登录
13.「2026广东广州期中，★★☆」小明和妈妈利用燃气灶加热某液体，该液体的质量为500 g。已知$Q=qV$，天然气的热值$q=4.2×10^7\ \mathrm{J/m}^3$，天然气完全燃烧放出热量的40%被该液体吸收，已知该液体初温为$30\ °\mathrm{C}$，吸收了$8.4×10^4\ \mathrm{J}$的热量，温度升高了$40\ °\mathrm{C}$，该液体的比热容为
$4\ 200\ \mathrm{J/(kg·℃)}$
，需要完全燃烧$0.005$
$\mathrm{m}^3$天然气。答案
13.答案 $4\ 200\ \mathrm{J/(kg·℃)}$ $0.005$
解析 该液体的比热容为 $c=\frac{Q_{吸}}{m\Delta t}=\frac{8.4×10^4\ \mathrm{J}}{0.5\ \mathrm{kg}×40\ ℃}=4\ 200\ \mathrm{J/(kg·℃)}$;天然气完全燃烧放出的热量为$Q_{放}=\frac{Q_{吸}}{\eta}=\frac{8.4×10^4\ \mathrm{J}}{40\%}=2.1×10^5\ \mathrm{J}$,需要完全燃烧天然气的体积为$V=\frac{Q_{放}}{q}=\frac{2.1×10^5\ \mathrm{J}}{4.2×10^7\ \mathrm{J/m^3}}=0.005\ \mathrm{m^3}$。
解析 该液体的比热容为 $c=\frac{Q_{吸}}{m\Delta t}=\frac{8.4×10^4\ \mathrm{J}}{0.5\ \mathrm{kg}×40\ ℃}=4\ 200\ \mathrm{J/(kg·℃)}$;天然气完全燃烧放出的热量为$Q_{放}=\frac{Q_{吸}}{\eta}=\frac{8.4×10^4\ \mathrm{J}}{40\%}=2.1×10^5\ \mathrm{J}$,需要完全燃烧天然气的体积为$V=\frac{Q_{放}}{q}=\frac{2.1×10^5\ \mathrm{J}}{4.2×10^7\ \mathrm{J/m^3}}=0.005\ \mathrm{m^3}$。
解析
【分析】
本题需分两步计算：第一步求液体的比热容，利用吸热公式$Q_{吸}=cm\Delta t$变形求解，计算时要注意将质量单位从g换算为kg；第二步求需要完全燃烧的天然气体积，需先根据热效率$\eta$求出天然气完全燃烧放出的总热量$Q_{放}$，再利用热值公式$Q_{放}=qV$变形计算体积，需明确效率是有效热量与总热量的比值。
【解析】
1. 计算液体的比热容：
已知液体质量$m=500\ \mathrm{g}=0.5\ \mathrm{kg}$，吸收热量$Q_{吸}=8.4×10^4\ \mathrm{J}$，温度升高$\Delta t=40\ ℃$，根据吸热公式$Q_{吸}=cm\Delta t$，变形得：
$c=\frac{Q_{吸}}{m\Delta t}=\frac{8.4×10^4\ \mathrm{J}}{0.5\ \mathrm{kg}×40\ ℃}=4200\ \mathrm{J/(kg·℃)}$
2. 计算需要燃烧的天然气体积：
天然气完全燃烧放出的热量只有40%被液体吸收，即$\eta=40\%=0.4$，因此天然气放出的总热量：
$Q_{放}=\frac{Q_{吸}}{\eta}=\frac{8.4×10^4\ \mathrm{J}}{0.4}=2.1×10^5\ \mathrm{J}$
根据热值公式$Q_{放}=qV$，变形得需要燃烧天然气的体积：
$V=\frac{Q_{放}}{q}=\frac{2.1×10^5\ \mathrm{J}}{4.2×10^7\ \mathrm{J/m^3}}=0.005\ \mathrm{m^3}$
【答案】
$4200\ \mathrm{J/(kg·℃)}$；$0.005$
【知识点】
比热容计算、燃料热值计算、热效率应用
【点评】
本题为热量相关的基础应用题，结合吸热公式、热值公式与热效率知识点，重点考查公式变形和单位换算，难度适中，符合期中考查要求。
【难度系数】
0.6
本题需分两步计算：第一步求液体的比热容，利用吸热公式$Q_{吸}=cm\Delta t$变形求解，计算时要注意将质量单位从g换算为kg；第二步求需要完全燃烧的天然气体积，需先根据热效率$\eta$求出天然气完全燃烧放出的总热量$Q_{放}$，再利用热值公式$Q_{放}=qV$变形计算体积，需明确效率是有效热量与总热量的比值。
【解析】
1. 计算液体的比热容：
已知液体质量$m=500\ \mathrm{g}=0.5\ \mathrm{kg}$，吸收热量$Q_{吸}=8.4×10^4\ \mathrm{J}$，温度升高$\Delta t=40\ ℃$，根据吸热公式$Q_{吸}=cm\Delta t$，变形得：
$c=\frac{Q_{吸}}{m\Delta t}=\frac{8.4×10^4\ \mathrm{J}}{0.5\ \mathrm{kg}×40\ ℃}=4200\ \mathrm{J/(kg·℃)}$
2. 计算需要燃烧的天然气体积：
天然气完全燃烧放出的热量只有40%被液体吸收，即$\eta=40\%=0.4$，因此天然气放出的总热量：
$Q_{放}=\frac{Q_{吸}}{\eta}=\frac{8.4×10^4\ \mathrm{J}}{0.4}=2.1×10^5\ \mathrm{J}$
根据热值公式$Q_{放}=qV$，变形得需要燃烧天然气的体积：
$V=\frac{Q_{放}}{q}=\frac{2.1×10^5\ \mathrm{J}}{4.2×10^7\ \mathrm{J/m^3}}=0.005\ \mathrm{m^3}$
【答案】
$4200\ \mathrm{J/(kg·℃)}$；$0.005$
【知识点】
比热容计算、燃料热值计算、热效率应用
【点评】
本题为热量相关的基础应用题，结合吸热公式、热值公式与热效率知识点，重点考查公式变形和单位换算，难度适中，符合期中考查要求。
【难度系数】
0.6
14. 情境素材教材变式「2026河北保定期中，★★☆」取两块底面磨平、磨干净的铅柱，使它们紧密接触并压紧后，在它们的下面能吊起一盏台灯而不分开，说明分子之间存在
引力
；将两个分别装有空气和红棕色二氧化氮气体的玻璃瓶（$\rho_{\mathrm{二氧化氮}}＞\rho_{\mathrm{空气}}$）的瓶口与瓶口对接，中间用玻璃板隔开，抽开玻璃板，一段时间后，两瓶中气体都变成了红棕色，此现象说明分子在不停地做无规则运动；如图甲、乙、丙所示是玻璃瓶的三种放置方法，其中乙
图放置最不合理。答案
14.答案 引力 乙
解析 将两块底面平整、干净的铅柱紧压后,两块铅柱的底面分子之间存在引力,使两个铅柱结合在一起,即使下面吊起一盏台灯也不会将它们拉开。根据题意知,二氧化氮气体的密度大于空气的密度,在体积相同时,二氧化氮气体的重力大于空气的重力,实验过程中要避免因重力作用使气体向下运动,故乙图的放置方式最不合理。
解析 将两块底面平整、干净的铅柱紧压后,两块铅柱的底面分子之间存在引力,使两个铅柱结合在一起,即使下面吊起一盏台灯也不会将它们拉开。根据题意知,二氧化氮气体的密度大于空气的密度,在体积相同时,二氧化氮气体的重力大于空气的重力,实验过程中要避免因重力作用使气体向下运动,故乙图的放置方式最不合理。
解析
【分析】
首先，两块铅柱紧密压紧后能吊起台灯不分开，是因为分子间存在引力，这是分子动理论的基础知识点。其次，验证分子无规则运动的气体扩散实验，需排除重力对气体扩散的干扰：已知二氧化氮密度大于空气，若将二氧化氮放在上方（乙图），重力会使密度大的二氧化氮向下运动，无法确定气体混合是分子无规则运动还是重力导致的，因此需判断哪种放置方式最不合理。
【解析】
1. 铅柱实验：两块底面磨平、干净的铅柱紧密压紧后，分子间距离减小，分子间的引力使铅柱结合在一起，所以能吊起台灯而不分开，说明分子之间存在引力。
2. 气体扩散实验：二氧化氮密度大于空气，甲图中二氧化氮在下方、空气在上方，抽开玻璃板后，即使重力使二氧化氮向下，也能观察到分子扩散；丙图水平放置，重力方向与瓶口垂直，不会干扰气体扩散；乙图中二氧化氮在上方，重力会使二氧化氮向下运动，此时气体混合无法确定是分子无规则运动还是重力作用导致的，因此乙图放置最不合理。
【答案】
引力；乙
【知识点】
分子间引力、分子无规则运动、气体密度
【点评】
本题结合铅柱实验和气体扩散实验考查分子动理论，需理解实验设计中排除重力干扰的原理，是对分子动理论知识点的基础应用，难度适中。
【难度系数】
0.5
首先，两块铅柱紧密压紧后能吊起台灯不分开，是因为分子间存在引力，这是分子动理论的基础知识点。其次，验证分子无规则运动的气体扩散实验，需排除重力对气体扩散的干扰：已知二氧化氮密度大于空气，若将二氧化氮放在上方（乙图），重力会使密度大的二氧化氮向下运动，无法确定气体混合是分子无规则运动还是重力导致的，因此需判断哪种放置方式最不合理。
【解析】
1. 铅柱实验：两块底面磨平、干净的铅柱紧密压紧后，分子间距离减小，分子间的引力使铅柱结合在一起，所以能吊起台灯而不分开，说明分子之间存在引力。
2. 气体扩散实验：二氧化氮密度大于空气，甲图中二氧化氮在下方、空气在上方，抽开玻璃板后，即使重力使二氧化氮向下，也能观察到分子扩散；丙图水平放置，重力方向与瓶口垂直，不会干扰气体扩散；乙图中二氧化氮在上方，重力会使二氧化氮向下运动，此时气体混合无法确定是分子无规则运动还是重力作用导致的，因此乙图放置最不合理。
【答案】
引力；乙
【知识点】
分子间引力、分子无规则运动、气体密度
【点评】
本题结合铅柱实验和气体扩散实验考查分子动理论，需理解实验设计中排除重力干扰的原理，是对分子动理论知识点的基础应用，难度适中。
【难度系数】
0.5
三、实验探究题(每空2分,计14分)
15.「2026河南濮阳月考，★★☆」小聪同学暑假期间和家人一起去海边游玩,他发现在白天的时候,沙子被晒得烫脚,而海水却是凉凉的感觉,到了晚上沙子凉凉的,而海水却是温温的。小聪推测,这一现象可能与不同物质的吸热能力差异有关。为此,他选取了相应的实验器材,利用图甲所示装置进行以下实验:
(1)用两只相同的烧杯分别取初温和
(2)用两个相同的酒精灯来加热水和沙子,实验过程中我们可以通过
(3)在第4 min时,温度计显示沙子的温度如图乙所示,其读数为
(4)小聪根据所测得的数据,绘制出了等质量的水和沙子在相同加热条件下温度随时间变化的图像,根据图像可知,质量相同的水和沙子吸收相同的热量,
(5)如果水的比热容是$4.2×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}·°\mathrm{C})$,则沙子的比热容是
15.「2026河南濮阳月考，★★☆」小聪同学暑假期间和家人一起去海边游玩,他发现在白天的时候,沙子被晒得烫脚,而海水却是凉凉的感觉,到了晚上沙子凉凉的,而海水却是温温的。小聪推测,这一现象可能与不同物质的吸热能力差异有关。为此,他选取了相应的实验器材,利用图甲所示装置进行以下实验:
(1)用两只相同的烧杯分别取初温和
质量
(选填“体积”或“质量”)相同的水和沙子;(2)用两个相同的酒精灯来加热水和沙子,实验过程中我们可以通过
加热时间
(选填“升高的温度”或“加热时间”)来衡量水和沙子吸收热量的多少;(3)在第4 min时,温度计显示沙子的温度如图乙所示,其读数为
42
℃;(4)小聪根据所测得的数据,绘制出了等质量的水和沙子在相同加热条件下温度随时间变化的图像,根据图像可知,质量相同的水和沙子吸收相同的热量,
沙子
的温度升高得多,所以水和沙子相比,水
的吸热能力更强,在物理学中用比热容
表示物质的这种性质;(5)如果水的比热容是$4.2×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}·°\mathrm{C})$,则沙子的比热容是
$1.05×10^3$
$\mathrm{J}/(\mathrm{kg}·°\mathrm{C})$。答案
15.答案 (1)质量
(2)加热时间
(3)42
(4)沙子 水 比热容
(5)$1.05×10^3$
解析 (1)探究不同物质的吸热能力的实验中,应采用控制变量法,即用两只相同的烧杯,相同的加热装置,水和沙子的初温、质量都相同。
(2)本实验还采用了转换法,用两个相同的酒精灯来加热水和沙子,通过加热时间的长短反映吸收热量的多少,加热时间相同,物质吸收的热量相同。
(3)温度计的分度值是1 ℃,图乙中温度计的示数是42 ℃。
(4)由图丙可知,加热时间相同,即吸收的热量相同时,沙子比水上升的温度多,说明水的吸热能力强,在物理学中用比热容表示物质的这种性质。
(5)水和沙子加热时间都是5 min时,吸收的热量相同,即$Q_{吸}=c_水 m (t_1-t_0)=c_{沙子} m (t_2-t_0)$,沙子的比热容$c_{沙子}=\frac{t_1-t_0}{t_2-t_0}c_水=\frac{20\ ℃-10\ ℃}{50\ ℃-10\ ℃}×4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}=1.05×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}$。
(2)加热时间
(3)42
(4)沙子 水 比热容
(5)$1.05×10^3$
解析 (1)探究不同物质的吸热能力的实验中,应采用控制变量法,即用两只相同的烧杯,相同的加热装置,水和沙子的初温、质量都相同。
(2)本实验还采用了转换法,用两个相同的酒精灯来加热水和沙子,通过加热时间的长短反映吸收热量的多少,加热时间相同,物质吸收的热量相同。
(3)温度计的分度值是1 ℃,图乙中温度计的示数是42 ℃。
(4)由图丙可知,加热时间相同,即吸收的热量相同时,沙子比水上升的温度多,说明水的吸热能力强,在物理学中用比热容表示物质的这种性质。
(5)水和沙子加热时间都是5 min时,吸收的热量相同,即$Q_{吸}=c_水 m (t_1-t_0)=c_{沙子} m (t_2-t_0)$,沙子的比热容$c_{沙子}=\frac{t_1-t_0}{t_2-t_0}c_水=\frac{20\ ℃-10\ ℃}{50\ ℃-10\ ℃}×4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}=1.05×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}$。
解析
【分析】
本题是探究不同物质吸热能力的实验题，需结合控制变量法、转换法，以及比热容的相关知识解题。首先明确实验设计需控制水和沙子的初温、质量相同；利用转换法通过加热时间反映吸收热量的多少；温度计读数要注意分度值；根据温度变化判断吸热能力，再结合热量公式计算沙子的比热容。
【解析】
(1) 探究不同物质吸热能力时，需采用控制变量法，除物质种类不同外，水和沙子的初温、质量应相同，因此选填“质量”。
(2) 相同酒精灯在相同时间内放出的热量相同，实验中通过加热时间的长短来衡量水和沙子吸收热量的多少，这是转换法的应用，因此选填“加热时间”。
(3) 图乙中温度计的分度值为1℃，液柱对应刻度为42℃，故读数为42℃。
(4) 由图丙可知，质量相同的水和沙子吸收相同热量（加热时间相同）时，沙子的温度升高更多；水的温度升高更少，说明水的吸热能力更强，物理学中用比热容表示物质的这种吸热能力性质。
(5) 由图丙，加热5min时，水温度变化Δt水=20℃-10℃=10℃，沙子温度变化Δt沙=50℃-10℃=40℃。根据Q吸=cmΔt，Q吸和m相同时，c与Δt成反比，因此沙子的比热容：
c沙 = (Δt水/Δt沙)×c水 = (10℃/40℃)×4.2×10³ J/(kg·℃)=1.05×10³ J/(kg·℃)。
【答案】
(1)质量；(2)加热时间；(3)42；(4)沙子；水；比热容；(5)$1.05×10^3$
【知识点】
比热容、控制变量法、转换法
【点评】
本题考查探究物质吸热能力的实验，涵盖实验设计方法、温度计读数、比热容的理解与计算，是热学的重点实验题，需掌握实验原理和公式应用。
【难度系数】
0.6
本题是探究不同物质吸热能力的实验题，需结合控制变量法、转换法，以及比热容的相关知识解题。首先明确实验设计需控制水和沙子的初温、质量相同；利用转换法通过加热时间反映吸收热量的多少；温度计读数要注意分度值；根据温度变化判断吸热能力，再结合热量公式计算沙子的比热容。
【解析】
(1) 探究不同物质吸热能力时，需采用控制变量法，除物质种类不同外，水和沙子的初温、质量应相同，因此选填“质量”。
(2) 相同酒精灯在相同时间内放出的热量相同，实验中通过加热时间的长短来衡量水和沙子吸收热量的多少，这是转换法的应用，因此选填“加热时间”。
(3) 图乙中温度计的分度值为1℃，液柱对应刻度为42℃，故读数为42℃。
(4) 由图丙可知，质量相同的水和沙子吸收相同热量（加热时间相同）时，沙子的温度升高更多；水的温度升高更少，说明水的吸热能力更强，物理学中用比热容表示物质的这种吸热能力性质。
(5) 由图丙，加热5min时，水温度变化Δt水=20℃-10℃=10℃，沙子温度变化Δt沙=50℃-10℃=40℃。根据Q吸=cmΔt，Q吸和m相同时，c与Δt成反比，因此沙子的比热容：
c沙 = (Δt水/Δt沙)×c水 = (10℃/40℃)×4.2×10³ J/(kg·℃)=1.05×10³ J/(kg·℃)。
【答案】
(1)质量；(2)加热时间；(3)42；(4)沙子；水；比热容；(5)$1.05×10^3$
【知识点】
比热容、控制变量法、转换法
【点评】
本题考查探究物质吸热能力的实验，涵盖实验设计方法、温度计读数、比热容的理解与计算，是热学的重点实验题，需掌握实验原理和公式应用。
【难度系数】
0.6
