断
7.1千克20℃的水吸收4.2×105焦的热量后,它的温度在下列给出的四个温度中,最多有几个可能温度()
①80℃ ②100℃ ③120℃ ④130℃
A.1 B.2 C.3 D.4
8.在北京的西部王佐地区蕴藏优质的温泉资源,当地制定科学开采计划开发温泉旅游.如果每天开采量为2×107千克,平均水温为70℃,若改用锅炉来供水,每天将等量的冷水从15℃加热到70℃,将吸收热量[C水=4.2×103焦/(千克•℃)]( )
A.1.26×1012JB.4.62×1012J
C.5.88×1012JD.7.14×1012J
9.甲乙两个质量相同的物体,当甲物体温度升高20℃,乙物体温度升高40℃时,甲吸收的热量是乙吸收的热量的两倍,则甲物体
的比热是乙物体比热的()
A.1/2B.4倍
C.2倍D.1/4
10.水的比热容比煤油的大。
如图15所示,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。
下面四图中的哪一图线能反映该实验情况()
二、填空题
1.从车床上刚刚加工下来的铝件温度都很高,这是因为(选
填“”做功或“热传递”)使铝件的内能增加了。
已知
某铝件加工之前的温度
是25℃,加工之后的温度是100℃,如果要让加工后
的质量为2kg的铝件【C铝=0.88×103J/(kg·℃)】
温度冷却到加工前的温度,则该铝件需要放出J的热量。
2.夏天早晨,田闯禾苗上常看到晶莹的露珠,这是空气中的水蒸气__________(填一种物态变化名称)形成的。
初春培育秧苗时,
为了不使秧苗受冻,早晨给水田多排水,傍晚多灌水,这是利用水具有较大的__________这一特性。
3.水稻是喜温植物,春季育秧时,通常傍晚向秧田灌水,早晨将水放出,以防霜冻。
隐含的物理知识是,水的____________较大,气温降低时,水能_____________(选填“放出”或“吸收”)较多的_______________(选填“温度”、“内能”或“热量”)。
4.如图16是刘星
在“五一”假期探究“海水和海滩的温度随时间变化的规律”时画的一张示意图。
根据图给的信息,刘星观察的时间是________(选填“中午”或“夜晚”),产生这一现象的原因是水的_________比沙石的大。
5.
如图17所示是甲、乙两种质量相等的不同晶体,均匀加热,在相同时间内吸收相同热量的条件下,两种晶体熔化前后温度随时间变化的图象。
则单位质量的两种晶体熔化过程中吸收的热量相比较,Q甲 Q乙;液态甲的比热容 液态乙的比热容。
(填“大于”、“小于”或“等于”)
三、实验题
1.
如图18,在两相同的烧杯中分别装有质量、初温都相同的水和沙子,用两相同的酒精灯对其加热。
(1)加热相同时间后,分别测量两者的温度,发现沙子的温度明显高于水,
这是因为_____________________________;
加热时搅拌沙子,目的是_______________________________。
(2)在两烧杯上方分别盖上玻璃片,过一会儿发现装水烧杯上方的玻璃片内侧有小水珠,
用手摸两个玻璃片,发现装________(沙子/水)烧杯上方的玻璃片温度比较高,原因是__________________。
2.如图19甲是某种物体熔化时温度随加热时间变化的图像(假设在加热过程中物质的质量不变,单位时间内吸收的热量相同)。
(1)这种物质的固体属于 (选填“晶体”或“非晶体”)。
如图20乙,在某一时刻,用温度计测得物质的温度为 ℃。
(2)在CD段时,此物质处于 (选填“固”、“液”或“固液共存”)态。
(3)该物质在AB 段和CD段的比热容分别为c1 、c2 ,则c1:
c2= 。
3.小明家住在市中心,奶奶嫌城市夏天太热而不住他家,这激发了他探究城乡温差的原因,某星期天,他请全班同学分别到选定的地点,于中午同一时刻测出各测试点气温,以此绘制出如图20所示的“区域―温度”坐标图。
(1)图8中气温最低的区域是_________;简析该区域温度低的主要原因是______________________________________________。
(2)请提出两种降低市中心环境气温的办法:
_____________________________________。
4.
住在非洲沙漠的居民,由于没有电,夏天无法用电冰箱保鲜食物,当地人发明了一种简易“沙漠冰箱”,如图21所示。
它由内罐和外罐组成,两罐之间填满潮湿的沙子。
使用时将食物放在内罐,罐口盖上湿布,放在干燥、通风的地方,并经常向内罐和外罐之间的沙子上洒些水,这样对内罐中的食物可以起到一定的保鲜作用。
根据
上文,请回答:
(1)将它放在干燥、通风的地方,目的是;
(2)经常向两罐之间的沙子上洒些水,目的是。
物质
质量/g
温度升高10℃所需要的时间/s
温度升高20℃所需要的时间/s
沙子
30
64
89
水
30
96
163
5.
为了比较水和沙子吸热升温的快慢,小明做了如图22所示的实验:
将相等质量的水和沙子先后装入相同的易拉罐中,放在石棉网上用同一个酒精灯对它们加热,记录的实验数据如下表:
(1)在此实验中,用加热时间的长短来表示水和沙子 。
(2)在实验中,应不停地用搅拌棒搅动水和沙子,其目的是__________________。
小明选用易拉罐而不用玻璃烧杯,其好处有
________________________(说出一点即可)
(3)分析表中的实验数据可知;质量相同的水和沙子,升高相同的温度,水吸收的热量______沙子吸收的热量。
可以推想,如果
给质量相同的水和沙子加热相同的时间,则________(选填“沙子”或“水”)升高的温度会更高些。
四、计算题
1.太阳能热水器是一种常见的利用太阳能的装置。
某品牌太阳能热水器,在晴天能接收到的太阳能平均辐射强度(用R表示)为
R=300J/(m2·s),它表示每平方米面积上一秒内接收到的太阳能为300J。
该太阳能热水器集热管接收阳光照射时的有效面积
是2m2,贮水箱中盛有0.1m3的水。
(ρ水=1.0×103kg/m3,C水=4.2×103J/(kg·℃))求:
(1)贮水箱中水的质量。
(2)若在阳光下照射70min,所接收到的太阳能全部用来加热水,贮水箱中的水温可升高多少度?
2.实验测得1kg某物质温度随时间变化的图象如图23所示。
已知该物质在固态下的比热容c1=2.1×103J/(kg•℃),设物质从热源吸热的功率恒定不变,根据图象解答下列问题:
(1)在最初2min内,物质温度升高了40℃,则吸收的热量为J,吸热功率为W。
(2)在t2=6min时,物质处于状态(填“固体”、“液体”或“固液共存”),且仍在(填“吸热”、或“放热”).
(3)试求该物质在液态下的比热容C2。
参考答案
【知识点】比热容
【经典例题】
例1、1kg的煤油温度升高(降低)1℃吸收(放出)的热量为2.1×103J例2、B例3、D
例4、A例5、B例6、C例7、B例8、A
例9、答:
质量相等的水和混凝土,照射同样的时间,吸收相同热量,由于水的比热容较大,水的温度升高较小。
因此,池水的温度比
混凝土低。
所以在烈日暴晒下,游泳池旁的混凝土地面热得烫脚,而池中的水却不怎么热。
例10、
(1)同种物质升高相同的温度时,吸收热量的多少与物质质量有关
(2)质量相同的不同物质升高相同的温度时,吸收的热量不同。
(3)3、4
例11、
(1)质量;吸收相同的热量
(2)①水②A(3)控制变量
例12、4.2×104J
【习题精练】
1、D2、C3、B4、C
5、甲是上海,乙是西安。
上海属沿海城市,水的比热容较大,对气温起到调节作用。
6、B7、B8、C9、A10、C
11、答:
沙漠地区沙石多,沙石的比热容较小,在相同的条件下,吸收(或放出)相同的热量,沙石的温度变化较大。
因此沙漠地区昼夜温差大。
12、答:
因为水的比热容较大,夏天,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,导致气温将比原来下降2℃左右;冬天,(相同质量的水和沙石比较)放出相同的热量,水的温度降低的少,导致气温比原来升高2℃左右。
13、答:
由于地面和海水的比热不同,海水的比热容大于陆地的比热容,在同样太阳光的照射下,地面和大海升温和降温的快慢不同,从而使空气形成对流。
白天,地面比大海升温快,地面热空气密度较小,热空气上升,海面较冷的空气就会来补充,于是冷空气沿海面吹向陆地,形成海风。
14、
(1)98
(2)多(3)不能;实验中未保持水和食盐水的质量和升高的温度相同
15、
(1)82
(2)19(3)甲;甲
16、2×103J(kg·℃)
17、
(1)1.26×106J
(2)60℃18、17.2kg
【综合练习】
一、选择题
1、D2、D3、A4、A5、A6、B
7、C8、B9、B10、C
二、填空题
1、做功;1.32×1052、液化;比热容3、比热容;放出;热量4、中午;比热容5、小于;大于
三、实验题
1、
(1)沙子的比热容小于水的比热容;使沙子受热均匀
(2)水;水蒸气液化放热
2、
(1)晶体;-6
(2)液(3)1:
2
3、
(1)农田;农田里水量多,水的比热容大,所以不易升温
(2)增大绿化面积;修建人工湖
4、
(1)加快水的蒸发
(2)水蒸发吸热
5、
(1)吸收热量的多少
(2)使沙子和水受热均匀;易拉罐导热性好/不易损坏(3)大于;沙子
四、计算题
1、
(1)m=pV=1×103kg/m3×0.1m3=100kg
(2)Q=300J/m2s×2m2×70×60s=2.52×106J
Δt=Q/cm=2.52×106J/(4.2×103J/(kg·℃)×100kg)=6°c
2、
(1)8.4×104;700
(2)固液共存;吸热
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