8. 铁比铜的比热容大,它表示在质量相同及温度变化相同的条件下,铁吸收或放出的热量比铜
多
;在质量相同及吸热或放热相同的情况下,铜的温度变化比铁
大
。
答案:8. 多 大
解析:
【分析】
首先明确比热容的物理意义及热量计算公式:比热容是单位质量的某种物质升高(或降低)1℃所吸收(或放出)的热量,热量计算公式为$Q=cm\Delta t$($Q$为热量,$c$为比热容,$m$为质量,$\Delta t$为温度变化量)。已知铁的比热容大于铜,分两种情况推导:①当质量$m$相同、温度变化$\Delta t$相同时,热量与比热容成正比;②当质量$m$相同、吸放热$Q$相同时,温度变化与比热容成反比,据此分析两个空的答案。
【解析】
根据热量公式$Q=cm\Delta t$分析:
1. 质量相同、温度变化相同时:已知$m_铁=m_铜$,$\Delta t_铁=\Delta t_铜$,且$c_铁>c_铜$,由$Q=cm\Delta t$得,$Q_铁=c_铁m_铁\Delta t_铁$,$Q_铜=c_铜m_铜\Delta t_铜$,代入后$Q_铁>Q_铜$,即铁吸收或放出的热量比铜多;
2. 质量相同、吸放热相同时:已知$m_铁=m_铜$,$Q_铁=Q_铜$,由$\Delta t=\frac{Q}{cm}$得,$\Delta t_铁=\frac{Q}{c_铁m_铁}$,$\Delta t_铜=\frac{Q}{c_铜m_铜}$,因$c_铁>c_铜$,故$\Delta t_铜>\Delta t_铁$,即铜的温度变化比铁大。
【答案】
多;大
【知识点】
比热容的概念、热量计算公式的应用
【点评】
本题考查比热容的基础概念及热量公式的简单应用,核心是理解比热容与热量、温度变化的比例关系,属于热学基础题,只要掌握公式变形即可正确解答,难度较低。
【难度系数】
0.6
9. 甲、乙两物体的质量之比是$3:1$,比热容之比是$1:2$,它们升高温度之比是$4:3$,则它们吸收的热量之比为
$2:1$
。
答案:9. $2:1$
解析:
【分析】要计算甲、乙两物体吸收的热量之比,需利用热量计算公式$Q_{吸}=cm\Delta t$,将公式变形为比值形式,代入已知的质量、比热容、升高温度的比值进行运算,无需计算具体数值,直接通过比值相乘即可得出结果。
【解析】根据热量计算公式$Q_{吸}=cm\Delta t$,甲吸收的热量$Q_甲=c_甲m_甲\Delta t_甲$,乙吸收的热量$Q_乙=c_乙m_乙\Delta t_乙$。则热量之比为:
$\frac{Q_甲}{Q_乙} = \frac{c_甲 m_甲 \Delta t_甲}{c_乙 m_乙 \Delta t_乙}$
已知$m_甲:m_乙=3:1$,$c_甲:c_乙=1:2$,$\Delta t_甲:\Delta t_乙=4:3$,代入得:
$\frac{Q_甲}{Q_乙} = \frac{1 × 3 × 4}{2 × 1 × 3} = \frac{12}{6} = \frac{2}{1}$,即热量之比为$2:1$。
【答案】$2:1$
【知识点】热量计算,比热容应用
【点评】本题考查热量计算公式的灵活运用,采用比值法简化计算,是热学基础题型,重点考查公式变形与比值运算能力。
【难度系数】0.8
10. 某同学在做“观察不同物质吸热升温的现象”实验时,使用相同的电加热器给水和煤油加热,用加热时间的长短来表示物质吸收热量的多少。他得到如下数据:

(1)分析第①、②次或第③、④次实验数据,可以得出的初步结论是:同种物质升高相同温度时,吸收热量的多少与物质的
质量
有关。
(2)分析第①、③次或第②、④次实验数据,可以得出的初步结论是
质量相同的不同物质,升高相同温度时,吸收的热量不同
。
答案:10. (1) 质量 (2) 质量相同的不同物质,升高相同温度时,吸收的热量不同
解析:
【分析】
要解决这两个问题,需运用控制变量法分析实验数据:
1. 分析第①、②次或第③、④次实验时,确定不变量为物质种类、升高的温度,变量为物质质量,通过加热时间(反映吸收热量)的变化,推导吸收热量与质量的关系;
2. 分析第①、③次或第②、④次实验时,确定不变量为物质质量、升高的温度,变量为物质种类,通过加热时间的差异,推导不同物质的吸热特点。
【解析】
(1)第①、②次实验中,物质均为水(同种物质),升高温度都是10℃,质量从0.1kg增加到0.2kg,加热时间从2min变为4min(吸收热量增多);第③、④次实验同理,同种物质煤油,升高温度相同,质量越大加热时间越长(吸收热量越多)。因此同种物质升高相同温度时,吸收热量的多少与物质的质量有关。
(2)第①、③次实验中,质量均为0.1kg,升高温度都是10℃,物质分别是水和煤油,加热时间水为2min、煤油为1min(吸收热量不同);第②、④次实验同理,质量0.2kg、升高温度相同,水和煤油吸收热量不同。因此质量相同的不同物质,升高相同温度时,吸收的热量不同。
【答案】
(1) 质量 (2) 质量相同的不同物质,升高相同温度时,吸收的热量不同
【知识点】
比热容、物质吸热的影响因素、控制变量法
【点评】
本题结合探究不同物质吸热升温的实验,考查控制变量法的应用,是热学基础实验题,需掌握通过控制变量分析实验数据得出结论的方法。
【难度系数】
0.6
11. 有一种型号的太阳能热水器,水箱内最多能盛100 kg的水。它接收太阳能的真空镀膜管的总有效面积约1.25 m²,能将接收的太阳能的40%转化为水的内能。
(1)每年6月份,晴天时,连云港地区向着阳光的地方平均每平方米的面积在1 h内得到的太阳能为$4.2× 10^{6}\ \mathrm{J}$。如果太阳能热水器装满水,热水器每天接收太阳能的时间以10 h计算,那么可以将初温为$30\ °\mathrm{C}$的水加热到多少摄氏度?[水的比热容$c=4.2× 10^{3}\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}·°\mathrm{C})$]
(2)与其他形式的能量相比,太阳能具有哪些优点?(写出两点即可)
答案:11. (1) $80\ °\mathrm{C}$ (2) 节约能源 无污染
解析:
【分析】
第(1)问需先计算太阳能热水器每天接收的总太阳能,再根据能量转化效率求出水吸收的热量,最后利用热量公式计算水升高的温度,结合初温得到末温;第(2)问结合太阳能的特点,列举其优点即可。
【解析】
(1)计算每天接收的总太阳能:
每平方米每小时接收太阳能为$4.2×10^6\ \mathrm{J}$,则10h内1.25m²面积接收的总太阳能:
$E = 4.2×10^6\ \mathrm{J/(m^2·h)} × 1.25\ \mathrm{m^2} × 10\ \mathrm{h} = 5.25×10^7\ \mathrm{J}$
水吸收的热量:
$Q = E × 40\% = 5.25×10^7\ \mathrm{J} × 0.4 = 2.1×10^7\ \mathrm{J}$
根据热量公式$Q = cmΔt$,水升高的温度:
$Δt = \frac{Q}{cm} = \frac{2.1×10^7\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)} × 100\ \mathrm{kg}} = 50\ \mathrm{℃}$
水的末温:
$t = t_0 + Δt = 30\ \mathrm{℃} + 50\ \mathrm{℃} = 80\ \mathrm{℃}$
(2)太阳能的优点:节约能源、无污染(写出两点即可)
【答案】
(1) $80\ \mathrm{℃}$ (2) 节约能源、无污染
【知识点】
热量的计算、太阳能的利用
【点评】
本题结合生活实际考查热量公式的应用和太阳能的优点,难度适中,注重物理知识与生活的联系,便于学生理解太阳能的应用价值。
【难度系数】
0.7