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专题三基础知识A教师版


教师版基础知识讲解
习题答案 一、填空题 1.对于同一种物质,物体吸收的热量与物体的 质量 有关,与物体升高 的 温度 有关。不同的物质,在质量相等,温度升高相同时,吸收的热量是 不同 的。 0 单位质量某种物质温度升高 1 C 吸收的热量 叫做这种物质的比热容,比热容用符 号 C 表示,它的单位是 J/(Kg0C) 。比热容是物质的一种 属性 ,每种物质都有自己 的

比热容 。砂石的比热容为 0.92× 103J/(kg· ℃)读作 0.92× 103 焦耳每千克摄氏度 。若某个铜 3 3 球的比热容为 0.39× 10 J/(kg· ℃),则半个铜球的比热容为_______0.39× 10 J/(kg· ℃)_____。 2.水的比热比较大,泥土和砂石的比热____小___,在同样受热或冷却的情况下,水温变化比泥土、砂石的温 度变化___小__。 3. 一太阳能热水器水箱内装有质量为 80kg 的水, 经太阳晒 2h 后, 温度从 20℃升高到 50℃所吸收的热量是 1.008 7 ×10 J,这是用 热传递 的方式增加了水的内能. 4.将质量初温相同的铝、铜、铁三个球,浸没在沸水中煮较长的一段时间,则三个球的温度 相同 。 从沸水中吸热最多的是 铝 球,吸热最少的是 铜 球。 (已知 C 铝>C 铁>C 铜) 5.下表提供的信息中,得出几个结论,你知道是那几个结论吗?写出 3 个。 3 3 水 4.2 × 10 干泥土 0.64 × 10 酒精 2.4 × 10 3 铜 0.39 × 10 3 冰 2.1 × 10 3 铝 0.88 × 10 3 煤油 2.1 × 10 3 铅 0.13 × 10 3 3 水银 0.14 × 10 砂石 0.92 × 10 3 ①不同的物质比热容不同 ②水的比热容最大 ③一般情况下,金属的比热容比较小。 5.如图 15-5 甲是用水来冷却热牛奶的示意图。图乙是记录牛奶、水的温度随时间变化的图像,图中表示热奶 温度随时间变化的曲线应是 I ; ,(填写 I 或Ⅱ)图中 A 点的物理意义是 牛奶和水混合温度 。若水的质量为 1.5kg,在这个过程中水吸收的热量是 5.04×104J .

甲 图 15-5 乙 二.选择题 1.下列说法正确的是( D ). A.一杯煤油用去一半,它的比热容减为原来的二分之一 B.吸收热量多的物质,比热容一定大 C.高温物体放出热量一定多 D.质量相同的水和煤油,吸收了相同的热量,煤油升高的温度大于水升高的温度 2.在沙漠地区有“早穿皮袄午穿纱,夜抱火炉吃西瓜”的奇特现象.而沿海地区是“气候宜人,四季如春”, 这表明水对气温有显著影响,是因为( B ). A.水的透明度高,容易吸收太阳能 B.水的比热容比沙石的比热容大 C.水在蒸发时有致冷作用 D.水的对流性能好
1

3.下列有关比热的说法中正确的是( A ) A.比热是物质的一种特性,每种物质都有自己的比热 B.在释放相同热量的条件下,比热小的物体温度降低得多 C.水和冰是同一种物质构成,因此比热相同 D.将一物体分成两半,其比热也必减半 4.下列各种情况下比热会发生变化的是( B ) A.一杯水倒去一半 C.一块铁加工成铁屑 B.水凝结成冰 D.15℃的水变成 45℃的水

5.下列事实中,最能说明物质吸收的热量跟物质种类有关的 是( D ) A.体积相同的两杯水温度都升高 10℃,它们吸收的热量相同 B.质量相等的两块钢温度分别升高 5℃和 10℃,它们吸收的热量不相同 C.体积相等的水和煤油温度都升高 10℃,它们吸收的热量不相同 D.质量相等的水和铜温度都升高 10℃,它们吸收的热量不相同 温度/℃ 6.在各种液体中,通常用水作冷却剂,这是因为( C ) a A.水具有较大的密度 C.水具有较大的比热容 B.水的性质很稳定 D.水的凝固点较低

b

图 15-6

0

时间/min

7.质量相等、初温相同的水和酒精,分别用两个相同的加热器加热(不计热量损失) ,加热过程中温度随时 间的变化图线如图 15-6 所示,关于 a、b 两种液体的鉴别结论正确的是( C ) A.a 的比热大,是水 B.a 的比热大,是酒精 C.b 的比热大,是水 D.b 的比热大,是酒精 8.冬天,室内取暖的暖气,很多都采用让流动的热水慢慢地流过散热器,其原因是( C ) A.水比较便宜 B.水的密度小 C.水的比热容大 D.水的沸点高 9.甲、乙两物体的比热容之比为 2∶3,吸收热量之比为 3∶1,它们升高的温度相同,则甲、乙两物体的质量 之比为( A ) A.9∶2 B.2∶9 C.1∶2 D.2∶1 10. 水的比热容较大, 人们往往利用它的这一特性为生活、 生产服务, 下列事例中与它的这一特性无关的是 ( D ) A.让流动的热水流过散热器取暖 B.汽车发动机用循环水冷却 C.冬季,晚上向稻田里放水,以防冻坏秧苗 D.在较大的河流上建水电站,用水发电 三.计算题 O O 1.太阳能热水器内盛有 25 C 的水 20kg,在阳光照射下水温升高到 55 C,试计算这些水吸收了多少热量?(C 3 O 水=4.2×10 J/(kg. C) 解:Q=cm(t-t0)=4.2×10 J/(kg. C×20kg×(55 C-25 C)=2.52×10 J
3 O O O 6

2. 一锅炉每天把 3 t 的水加热到 100℃, 需要吸收的热为 1.008×10 J 的热, 求: (1) 、 原来水的初温为多小℃? 解: ?t ?

9

Q 1.008 ? 10 9 J ? ? 80 0 c 3 0 cm 4.2 ? 10 J / Kg c

t0=100℃-80℃=20℃

四.探究题
2

1.为了研究物质的某种特性,某小组同学先做如下实验: 他们在甲、乙两只完全相同的烧杯中分别放入 100g 和 200g 的温水,实验时让它们自然冷却,并利用温度计和计时 器测量水温随时间变化的情况。记录数据分别如表一、表二所示。 (设甲、乙两杯水每分钟放出的热量相等。 ) 表一 m1=100g 时间/min 0 2 4 6 8 10 12 14 16 温度/℃ 降低温度 /℃ 36 0 35 1 34 2 33 3 32 4 31 5 30 6 30 6 30 6

表二 m2=200g 时间/min 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 温度/℃ 36 35 34 33 32 31 30 29 28 28 降低温度 0 1 2 3 4 5 6 7 8 8 /℃ 1. 分析比较表一和表二中数据可知,实验时,两杯水所处环境的温度是 不同 (相同/不同)的。 2. 分析比较表一和表二中第一行和第三行的数据及相关条件,可得出的初步结论是一定质量的水放出热量与降低 的温度成正比。 3. 分析比较表一和表二中第三列、第四列、第五列等数据及相关条件,可得出的初步结论是 降低相同温度时, 水质量越大放出热量越多 。 4. 进一步综合分析比较表一和表二中的数据及相关条件,还可得出的初步结论是__水放出的热量与质量、水降低 温度的比值是个定值。

例 1 温度相同的铝块甲和铁块乙,m 甲=m 乙,将它们分别加热,使其吸收相同的热量后接触,此时( ) A、温度从甲传向乙 B、内能从甲传向乙 C、内能从乙传向甲 D、甲、乙间不发生热传递思路解析 在热 传递时,传递的是能量而不是温度,故 A 不正确。由于能量是从高温物体传向低温物体,所以此题的解题关键是判 断甲、乙两物体吸收热量后温度的高低。 由 Q 甲=c 甲 m 甲(t 甲-t0 甲), Q 乙=c 乙 m 乙(t 乙-t0 乙),因它们吸收相同的热量,有 Q 甲=Q 乙,又 m 甲=m 乙,所以 c 甲(t 甲-t0 甲)=c 乙(t 乙-t0 乙),因为 c 甲>c 乙,t0 甲=t0 乙,所以 t 甲<t 乙,故内能从乙传向甲正确解答 C 误点警示 知识补充:(1)内能是物体内部所有分子做无规则运动的动能和分 子势能的总和。(2)热传递的本质是内能的转移。 知识点 2 比热容的意义比热容是物质的特性之一, 由物质本身和物质所处的状态决定, 对处于某一定状态下的 物质来说,其比热容是一定的,跟物质的质量和体积的大小、温度的高低、吸收(或放出)热量的多少无关。 例 2 把两个质量相等的 20℃的铜球,分别放进质量相等的、温度均为 50℃的水和煤油中,达到热平衡后,水 和煤油的温度相比哪个低? 思路解析 本题是关于热平衡现象的问题。可以利用热平衡方程,以及公式 Q=cm△t 来解。 正确解答 设水的质量为 m1, 比热为 c1, 水的初温为 t01=50℃, 热平衡后温度为 t 末 1; 又设煤油质量 m2(m1 =m2),比热为 c2,煤油的初温为 t02=50℃,热平衡后温度为 t 末 2;铜的质量为 m3,比热为 c3,铜球的初温
3

为 t03=20℃,铜在水中热平衡后温度为 t 末 3=t 末 1;铜在煤油中热平衡后的温度为 t′末 3=t 末 2.铜球放在水中 的情况下, 根据热平衡方程, 有 Q 铜吸=Q 水放, 即 c3m3 (t 末 1-t03) =c1m1 (t01-t 末 1) 铜在煤油中时,同理可得 c3m3 (t 末 2-t03)=c2m2 (t02-t 末 2) 因为 c1>c2,所以 .所以(t 末 1-t03)(t02-t 末 2)>(t01-t 末 1)(t 末 2-t03)。 两边展开,代入已知条件,合并同类项,得 30t 末 1>30t 末 2,所以 t 末 1>t 末 2.所以达到热平衡后煤油的 温度低些。 误点警示 此题中的热平衡是指不计热损失的情况下。 知识点 3 水的比热容水的比热容为 4.2×103 J/(kg.℃)。水的比热容比较大,在工、农业生产和日常生活中 有广泛的应用,其应用主要有两方面:一是用水来做制冷剂或取暖;二是调节气候。 例 3 宿迁境内的洪泽湖在盛夏季节,对周围地区气温起着很好的调节作用,这主要是因为洪泽湖的水面大,水 量多。更重要的是因为水的 比陆地大,太阳晒后水的 变化比陆地小。 思路解析 从小的比热比干泥土的比热大 3 倍多去理解、分析。 正确解答 根据公式 ,可知当比热较大的水在吸收或放出与陆地相当的热量时,温度的变化较小。所以,本题 答案为:比热 温度。 误点警示 公式 Q=cm△t,体现了各种物质吸收或放出热量与物质的比热、物质的质量以及温度变化之间的关 系。 知识点 4 热量的计算吸热计算式:Q 吸=cm(t-t0) 放热计算式:Q 放=cm(t0-t) 其中 Q 为热量,单位是 J;c 为物质的比热容,单位 J/(kg.℃);m 为物体质量,单位为 kg;t0 为物体初始 温度,t 为物体末温,单位为℃。 「注意」应用计算式进行计算时,代入的数据一定要连同单位一起代入,且单位要统一。 例 4 质量为 5 kg 的冷水和质量 2 kg 的热水混合后,其共同温度是 40℃,则冷水和热水的初温可能是( ) A、10℃,52℃ B、20℃,50℃C、20℃,90℃ D、30℃,70℃思路解析 根据题意可知 cm 冷(t 末 -t 冷初)=cm 热(t 热初-t 末),即 5(40℃-t 冷却)=2(t 热初-40℃)展开,合并可得 5t 冷初+2t 热 初=280℃此式为二元一次方程,应有无数组解,但题中只给了四个选项。 当 t 冷初=20℃,t 热初=90℃时,满足上述二元一次方程。 正确解答 选 C.误点警示 解好本题除了要掌握好所学的物理知识,还要应用好有关的数学知识。 例 5 把质量为 4 kg 的冷水与 3 kg、 80℃的热水混合后的温度为 40℃, 若不计热量损失, 求冷水的温度是多少? 命题意图 本题考查了能量守恒定律在热传递过程中的应用。 题型特点 本题是理想状况下的热传递,解题时的关键是明确热传递过程中热水放出的热量与冷水吸收的热量 相等。且本题涉及的物理量较多,因此解题时应注意加脚标以示区别。 分析解答 热水与冷水混合会发生热传递,直到二者温度相同时为止。若不计热量损失,根据能量守恒定律, 热水放出的热量等于冷水吸收的热量。下面以两种解法示例。 解法一:分步计算法:由题意得,热水放出的热量为 Q 放=cm1(t1-t)=4.2×103 J/(kg.℃)×3 kg× (80℃ -40℃)=5.04×105 J,冷水吸收的热量为 Q 放=Q 吸=5.04×105 J 由于 Q 吸=cm2 (t-t2),变换得冷水的 温度 解法二:综合法:由题意得 Q 放=Q 吸,展开得 cm1 (t1-t)=cm2 (t-t2) 所以冷水的温度为 ① ②由①/②得 .又 m1=m2,化简上式得 .

课堂小结比热容的定义比热容表示的物理意义,物质的比热容物质的比热容 比热容的单位水的 比热容及其应用热量的计算同步练习一、填空题 1、质量为 200g 的某金属,温度从 100℃降到 20℃, 共放出 7360J 的热量,则此金属的比热容是 。由几种物质的比热容表可以知道,此金属可能 是
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