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16 如图(a)所示,将热汤放在冷水中;图(b)反映了热汤和冷水的温度变化,其中图线
$b$
反映了冷水的温度变化情况。由图(b)可知,0~5 min过程中,热汤内能的变化特点是随时间增加而减少
(选填“增加”“不变”或“减少”)。根据图(b)不能
(选填“能”或“不能”)判断水的比热容比热汤的比热容大,理由是:两者质量是否相同未知
。答案
$b$、减少、不能、两者质量是否相同未知
解析
【分析】
要解决这道题，需结合热传递的规律、内能与温度的关系以及比热容的比较条件来分析：首先，热传递中高温物体放热降温，低温物体吸热升温，据此判断对应冷水的温度变化图线；其次，内能与温度相关，热汤温度降低时内能变化可直接判断；最后，比较比热容需依据热量公式，明确需要控制的变量，结合题目条件判断能否比较。
【解析】
1. 热汤放在冷水中，热汤温度高，放出热量，温度逐渐降低，对应图线a；冷水温度低，吸收热量，温度逐渐升高，对应图线b，因此反映冷水温度变化的是图线b。
2. 0~5 min过程中，热汤的温度不断降低，而物体的内能与温度有关，温度降低时内能减少，所以热汤内能随时间增加而减少。
3. 根据热量公式$Q=cm\Delta t$，要比较水和热汤的比热容，需要知道两者的质量、吸收/放出的热量以及温度变化，题目中未给出热汤和冷水的质量，因此不能判断水的比热容比热汤大。
【答案】
b、减少、不能、两者质量是否相同未知
【知识点】
热传递、内能、比热容
【点评】
本题结合温度变化图像考查热传递、内能变化及比热容的比较，核心是理解比热容的比较需要控制质量等变量，属于热学基础应用题型。
【难度系数】
0.5
要解决这道题，需结合热传递的规律、内能与温度的关系以及比热容的比较条件来分析：首先，热传递中高温物体放热降温，低温物体吸热升温，据此判断对应冷水的温度变化图线；其次，内能与温度相关，热汤温度降低时内能变化可直接判断；最后，比较比热容需依据热量公式，明确需要控制的变量，结合题目条件判断能否比较。
【解析】
1. 热汤放在冷水中，热汤温度高，放出热量，温度逐渐降低，对应图线a；冷水温度低，吸收热量，温度逐渐升高，对应图线b，因此反映冷水温度变化的是图线b。
2. 0~5 min过程中，热汤的温度不断降低，而物体的内能与温度有关，温度降低时内能减少，所以热汤内能随时间增加而减少。
3. 根据热量公式$Q=cm\Delta t$，要比较水和热汤的比热容，需要知道两者的质量、吸收/放出的热量以及温度变化，题目中未给出热汤和冷水的质量，因此不能判断水的比热容比热汤大。
【答案】
b、减少、不能、两者质量是否相同未知
【知识点】
热传递、内能、比热容
【点评】
本题结合温度变化图像考查热传递、内能变化及比热容的比较，核心是理解比热容的比较需要控制质量等变量，属于热学基础应用题型。
【难度系数】
0.5
17 小明利用电热器加热，完成了冰的熔化实验，并绘制出冰（水）的温度随加热时间变化关系的图像（如图所示）。实验时，冰的初始质量为0.5kg，相同时间内水和冰吸收的热量相同。已知$c_{水}=4.2× 10^{3}\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}·°\mathrm{C})$。
（1）求CD段水吸收的热量。
（2）求冰的比热容。
（1）求CD段水吸收的热量。
（2）求冰的比热容。
答案
(1) 冰全部熔化成水,质量不变,则
$Q_{水}=c_{水} m \Delta t=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×0.5\ \mathrm{kg}×20℃=4.2×10^4\ \mathrm{J}$
(2) 因为相同时间内水和冰吸收的热量相同,所以AB段冰吸收的热量
$Q_{冰}=\dfrac{5\ \mathrm{min}}{10\ \mathrm{min}}×Q_{水}=\dfrac{1}{2}×4.2×10^4\ \mathrm{J}=2.1×10^4\ \mathrm{J}$
则
$c_{冰}=\dfrac{Q_{冰}}{m \Delta t}=\dfrac{2.1×10^4\ \mathrm{J}}{0.5\ \mathrm{kg}×20℃}=2.1×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}$
$Q_{水}=c_{水} m \Delta t=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×0.5\ \mathrm{kg}×20℃=4.2×10^4\ \mathrm{J}$
(2) 因为相同时间内水和冰吸收的热量相同,所以AB段冰吸收的热量
$Q_{冰}=\dfrac{5\ \mathrm{min}}{10\ \mathrm{min}}×Q_{水}=\dfrac{1}{2}×4.2×10^4\ \mathrm{J}=2.1×10^4\ \mathrm{J}$
则
$c_{冰}=\dfrac{Q_{冰}}{m \Delta t}=\dfrac{2.1×10^4\ \mathrm{J}}{0.5\ \mathrm{kg}×20℃}=2.1×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}$
解析
【分析】
要解决这道题，需结合图像分析各段的物质状态、温度变化和加热时间，再利用比热容的吸热公式逐步计算：
1. 第（1）问：CD段是冰熔化成水后升温的过程，水的质量等于冰的质量（0.5kg），温度变化为20℃，直接用吸热公式计算水吸收的热量。
2. 第（2）问：根据“相同时间内水和冰吸收的热量相同”，从图像中获取AB段（冰升温）和CD段（水升温）的加热时间，得出两段热量的关系；再结合冰的温度变化，通过吸热公式变形求出冰的比热容。
【解析】
（1）CD段为水吸热升温过程，水的质量$m=0.5\ \mathrm{kg}$，温度变化$\Delta t_{水}=20℃-0℃=20℃$，根据吸热公式$Q=cm\Delta t$：
$Q_{水}=c_{水}m\Delta t_{水}=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×0.5\ \mathrm{kg}×20℃=4.2×10^4\ \mathrm{J}$。
（2）由图像可知，AB段冰的加热时间为$5\ \mathrm{min}$，CD段水的加热时间为$10\ \mathrm{min}$，因相同时间吸热相同，故AB段冰吸收的热量$Q_{冰}=\frac{5\ \mathrm{min}}{10\ \mathrm{min}}Q_{水}=\frac{1}{2}×4.2×10^4\ \mathrm{J}=2.1×10^4\ \mathrm{J}$；
冰的温度变化$\Delta t_{冰}=0℃-(-20℃)=20℃$，根据$Q=cm\Delta t$变形得：
$c_{冰}=\frac{Q_{冰}}{m\Delta t_{冰}}=\frac{2.1×10^4\ \mathrm{J}}{0.5\ \mathrm{kg}×20℃}=2.1×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}$。
【答案】
(1) $4.2×10^4\ \mathrm{J}$；(2) $2.1×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}$
【知识点】
热量计算、比热容、晶体熔化图像
【点评】
本题结合冰的熔化图像考查比热容公式的应用，核心是利用“相同时间吸热相同”的条件分析热量关系，需掌握图像解读和公式灵活运用，难度适中。
【难度系数】
0.5
要解决这道题，需结合图像分析各段的物质状态、温度变化和加热时间，再利用比热容的吸热公式逐步计算：
1. 第（1）问：CD段是冰熔化成水后升温的过程，水的质量等于冰的质量（0.5kg），温度变化为20℃，直接用吸热公式计算水吸收的热量。
2. 第（2）问：根据“相同时间内水和冰吸收的热量相同”，从图像中获取AB段（冰升温）和CD段（水升温）的加热时间，得出两段热量的关系；再结合冰的温度变化，通过吸热公式变形求出冰的比热容。
【解析】
（1）CD段为水吸热升温过程，水的质量$m=0.5\ \mathrm{kg}$，温度变化$\Delta t_{水}=20℃-0℃=20℃$，根据吸热公式$Q=cm\Delta t$：
$Q_{水}=c_{水}m\Delta t_{水}=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×0.5\ \mathrm{kg}×20℃=4.2×10^4\ \mathrm{J}$。
（2）由图像可知，AB段冰的加热时间为$5\ \mathrm{min}$，CD段水的加热时间为$10\ \mathrm{min}$，因相同时间吸热相同，故AB段冰吸收的热量$Q_{冰}=\frac{5\ \mathrm{min}}{10\ \mathrm{min}}Q_{水}=\frac{1}{2}×4.2×10^4\ \mathrm{J}=2.1×10^4\ \mathrm{J}$；
冰的温度变化$\Delta t_{冰}=0℃-(-20℃)=20℃$，根据$Q=cm\Delta t$变形得：
$c_{冰}=\frac{Q_{冰}}{m\Delta t_{冰}}=\frac{2.1×10^4\ \mathrm{J}}{0.5\ \mathrm{kg}×20℃}=2.1×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}$。
【答案】
(1) $4.2×10^4\ \mathrm{J}$；(2) $2.1×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}$
【知识点】
热量计算、比热容、晶体熔化图像
【点评】
本题结合冰的熔化图像考查比热容公式的应用，核心是利用“相同时间吸热相同”的条件分析热量关系，需掌握图像解读和公式灵活运用，难度适中。
【难度系数】
0.5
