分层训练：13.2科学探究：物质的比热容-(解析版)

学而优教有方第十三章内能与热机素养目标课时13.2科学探究：物质的比热容素养目标物理观念1.概念比热容：一定质量的某种物质在温度升高(或降低)时吸收(或放出）的热量与它的质量和升高(或降低)温度的乘积之比。规律物体吸收热量的多少与物体质量、温度变化量和物质种类有关。科学思维为了比较不同物质的吸、放热能力而引入了比热容这个物理概念，利用了比值定义法。不考虑热量损失时，用加热时间反映物质吸收热量的多少，这里用到了转换法的思想。科学探究通过猜想物体吸收（或放出)热量与哪些因素有关，运用控制变量法设计实验并进行实验，再对实验数据分析、归纳得出物质吸（放）热多少与物质类的定性关系。科学态度与责任通过实验探究物质吸热或放热的规律，经历比热容概念的建立过程，激发探究热情，体会物理学与生活的紧密联系。题型汇总：物质比热容的特性、比热容及热量计算、物质吸热与放热规律、比热容的图像问题。知识梳理知识梳理比热容1.比热容的定义单位质量的某种物质温度升高1℃吸收的热量叫做这种物质的比热容。2．比热容的单位：在国际单位制中，比热容的单位是J/(kg·℃)，读作焦每千克摄氏度。单位质量的物质温度降低1℃放出的热量和它温度升高1℃吸收的热量相等。数值上也等于它的比热容。3.比热容的理解比热容是物理的一种性质，它只与物质的种类有关，与物质的体积和质量等因素无关。即：（1）比热容是物质的特性，不同物质比热容一般不同（2）同种物质状态不同时比热容不同（3）液体的比热容一般比固体的比热容大4．比热容的物理意义如：水的比热是4.2×103J/(kg·℃)。它表示1千克的水当温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量是是4.2×103焦。5.水比热容大的应用水比热容大的特点，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。冬季也常用热水取暖。夏季内陆比沿海炎热，冬季内陆比沿海寒冷。公式理解。Q＝cmΔt1．吸热公式及理解。Q吸＝cm（t-t0）用Δt升=(t-t0)表示升高的温度可写成：Q吸＝cmΔt升式中的Q吸是吸收的热量，单位是J；c是物质的比热；m是物质的质量，单位是kg；t0初温，t是末温，单位是℃。2．放热公式的理解。Q放＝cm（t0－t）用Δt降=(t0－t)表示降低的温度可写成：Q放＝cmΔt降考点突破考点突破考点一比热容的理解1.关于比热容，下列说法中正确的是（）A.物体的质量越大，它的比热容越大B.比热容跟物体吸收或放出的热量有关C.比热容跟物体升高或降低的温度有关D.比热容是物质自身的性质，与质量、吸收热量多少无关【答案】D【解析】比热容是物质的一种特性，是物质的基本特性之一，比热容的大小只与物质的种类和状态有关，而与物质吸收（放出）热量的多少、温度变化、物体质量大小都没有关系，故D正确．2.冰的比热容为2.1×103J/(kg⋅℃C)，其物理意义是________；若将2kg冰切掉一半，则剩下的冰的比热容是________J/(kg⋅℃)；冰化水后它的比热容将________（选填“变大”“变小”或“不变”）．【答案】质量为1kg的冰温度升高1℃需要吸收的热量是2100J,2.1×103,变大【解析】1kg的冰升高或降低1摄氏度吸收或放出2.1×103J的热量，若将2kg冰切掉一半，剩余的冰的比热容是不变的，仍为2.1×103J/(kg⋅℃)；水的比热容为4.2×103J/(kg⋅℃)，冰化水后它的比热容将变大．考点二水的比热容的特点及应用在沿海地区炎热晴朗的天气里，易形成海陆风．陆风和海风是由于地面和大海升温和降温的快慢不同，从而使空气对流形成的．如图所示是海陆风形成的示意图，其中________图反映海风形成的时间是白天，海风多是从________吹向________（选填“海面”或“陆地”）．形成海陆风的根本原因是________.【答案】乙,海面,陆地,水和土地的比热容不同【解析】由于地面和海水的比热容不同，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，故甲图是陆风，乙图是海风。如图所示，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”）较多的热量。【答案】比热容；放出【解析】本题考查比热容解释简单的自然现象、水的比热容的特点及应用等知识。考点三比热容的相关计算标准大气压下，一壶质量为2kg，温度为20℃的水，加热到70℃。[已知c水=4.2×103J/（kg⋅℃)]．求：（1）水升高的温度Δt；（2）水吸收的热量Q吸；（3）接着再继续加热，若水又吸收了3.36×105J的热量，求水的末温t末．【解析】（1）水升高的温度：Δt=t−t0=70℃−20℃=50℃．（2）水吸收的热量：Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg⋅℃)×2kg×50℃=4.2×105J．（3）水后来升高的温度：，水的末温：t′=t+Δt′=70℃+40℃=110℃>100℃，在标准大气压下，水的沸点是100∘C，所以水的末温t末=100℃．【答案】（1）水升高的温度Δt=50℃；（2）水吸收的热量Q吸=4.2×105J；（3）水的末温t末=100℃．分层提分分层提分题组A基础过关练1.用两个相同的电热器给质量同为2kg的物质甲和水加热，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（

）A.5.04×105J B.2.4×105J C.4.2×105J D.2.52×105J【答案】D【解析】用两个相同的电热器给质量相同的物质甲和水加热，由图象可知，水温度升高60℃需要20min，物质甲温度升高60℃需要10min，因为物质吸收的热量和时间成正比，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：，由Q吸=cmΔt得：，则，又因为，所以，甲物质10min升高了60℃，．故选D．

2.下列事例中与水的比热容大的特性无关的是（）A.夏天在地上洒水会感到凉快B.北方的冬天楼房内的“暖气”用水作为传热介质C.汽车发动机用水作为散热物质D.海边昼夜温差变化比沙漠中昼夜温差变化小【答案】A【解析】A．夏天在地上洒水感到凉快是利用了水的蒸发吸热，而不是利用水的比热容大的特点；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，所以北方楼房内的“暖气”用水作为介质，故B不符合题意；C．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C不符合题意；D．沿海地区和沙漠地区相比，沿海地区水多，水的比热容大，在相同的吸放热条件下，水的温度变化小，冬暖夏凉，昼夜温差小；沙漠地区多砂石，砂石的比热容较小，在相同的吸热条件下，砂石的温度变化大，故D不符合题意。3.下表提供了几种物质的比热容，请你依据表格中的信息判断，下列说法中正确的是（

）几种物质的比热容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铝0.88×10³水银0.14×10³铜0.39×10³A.液体比热容都比固体的比热容大B.物质发生物态变化后，其比热容不发生变化C.质量相等的水和酒精，吸收相同的热量后，酒精升高的温度比较大D.不同的物质比热容一定不同【答案】C【解析】、由表中数据可知，水银（液体）的比热容比冰（固体）的比热容小，故A错误；B、水和冰是由同种物质组成的，但水的比热容大于冰的比热容，所以物质发生物态变化后其比热容发生变化，故B错误；C、水的比热容比酒精的比热容大，质量相等的水和酒精，吸收相同的热量后，水升高的温度小，酒精升高的温度大，故C正确；D、不同物质的比热容一般不同，但也有个别物质的比热容有可能相同，故D错误；

4.酒精灯中的酒精被使用掉一半后．下列关于酒精的判断正确的是（

）A.质量减小一半，密度减小一半B.密度不变，比热容减小一半C.比热容减小一半，热值不变D.比热容和热值均保持不变【答案】D【解析】酒精灯的酒精被使用掉一半后，所含的酒精这种物质减少，所以质量变为原来的一半，但是密度、比热容、热值是不会改变的，因为物质确定后，物质的这些属性与质量无关．

5.冰的比热容为，其物理意义是________；若将2kg冰切掉一半，则剩下的冰的比热容是________；冰化水后它的比热容将________（选填“变大”“变小”或“不变”）．【答案】质量为1kg的冰温度升高1℃需要吸收的热量是2100J,,变大【解析】1kg的冰升高或降低1摄氏度吸收或放出的热量，若将2kg冰切掉一半，剩余的冰的比热容是不变的，仍为；水的比热容为，冰化水后它的比热容将变大．水的比热容为，若将4kg的水倒掉一半，则剩下的水的比热容是________；水结冰后它的比热容将________（选填“改变”或“不变”）；初温为20℃，质量为2kg的水温度升高到70℃吸收的热量为________．【答案】,改变,【解析】将4kg的酒精倒掉一半，质量减少一半，比热容不变；比热容是物质的一种属性，每种物质都有自己的比热容，水结冰后状态变了，由液态变为固态，它的比热容将改变．水的初温是20℃，末温是70℃，Δt=80℃-20℃=60℃．又，．题组B能力提升练7.为了比较水和煤油的吸热能力，江涛用两个相同的装置做了如图所示的实验．（1）在两个相同的烧杯中应加入初温相同、________相同的水和煤油．（2）实验中选用相同酒精灯加热的目的是：使水和煤油在相同时间内________．（3）加热，水吸收的热量________（选填“大于”、“小于”或“等于”）煤油吸收的热量：（4）实验中发现煤油的温度比水的温度升高得______（选填“快”或“慢”），这表明________的吸热本领更强．（5）如图乙所示，可判断出________吸热能力弱（均填“a”或“b”）。a液体的比热容是b液体比热容的________倍。【答案】（1）质量

（2）吸收相等的热量（3）等于（4）快；水(5)b、2【解析】（1）在此实验中，需要在两个相同的烧杯中应加入初温相同、质量相同的水和煤油；（2）选取相同酒精灯的目的是相同的时间内提供的热量相同．（3）等于（4）快；水(5)b、2

8.在“探究冰熔化时温度的变化规律”的实验中，实验装置如图甲所示：（1）实验时，试管里装有适量的碎冰，并将试管放入水中加热，这样做的目的是________，而且温度上升较慢，便于记录．（2）如图乙是根据实验记录绘制的给冰加热时温度随时间变化的图象，由图象可知：BC段的物质处于固液共存状态，图象中a点的内能________（填“大于”“小于”或“等于”）b点的内能．（3）试管中的冰完全熔化后，若持续加热，得到图象中的DE段．由此判断可能是液面上方的气压低于1个标准大气压；这段时间内试管中的水________（填“能”或“不能”）沸腾．（4）比较图乙AB段与CD段可知：物质AB的比热容________（填“大于”“小于”或“等于”）CD段的比热容．【答案】（1）受热均匀（2）小于（3）不能（4）小于【解析】（1）探究冰熔化时温度的变化规律时，试管里应装有适量的碎冰，并将试管放入水中加热，在加热过程中，碎冰受热均匀，并且变化比较慢，便于记录实验温度．（2）冰是晶体，由图象可知BC段表示冰处在熔化过程，该过程吸收热量，内能变大，故a点的内能小于b点的内能．（3）由图可知，此时水的沸点为98℃，小于标准气压下的沸点100℃，说明液面上方的气压低于1个标准大气压，由于烧杯内的水沸腾时温度保持不变，试管内的水虽达到沸点，但不能继续吸热，所以不能沸腾．（4）观察图象可知，AB段是冰的升温过程，CD段是水的升温过程，通过图像的斜率可知，若升高相同的温度，则CD加热的时间长，吸收的热量多，根据Q吸=cmΔt，由图象可知，AB物质的比热容小于CD物质的比热容．

9.为了比较水和煤油的吸热能力，小明用两个相同的装置做了如图所示的实验，实验数据记录如下表．物质质量/g初温/℃末温/℃加热时间/min水煤油（1）取相同质量的水和煤油放入两个相同的容器里，用同样的两个酒精灯对它们加热（如图所示），加热时使用搅拌器，这是为了________．（2）两种液体吸收热量的多少可通过________（选填“液体升高的温度”或“加热时间”）比较．（3）在此实验中，如果要使水和煤油的最后温度相同，要给________（选填“水”或“煤油”）加热更长时间，说明________（选填“水”或“煤油”）的吸热能力强．（4）已知水的比热容是，根据实验数据计算煤油的比热容是________．（5）冬天，小华想自制一个暖手袋，若只能从水或煤油中选一种液体装入暖手袋中作为供热物质，则应选择________（选填“水”或“煤油”）．【答案】（1）使被加热的物体，均匀受热（2）加热时间（3）水,水（4）（5）水【解析】（1）加热时使用搅拌器，目的是为了使被加热的物体，均匀受热．（2）相同的加热器在相同的时间内放出的热量是相同的，两种液体吸收热量的多少可通过加热时间比较，加热时间越多，液体吸收的热量越多．（3）由表格可知，水和煤油吸收相同的热量，水升高的温度较小，如果要使水和煤油的最后温度相同，要给水加热更长的时间，说明水的吸热能力强．（4）由表格可知，水和煤油吸收相同的热量，根据可知，代入数字可得，，解得．（5）水的比热容比煤油的大，放出相同的热量，水降低的温度较小，所以暖手袋中的液体选择水．题组C培优拔尖练标准大气压