2020-2021学年三 探究——物质的比热容精练

10.3 探究——物质的比热容

一．选择题（共15小题）

1．新疆“那拉提草原”是闻名全国的旅游景区。夏天，当你赤脚在烈日当空的小河边游玩时，你会发现：岸上的小石头热得烫脚，而河水却是冰凉的，这是因为（　　）

A．水比小石头的温度变化大    B．水比小石头的比热容大 

C．水比小石头吸收的热量小        D．水比小石头的比热容小

【答案】B。

【解析】因为水的比热容比小石头的大，相同质量的水和小石头比较，吸收相同的热量（都在太阳照射下），水的温度升高的少，湖水是凉凉的，而小石头的温度升高的多，热得烫脚。

2．电动自行车、电动摩托车、电动汽车、电动公交车等已广泛应用于现代生活中，它们都是利用电动机来工作的，电动机工作过程中能量转化情况主要是（　　）

A．电能转化成热能 B．电能转化成机械能 

C．机械能转化成电能 D．太阳能转化成机械能

【答案】B。

【解析】电动机工作过程中，消耗了电能，将其转化为机械能，故B正确。

3．两个相同的容器中各盛有质量相等、初温相同的水和煤油，用功率相同的电加热器分别加热，其温度随时间的变化如图所示。由图象可以判断（　　）

A．甲是水，比热容较大 B．甲是煤油，比热容较大 

C．乙是水，比热容较大 D．乙是煤油，比热容较大

【答案】C。

【解析】如图所示，在某一定时间时，甲的温度的变化量比乙的温度变化量大；

利用热量的计算公式Q＝cm△t 分析，甲的比热容小，是煤油；乙的比热容大，是水。

4．为探究不同物质的吸热能力，选取质量和初温均相同的不同物质A和B，用相同的酒精灯同时加热相同的时间，温度随时间的变化图象如图所示。下列说法正确的是（　　）

A．由图象可判断，A的吸热能力大             B．加热相同时间，A吸收的热量多 

C．A、B升高相同的温度，B吸收的热量多     D．A、B升高相同的温度，A吸收的热量多

【答案】C。

【解析】ACD、由图象可知，升高相同的温度，B需要的加热时间比A的加热时间长，即B需要吸收的热量比A多，B的吸热能力大，故AD错、C正确；

B、加热相同的时间，即吸收的热量相等，故B错。

5．两个质量相同的不同物质，吸收相同的热量，下列说法中正确的是（　　）

A．比热容大的物质升高温度较小     B．比热容小的物质升高温度较小 

C．比热容大的物质升高温度较大         D．升高温度相同，与比热容大小无关

【答案】A。

【解析】根据Q＝cm△t知，相同质量的不同物质，吸收相同的热量，比热容大的温度升高小，故A正确。

6．如表列出一些物质的比热容，根据表中数据，下列判断正确的是（　　）

A．不同物质的比热容一定不同 

B．物质的物态发生变化，比热容不变 

C．质量相等的铝和铜升高相同的温度，铝吸收的热量更多 

D．质量相等的水和煤油吸收相同的热量，水升高的温度更多

【答案】C。

【解析】A、由表中数据可知，不同物质的比热容一般不同，但也有的物质比热容相同，如煤油和冰，故A错误；

B、水和冰是水的两种状态，分析表中数据可知，其比热容是不同的，说明比热容与物质状态有关，物质的物态发生变化，比热容也会发生变化，故B错误；

C、由表中数据可知，铝的比热容大于铜的比热容；质量相等的铝和铜升高相同的温度，因铝的比热容大，则根据Q＝cm△t可知铝吸收的热量更多，故C正确；

D、质量相等的水和煤油吸收相同的热量，因为水的比热容大，所以根据Q＝cm△t可知水升高的温度少，故D错误。

7．对于同一物态的某种物质，根据c＝得知（　　）

A．比热跟热量成正比        B．比热跟质量成反比 

C．比热跟温度变化成反比    D．吸收或放出的热量跟质量与温度变化的乘积之比是个恒量

【答案】D。

【解析】比热容是物质的一种特性，是物质本身的固有的属性。与物质的种类有关、与物质的状态有关。对同一物态的某种物质而言，吸收或放出的热量跟质量与温度的变化的乘积之比是一衡量，即比热容。故A、B、C不正确，D正确。

8．下列物理量中，可以用来鉴别物质种类的是（　　）

A．密度和比热容 B．内能与机械能 

C．质量与重力 D．温度和热量

【答案】A。

【解析】因为密度和比热容都是物质的特性，不同物质的密度和比热容一般是不同的，而内能与机械能、质量与重力、温度和热量都不是物质的特性，和物质的种类没有关系，所以应该用密度和比热容来鉴别物质的种类。

9．下列四种情况下，物质比热容会发生变化的是（　　）

A．一瓶酒精倒去一半 B．水凝结成冰 

C．一块铁锻打成宝刀 D．铜块降温20℃

【答案】B。

【解析】物质的比热容是物质本身的一种特性，与质量、温度、形状无关。故A、C、D情况下的比热容不会发生变化。水凝结成冰，状态发生改变，比热容也会发生改变。

10．某同学用同一热源加热质量相等的水和煤油，观察到煤油的温度比水的温度升高得快。若水和煤油的比热容分别用c水和c煤油表示，则（　　）

A．c水＞c煤油                              B．c水＜c煤油 

C．水的质量减半时，比热容变为原来的一半  D．煤油吸收的热量越多，其比热容越大

【答案】A。

【解析】AB、因为用同一热源加热，时间相同情况下，水和煤油吸收的热量相同，又由于水和煤油的质量相同，所以根据Q＝cm△t可知，在Q与m相同的条件下，c与△t成反比，因为煤油升高的温度比水多，所以煤油的比热容比水的比热容小，即c水＞c煤油，故A正确，B错误；

C、比热容是物质的一种特性，与质量没有关系，所以水的质量减半时，比热容不变，故C错误；

D、比热容是物质的一种特性，与热量多少没有关系，所以煤油吸收的热量越多，其比热容不变，故D错误。

11．下表是一些物质的比热容，依据表格中的信息，下列说法正确的是（　　）

A．质量相同的铜块和铝块，放出相同热量，铜块温度降低较小 

B．固体的比热容都小于液体的比热容 

C．水和色拉油都升高1℃，水吸收的热量一定大于色拉油吸收的热量 

D．生物体内水的比例很高，有助于保持生物体自身温度的恒定

【答案】D。

【解析】A、由表中信息可知c铜＜c铝，又知道m相同，放出相同热量，根据放热公式Q放＝cm△t可知铜块降低的温度较大，故A错误；

B、冰为固体，其比热容大于液体色拉油的比热容，故B错误；

C、由Q吸＝cm△t可知吸收热量的多少与升高温度、比热容以及质量都有关，由于不知道水和色拉油的质量关系，所以不能判断水和色拉油吸收热量的多少，故C错误；

D、因为水的比热容比较大，在吸收或放出相同的热量时，水的温度变化小，因此生物体内水的比例很高，有助于保持生物体自身温度的恒定，故D正确。

12．“比热容”表示物质吸收或放出热量能力的特性，相同质量的不同物质，升高相同的温度，比热容大的吸收热量多。所以我们在生活中会选择比热容较大的水来做汽车发动机的制冷剂；“导热性”表示物质传导热量快慢的属性。导热性好的物质，吸热快，散热也快。一般情况下金属的导热性优于非金属，所以我们炒菜时用的锅是铁锅。我国北方广大地区冬季供暖的暖气，就是用水作为工作物质来向室内提供热量的，暖气的外壳是金属物质。对此解释正确的是（　　）

A．水的导热性好，金属的比热容大     B．水的比热容大，金属的导电性强 

C．水的比热容大，金属的导热性好     D．水的比热容小，金属的导热性好

【答案】C。

【解析】质量相同的水和其他液体，在降低相同的温度时，因为水具有较大的比热容，所以水放出的热量比其他液体更多，更适合于作为北方取暖的工作物质；

因金属的导热性好，散热快，所以暖气的外壳是金属物质，故C正确。

13．如图所示，甲、乙两个相同的容器装了相同质量的纯净水，用不同的加热器加热，不计热量散失，得到如图所示的水温与时间的图线，下列说法正确的是（　　）

A．温度计内测温液体的液面升高了，它的质量也增加了 

B．加热相同的时间，两杯水吸收的热量相同 

C．吸收相同的热量，甲杯的水升温比乙杯多 

D．甲杯的水加热2min与乙杯的水加热3min吸收的热量相同

【答案】D。

【解析】A、温度计内测温液体的液面升高，是因为温度升高，体积变大，但质量不随温度变化，故A错误；

B、实验中，用不同加热器加热，相同时间内，加热器放出的热量不同，所以相同时间内两杯水吸收的热量不同，故B错误；

C、两杯中水的质量相同，吸收相同的热量时，根据△t＝可知，两杯水升高的温度相同，故C错误；

D、根据图乙可知，甲杯的水加热2min与乙杯的水加热3min升高的温度相同，且两杯水的质量相同，根据Q＝cm△t可知，两杯水吸收的热量相同，故D正确。

14．用相同的电加热器加热相同质量的水和煤油的过程中，水和煤油的温度随时间变化的图象如图所示，关于这一过程，下列说法正确的是（　　）

A．此时液面气压大于一个标准大气压 

B．20min后水的温度不变的过程中将不再吸收热量 

C．煤油的温度升高的较快，说明煤油的比热容比水的比热容小 

D．8min 时间内煤油吸收的热量比水吸收的热量多

【答案】C。

【解析】A、由图象可知，水的沸点为98℃，说明当时气压低于一个标准大气压，故A错误；

B、20min后，水已经沸腾，水沸腾过程中，吸热温度不变，故B错误；

C、通电相同时间，水和煤油吸收热量相同，煤油升高的温度比水快，说明水的吸热能力更强，煤油的比热容比水小，故C正确；

D、相同时间内，水和煤油吸收的热量相同，故D错误。

15．用两只相同的电加热器，分别给相同体积的水和某种油加热，在开始和加热3min时各记录一次温度，如下表所示。已知ρ水＝1.0×103kg/m3．c水＝4.2×103J/（kg•℃），ρ油＝0.8×103kg/m3，加热的效率都为90%，油的末温没有达到它的沸点，下列说法正确的是（　　）

A．这种油的比热容为1.68×103J/（kg•℃） 

B．这种油的比热容为2.1×103J/（kg•℃） 

C．因为这种油的密度比水小，所以它的比热容比水小 

D．加热效率没有达到100%，是因为电加热器没有把电能全部转化为内能

【答案】B。

【解析】AB、取两种液体都加热了3分钟为研究对象，因为是用的两个相同的电加热器，且加热效率都为90%，

所以Q水＝Q油，

设它们的体积为V，则水的质量：m水＝ρ水V，油的质量：m油＝ρ油V，

因为Q水＝c水m水（t水﹣t0），Q油＝c油m油（t油﹣t0）

所以c水ρ水V（t水﹣t0）＝c油ρ油V（t油﹣t0），

4.2×103J/（kg•℃）×1.0×103kg/m3×（28℃﹣18℃）＝c油×0.8×103kg/m3×（43℃﹣18℃）

解得：c油＝2.1×103J/（kg•℃）。故A错误、B正确；

C、密度和比热容都是物质的一种属性，二者的大小之间没有必然的联系，故C错误；

D、加热效率没有达到100%，主要是因为电加热器产生的热量没有全部被液体吸收，而是存在一定的损失，而不是因为电加热器没有把电能全部转化为内能，故D错误。

二．填空题（共5小题）

16．我国于5月17日在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭，成功发射一颗北斗导航卫星。如图所示，长征三号丙运载火箭升空时，燃料燃烧后通过做功，把　内　能转化为　机械　能。

【答案】内；机械。

【解析】燃料燃烧时化学能转化为内能，燃料燃烧后通过做功，使火箭升空，将内能转化为机械能。

17．小芳探究水沸腾的特点，用热水做实验，这是为了　节省时间　；小芳发现水沸腾时继续加热，水温保持不变，停止加热，水很快停止沸腾，这说明水沸腾时需要　吸收热量　。若实验中烧杯中的水停止加热后，水放出的热量为2.52×104J，相当于完全燃烧　0.84　g酒精放出的热量。（q酒精＝3.0×l07J/kg）

【答案】节省时间；吸收热量；0.84。

【解析】（1）小芳探究水沸腾的特点，用热水做实验，可以更快的使水沸腾，即可以节省时间；

在实验过程中，停止加热，水很快停止沸腾，这说明水沸腾时需要吸收热量；

（2）水放出的热量Q放水＝2.52×104J；

由题知，酒精完全燃烧放出的热量Q放酒精＝Q放水＝2.52×104J，

由Q放＝mq可得，完全燃烧酒精的质量：

m酒精＝﹣＝8.4×10﹣4kg＝0.84g。

18．云南省罗富县有一长达27km的连续下坡山区公路，有经验的老司机在下坡前往往先在汽车的各个轮胎上浇水，防止在下坡时因连续刹车使轮胎和刹车片过热。容易造成交通事故。用水作冷却剂是利用了水的　比热容　大的特点，汽车在连续刹车过程中产生的内能部分被轮胎上的水吸收。水的温度将　升高　（选填“升高”、“不变”或“降低”）。

【答案】比热容；升高。

【解析】（1）水的比热容大，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，因此，用水作为冷却剂，这是利用了水的比热容较大的性质；

（2）汽车在连续刹车过程中产生的内能部分被轮胎上的水吸收，所以水的温度将升高。

19．如图所示是四冲程汽油机内部剖面图，汽油机工作过程中，　做功　冲程可以使汽车获得动力。汽油机工作时会产生大量热，需要用水进行降温，是利用水的　比热容　大的特性。

【答案】做功；比热容。

【解析】四冲程汽油机工作时，只有在做功冲程中将燃料燃烧产生燃气的内能转化为机械能，为内燃机工作提供动力，其它三个冲程都是依靠飞轮的惯性来完成的；

汽油机工作时会产生大量热，一般用水做冷却剂，是因为水的比热容比较大，在升高相同的温度时可以吸收更多的热量，降低发动机的温度。

20．我国在南海海底开采出的天然气水合物，俗称“可燃冰”，1m3可释放出约0.8m3的水和164m3的天然气。居民使用天然气烧水是利用　热传递　（填“热传递”或“做功”）的方式改变水的内能。天然气热值为1.9×107J/m3，完全燃烧50m3的天然气释放的热量为　9.5×108　J。

【答案】热传递；9.5×108。

【解析】居民使用天然气烧水是通过热传递的方式改变了水的内能；

完全燃烧50m3的天然气释放的热量：Q放＝Vq＝50m3×1.9×107J/m3＝9.5×108J。

三．实验探究题（共3小题）

21．根据能量转化与守恒定律，在与外界没有热传递的条件下，物体内能的增加量与外界对物体做功多少相等。为了验证此规律，某兴趣小组设计了如图所示的实验：在容器里装一定质量的水，中间装上带有叶片的转轴，转轴上绕上绳子，绳子另一端通过滑轮与一重物相连；当重物下降时，绳子拉动转轴转动，带动叶片旋转，使容器里的水温度升高，结合水的比热计算出水增加的内能，以此验证水的内能增加量与重物的重力做功多少是否相等。

（1）为了完成此实验，除已提供测质量的电子天平外，还需要的测量工具有：　刻度尺　、　温度计　。

（2）兴趣小组在实验过程中发现，水内能的增加量小于重物做功的大小，请写出造成这种现象的一种原因：　滑轮存在摩擦　。

（3）改进实验后，获得了如下数据，规律得到验证。

若使容器内相同质量水的温度升高2.5℃，则25kg的重物需下降　20　m。

（4）若已知容器中水的质量是0.2kg，计算第二次实验中，当重物下降，重物的重力做功转化为水的内能增加的效率。

【答案】（1）刻度尺、温度计；（2）滑轮存在摩擦；（3）20；（4）第二次实验中，当重物下降，重物的重力做功转化为水的内能增加的效率为42%。

【解析】（1）实验中应需要用刻度尺测量重物下降的高度、用温度计水升高的温度；

（2）在实验的过程中，由于滑轮存在摩擦、液体会散热等情况，使得水内能的增加量小于重物做功的大小；

（3）由2次实验可知：20kg的重物下降10m，升高的温度为1℃，则每kg的重物下降1m，升高的温度为；

使容器内相同质量水的温度升高2.5℃，则需要的高度为：h＝＝20m。

（3）重物的重力：G＝mg＝20kg×10N/kg＝200N，

重物的重力做功：W＝Gh＝200N×10m＝2000J；

水增加的内能为：Q＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×0.2kg×1.0℃＝840J。

重物的重力做功转化为水的内能增加的效率：η＝＝×100%＝42%。

22．小明同学想测量家中色拉油的比热容。设计了如下的方案：

①在两个相同的易拉罐中分别装入200g水和200g色拉油，测得它们的温度均为20℃；

②按如图所示的装置，将器材装配好；

③用酒精灯给水加热4min，测得其温度为32℃；

④用同样的方法给色拉油加热4min，测其温度48℃；

⑤整理器材，并计算色拉油的比热容。

请替小华完成计算过程：

（1）加热4min，水吸收到的热量是Q水＝　1.008×104　J；（已知：c水＝4.2×103J/（kg•℃）

（2）色拉油吸收的热量等于水吸收的热量，即Q色拉油＝Q水；

（3）计算出色拉油的比热容为c色拉油＝　1.8×103　J/（kg•℃）；

（4）除了这种方案，你还有其他的方案吗？请简单说明你的方案：　使相同质量的水和色拉油升高相同的温度，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　。

【答案】（1）1.008×104；（3）1.8×103；（4）使相同质量的水和色拉油升高相同的温度，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。

【解析】（1）加热4min，水吸收到的热量是：

Q水＝m水c水△t＝0.2kg×4.2×103J/（kg•℃）×（32℃﹣20）℃＝1.008×104J；

（2）色拉油吸收的热量等于水吸收的热量，即Q色拉油＝Q水；

（3）根据Q＝mc△t，色拉油的比热容为：

c色拉油＝＝＝1.8×103J/（kg•℃）；

（4）小明比较比热容的方法是：使相同质量的不同物质吸收相同的热量，比较温度的变化；另一种方案是：使相同质量的水和色拉油升高相同的温度，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。

23．从下面的表格提供的信息中，我们可以看出：

（1）制作一个能测量北极寒冷气温的温度计，应选择里面的液体是　酒精　的温度计；

（2）如果用三个相同的加热设备同时对质量相同的三种液体加热，则升温最快的液体是　水银　；

（3）如果取质量相同的三种液体分别放入三个相同的烧杯中，则液面最高的是　酒精　。

【答案】（1）酒精；（2）水银；（3）酒精。

【解析】（1）因为北极寒冷时气温非常低，故应选择凝固点最低的酒精作为温度计内的液体；即选择里面的液体是酒精的温度计；

（2）用三个相同的加热设备，同时对质量相同的三种液体加热，三种液体吸收的热量相同，因为水银的比热容最小，水银温度升高的最快；

（3）质量相同的三种液体，因为酒精的密度最小，所以酒精的体积最大，分别放入三个相同的烧杯中，酒精的液面最高。

四．计算题（共2小题）

24．攀枝花市被誉为“阳光花城”，阳光资源丰富。某同学将装有0.35kg、28℃的水的瓶子放在阳光照射的水平地面上。经过一段时间后，测得水温为38℃．已知水面距瓶底的高度为0.16m，ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃），g取10N/kg。求：

（1）水对瓶底的压强；

（2）瓶中的水吸收的热量。

【解析】（1）水对瓶底的压强：

p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.16m＝1.6×103Pa；

（2）瓶中的水吸收的热量：

Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×0.35kg×（38℃﹣28℃）＝1.47×104J。

答：（1）水对瓶底的压强为1.6×103Pa；

（2）瓶中的水吸收的热量为1.47×104J。

25．一定气压下，某种晶体熔化成同温度液体时所吸收的热量与其质量之比叫该晶体的熔化热，用字母λ表示。在标准大气压下，用一个热效率为40%的酒精炉为热源，将50g初温为0℃的冰全部熔化为0℃的水，共燃烧了14g酒精，酒精的热值为3×107J/kg。求：

（1）冰熔化过程中吸收的热量；

（2）在标准大气压下，冰的熔化热λ冰。

【解析】（1）14g酒精完全燃烧放出的热量：

Q放＝qm′＝3×107J/kg×0.014kg＝4.2×l05J，

由η＝可得，冰熔化成水共吸收热量：

Q吸＝Q放×η＝4.2×l05J×40%＝1.68×l05J；

（2）则冰的熔化热：

λ冰＝＝＝3.36×106J/kg。

答：（1）冰熔化过程中吸收的热量为4.2×l05J；

（2）在标准大气压下，冰的熔化热λ冰为3.36×106J/kg。