分層訓練：13.2科學探究：物質(zhì)的比熱容-(解析版)

學而優(yōu)教有方第十三章內(nèi)能與熱機素養(yǎng)目標課時13.2科學探究：物質(zhì)的比熱容素養(yǎng)目標物理觀念1.概念比熱容：一定質(zhì)量的某種物質(zhì)在溫度升高(或降低)時吸收(或放出）的熱量與它的質(zhì)量和升高(或降低)溫度的乘積之比。規(guī)律物體吸收熱量的多少與物體質(zhì)量、溫度變化量和物質(zhì)種類有關?？茖W思維為了比較不同物質(zhì)的吸、放熱能力而引入了比熱容這個物理概念，利用了比值定義法。不考慮熱量損失時，用加熱時間反映物質(zhì)吸收熱量的多少，這里用到了轉(zhuǎn)換法的思想?？茖W探究通過猜想物體吸收（或放出)熱量與哪些因素有關，運用控制變量法設計實驗并進行實驗，再對實驗數(shù)據(jù)分析、歸納得出物質(zhì)吸（放）熱多少與物質(zhì)類的定性關系?？茖W態(tài)度與責任通過實驗探究物質(zhì)吸熱或放熱的規(guī)律，經(jīng)歷比熱容概念的建立過程，激發(fā)探究熱情，體會物理學與生活的緊密聯(lián)系。題型匯總：物質(zhì)比熱容的特性、比熱容及熱量計算、物質(zhì)吸熱與放熱規(guī)律、比熱容的圖像問題。知識梳理知識梳理比熱容1.比熱容的定義單位質(zhì)量的某種物質(zhì)溫度升高1℃吸收的熱量叫做這種物質(zhì)的比熱容。2．比熱容的單位：在國際單位制中，比熱容的單位是J/(kg·℃)，讀作焦每千克攝氏度。單位質(zhì)量的物質(zhì)溫度降低1℃放出的熱量和它溫度升高1℃吸收的熱量相等。數(shù)值上也等于它的比熱容。3.比熱容的理解比熱容是物理的一種性質(zhì)，它只與物質(zhì)的種類有關，與物質(zhì)的體積和質(zhì)量等因素無關。即：（1）比熱容是物質(zhì)的特性，不同物質(zhì)比熱容一般不同（2）同種物質(zhì)狀態(tài)不同時比熱容不同（3）液體的比熱容一般比固體的比熱容大4．比熱容的物理意義如：水的比熱是4.2×103J/(kg·℃)。它表示1千克的水當溫度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的熱量是是4.2×103焦。5.水比熱容大的應用水比熱容大的特點，在生產(chǎn)、生活中也經(jīng)常利用。如汽車發(fā)動機、發(fā)電機等機器，在工作時要發(fā)熱，通常要用循環(huán)流動的水來冷卻。冬季也常用熱水取暖。夏季內(nèi)陸比沿海炎熱，冬季內(nèi)陸比沿海寒冷。公式理解。Q＝cmΔt1．吸熱公式及理解。Q吸＝cm（t-t0）用Δt升=(t-t0)表示升高的溫度可寫成：Q吸＝cmΔt升式中的Q吸是吸收的熱量，單位是J；c是物質(zhì)的比熱；m是物質(zhì)的質(zhì)量，單位是kg；t0初溫，t是末溫，單位是℃。2．放熱公式的理解。Q放＝cm（t0－t）用Δt降=(t0－t)表示降低的溫度可寫成：Q放＝cmΔt降考點突破考點突破考點一比熱容的理解1.關于比熱容，下列說法中正確的是（）A.物體的質(zhì)量越大，它的比熱容越大B.比熱容跟物體吸收或放出的熱量有關C.比熱容跟物體升高或降低的溫度有關D.比熱容是物質(zhì)自身的性質(zhì)，與質(zhì)量、吸收熱量多少無關【答案】D【解析】比熱容是物質(zhì)的一種特性，是物質(zhì)的基本特性之一，比熱容的大小只與物質(zhì)的種類和狀態(tài)有關，而與物質(zhì)吸收（放出）熱量的多少、溫度變化、物體質(zhì)量大小都沒有關系，故D正確．2.冰的比熱容為2.1×103J/(kg?℃C)，其物理意義是________；若將2kg冰切掉一半，則剩下的冰的比熱容是________J/(kg?℃)；冰化水后它的比熱容將________（選填“變大”“變小”或“不變”）．【答案】質(zhì)量為1kg的冰溫度升高1℃需要吸收的熱量是2100J,2.1×103,變大【解析】1kg的冰升高或降低1攝氏度吸收或放出2.1×103J的熱量，若將2kg冰切掉一半，剩余的冰的比熱容是不變的，仍為2.1×103J/(kg?℃)；水的比熱容為4.2×103J/(kg?℃)，冰化水后它的比熱容將變大．考點二水的比熱容的特點及應用在沿海地區(qū)炎熱晴朗的天氣里，易形成海陸風．陸風和海風是由于地面和大海升溫和降溫的快慢不同，從而使空氣對流形成的．如圖所示是海陸風形成的示意圖，其中________圖反映海風形成的時間是白天，海風多是從________吹向________（選填“海面”或“陸地”）．形成海陸風的根本原因是________.【答案】乙,海面,陸地,水和土地的比熱容不同【解析】由于地面和海水的比熱容不同，海水的比熱容大于陸地的比熱容，在同樣太陽光的照射下，地面和大海升溫和降溫的快慢不同，從而使空氣形成對流，白天，地面比大海升溫快，地面熱空氣密度較小，熱空氣上升，海面較冷的空氣就會來補充，于是冷空氣沿海面吹向陸地，形成海風，故甲圖是陸風，乙圖是海風。如圖所示，水稻是喜溫植物，春季育秧時，通常傍晚向秧田灌水，早晨將水放出，以防霜凍。隱含的物理知識是，水的________較大，氣溫降低時，水能________（選填“放出”或“吸收”）較多的熱量。【答案】比熱容；放出【解析】本題考查比熱容解釋簡單的自然現(xiàn)象、水的比熱容的特點及應用等知識?？键c三比熱容的相關計算標準大氣壓下，一壺質(zhì)量為2kg，溫度為20℃的水，加熱到70℃。[已知c水=4.2×103J/（kg?℃)]．求：（1）水升高的溫度Δt；（2）水吸收的熱量Q吸；（3）接著再繼續(xù)加熱，若水又吸收了3.36×105J的熱量，求水的末溫t末．【解析】（1）水升高的溫度：Δt=t?t0=70℃?20℃=50℃．（2）水吸收的熱量：Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg?℃)×2kg×50℃=4.2×105J．（3）水后來升高的溫度：，水的末溫：t′=t+Δt′=70℃+40℃=110℃>100℃，在標準大氣壓下，水的沸點是100°C，所以水的末溫t末=100℃．【答案】（1）水升高的溫度Δt=50℃；（2）水吸收的熱量Q吸=4.2×105J；（3）水的末溫t末=100℃．分層提分分層提分題組A基礎過關練1.用兩個相同的電熱器給質(zhì)量同為2kg的物質(zhì)甲和水加熱，它們的溫度隨時間的變化關系如圖所示，據(jù)此判斷甲物質(zhì)10min吸收的熱量為（

）A.5.04×105J B.2.4×105J C.4.2×105J D.2.52×105J【答案】D【解析】用兩個相同的電熱器給質(zhì)量相同的物質(zhì)甲和水加熱，由圖象可知，水溫度升高60℃需要20min，物質(zhì)甲溫度升高60℃需要10min，因為物質(zhì)吸收的熱量和時間成正比，所以，質(zhì)量相同的物質(zhì)甲和水升高相同的溫度需要吸收的熱量關系為：，由Q吸=cmΔt得：，則，又因為，所以，甲物質(zhì)10min升高了60℃，．故選D．

2.下列事例中與水的比熱容大的特性無關的是（）A.夏天在地上灑水會感到?jīng)隹霣.北方的冬天樓房內(nèi)的“暖氣”用水作為傳熱介質(zhì)C.汽車發(fā)動機用水作為散熱物質(zhì)D.海邊晝夜溫差變化比沙漠中晝夜溫差變化小【答案】A【解析】A．夏天在地上灑水感到?jīng)隹焓抢昧怂恼舭l(fā)吸熱，而不是利用水的比熱容大的特點；B．因為水的比熱容大，相同質(zhì)量的水和其它物質(zhì)比較，降低相同的溫度，水放出的熱量多，所以北方樓房內(nèi)的“暖氣”用水作為介質(zhì)，故B不符合題意；C．因為水的比熱容大，相同質(zhì)量的水和其它物質(zhì)比較，升高相同的溫度，水吸收的熱量多，所以汽車發(fā)動機用循環(huán)水冷卻，故C不符合題意；D．沿海地區(qū)和沙漠地區(qū)相比，沿海地區(qū)水多，水的比熱容大，在相同的吸放熱條件下，水的溫度變化小，冬暖夏涼，晝夜溫差?。簧衬貐^(qū)多砂石，砂石的比熱容較小，在相同的吸熱條件下，砂石的溫度變化大，故D不符合題意。3.下表提供了幾種物質(zhì)的比熱容，請你依據(jù)表格中的信息判斷，下列說法中正確的是（

）幾種物質(zhì)的比熱容C/[J/(kg.℃)-1]水4.2×103冰2.1×103酒精2.1×103砂石0.92×103煤油2.1×103鋁0.88×103水銀0.14×103銅0.39×103A.液體比熱容都比固體的比熱容大B.物質(zhì)發(fā)生物態(tài)變化后，其比熱容不發(fā)生變化C.質(zhì)量相等的水和酒精，吸收相同的熱量后，酒精升高的溫度比較大D.不同的物質(zhì)比熱容一定不同【答案】C【解析】、由表中數(shù)據(jù)可知，水銀（液體）的比熱容比冰（固體）的比熱容小，故A錯誤；B、水和冰是由同種物質(zhì)組成的，但水的比熱容大于冰的比熱容，所以物質(zhì)發(fā)生物態(tài)變化后其比熱容發(fā)生變化，故B錯誤；C、水的比熱容比酒精的比熱容大，質(zhì)量相等的水和酒精，吸收相同的熱量后，水升高的溫度小，酒精升高的溫度大，故C正確；D、不同物質(zhì)的比熱容一般不同，但也有個別物質(zhì)的比熱容有可能相同，故D錯誤；

4.酒精燈中的酒精被使用掉一半后．下列關于酒精的判斷正確的是（

）A.質(zhì)量減小一半，密度減小一半B.密度不變，比熱容減小一半C.比熱容減小一半，熱值不變D.比熱容和熱值均保持不變【答案】D【解析】酒精燈的酒精被使用掉一半后，所含的酒精這種物質(zhì)減少，所以質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼囊话?，但是密度、比熱容、熱值是不會改變的，因為物質(zhì)確定后，物質(zhì)的這些屬性與質(zhì)量無關．

5.冰的比熱容為，其物理意義是________；若將2kg冰切掉一半，則剩下的冰的比熱容是________；冰化水后它的比熱容將________（選填“變大”“變小”或“不變”）．【答案】質(zhì)量為1kg的冰溫度升高1℃需要吸收的熱量是2100J,,變大【解析】1kg的冰升高或降低1攝氏度吸收或放出的熱量，若將2kg冰切掉一半，剩余的冰的比熱容是不變的，仍為；水的比熱容為，冰化水后它的比熱容將變大．水的比熱容為，若將4kg的水倒掉一半，則剩下的水的比熱容是________；水結(jié)冰后它的比熱容將________（選填“改變”或“不變”）；初溫為20℃，質(zhì)量為2kg的水溫度升高到70℃吸收的熱量為________．【答案】,改變,【解析】將4kg的酒精倒掉一半，質(zhì)量減少一半，比熱容不變；比熱容是物質(zhì)的一種屬性，每種物質(zhì)都有自己的比熱容，水結(jié)冰后狀態(tài)變了，由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，它的比熱容將改變．水的初溫是20℃，末溫是70℃，Δt=80℃-20℃=60℃．又，．題組B能力提升練7.為了比較水和煤油的吸熱能力，江濤用兩個相同的裝置做了如圖所示的實驗．（1）在兩個相同的燒杯中應加入初溫相同、________相同的水和煤油．（2）實驗中選用相同酒精燈加熱的目的是：使水和煤油在相同時間內(nèi)________．（3）加熱，水吸收的熱量________（選填“大于”、“小于”或“等于”）煤油吸收的熱量：（4）實驗中發(fā)現(xiàn)煤油的溫度比水的溫度升高得______（選填“快”或“慢”），這表明________的吸熱本領更強．（5）如圖乙所示，可判斷出________吸熱能力弱（均填“a”或“b”）。a液體的比熱容是b液體比熱容的________倍?！敬鸢浮浚?）質(zhì)量

（2）吸收相等的熱量（3）等于（4）快；水(5)b、2【解析】（1）在此實驗中，需要在兩個相同的燒杯中應加入初溫相同、質(zhì)量相同的水和煤油；（2）選取相同酒精燈的目的是相同的時間內(nèi)提供的熱量相同．（3）等于（4）快；水(5)b、2

8.在“探究冰熔化時溫度的變化規(guī)律”的實驗中，實驗裝置如圖甲所示：（1）實驗時，試管里裝有適量的碎冰，并將試管放入水中加熱，這樣做的目的是________，而且溫度上升較慢，便于記錄．（2）如圖乙是根據(jù)實驗記錄繪制的給冰加熱時溫度隨時間變化的圖象，由圖象可知：BC段的物質(zhì)處于固液共存狀態(tài)，圖象中a點的內(nèi)能________（填“大于”“小于”或“等于”）b點的內(nèi)能．（3）試管中的冰完全熔化后，若持續(xù)加熱，得到圖象中的DE段．由此判斷可能是液面上方的氣壓低于1個標準大氣壓；這段時間內(nèi)試管中的水________（填“能”或“不能”）沸騰．（4）比較圖乙AB段與CD段可知：物質(zhì)AB的比熱容________（填“大于”“小于”或“等于”）CD段的比熱容．【答案】（1）受熱均勻（2）小于（3）不能（4）小于【解析】（1）探究冰熔化時溫度的變化規(guī)律時，試管里應裝有適量的碎冰，并將試管放入水中加熱，在加熱過程中，碎冰受熱均勻，并且變化比較慢，便于記錄實驗溫度．（2）冰是晶體，由圖象可知BC段表示冰處在熔化過程，該過程吸收熱量，內(nèi)能變大，故a點的內(nèi)能小于b點的內(nèi)能．（3）由圖可知，此時水的沸點為98℃，小于標準氣壓下的沸點100℃，說明液面上方的氣壓低于1個標準大氣壓，由于燒杯內(nèi)的水沸騰時溫度保持不變，試管內(nèi)的水雖達到沸點，但不能繼續(xù)吸熱，所以不能沸騰．（4）觀察圖象可知，AB段是冰的升溫過程，CD段是水的升溫過程，通過圖像的斜率可知，若升高相同的溫度，則CD加熱的時間長，吸收的熱量多，根據(jù)Q吸=cmΔt，由圖象可知，AB物質(zhì)的比熱容小于CD物質(zhì)的比熱容．

9.為了比較水和煤油的吸熱能力，小明用兩個相同的裝置做了如圖所示的實驗，實驗數(shù)據(jù)記錄如下表．物質(zhì)質(zhì)量/g初溫/℃末溫/℃加熱時間/min水煤油（1）取相同質(zhì)量的水和煤油放入兩個相同的容器里，用同樣的兩個酒精燈對它們加熱（如圖所示），加熱時使用攪拌器，這是為了________．（2）兩種液體吸收熱量的多少可通過________（選填“液體升高的溫度”或“加熱時間”）比較．（3）在此實驗中，如果要使水和煤油的最后溫度相同，要給________（選填“水”或“煤油”）加熱更長時間，說明________（選填“水”或“煤油”）的吸熱能力強．（4）已知水的比熱容是，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算煤油的比熱容是________．（5）冬天，小華想自制一個暖手袋，若只能從水或煤油中選一種液體裝入暖手袋中作為供熱物質(zhì)，則應選擇________（選填“水”或“煤油”）．【答案】（1）使被加熱的物體，均勻受熱（2）加熱時間（3）水,水（4）（5）水【解析】（1）加熱時使用攪拌器，目的是為了使被加熱的物體，均勻受熱．（2）相同的加熱器在相同的時間內(nèi)放出的熱量是相同的，兩種液體吸收熱量的多少可通過加熱時間比較，加熱時間越多，液體吸收的熱量越多．（3）由表格可知，水和煤油吸收相同的熱量，水升高的溫度較小，如果要使水和煤油的最后溫度相同，要給水加熱更長的時間，說明水的吸熱能力強．（4）由表格可知，水和煤油吸收相同的熱量，根據(jù)可知，代入數(shù)字可得，，解得．（5）水的比熱容比煤油的大，放出相同的熱量，水降低的溫度較小，所以暖手袋中的液體選擇水．題組C培優(yōu)拔尖練標準大氣壓