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12.3研究物质的比热容
一、单选题
1.沿海地区同沙漠地区相比,昼夜温差小,这是因为()A.水的密度比沙石的密度小B.水的比热容大于沙石的比热容C.水的传热本领比沙石的传热本领差D.相同质量的水和沙石,升高相同的温度,沙石吸收的热量多
2.把100℃的水蒸气和等质量0℃的冰混合后达到热平衡,若此过程中与外界无热传递,最后的温度和状态是(冰的溶解热为
3.36×105J/kg,水在100℃时的汽化热为
2.26×106J/kg)()A.温度高于0℃低于100℃的水B.温度100℃的水C.温度0℃的冰水混合物D.温度100℃的水和水蒸气
3.下列关于比热容的说法正确的是()A.物体的比热容跟物体吸收或放出的热量有关B.物体的比热容跟物体的温度有关C.物体的质量越大,它的比热容越大D.物体的比热容是物体本身的一种属性,与温度、质量都没有关系
4.如图在探究“不同物质的吸热能力”的实验时,同学们使用的器材有相同规格的电加热器、玻璃杯、温度计、初温和质量都相同的水和食用油.关于实验,下列说法正确的是()A.物体吸收热量的多少是由它的物质种类决定的B.食用油吸热升温快,说明食用油的吸热能力强C.加热相同的时间,水升温慢说明水的吸热能力强D.将食用油和水加热到相同的温度时,它们吸收的热量相同
5.下列事实中最能说明物质吸收热量跟物质种类有关的是()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.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C.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
6.夏天,海边的昼夜温差小,这是因为水的比热容较大.下列现象中不能反映水的这一特性的是()A.汽车发动机的冷却循环系统用水做工作物质B.北方春天的夜晚,农民往稻田里灌水以防秧苗冻坏C.炎热的夏天常常在教室的地面上洒水D.城区建造人工湖以降低“热岛效应”造成的夏季高温
7.炎热的盛夏,赤脚站在水中感到凉爽,走在沙土上感到烫脚,引起这种反差的原因是由于水和沙土具有不同的A.热量B.质量C.比热容D.密度
8.如图所示,为质量相等的两种液体甲和乙,分别用相同的两盏酒精灯同时加热时,温度随时间变化的图象.从图象可知,比热容较大的是液体()A.甲B.乙C.一样大D.无法判断
9.如下表是一些物质的比热容;根据如表提供的数据.下列判断正确的是()一些常见物质的比热容(J•kg﹣1•℃﹣1)水
4.2×103冰
2.1×103酒精
2.4×103煤油
2.1×103铝
0.88×103铜
0.39×103砂石
0.92×103干泥土
0.84×103A.因为比热容是物质的特性之一,所以不同物质的比热容不可能相同B.因为比热容是物质的特性之一,所以比热容仅仅与物质种类有关,而与物质状态无关C.培育秧苗的过程中,为了保护秧苗在夜间不被冻坏,在傍晚需要把水从农田中放出D.相同质量的铜和铝吸收相同热量后,铜的温度变化量比铝大,所以铝的吸热能力较强
二、填空题
10.公园的湖水在盛夏对市区气温起着很好的调节作用,这主要是因湖水面大,水量多,更重要的是因水的________比陆地的大,太阳晒了水的________变化比陆地小.
11.夏天,白天湖水温度往往比水泥马路温度低,这主要是由于水的________.市政部门经常派出洒水车向路面洒水这一操作________(选填“是”或“不是”)利用水的上述特性.若某辆洒水车洒水时做匀速直线运动,则该洒水车的动能将________(选填“增加”“不变”或“减少”).
12.某中学为学生供应开水,用焦炭作为燃料,已知焦炭的热值是3×107J/kg,现完全燃烧了
4.2kg的焦炭,放出的热量________,设该热量有25%被水吸收,能将________kg的水从25℃加热到100℃.[已知c水=
4.2×103J/(kg•℃)].
13.为了比较水和食用油的吸热能力,小明用两个相同的装置做了如图所示的实验,实验数据记录如表.物质质量/g初始温度/℃加热时间/min最后温度/℃水6020645食用油6020668
(1)从表中数据可知,水和食用油的质量________(选填“相同”或“不相同”),其中________粗略反映了物质吸热的多少.
(2)在此实验中,如果要使水和食用油的最后温度相同,就要给水加热更长的时间,此时,水吸收的热量________(选填“大于”或“小于”或“等于”)食用油吸收的热量.
三、解答题
14.水是生命之源,人的生活离不开水,冬天人们用热水流过散热器来取暖,请利用比热容的知识解释这一现象.
四、实验探究题
15.在“科学探究物质的比热容”中
(1)设计实验时应运用控制变量法
①用水和煤油做实验,应使水和煤油的________相等;
②用电加热器加热,应用了相同的电加热器在相同时间内对外供热________的特点;
(2)实验所需的器材有电加热器、________、搅拌器、天平、电源、计时的秒表、水和煤油;
(3)实验中得到如下一组数据烧杯号液体质量m/g初温t1/℃末温t2/℃加热时间t/min1水300203012.32水12020306.23煤油30020306.14煤油30020253.1
①比较分析
1、3号烧杯的实验记录,可以得出的初步结论是质量相等的不同物质,升高相同的温度,吸收的热量不同;
②比较分析
1、2号烧杯的实验记录,可以得出的初步结论是________;
③比较分析________号和________号烧杯的实验记录,可以得出的初步结论是质量相等的同种物质,升高不同的温度,吸收的热量不同;
④实验说明物体吸收热量的多少不仅与物体的质量和升高的温度有关,还与________有关.
16.探究“比较不同物质的吸热能力”的实验中,在两支相同的试管中分别加入水和沙,分别用同一酒精灯加热(如图所示),实验数据如下表材料升高10℃所需时间/s升高20℃所需时间/s升高30℃所需时间/s水54110167沙112336
(1)试管中加入的水和沙应保证________(选填“体积”或“质量”)相等;
(2)实验中,物质吸热的多少是通过________(选填“升高的温度”或“加热的时间”)来反映的;
(3)分析表中数据可知,水和沙两物质中吸热能力较强的是________.
17.小华学习做饭的过程中,经常加热油和水,塔猜想油的比热容比水小.
(1)能够支持她这一猜想的事实是A.同样情况下,油升温比水快B.油能把食物炸黄,而水不能C.油能漂在水面上D.油比水难蒸发
(2)为了验证猜想,小华向两个同样的烧杯里分别倒入________相同的水和油,并测量它们的初始温度.两温度计示数相同,如图9所示,它们的初始温度为________℃.
(3)小华猜想物体温度升高吸收的热量可能与质量和物质种类有关.物理研究物体温度升高吸收的热量与物质种类有关,她制定了两个方案A.让研究对象都升高相同的温度,然后比较它们吸收热量的多少;B.让研究对象都吸收相同的热量,然后比较它们升高温度的高低;(a)能够准确地控制物体吸收热量的多少,使水和煤油在相同时间内吸收相同的热量是本次实验的关键.为了做到这点,实验中你的做法是________.(b)某同学做了如下实验在2个相同的闪避中分别盛有水和油,用两个电加热器进行加热,下表是他们的实验记录,根据实验记录回答下列问题烧杯号液体质量/g升高的温度/℃加热时间/min1水3002562油300306该同学选择的方案________,在实验中控制________和________相同,这种实验方法称为________,比较的结果是________比热容大.
五、综合题
18.小明在烈日当空的海边玩耍,发现沙子烫脚,而海水却很凉.同样,太阳光照射,为什么会出现不同的结果呢?小明想是不是沙子和海水吸热升温快慢不同呢?于是他从海边取一些沙子和海水带回家进行探究.小明在两个相同的玻璃杯中分别装上了相同质量的海水和沙子,用一个100W的白炽灯同时照射它们,并用温度计测出它们不同时刻的温度值.记录的数据如表所示.照射时间/min024681012温度/℃海水
31.
031.
632.
132.
532.
833.
033.1沙子
31.
032.
533.
834.
835.
836.
036.3
(1)小明探究的物理问题是什么?
(2)分析小明探究中收集到的数据,你可以得出什么探究结论?
(3)小明发现“夏天海边的沙子烫脚而海水却很凉”,请你用简单的语言从日常生活中或自然中举出一个类似的现象.答案解析部分
一、单选题
1.【答案】B【解析】【解答】由于水的比热容比沙石的比热容大,在吸热相同时,水的温度升高的少,在放出相同的热量时,水的温度下降的少,所以沿海地区同沙漠地区相比,昼夜温差小.故答案为C.【分析】本题考查对比热容的理解和应用,要知道相同质量的不同物质,吸收或放出相同热量时,比热容大的温度变化小.
2.【答案】D【解析】【解答】解水的汽化热为2260千焦/千克=
2.26×106焦/千克,冰的熔解热为
3.36×105焦/千克;假设冰和水蒸气的质量为m,则100℃的水蒸气液化成100℃的水放出的热量为Q放=
2.26×106焦/千克×m;0℃的冰熔化成0℃的水吸收的热量为Q吸=
3.36×105焦/千克×m;剩余热量Q=Q放﹣Q吸=
2.26×106焦/千克﹣
3.36×105焦/千克×m=459千卡/千克×m=
1.924×106焦/千克×m;质量为m的0℃的水升高到100℃吸收的热量Q吸′=c水m(100℃﹣0℃)=
4.2×105焦/千克×m;所以水沸腾后,热量仍有剩余,部分水会汽化成水蒸气,因此最后应为100℃的水和水蒸气.由上分析知,ABC错误,D正确.故选D.【分析】根据质量相等,分别计算出水蒸气液化时放出的热与冰熔化时吸收的热,然后比较分析得出结论.
3.【答案】D【解析】【分析】单位质量的某种物质温度升高1℃所吸收的热量叫做这种物质的比热容;比热容是物质的一种特性,和物体吸收热量的多少、温度的高低、质量的大小都没有关系,与物质的种类、状态有关.【解答】A、比热容大的物体不一定吸热,更不要说吸收热量的多少,所以A错;B、比热容的大小和物体的温度无关,所以B错;C、比热容的大小和物体的质量无关,所以C错;D、物体的比热容与物质的种类和物体的状态有关,与物体的温度、质量是无关的,所以D是正确的.故选D.
4.【答案】C【解析】【解答】解A、物体吸收热量的多少是由加热时间决定的,A错误;B、食用油吸热升温快,根据比较吸热能力的第2种方法,水的吸热能力强,B错误;C、加热相同的时间,水升温慢说明水的吸热能力强,根据比较吸热能力的第2种方法,水的吸热能力强,C正确;D、加热相同的时间,水升温慢,故将将食用油和水加热到相同的温度时,水加热时间长,水吸收的热量多相,D错误.故选C.【分析】我们使用相同的加热器通过加热时间的长短来比较吸热多少,这种方法叫转化法.比较物质吸热能力的2种方法1使相同质量的不同物质升高相同的温度,比较吸收的热量(即比较加热时间),吸收热量多的吸热能力强2使相同质量的不同物质吸收相同的热量,比较温度的变化,温度变化小的吸热能力强;
5.【答案】D【解析】【解答】要探究物质吸收热量跟物质种类的关系,应控制物质的质量和温度的变化相同,只改变物质的种类,比较它们吸热的多少故答案为D【分析】本题考查学生对比热容概念的理解比热容是物质的一种属性,它不随物质的体积、质量、形状、位置、温度的改变而改变,只要物质相同,比热容就相同
6.【答案】C【解析】【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,升高相同的温度,水吸收的热量多,所以汽车发动机的冷却循环系统用水做工作物质,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,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B不符合题意;C、炎热的夏天,往室内地面上洒水,水蒸发会从周围吸热而降低周围环境的温度,不是利用水的比热容大的特点,故C符合题意;D、城市修建人工湖,使水的覆盖面积增大,因为水的比热容大,相同质量的水和其它物质比较,吸收相同的热量,温度升高的少,可以减弱热岛效应,故D不符合题意.故选C.【分析】
①对水的比热容大的理解相同质量的水和其它物质比较,吸收或放出相同的热量,水的温度升高或降低的少;升高或降低相同的温度,水吸收或放出的热量多.
②水分的蒸发会从周围吸热而降低周围环境的温度,即蒸发吸热.
7.【答案】C【解析】【分析】利用水的比热容最大的特点可以解释出现这种现象的原因.【解答】水和沙土相比,水的比热容要大许多,当两者吸收相同的热量后,根据公式△t=可知,当两者在吸收相同的热量后,沙子升高的温度要比水高许多,所以出现了沙子烫脚,而水却凉爽的感觉.综上分析故选C.【点评】利用水的比热容最大,可以解释很多现象如沿海地区冬暖夏凉;用暖气片中用水做取暖剂;用水做发动机的冷却剂;城市的热岛效应的形成.
8.【答案】B【解析】【解答】解甲、乙两种液体质量相等,由图象可知,初温相同,在相同时间内温度变化较大的是甲,因使用的是相同的酒精灯加热,所以在相同时间内甲、乙两种液体吸收的热量相同,由吸热公式Q=cm△t得,c=,两种液体质量相等,吸收的热量相同时,甲升高温度大,它的比热容就小.所以c甲<c乙.故选B.【分析】两种液体质量相等,根据公式Q=cm△t,当吸收的热量相同时,它们的比热容与升高的温度成反比.
9.【答案】D【解析】【解答】解A、比热容是物质的一种特性,由表格可知,煤油和冰的比热容是相同的,所以有的物质的比热容也可以是相同的,故A错误;B、水的比热容和冰的比热容是不同的,所以比热容的大小与物质的状态有关,故B错误;C、水的比热容比较大,在质量、放热相同的情况下,水的温度变化的比较小,所以培育秧苗的过程中,为了保护秧苗在夜间不被冻坏,不需要水从农田中放出,故C错误;D、相同质量的铜和铝吸收相同热量后,铜的温度变化量比铝大,由公式Q=cm△t可知,铝的比热容大,所以铝的吸热能力较强,故D正确.故选D.【分析】
(1)比热容是物质的一种特性,不同的物质比热容一般不同;
(2)比热容与物质的种类有关,同种物质状态改变,比热容就发生了改变;
(3)水的比热容大,在放出热量是,温度变化比较小;
(3)物质吸收或放出的热量用公式Q=cm△t计算,其中c表示物质的比热容,△t表示物质温度的变化量,据此分析.
二、填空题
10.【答案】比热容;温度【解析】【解答】湖水面大、水多,因为水的比热容比沙石大,相同质量的水和沙石(陆地)比较,吸收相同的热量,水的温度升高的少,所以太阳晒了水的温度变化比陆地小.故答案为比热容,温度.【分析】根据水的比热容较大的特点分析相同质量的水和沙石比较,吸收或放出相同的热量,水的温度变化值与物质的比热容成反比.
11.【答案】比热容大;不是;减小【解析】【解答】由于水的比热容较大,在吸收热量相同时,水的温度升高的较低,所以白天湖水温度往往比水泥马路温度低;向马路上洒水利用的是水蒸发时会吸收热量,而不是利用比热容较大的特点;洒水车在洒水过程中质量越来越小,速度不变,所以动能将会减小.故答案为比热容大;不是;减小【分析】本题考查了学生对比热容概念的理解,洒水的目的是利用蒸发吸热致冷,不是利用了水的比热容大;动能的大小取决于质量和速度.
12.【答案】
1.26×108J;100【解析】【解答】解
(1)焦炭完全燃烧放出的热量Q放=mq=
4.2kg×3×107J/kg=
1.26×108J;
(2)水吸收的热量Q吸=25%×Q放=25%×
1.26×108J=
3.15×107J;∵Q=cm(t﹣t0)∴水的质量m′===100kg.故答案为
1.26×108J;100.【分析】
(1)根据Q=mq求出焦炭完全燃烧放出的热量;
(2)水吸收的热量等于燃料放出的热量的25%,据此求出水吸收的热量,根据Q=cm(t﹣t0)求出水的质量.
13.【答案】相同;加热时间;大于【解析】【解答】解
(1)根据控制变量法水和食用油的质量相同,都是60g;加热过程中,水和食用油吸热的多少是通过加热时间来反映;
(2)在此实验中,如果要使水和食用油的最后温度相同,就要给水加热更长的时间.因为选用相同的酒精灯加热,所以加热时间长的吸收的热量多.即水吸收的热量大于食用油吸收的热量.故答案为
(1)相同;加热时间;
(2)大于.【分析】
(1)分析表中数据即可得出水和食用油的质量关系;吸收热量的多少可以用加热时间的长短来体现出来.相同的热源在相同的时间内放出的热量相等,加热时间越长说明吸收热量越多.
(2)用相同的加热装置对水和食用油加热,在相等时间内水与食用油吸热的热量相等,加热时间越长,液体吸收的热量越多.
三、解答题
14.【答案】答相同质量的水和其他物质相比,降低相同的温度,由于水的比热容大,水放出的热量多,所以用热水流过散热器来取暖.【解析】【分析】因为水的比热容较大相同质量的水和其它物质比较,吸收或放出相同的热量,水的温度升高或降低的少;升高或降低相同的温度,水吸收或放出的热量多,据此分析.
四、实验探究题
15.【答案】
(1)质量和初温;相同
(2)温度计
(3)质量不同的相同物质,升高相同的温度,吸收的热量不同;3;4;物质的种类【解析】【解答】解
(1)要探究物质的比热容,需要控制物质的质量和加热时间相同,比较温度的变化情况.所以要使水和煤油质量和初温相同,并用相同的加热器加热相同的时间,相同的加热器在相同时间内供热是相同的.
(2)实验中需要用天平测质量、温度计测温度.很明显题目中给出的器材缺少温度计.
(3)
②
1、2号烧杯的液体种类都是水,初温和末温即升高的温度相同,质量不同,加热时间即吸收的热量不同,所以可以得出质量不同的相同物质,升高相同的温度,吸收的热量不同.
③
3、4号烧杯中的液体种类都是煤油,初温相同,末温不同,即升高的温度不同,而加热时间不同即吸收的热量不同.所以说明了质量相等的同种物质,升高不同的温度,吸收的热量不同.
④
1、3号烧杯中的液体种类不同,初温、末温、液体的质量都相同,但加热时间即吸收的热量不同,说明了物体吸收热量的多少还与物体的种类有关.故答案为
(1)
①质量和初温;
②相同;
(2)温度计;
(3)
②质量不同的相同物质,升高相同的温度,吸收的热量不同;
③3;4;
④物质的种类.【分析】
(1)物质吸热与比热容、质量和升高温度有关,根据控制变量法分析解答即可;相同的加热器相同时间放出的热量相同;
(2)实验中在测量物体温度变化情况,由此知缺少的测量工具;
(3)由表中数据,根据控制变量法,找到相同量和不同量分析解答.
16.【答案】
(1)质量
(2)加热的时间
(3)水【解析】【解答】解
(1)图为了比较水和沙石的吸热能力,必须保持水和沙石的质量相等,用相同的热源加热;
(2)可采用在升高相同温度时,所用的加热时间的长短,即质量相同的水和沙石,用完全相同的酒精灯加热,在升高相同温度时,比较两者加热时间长短,反映吸热能力大小;
(3)由表中数据分析可知,在升高相同温度时,水需要的加热时间长,故水的吸热能力要大一些.故答案为
(1)质量;
(2)加热时间;
(3)水.【分析】
(1)用相同的酒精灯加热,即说明在相同的时间,相同的酒精灯所放出的热量是相同的;要控制两者的质量相等;
(2)若想比较不同物质的吸热能力,即比较质量相同的不同物质,在升高相同温度时,所用的加热时间的长短即可,加热时间长的吸热能力强.
(3)分析表中数据,升高相同温度时,加热时间越长,说明吸收热量越多,该物质的吸热能力越强.
17.【答案】
(1)A
(2)质量;20
(3)使用相同规格的电加热器;B;水与油的质量;吸收的热量;控制变量法;水【解析】【解答】解
(1)油比水的比热容小,说明质量相同的油和水在温度的变化量相同时,油比水吸热少,或质量相同的油和水吸收相同热时,油比水温度升高的多,故选A.
(2)若要验证猜想,小华应向两个同样的烧杯里分别倒入质量相等的水和油,并测量它们的初始温度.通过温度计液面的位置可以判断玻璃泡在下方,现在是零上的温度,所以它们的初始温度为20℃.
(3)为使水和煤油在相同时间内吸收相同的热量,可使用相同规格的电加热器;由表中实验数据可知,实验控制物质吸收的热量相等,因此该同学采用了实验方案B;在实验中控制水和油的质量相等,控制水与由吸收的热量相等,这种实验方法是控制变量法;由表中实验数据可知,吸收相等的热量,水温度变化量较小,因此水的比热容较大.故答案为
(1)A;
(2)质量;20;
(3)使用相同规格的电加热器;B;水与油的质量;吸收的热量;控制变量法;水.【分析】
(1)由于物质吸热的多少与物体的质量和物体温度的变化量有关,所以在比较不同物质的吸热能力时,要采用控制变量法,应控制它们的质量和升高的温度都相同,比较它们吸热多少(加热时间长短),吸收的热量多,比热容大;或控制它们的质量和吸热多少相同,比较它们升高的温度,升高的温度高,比热容小.
(2)温度计读数要先判断零上还是零下,读数时,视线和液柱上表面相平.
(3)为使物体能够在相同时间吸收相同的热量,需要选用相同的加热源,所以可选择电加热器;分析表中实验数据,可以知道实验所控制的变量,根据实验所控制的变量选择实验方案,根据实验数据得出实验结论.
五、综合题
18.【答案】
(1)解“装上相同质量的海水和沙子”控制了两种物质的质量相同;用同一加热源,控制了相同加热时间下物体吸收的热量相同,探究的物理问题是相同质量的海水和沙子,吸收相同的热量,哪种物质升温快?
(2)解分析小明探究中收集到的数据,发现相同质量的水和沙子吸收相同的热量,沙子升温快(水比沙子吸热能力强)
(3)解在炎热的夏天,沿海地区气候比较凉爽,而内陆地区比较炎热,就是因为内陆地区多砂石,吸热升温快【解析】【分析】
(1)物质的比热容与吸收的热量、物质的质量、温度变化值有关,对于此类多变量的探究题,应使用控制变量法来研究分析;
(2)水的比热容比较大,相同条件下,吸收或者放出同样多的热量,温度变化小.。