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20. 酒精是实验室里常用的燃料。现用酒精灯加热,若要把 $0.5kg$、$20°C$ 的水加热到 $100°C$,则水吸收的热量为________J；若酒精完全燃烧产生的热量有 $50\%$ 被水吸收,则需要燃烧________g 酒精。$[q_{酒精}= 3×10^{7}J/kg,c_{水}= 4.2×10^{3}J/(kg·°C)]$
答案
1.68×10⁵
11.2
11.2
解析
【解析】
1. 计算水吸收的热量：
根据吸热公式 $ Q_{吸} = c_{水}m\Delta t $，其中 $ \Delta t = t - t_0 = 100°\mathrm{C} - 20°\mathrm{C} = 80°\mathrm{C} $，代入数据得：
$ Q_{吸} = 4.2×10^3\mathrm{J/(kg·°C)}×0.5\mathrm{kg}×80°\mathrm{C} = 1.68×10^5\mathrm{J} $。
2. 计算需要燃烧酒精的质量：
已知酒精燃烧热量的50%被水吸收，即 $ \eta = 50\% = 0.5 $，则酒精完全燃烧放出的热量 $ Q_{放} = \frac{Q_{吸}}{\eta} = \frac{1.68×10^5\mathrm{J}}{0.5} = 3.36×10^5\mathrm{J} $。
根据放热公式 $ Q_{放} = m_{酒精}q_{酒精} $，可得需要酒精的质量：
$ m_{酒精} = \frac{Q_{放}}{q_{酒精}} = \frac{3.36×10^5\mathrm{J}}{3×10^7\mathrm{J/kg}} = 0.0112\mathrm{kg} = 11.2\mathrm{g} $。
【答案】
$ 1.68×10^5 $；11.2
【知识点】
热量的计算；热值的应用
【点评】
本题考查吸热公式与热值公式的综合应用，需明确热效率的含义，注意单位换算的准确性。
【难度系数】
0.6
1. 计算水吸收的热量：
根据吸热公式 $ Q_{吸} = c_{水}m\Delta t $，其中 $ \Delta t = t - t_0 = 100°\mathrm{C} - 20°\mathrm{C} = 80°\mathrm{C} $，代入数据得：
$ Q_{吸} = 4.2×10^3\mathrm{J/(kg·°C)}×0.5\mathrm{kg}×80°\mathrm{C} = 1.68×10^5\mathrm{J} $。
2. 计算需要燃烧酒精的质量：
已知酒精燃烧热量的50%被水吸收，即 $ \eta = 50\% = 0.5 $，则酒精完全燃烧放出的热量 $ Q_{放} = \frac{Q_{吸}}{\eta} = \frac{1.68×10^5\mathrm{J}}{0.5} = 3.36×10^5\mathrm{J} $。
根据放热公式 $ Q_{放} = m_{酒精}q_{酒精} $，可得需要酒精的质量：
$ m_{酒精} = \frac{Q_{放}}{q_{酒精}} = \frac{3.36×10^5\mathrm{J}}{3×10^7\mathrm{J/kg}} = 0.0112\mathrm{kg} = 11.2\mathrm{g} $。
【答案】
$ 1.68×10^5 $；11.2
【知识点】
热量的计算；热值的应用
【点评】
本题考查吸热公式与热值公式的综合应用，需明确热效率的含义，注意单位换算的准确性。
【难度系数】
0.6
21. 制作木桶饭时,木桶中米的内能增加是通过________方式实现的。完全燃烧 $10kg$ 的干木柴能释放________J 的热量。(干木柴的热值为 $1.2×10^{7}J/kg$)
答案
热传递
1.2×10⁸
1.2×10⁸
解析
【解析】
1. 制作木桶饭时，米吸收热量，内能增加，是通过热传递的方式实现的；
2. 根据燃料完全燃烧放热公式$Q_{放}=mq$，代入数据$m=10kg$，$q=1.2×10^{7}J/kg$，可得$Q_{放}=10kg×1.2×10^{7}J/kg=1.2×10^{8}J$。
【答案】
热传递；$1.2×10^{8}$
【知识点】
热传递改变内能；燃料热值计算
【点评】
本题考查改变内能的方式和燃料完全燃烧放热公式的应用，属于基础题型，掌握相关知识点即可正确作答。
【难度系数】
0.8
1. 制作木桶饭时，米吸收热量，内能增加，是通过热传递的方式实现的；
2. 根据燃料完全燃烧放热公式$Q_{放}=mq$，代入数据$m=10kg$，$q=1.2×10^{7}J/kg$，可得$Q_{放}=10kg×1.2×10^{7}J/kg=1.2×10^{8}J$。
【答案】
热传递；$1.2×10^{8}$
【知识点】
热传递改变内能；燃料热值计算
【点评】
本题考查改变内能的方式和燃料完全燃烧放热公式的应用，属于基础题型，掌握相关知识点即可正确作答。
【难度系数】
0.8
22. 在小刚从滑梯滑下的过程中,他的重力势能________(选填“增大”“不变”或“减小”)。在此过程中,小刚感觉到臀部发热,这说明通过________的方式可以改变物体的内能,所发生的能量转化类似于四冲程汽油机的________冲程。
答案
减小
做功
压缩
做功
压缩
解析
【解析】
1. 重力势能的大小与物体的质量和高度有关，小刚从滑梯滑下时，质量不变，高度降低，因此重力势能减小。
2. 小刚臀部发热是由于滑梯与臀部间的摩擦，机械能转化为内能，这是通过做功的方式改变物体的内能。
3. 四冲程汽油机的压缩冲程中，活塞对气缸内气体做功，将机械能转化为内能，与该过程的能量转化形式类似。
【答案】
减小；做功；压缩
【知识点】
重力势能影响因素；改变内能的方式；汽油机冲程
【点评】
本题结合生活场景，综合考查重力势能变化、内能改变方式及汽油机冲程的相关知识，需要学生将物理原理与生活现象结合，理解能量转化规律。
【难度系数】
0.7
1. 重力势能的大小与物体的质量和高度有关，小刚从滑梯滑下时，质量不变，高度降低，因此重力势能减小。
2. 小刚臀部发热是由于滑梯与臀部间的摩擦，机械能转化为内能，这是通过做功的方式改变物体的内能。
3. 四冲程汽油机的压缩冲程中，活塞对气缸内气体做功，将机械能转化为内能，与该过程的能量转化形式类似。
【答案】
减小；做功；压缩
【知识点】
重力势能影响因素；改变内能的方式；汽油机冲程
【点评】
本题结合生活场景，综合考查重力势能变化、内能改变方式及汽油机冲程的相关知识，需要学生将物理原理与生活现象结合，理解能量转化规律。
【难度系数】
0.7
23. 生活经验告诉我们,我国东南沿海地区夏天刮东南风,而冬天刮西北风。试用学过的比热容知识解释其中的原因。
答案
我国东南沿海地区水多，而西北内陆地区砂石多，由于水的比热容比砂石的大，水和砂石吸收或放出相同热量时，水的温度变化比砂石慢得多，因此夏天东南地区吸热时气温升高得慢，西北地区吸热时气温升高得快。所以，内陆地区较热的空气上升，沿海地区的低温空气填补，就形成东南风了。冬季与此相反，就形成西北风了
解析
【解析】
我国东南沿海地区水多，而西北内陆地区砂石多，由于水的比热容比砂石的大，水和砂石吸收或放出相同热量时，水的温度变化比砂石慢得多，因此夏天东南地区吸热时气温升高得慢，西北地区吸热时气温升高得快。所以，内陆地区较热的空气上升，沿海地区的低温空气填补，就形成东南风了。冬季与此相反，就形成西北风了。
【答案】
我国东南沿海地区水多，西北内陆地区砂石多，水的比热容比砂石大，相同热量变化下，水的温度变化远慢于砂石：夏季内陆砂石升温快、气温高，空气上升，沿海低温空气补充形成东南风；冬季内陆砂石降温快、气温低，沿海温暖空气上升，内陆冷空气补充形成西北风。
【知识点】
比热容的应用、海陆热力性质差异
【点评】
本题结合生活中的地理现象，考查比热容知识的实际应用，要求学生将比热容特性与海陆热力变化结合分析风向成因，体现了跨学科知识融合，注重理论联系实际能力的考查。
【难度系数】
0.4
我国东南沿海地区水多，而西北内陆地区砂石多，由于水的比热容比砂石的大，水和砂石吸收或放出相同热量时，水的温度变化比砂石慢得多，因此夏天东南地区吸热时气温升高得慢，西北地区吸热时气温升高得快。所以，内陆地区较热的空气上升，沿海地区的低温空气填补，就形成东南风了。冬季与此相反，就形成西北风了。
【答案】
我国东南沿海地区水多，西北内陆地区砂石多，水的比热容比砂石大，相同热量变化下，水的温度变化远慢于砂石：夏季内陆砂石升温快、气温高，空气上升，沿海低温空气补充形成东南风；冬季内陆砂石降温快、气温低，沿海温暖空气上升，内陆冷空气补充形成西北风。
【知识点】
比热容的应用、海陆热力性质差异
【点评】
本题结合生活中的地理现象，考查比热容知识的实际应用，要求学生将比热容特性与海陆热力变化结合分析风向成因，体现了跨学科知识融合，注重理论联系实际能力的考查。
【难度系数】
0.4
24. 在探究物质吸热规律的实验中,将甲、乙两种液体分别装入两个完全相同的烧杯中,用 $A$、$B$ 电热器分别加热,实验装置如图 14 - 22 所示。实验数据见下表。
|液体名称|初温度 $t_{1}/°C$|末温度 $t_{2}/°C$|加热时间 $t/s$|
|甲|26|55|40|
|乙|26|55|80|
(1)实验中应控制烧杯内的甲、乙两种液体的________相等,$A$、$B$ 电热器的________相同。
(2)实验中通过________来反映液体吸收热量的多少。
(3)分析数据可得,甲、乙两种液体升温快慢不同,说明________的吸热能力更强。
(4)若自制暖手袋,要使取暖效果更好,应选用________(选填“甲”或“乙”)液体。
|液体名称|初温度 $t_{1}/°C$|末温度 $t_{2}/°C$|加热时间 $t/s$|
|甲|26|55|40|
|乙|26|55|80|
(1)实验中应控制烧杯内的甲、乙两种液体的________相等,$A$、$B$ 电热器的________相同。
(2)实验中通过________来反映液体吸收热量的多少。
(3)分析数据可得,甲、乙两种液体升温快慢不同,说明________的吸热能力更强。
(4)若自制暖手袋,要使取暖效果更好,应选用________(选填“甲”或“乙”)液体。
答案
质量和
初温度
规格
加热时间
乙
乙
初温度
规格
加热时间
乙
乙
解析
【解析】
(1) 探究物质吸热规律实验需采用控制变量法，应控制甲、乙两种液体的质量和初温度相等；为保证相同时间内提供的热量相同，A、B电热器的规格要相同。
(2) 相同规格的电热器相同时间内放出的热量相同，因此实验中通过加热时间来反映液体吸收热量的多少，这是转换法的应用。
(3) 由实验数据可知，甲、乙升高相同温度时，乙的加热时间更长，吸收的热量更多，说明乙的吸热能力更强。
(4) 暖手袋需要相同质量的物质降低相同温度时放出更多热量，比热容大的物质放热更多，乙的比热容大，所以应选用乙液体。
【答案】
(1) 质量和初温度；规格
(2) 加热时间
(3) 乙
(4) 乙
【知识点】
控制变量法、转换法、比热容的物理意义
【点评】
本题围绕探究物质吸热规律的实验展开，考查了控制变量法与转换法的应用，以及比热容的实际应用，需明确比热容是反映物质吸热能力的物理量。
【难度系数】
0.6
(1) 探究物质吸热规律实验需采用控制变量法，应控制甲、乙两种液体的质量和初温度相等；为保证相同时间内提供的热量相同，A、B电热器的规格要相同。
(2) 相同规格的电热器相同时间内放出的热量相同，因此实验中通过加热时间来反映液体吸收热量的多少，这是转换法的应用。
(3) 由实验数据可知，甲、乙升高相同温度时，乙的加热时间更长，吸收的热量更多，说明乙的吸热能力更强。
(4) 暖手袋需要相同质量的物质降低相同温度时放出更多热量，比热容大的物质放热更多，乙的比热容大，所以应选用乙液体。
【答案】
(1) 质量和初温度；规格
(2) 加热时间
(3) 乙
(4) 乙
【知识点】
控制变量法、转换法、比热容的物理意义
【点评】
本题围绕探究物质吸热规律的实验展开，考查了控制变量法与转换法的应用，以及比热容的实际应用，需明确比热容是反映物质吸热能力的物理量。
【难度系数】
0.6
