2.1个标准大气压下,现有温度为$0\ °\mathrm{C}$的水和$-16\ °\mathrm{C}$的冰块,两者的质量相等。把冰块放到水中,最终形成了一块大冰块。忽略它们与外界之间的热传递,则(
A.原来$0\ °\mathrm{C}$水的内能和后来整个大冰块的内能相等
B.根据以上信息,能证明水的比热容大于冰的比热容
C.水在结冰的过程中,水温不变,所以水的内能保持不变
D.后来大冰块的温度高于$-8\ °\mathrm{C}$
D
)A.原来$0\ °\mathrm{C}$水的内能和后来整个大冰块的内能相等
B.根据以上信息,能证明水的比热容大于冰的比热容
C.水在结冰的过程中,水温不变,所以水的内能保持不变
D.后来大冰块的温度高于$-8\ °\mathrm{C}$
答案
2.D
解析
【分析】
首先明确题目条件:标准大气压下,质量相等的0℃水和-16℃冰,忽略外界热传递,冰放入水中最终形成大冰块。解题思路:1. 分析热传递方向:0℃水温度高于-16℃冰,发生热传递,水放热、冰吸热;2. 结合相变规律:0℃水放热会凝固为0℃冰,-16℃冰吸热先升温至0℃,最终为大冰块说明冰未熔化,热传递停止时系统温度相同;3. 逐一分析选项,结合内能、比热容、物态变化的知识判断对错。
【解析】
对各选项分析如下:
1. A选项:系统总内能守恒(忽略外界热传递),原来0℃水的内能与原来冰的内能之和等于后来大冰块的内能,因此原来0℃水的内能和后来大冰块的内能不相等,A错误;
2. B选项:该过程伴随水的凝固相变,无法仅通过温度变化和吸放热直接比较比热容(比热容是物质特性,本题过程存在相变干扰,不能证明水的比热容大于冰),B错误;
3. C选项:水结冰时温度不变,但凝固放热,内能减少,并非内能保持不变,C错误;
4. D选项:冰初始温度为-16℃,吸热后升温,最终热传递停止时温度高于初始的-16℃;实际最终温度为0℃(水凝固放热足够让冰升温至0℃),显然高于-8℃,D正确。
【答案】
D
【知识点】
热传递、内能、物态变化(凝固)
【点评】
本题结合热传递、内能、物态变化等知识点,需明确相变过程中内能的变化特点(温度不变但内能改变),易错点是混淆相变时的内能变化,需结合总内能守恒分析,难度中等。
【难度系数】
0.5
首先明确题目条件:标准大气压下,质量相等的0℃水和-16℃冰,忽略外界热传递,冰放入水中最终形成大冰块。解题思路:1. 分析热传递方向:0℃水温度高于-16℃冰,发生热传递,水放热、冰吸热;2. 结合相变规律:0℃水放热会凝固为0℃冰,-16℃冰吸热先升温至0℃,最终为大冰块说明冰未熔化,热传递停止时系统温度相同;3. 逐一分析选项,结合内能、比热容、物态变化的知识判断对错。
【解析】
对各选项分析如下:
1. A选项:系统总内能守恒(忽略外界热传递),原来0℃水的内能与原来冰的内能之和等于后来大冰块的内能,因此原来0℃水的内能和后来大冰块的内能不相等,A错误;
2. B选项:该过程伴随水的凝固相变,无法仅通过温度变化和吸放热直接比较比热容(比热容是物质特性,本题过程存在相变干扰,不能证明水的比热容大于冰),B错误;
3. C选项:水结冰时温度不变,但凝固放热,内能减少,并非内能保持不变,C错误;
4. D选项:冰初始温度为-16℃,吸热后升温,最终热传递停止时温度高于初始的-16℃;实际最终温度为0℃(水凝固放热足够让冰升温至0℃),显然高于-8℃,D正确。
【答案】
D
【知识点】
热传递、内能、物态变化(凝固)
【点评】
本题结合热传递、内能、物态变化等知识点,需明确相变过程中内能的变化特点(温度不变但内能改变),易错点是混淆相变时的内能变化,需结合总内能守恒分析,难度中等。
【难度系数】
0.5
3.已知A、B两金属块的比热容之比$c_A:c_B=1:2$,把它们都加热到$100°\mathrm{C}$,然后分别投入装有质量相同、初温都为$30°\mathrm{C}$的C、D两杯水中,结果为金属块A使C杯中的水温度升高了$20°\mathrm{C}$,金属块B使D杯中的水温度升高了$30°\mathrm{C}$。整个过程中不考虑热量损失,则$m_A$与$m_B$之比为(
A.$15:16$
B.$1:1$
C.$16:15$
D.$4:3$
C
)A.$15:16$
B.$1:1$
C.$16:15$
D.$4:3$
答案
3.C
解析
【分析】
本题考查热平衡方程的应用,解题思路是:根据不计热量损失时金属块放出的热量等于水吸收的热量($Q_{放}=Q_{吸}$),分别对金属A、B列热平衡方程,再结合已知的比热容之比,通过两式相除消去相同量,求出质量之比。需注意准确计算金属块和水的温度变化量。
【解析】
不计热量损失时,金属块放出的热量等于水吸收的热量,即$Q_{放}=Q_{吸}$。
1. 对金属A:
水升高温度$\Delta t_{水A}=20° C$,则水的末温$t_{A水}=30° C+20° C=50° C$,金属A降低的温度$\Delta t_A=100° C -50° C=50° C$。
水吸收的热量:$Q_{吸A}=c_{水}m_{水}\Delta t_{水A}=c_{水}m_{水}×20° C$
金属A放出的热量:$Q_{放A}=c_A m_A \Delta t_A=c_A m_A ×50° C$
由$Q_{放A}=Q_{吸A}$得:$c_A m_A ×50° C = c_{水}m_{水}×20° C$ ①
2. 对金属B:
水升高温度$\Delta t_{水B}=30° C$,则水的末温$t_{B水}=30° C+30° C=60° C$,金属B降低的温度$\Delta t_B=100° C -60° C=40° C$。
水吸收的热量:$Q_{吸B}=c_{水}m_{水}\Delta t_{水B}=c_{水}m_{水}×30° C$
金属B放出的热量:$Q_{放B}=c_B m_B \Delta t_B=c_B m_B ×40° C$
由$Q_{放B}=Q_{吸B}$得:$c_B m_B ×40° C = c_{水}m_{水}×30° C$ ②
3. 求质量比:
将①式除以②式,约去相同的$c_{水}$、$m_{水}$,代入$c_A:c_B=1:2$:
$\frac{c_A m_A ×50° C}{c_B m_B ×40° C} = \frac{20° C}{30° C}$
$\frac{1}{2} × \frac{m_A}{m_B} × \frac{5}{4} = \frac{2}{3}$
解得:$\frac{m_A}{m_B}=\frac{16}{15}$,即$m_A:m_B=16:15$。
【答案】
C
【知识点】
热量的计算;热平衡方程
【点评】
本题是热学常规计算题,核心是利用热平衡方程建立关系,关键在于正确确定金属块和水的温度变化量,通过比例运算简化计算,难度适中,适合巩固热学基础。
【难度系数】
0.6
本题考查热平衡方程的应用,解题思路是:根据不计热量损失时金属块放出的热量等于水吸收的热量($Q_{放}=Q_{吸}$),分别对金属A、B列热平衡方程,再结合已知的比热容之比,通过两式相除消去相同量,求出质量之比。需注意准确计算金属块和水的温度变化量。
【解析】
不计热量损失时,金属块放出的热量等于水吸收的热量,即$Q_{放}=Q_{吸}$。
1. 对金属A:
水升高温度$\Delta t_{水A}=20° C$,则水的末温$t_{A水}=30° C+20° C=50° C$,金属A降低的温度$\Delta t_A=100° C -50° C=50° C$。
水吸收的热量:$Q_{吸A}=c_{水}m_{水}\Delta t_{水A}=c_{水}m_{水}×20° C$
金属A放出的热量:$Q_{放A}=c_A m_A \Delta t_A=c_A m_A ×50° C$
由$Q_{放A}=Q_{吸A}$得:$c_A m_A ×50° C = c_{水}m_{水}×20° C$ ①
2. 对金属B:
水升高温度$\Delta t_{水B}=30° C$,则水的末温$t_{B水}=30° C+30° C=60° C$,金属B降低的温度$\Delta t_B=100° C -60° C=40° C$。
水吸收的热量:$Q_{吸B}=c_{水}m_{水}\Delta t_{水B}=c_{水}m_{水}×30° C$
金属B放出的热量:$Q_{放B}=c_B m_B \Delta t_B=c_B m_B ×40° C$
由$Q_{放B}=Q_{吸B}$得:$c_B m_B ×40° C = c_{水}m_{水}×30° C$ ②
3. 求质量比:
将①式除以②式,约去相同的$c_{水}$、$m_{水}$,代入$c_A:c_B=1:2$:
$\frac{c_A m_A ×50° C}{c_B m_B ×40° C} = \frac{20° C}{30° C}$
$\frac{1}{2} × \frac{m_A}{m_B} × \frac{5}{4} = \frac{2}{3}$
解得:$\frac{m_A}{m_B}=\frac{16}{15}$,即$m_A:m_B=16:15$。
【答案】
C
【知识点】
热量的计算;热平衡方程
【点评】
本题是热学常规计算题,核心是利用热平衡方程建立关系,关键在于正确确定金属块和水的温度变化量,通过比例运算简化计算,难度适中,适合巩固热学基础。
【难度系数】
0.6
4.某固态物体的质量为$m$,构成其物质的比热容为$c$,用稳定的热源对它加热(物体在相同时间内吸收的热量相等),到$t_3$时刻停止加热,然后让其冷却。记录上述过程中不同时刻的温度,最后绘制出温度随时间变化的图像如图所示。下列说法正确的是 (

A.在$0~t_2$时间段,该物体吸收的热量为$cm(T_2-T_1)$
B.在$t_2~t_4$时间段,该物质的比热容先增大后减小
C.在$t_4~t_5$时间段,该物体放出的热量为$\frac{cm(T_2-T_1)(t_5-t_4)}{t_1}$
D.该物质在$t_3~t_4$时间段的比热容等于$\frac{c(T_2-T_1)(t_3-t_2)}{t_1(T_3-T_2)}$
D
)A.在$0~t_2$时间段,该物体吸收的热量为$cm(T_2-T_1)$
B.在$t_2~t_4$时间段,该物质的比热容先增大后减小
C.在$t_4~t_5$时间段,该物体放出的热量为$\frac{cm(T_2-T_1)(t_5-t_4)}{t_1}$
D.该物质在$t_3~t_4$时间段的比热容等于$\frac{c(T_2-T_1)(t_3-t_2)}{t_1(T_3-T_2)}$
答案
4.D
解析
【分析】
要解决这道题,需明确两个核心:一是稳定热源加热时,相同时间内物体吸收的热量相等;停止加热冷却时,相同时间内放出的热量也相等,即热量与时间成正比;二是比热容是物质的特性,状态不变时比热容不变,热量公式为$Q=cm\Delta t$。逐一分析选项:
1. 选项A:0~t₂时间段包含固态升温(0-t₁)和熔化过程(t₁-t₂),熔化时温度不变,吸收的热量用于熔化而非升温,总热量不等于$cm(T_2-T_1)$,故A错误。
2. 选项B:t₂~t₄时间段,物质先为液态(t₂-t₃)后可能为固态(t₃-t₄),状态不变时比热容不变,不会出现先增大后减小的情况,故B错误。
3. 选项C:t₄~t₅时间段,物质为固态,比热容与固态时的$c$不同,不能直接用固态比热容计算,表达式推导不符合冷却时的热量关系,故C错误。
4. 选项D:t₂~t₃时间段为液态升温,结合0~t₁时间段固态升温的热量关系,可推导出液态比热容,即t₃~t₄时间段(液态冷却)的比热容,故D正确。
【解析】
设单位时间内物体吸收或放出的热量为$k$,根据热量公式$Q=cm\Delta t$:
1. 0~t₁时间段(固态升温):吸收热量$Q_1=k· t_1=cm(T_2-T_1)$,解得$k=\frac{cm(T_2-T_1)}{t_1}$。
2. t₂~t₃时间段(液态升温):吸收热量$Q_2=k·(t_3-t_2)=c_{\mathrm{液}}· m·(T_3-T_2)$,将$k$代入得:
$\frac{cm(T_2-T_1)}{t_1}·(t_3-t_2)=c_{\mathrm{液}}· m·(T_3-T_2)$,约去$m$后解得:
$c_{\mathrm{液}}=\frac{c(T_2-T_1)(t_3-t_2)}{t_1(T_3-T_2)}$。
由于t₃~t₄时间段物质为液态,比热容与液态时相同,故该时间段比热容等于上述结果,D正确。
【答案】
D
【知识点】
比热容、热量计算、温度-时间图像
【点评】
本题结合温度-时间图像考查比热容与热量的计算,关键是理解“相同时间热量相等”的隐含条件,以及比热容是物质的特性,需区分不同状态下的热量变化,对图像分析和公式应用能力有一定要求。
【难度系数】
0.5
要解决这道题,需明确两个核心:一是稳定热源加热时,相同时间内物体吸收的热量相等;停止加热冷却时,相同时间内放出的热量也相等,即热量与时间成正比;二是比热容是物质的特性,状态不变时比热容不变,热量公式为$Q=cm\Delta t$。逐一分析选项:
1. 选项A:0~t₂时间段包含固态升温(0-t₁)和熔化过程(t₁-t₂),熔化时温度不变,吸收的热量用于熔化而非升温,总热量不等于$cm(T_2-T_1)$,故A错误。
2. 选项B:t₂~t₄时间段,物质先为液态(t₂-t₃)后可能为固态(t₃-t₄),状态不变时比热容不变,不会出现先增大后减小的情况,故B错误。
3. 选项C:t₄~t₅时间段,物质为固态,比热容与固态时的$c$不同,不能直接用固态比热容计算,表达式推导不符合冷却时的热量关系,故C错误。
4. 选项D:t₂~t₃时间段为液态升温,结合0~t₁时间段固态升温的热量关系,可推导出液态比热容,即t₃~t₄时间段(液态冷却)的比热容,故D正确。
【解析】
设单位时间内物体吸收或放出的热量为$k$,根据热量公式$Q=cm\Delta t$:
1. 0~t₁时间段(固态升温):吸收热量$Q_1=k· t_1=cm(T_2-T_1)$,解得$k=\frac{cm(T_2-T_1)}{t_1}$。
2. t₂~t₃时间段(液态升温):吸收热量$Q_2=k·(t_3-t_2)=c_{\mathrm{液}}· m·(T_3-T_2)$,将$k$代入得:
$\frac{cm(T_2-T_1)}{t_1}·(t_3-t_2)=c_{\mathrm{液}}· m·(T_3-T_2)$,约去$m$后解得:
$c_{\mathrm{液}}=\frac{c(T_2-T_1)(t_3-t_2)}{t_1(T_3-T_2)}$。
由于t₃~t₄时间段物质为液态,比热容与液态时相同,故该时间段比热容等于上述结果,D正确。
【答案】
D
【知识点】
比热容、热量计算、温度-时间图像
【点评】
本题结合温度-时间图像考查比热容与热量的计算,关键是理解“相同时间热量相等”的隐含条件,以及比热容是物质的特性,需区分不同状态下的热量变化,对图像分析和公式应用能力有一定要求。
【难度系数】
0.5
5. 现有两个使用同一种燃料的加热器,用它们分别对甲、乙两种不同的物质加热。已知甲物质的比热容是乙物质的2倍,甲物质的质量是乙物质的$\frac{1}{3}$,当甲物质升高的温度是乙物质的$\frac{3}{4}$时(甲、乙物质的物态都不发生改变),加热甲物质所用燃料是加热乙物质所用燃料的$\frac{1}{2}$,则两加热器利用热能的效率之比是(
A.$3:4$
B.$1:1$
C.$3:2$
D.$2:1$
B
)A.$3:4$
B.$1:1$
C.$3:2$
D.$2:1$
答案
5.B
解析
【分析】
要计算两加热器利用热能的效率之比,需明确热效率公式为$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}$,因此效率之比等于(甲吸收的热量/甲燃料放热)与(乙吸收的热量/乙燃料放热)的比值。首先利用吸热公式$Q_{吸}=cm\Delta t$计算甲、乙吸收的热量之比,再根据燃料放热公式$Q_{放}=mq$(同一种燃料热值$q$相同),结合题目给出的燃料质量关系得到放热之比,最后代入效率比公式推导结果。
【解析】
设乙物质的比热容为$c$,质量为$m$,升高温度为$\Delta t$;加热乙的燃料质量为$m_{燃}$,则甲的比热容为$2c$,质量为$\frac{1}{3}m$,升高温度为$\frac{3}{4}\Delta t$,加热甲的燃料质量为$\frac{1}{2}m_{燃}$。
1. 计算甲、乙吸收的热量之比:
根据$Q_{吸}=cm\Delta t$:
$Q_{甲}=c_{甲}m_{甲}\Delta t_{甲}=2c×\frac{1}{3}m×\frac{3}{4}\Delta t=\frac{1}{2}cm\Delta t$
$Q_{乙}=c_{乙}m_{乙}\Delta t_{乙}=c× m×\Delta t=cm\Delta t$
故$\frac{Q_{甲}}{Q_{乙}}=\frac{\frac{1}{2}cm\Delta t}{cm\Delta t}=\frac{1}{2}$。
2. 计算甲、乙燃料放热之比:
同一种燃料热值$q$相同,根据$Q_{放}=mq$:
$\frac{Q_{放甲}}{Q_{放乙}}=\frac{q×\frac{1}{2}m_{燃}}{q× m_{燃}}=\frac{1}{2}$,即$\frac{Q_{放乙}}{Q_{放甲}}=2$。
3. 计算效率之比:
热效率$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}$,则:
$\frac{\eta_{甲}}{\eta_{乙}}=\frac{\frac{Q_{甲}}{Q_{放甲}}}{\frac{Q_{乙}}{Q_{放乙}}}=\frac{Q_{甲}}{Q_{乙}}×\frac{Q_{放乙}}{Q_{放甲}}=\frac{1}{2}×2=1$,即$\eta_{甲}:\eta_{乙}=1:1$。
【答案】
B
【知识点】
比热容、热量计算、热效率
【点评】
本题结合比热容、吸热公式与热效率公式,通过比例关系推导求解,需注意同燃料热值相同的隐含条件,计算时要准确对应各物理量的比例,避免混淆变量关系。
【难度系数】
0.5
要计算两加热器利用热能的效率之比,需明确热效率公式为$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}$,因此效率之比等于(甲吸收的热量/甲燃料放热)与(乙吸收的热量/乙燃料放热)的比值。首先利用吸热公式$Q_{吸}=cm\Delta t$计算甲、乙吸收的热量之比,再根据燃料放热公式$Q_{放}=mq$(同一种燃料热值$q$相同),结合题目给出的燃料质量关系得到放热之比,最后代入效率比公式推导结果。
【解析】
设乙物质的比热容为$c$,质量为$m$,升高温度为$\Delta t$;加热乙的燃料质量为$m_{燃}$,则甲的比热容为$2c$,质量为$\frac{1}{3}m$,升高温度为$\frac{3}{4}\Delta t$,加热甲的燃料质量为$\frac{1}{2}m_{燃}$。
1. 计算甲、乙吸收的热量之比:
根据$Q_{吸}=cm\Delta t$:
$Q_{甲}=c_{甲}m_{甲}\Delta t_{甲}=2c×\frac{1}{3}m×\frac{3}{4}\Delta t=\frac{1}{2}cm\Delta t$
$Q_{乙}=c_{乙}m_{乙}\Delta t_{乙}=c× m×\Delta t=cm\Delta t$
故$\frac{Q_{甲}}{Q_{乙}}=\frac{\frac{1}{2}cm\Delta t}{cm\Delta t}=\frac{1}{2}$。
2. 计算甲、乙燃料放热之比:
同一种燃料热值$q$相同,根据$Q_{放}=mq$:
$\frac{Q_{放甲}}{Q_{放乙}}=\frac{q×\frac{1}{2}m_{燃}}{q× m_{燃}}=\frac{1}{2}$,即$\frac{Q_{放乙}}{Q_{放甲}}=2$。
3. 计算效率之比:
热效率$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}$,则:
$\frac{\eta_{甲}}{\eta_{乙}}=\frac{\frac{Q_{甲}}{Q_{放甲}}}{\frac{Q_{乙}}{Q_{放乙}}}=\frac{Q_{甲}}{Q_{乙}}×\frac{Q_{放乙}}{Q_{放甲}}=\frac{1}{2}×2=1$,即$\eta_{甲}:\eta_{乙}=1:1$。
【答案】
B
【知识点】
比热容、热量计算、热效率
【点评】
本题结合比热容、吸热公式与热效率公式,通过比例关系推导求解,需注意同燃料热值相同的隐含条件,计算时要准确对应各物理量的比例,避免混淆变量关系。
【难度系数】
0.5
6.现有甲、乙、丙三种初温相同的液体,其中甲、乙为质量相等的不同液体,乙、丙为质量不等的同种液体。现对这三种液体分别加热,根据它们吸收的热量和升高的温度,在温度—热量图像上分别画出对应的三点甲、乙、丙,如图所示,由此图像得出的结论中(

①$c_甲 < c_丙$ ②$c_甲 > c_丙$
③$m_甲 < m_丙$ ④$m_甲 > m_丙$
A.只有①③正确
B.只有①④正确
C.只有②③正确
D.只有②④正确
C
)①$c_甲 < c_丙$ ②$c_甲 > c_丙$
③$m_甲 < m_丙$ ④$m_甲 > m_丙$
A.只有①③正确
B.只有①④正确
C.只有②③正确
D.只有②④正确
答案
6.C
解析
【分析】
要解决本题,需利用比热容公式 $ Q = cm\Delta t $($ Q $ 为吸收热量,$ c $ 为比热容,$ m $ 为质量,$ \Delta t $ 为温度变化量),结合图像横纵轴的物理意义(横轴为热量 $ Q $,纵轴为温度变化 $ \Delta t $)分析:
1. 甲、乙质量相等,是不同液体,需通过 $ c = \frac{Q}{m\Delta t} $ 比较比热容;
2. 乙、丙是同种液体,比热容相等,需通过 $ m = \frac{Q}{c\Delta t} $ 比较质量;
3. 三者初温相同,故纵轴差值为温度变化量 $ \Delta t $。
【解析】
根据比热容公式变形:$ c = \frac{Q}{m\Delta t} $、$ m = \frac{Q}{c\Delta t} $,结合已知条件分析:
1. 比较 $ c_甲 $ 和 $ c_丙 $:
甲、乙质量相等($ m_甲 = m_乙 $),由图像得:$ Q_甲 > Q_乙 $,$ \Delta t_甲 < \Delta t_乙 $,代入 $ c = \frac{Q}{m\Delta t} $,得 $ c_甲 = \frac{Q_甲}{m_甲\Delta t_甲} $,$ c_乙 = \frac{Q_乙}{m_乙\Delta t_乙} $,因 $ m_甲=m_乙 $,$ Q_甲>Q_乙 $、$ \Delta t_甲<\Delta t_乙 $,故 $ c_甲 > c_乙 $;
乙、丙为同种液体,故 $ c_乙 = c_丙 $,因此 $ c_甲 > c_丙 $,即结论②正确,①错误。
2. 比较 $ m_甲 $ 和 $ m_丙 $:
乙、丙比热容相等($ c_乙 = c_丙 $),由图像得:$ Q_乙 < Q_丙 $,$ \Delta t_乙 > \Delta t_丙 $,代入 $ m = \frac{Q}{c\Delta t} $,得 $ m_乙 = \frac{Q_乙}{c_乙\Delta t_乙} $,$ m_丙 = \frac{Q_丙}{c_丙\Delta t_丙} $,因 $ c_乙=c_丙 $,$ Q_乙<Q_丙 $、$ \Delta t_乙>\Delta t_丙 $,故 $ m_乙 < m_丙 $;
已知 $ m_甲 = m_乙 $,因此 $ m_甲 < m_丙 $,即结论③正确,④错误。
综上,②③正确,对应选项C。
【答案】
C
【知识点】
比热容公式应用、热量与温度变化关系
【点评】
本题结合温度-热量图像考查比热容公式的灵活运用,核心是明确图像横纵轴的物理意义,区分不同液体(甲、乙)和同种液体(乙、丙)的条件差异,通过公式变形分析比热容和质量的大小,是初中物理热学的典型题型,需熟练掌握公式变形。
【难度系数】
0.5
要解决本题,需利用比热容公式 $ Q = cm\Delta t $($ Q $ 为吸收热量,$ c $ 为比热容,$ m $ 为质量,$ \Delta t $ 为温度变化量),结合图像横纵轴的物理意义(横轴为热量 $ Q $,纵轴为温度变化 $ \Delta t $)分析:
1. 甲、乙质量相等,是不同液体,需通过 $ c = \frac{Q}{m\Delta t} $ 比较比热容;
2. 乙、丙是同种液体,比热容相等,需通过 $ m = \frac{Q}{c\Delta t} $ 比较质量;
3. 三者初温相同,故纵轴差值为温度变化量 $ \Delta t $。
【解析】
根据比热容公式变形:$ c = \frac{Q}{m\Delta t} $、$ m = \frac{Q}{c\Delta t} $,结合已知条件分析:
1. 比较 $ c_甲 $ 和 $ c_丙 $:
甲、乙质量相等($ m_甲 = m_乙 $),由图像得:$ Q_甲 > Q_乙 $,$ \Delta t_甲 < \Delta t_乙 $,代入 $ c = \frac{Q}{m\Delta t} $,得 $ c_甲 = \frac{Q_甲}{m_甲\Delta t_甲} $,$ c_乙 = \frac{Q_乙}{m_乙\Delta t_乙} $,因 $ m_甲=m_乙 $,$ Q_甲>Q_乙 $、$ \Delta t_甲<\Delta t_乙 $,故 $ c_甲 > c_乙 $;
乙、丙为同种液体,故 $ c_乙 = c_丙 $,因此 $ c_甲 > c_丙 $,即结论②正确,①错误。
2. 比较 $ m_甲 $ 和 $ m_丙 $:
乙、丙比热容相等($ c_乙 = c_丙 $),由图像得:$ Q_乙 < Q_丙 $,$ \Delta t_乙 > \Delta t_丙 $,代入 $ m = \frac{Q}{c\Delta t} $,得 $ m_乙 = \frac{Q_乙}{c_乙\Delta t_乙} $,$ m_丙 = \frac{Q_丙}{c_丙\Delta t_丙} $,因 $ c_乙=c_丙 $,$ Q_乙<Q_丙 $、$ \Delta t_乙>\Delta t_丙 $,故 $ m_乙 < m_丙 $;
已知 $ m_甲 = m_乙 $,因此 $ m_甲 < m_丙 $,即结论③正确,④错误。
综上,②③正确,对应选项C。
【答案】
C
【知识点】
比热容公式应用、热量与温度变化关系
【点评】
本题结合温度-热量图像考查比热容公式的灵活运用,核心是明确图像横纵轴的物理意义,区分不同液体(甲、乙)和同种液体(乙、丙)的条件差异,通过公式变形分析比热容和质量的大小,是初中物理热学的典型题型,需熟练掌握公式变形。
【难度系数】
0.5
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