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初三物理面授讲义 初三物理面授讲义 09 18 教师 申奕教师 申奕 知识结构简述 知识结构简述 一 比热容 质量相等的不同物质 在温度升高的度数相同时 吸收的热量是不同的 为表示 物质的这一特性 引入物理量 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 比热容是通过比较单位质量的某种物质温度升高1 时吸收的热量 来表示各种物质的不同性质 比热容的单位 国际单位制中 焦耳 千克 摄氏度 其符号是J Kg 如果某物质的比热容是aJ Kg 它是说单位质量为一千克的该种物质 每升 高 1 时 或降低1 时 吸收 或放出 的热量是a焦 比热容是物质的一种特性 其大小只与物质本身有关 与物体吸收 放出热量的 多少 与物体的质量的多少及物体温度升高或降低无关 每种物质都有自己的比热容 各物质中 水的比热容最大 为4 2 10 3J Kg 生产 生活中经常利用水比热容大的特点 冷却 取暖等等 二 热量计算 1 物体吸放热多少的计算公式推导 1 已知水的比热容C水 4 2 10 3J Kg 它表示 1Kg水温度升高 1 吸收的热量 是 4 2 10 3J 那么mKg水温度升高 1 吸收的热量是 Q 吸 4 2 10 3 m J mKg水 温度升高t 需吸收的热量是 4 2 10 3 m t J 由此可知质量为m的物质温度升高 t需吸收的热量为 Q吸 c m t升 c m t t 0 其中t为物体的末温 t 0为物体的初温 因此物体吸热升温的计算公式应为Q吸 c m t升 c m t t 0 同理可得 Q放 c m t降 c m t 0 t 2 各物理量单位 C 焦耳 千克 摄氏度 J Kg m 千克 Kg t t 0 t 摄氏度 Q吸 Q放 焦耳 J 3 说明 a 利用公式Q吸 c m t升 c m t t 0 计算时 可以根据已知条件知道任意 三个量或四个量求未知量 b 由比热容定义可知某种物质温度升高或降低 1 吸收或放出的热量相等 可 得出 Q放 c m t降 c m t 0 t 1 c 无论Q吸 c m t t 0 还是Q放 c m t 0 t 两个公式中决不允许将括号打开写 成Q吸 c mt c mt 0 或Q放 c mt 0 c mt的形式 2 热平衡方程 1 热平衡 当两个或两个以上温度不同的物体之间发生热传递 内能从高温物 体传到低温物体 直到两个物体温度相等 在此过程中 如果没有内能传到 其他的物体 则高温物体放出的热量必等于低温物体吸收的热量 2 公式 Q吸 Q放 以两个物体为例 可得到展开式 c1 m1 t t 01 c2 m2 t 02 t 其中 c1 c2 分别为低温物体和高温物体的比热容 m1 m2 分别为低温物体和高温物体的质量 t 01 t 02 分别为低温物体和高温物体的初温 t 为两物体混合在一起的共同的混合温度 3 注意 a 分清哪个物体吸热 哪个物体放热 搞清各物理量均为多少 b 解题时应添加角标 来区分不同物质的同一物理量 c 解题步骤中不能跳步 应将原始式 展开式一一写清楚 3 能量守恒定律 1 自然界中存在着各种形式的能 如机械能 内能 电能 化学能 光能 核 能 原子能等等 2 一定条件下 各种形式的能量可以相互转化和转移 如水力发电中 水的机 械能转化为电能 火力发电 燃料燃烧的化学能转化为电能 电流通过电热器 将 电能转化为内能 电流通过电动机 将电能转化为机械能等等 热传递过程中 内 能从高温物体转移到低温物体 在转移过程中能量的形式没有改变 3 在能量转化和转移的过程中 能的总量保持不变 如热传递过程中 高温 物体放出了多少热量 低温物体就吸收了多少热量 在摩擦生热现象中 克服摩擦 做了多少功 就有多少机械能转化为等量的内能 尽管有的时候 物体某种形式的 能量 可能转移到几个物体或转化成几种形式的能量 但能量的总量不变 也就是 说某物体损失的能量等于几个物体得到能量之和 4 能量守恒定律 能量既不会消灭 也不会创生 它只会从一种形式转化为其 他形式 或者从一个物体转移到另一个物体 而在转化和转移的过程中 能 量的总量保持不变 5 说明 能量守恒定律是普遍适用的 它反映了自然现象的普遍联系 是人类 认识自然的重要依据 也是人类利用自然的重要武器 典型例题 典型例题 1 下面说法正确的是 A 一桶水的比热容比一杯水的比热容大 B 热水的比热容比冷水的比热容大 C 水的比热容比冰的比热容大 2 D 物体的密度越大 其比热容越大 分析 比热容是物质的一种特性 其大小只与物质本身有关 与其他因素无关 每种 物质都有自己的比热容 答案 C 2 下列叙述正确的是 A 比热容越大的物体放出的热量越多 B 由热量公式 C Q m t 可知 物质比热容与它吸收的热量 Q 成正比 与质量 m 和温 度变化 t 成反比 C 升高相同的温度 比热容大的物体吸收热量一定多 D 把煤块碾碎成煤屑时物质没有变 所以比热容不变 分析 根据公式Q c m t可知 Q与c m t三个因素有关 C Q m t 是物 质比热容的定义式 不是决定式 C是物质本身的特性 它只与物质本身有关 与Q m t无关 答案 D 3 甲 乙两物体的质量相等 它们的比热容之比是2 1 当甲物体的温度升高20 乙物体的温度升高10 时 甲 乙两物体吸收的热量之比是 A 1 2 B 2 1 C 4 1 D 1 4 分析 Q甲 Q乙 c甲 m甲 t甲 c乙 m乙 t乙 2 m 20 1 m 10 4 1 答案 C 3 两个质量不同的金属块 它们放出的热量相同 降低的温度也相同 则 A 质量大的物体比热容较大 B 质量大的物体比热容较小 C 两个物体的比热容相同 D 无法确定 分析 由Q1放 Q2放 展开得 c1 m1 t1 c2 m2 t2 当 t1 t2时 c1 m1 c2 m2 说明c与m成反比 质量较大的物体比热容较小 答案 B 4 体积与初温相同的铜块和铝块 吸收相同的热量后相互接触 则 A 温度将从铜块传递到铝块 B 铝块的温度升高 铜块的温度会降低 C 热量将从铝块传递到铜块 D 铝块 铜块的温度均不变 分析 铝块和铜块互相接触是否发生热传递 主要看两物体的温度是否相同 由题目 已知 Q铝吸 Q铜吸 展开得C铝 铝V t铝 C铜 铜V t铜 因此 t铝 t铜 C铜 铜 C铝 铝 0 39 10 3 J Kg 8 9 103Kg m3 0 88 103 J Kg 2 7 10 3 Kg m3 1 即铝块升高的温度大于铜块升高的温度 二者初温相同 所以铝块的末 温高于铜块 因此两物体互相接触时 热量由铝块传给铜块 铝块温度会降低 铜块 温度会升高 3 答案 C 5 质量为500g的铁锅中放有3Kg水 把它们从15 加热到90 需要多少热量 分析 本题是要计算物体吸收的热量 而吸热物体有水和铁锅 因此要分别计算出水 和铁锅在温度升高时吸收的热量 根据Q吸 c m t t 0 首先要查出水和铁的比热 容 再将所需数值分别代入公式就可计算出水和铁所吸收的热量 答案 已知 m铁 500g 0 5Kg m水 3Kg t0 15 t 90 C铁 0 46 10 3J Kg C 水 4 2 10 3J Kg 求 Q吸 解 Q水吸 c水 m水 t t 0 4 2 10 3 J Kg 3Kg 90 15 9 45 105J Q铁吸 c铁 m铁 t t 0 0 46 10 3 J Kg 0 5Kg 90 15 1 725 104J Q吸 Q水吸 Q铁吸 9 45 10 5J 1 725 104J 9 6225 105J 6 有一堆从河中捞出的湿沙子 测得其比热容为1 2 10 3 J Kg 已知干沙子 的比热容为0 9 10 3 J Kg 则按质量说 这堆沙子中含水的百分比是多少 分析 湿沙子是干沙子与水混合在一起形成的 在吸热升温的过程中 它们的初温与 末温一定是相同的 一定质量的湿沙子温度升高时吸收的热量等于其中干沙子和水吸 收热量的总和 答案 已知 C湿沙子 1 2 10 3J Kg C 干沙子 0 9 10 3J Kg C水 4 2 10 3J Kg 求 m水 m 解 设湿沙子的质量为m 其中水的质量为m水 温度升高 t Q湿沙子 Q干沙子 Q水 c湿沙子 m t c干沙子 m m水 t c水 m水 t 1 2 10 3J Kg m 0 9 103J Kg m m 水 4 2 10 3J Kg m 水 m水 m 9 1 7 甲 乙两金属块的质量 初温度都相同 将甲金属块放入一杯热水中 平衡后水的温 度降低了 t 把甲金属块捞出来 再把乙金属块放入这杯水中 平衡后水的温度又降 低了 t 若不计热量损失和水的质量的损失 试比较甲 乙两金属块比热容的大小 分析 两物体相互接触发生热传递 如果不计热量损失 高温物体放出的热量将全部被 低温物体吸收 因此Q吸 Q放 解这类题时 首先要通过审题确定谁吸热 谁放热 然后利 用热量公式Q吸 Q放和 c m t 建立方程 本题中实际是两个热传递过程 这两个过程均 由水放热 金属块吸热 并且每次同质量的水降低的温度都相同 显然 两过程水放出 的热量相等 即甲 乙两金属块吸收的热量相等 此题的关键是 甲 乙两金属块分别 与同一杯水混合后的末温不同 即甲 乙两金属块的末温不同 答案 4 已知 m甲 m乙 t 0 甲 t 0 乙 t 甲 t 0 水 t t 乙 t 0 水 2 t 求 比较C甲 C乙 解法一 Q吸 Q放 甲放入热水中时 c甲 m甲 t甲 t 0甲 c水 m水 t 乙放入热水中时 c乙 m乙 t乙 t 0乙 c水 m水 t c甲 m甲 t甲 t 0甲 c乙 m乙 t乙 t 0乙 c甲 m甲 t 0 水 t t 0甲 c乙 m乙 t 0 水 2 t t 0乙 m甲 m乙 c甲 t 0 水 t t 0甲 c乙 t 0 水 2 t t 0乙 又 t0 甲 t0 乙 且 t 0 水 t t 0甲 t 0 水 2 t t 0乙 c甲 t乙 根据公式Q吸 Q放和 c m t 可得 c甲 m甲 t甲 c水 m水 t c乙 m乙 t乙 c水 m水 t c甲 m甲 t甲 c乙 m乙 t乙 因甲 乙两金属块的质量相同 所以c甲 t甲 c乙 t乙 由图得 t甲 t乙 所以c甲 c乙 即 乙金属块的比热容比甲金属块的比热容大 水 水 t甲 t乙 甲 乙 注意 在解此题的过程中 一定要写清 写准角标 避免混淆不同物质的同一物理量 5 8 2005 年镇江市中考 下列四种现象中 只发生能的转移 而不发生能的转化 的过程是 A 冬天 用手摸户外的金属杆时手感觉到冷 B 闭合开关后 灯泡发光 C 烧水时 水蒸气顶起壶盖 D 给电动自行车的蓄电池充电 分析 由题知 闭合开关后 灯泡发光 是电能转化为光能 烧水时 水蒸气顶起壶盖 是水蒸气的内能转化为壶盖的机械能 给电动自行车的蓄电池充电 是把电能转化为蓄 电池的化学能 答案 A 综合检测习题 综合检测习题 1 2005 年宿迁市中考 比热容是物质的一种特性 用同种物质制成两个质量不等的物 体 其比热容 填 相 同 或 不 同 质 量 均 为 1kg的 铜 块 c铜 3 9 102 J kg 和 铅 块 c铅 1 3 102 J kg 如吸收了相等的热量 则铜 块与铅块升高的温度之比为 若铜块温度升高了 100 则它吸收了 J 的热量 2 质量相等的一杯冷水和一杯热水升高相同的温度 则冷水吸收的热量 1 热 水吸收的热量 2 填 或 3 关于物质的比热容 下列说法正确的是 A 热水的比热容比冷水的比热容大 B 一缸水的比热容比一杯水的比热容大 C 物质的比热容只与物质本身有关 D 物质的比热容与热量 温度 质量有关 4 有甲乙两物体 它们的温度分别为 15 和 45 它们的质量比为 3 1 比热容比为 2 3 它们吸收相同的热量后 升高的温度比是 A 1 3 B 2 1 C 9 2 D 1 2 5 质量相等的铜块和铁块 c铜 c铁 放出相同的热量后 A 铜块降低的温度多 B 铁块降低的温度多 C 铜块和铁块降低的温度一样多 D 铜块的温度比铁块的温度低 6 某液体质量和初温均与一杯水相同 在吸收了相同的热量后 升高的温度之比为 5 2 则该液体的比热容是 A 840 J B 1050 J C 1680 J D 2100 J 7 2005 年天津市中考 质量为 2kg 温度为 15 的水 当吸收了 1 68 105J的热量后 温度升高到多少摄氏度 c水 4 2 103J kg 8 需将多少克 10 的水与 300 克 80 的水混合 才能得到 40 的水 9 质量为m1的甲物质比热容为C1 质量为m2的乙物质比热容为C2 若将甲乙两物质混合 6 则混合物的比热容为多少 温度 10 2005 年泰州市中考 如图所示 是在做 观察某种固态晶体熔化 实验时 根据实验数据所描绘的图像 由该图像并结合其他相关知识 还可以知道 A 图像上 BC 段表明 这段时间内晶体温度不变 是由于不从外 界吸热 7 O 加热时间 min A BC D B 图像上 BC 段表明 这段时间内晶体温度不变 内能也不变 C 比较图像上 AB 和 CD 段可知 该晶体固态时的比热容与液 态时的比热容大 D 比较图像上 AB 和 CD 段可知 该晶体固态时的比热容比液态 时的比热容小 11 2005 年泰州市中考 如图展示了一个极具想象力的 设想 其大意是 上面水池中的水流下来 冲击叶轮转动 叶 轮带动打磨轮和水泵的轴转动 人利用打磨轮 打磨工件 同时 运转的水泵又把流到下面水 池中的水抽到上面的水池中 只要一开始在 上面水池中注满水 就能通过水的上下循环 使机 器不停地工作 你认为 上面水池中流下来的水 能否被水泵全 部抽送到上面水池中 并说明理由 打磨轮 水池 送水管 水 泵 抽水管 水池 水管 叶轮 这个设想曾得到不少人的赞许 并把这个装置 誉为 永动机 请运用你掌握的知识 说明这个 装置是否真能 永动 12 2005 年大连市中考 一太阳能热水器装水 80kg 集热管每分钟吸收太阳能约为 7 10 4J 不计热量损失 水的比热容为 4 2 103J kg 则该热水器每小时能使水 温升高多少摄氏度 13 2005 年佛山市课改实验区中考 小雨通过学习了解到火力发电厂 吃 的是煤 发 的是电 在整个发电过程中 能量转化的情况如下 请你帮她在方框中填入相应的能 量形式 参考答案 参考答案 1 相同 1 3 3 9 104 2 c m t 与t 0无关 3 C 4 D 甲 乙 c甲 m甲 t 甲 c乙 m乙 t 乙 t 甲 t 乙 c乙 m乙 c甲 m甲 c乙 c甲 m乙 m甲 3 2 1 3 1 2 5 A 6 C 7 35 mc Q t 2102 4 1068 1 3 5 20 t