2020九年级物理全册 第十三章 内能（热学图像专题讲解）同步辅导 （新版）新人教版

2020九年级物理全册 第十三章 内能（热学图像专题讲解）同步辅导 （新版）新人教版

热学图像专题讲解 ‎ “温度随时间变化”的图像可反映物理过程，能揭示物理规律，这类考题一直是中考命题的热点。以下结合实例和同学们一起分类例析几道热学图像题。‎ 一、根据图像比较物质比热容大小 ‎①比较同一物质不同状态下比热容的大小 例1 小明同学对冰加热，他将冰熔化成水直至沸腾的过程，绘制成如图1所示的温度随时间变化的图象，下列分析正确的是（　　）‎ ‎8‎ ‎2‎ ‎20‎ A 图1‎ 温度/℃‎ 时间/min ‎0‎ ‎100‎ ‎－40‎ B C D E ‎14‎ A．水沸腾时温度不变，说明沸腾过程不需要吸热 B．冰熔化时温度不变，内能不变 C．冰的升温比水快，说明冰的比热容比水小 D．图中DE段表示冰的熔化过程 解析 由图象知，水沸腾时虽然吸热但温度不变，这不能说明沸腾过程不需要吸热；实际上水沸腾过程需要不断吸热，如果停止加热，沸腾马上停止，选项A错误。图中BC段是冰的熔化过程，该过程中冰不断吸热，其内能增加，但温度不变，选项故B错误。由于冰和水的质量相同，又是同一个酒精灯加热，水升温比冰慢，说明水的比热容比冰大，选项C正确。据图象可知，DE段表示水沸腾过程，选项D错误。‎ 答案 C 注意：已知物质在一种状态下的比热容，根据图象可求得物质在另一种状态下的比热容，如若已知水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），则可求得c冰=2.1×103J/（kg·℃），请同学们自己求解一下。‎ ‎②比较不同物质同种状态比热容的大小 例2 用相同的电加热器分别对质量相等的A和B两种液体（不计热量损失）如图2是A和B的温度随加热时间变化的图像，下列说法正确的是（　　）‎ 图2‎ ‎0‎ ‎40‎ 时间/min 温度/℃‎ ‎20‎ ‎60‎ B A A．A的比热容与B的比热容之比为2:1‎ 3‎ B．A的比热容与B的比热容之比为2:3‎ C．都加热t时间，B吸收热量比A吸收热量多 D．A和B升高相同的温度，B吸收热量较多 解析 用相同的电加热器加热，液体吸热与时间成正比，易知A和B两种液体在时间t内吸收的热量相同，选项C错。由图像知相同时间t内即吸热相同时A、B的温度变化分别为△tA=‎20℃‎，△tB=‎40℃‎，而A、B的质量相同，由Q吸=cm△t易知，cA:cB=△tB:△tA=‎40℃‎: ‎20℃‎=2:1，选项A对、B错；由图可知，A、B升高相同的温度，加热A的时间长，A吸收的热量多，选项D错。‎ 答案A 注意：此题中若知道A比热容的大小，也可求得B的比热容。‎ 二、利用图像求解物质比热容大小 例3 某同学用如图3甲所示的实验装置，比较不同物质的比热容和探究水沸腾时温度变化的特点。将分别盛有相同质量的水和食用油的两个试管固定在铁架台上，温度传感器的探头与水和食用油良好接触，将温度传感器与计算机相连，计算机上显示的实验图线如图3乙所示。‎ 由图3乙可知：水沸腾时吸热，温度　　　（选填“升高”、“不变”或“降低”）；加热2min水吸收的热量　　　 （选填“大于”、“等于”或“小于”）食用油吸收的热量；食用油的比热容为　　　　 J/（kg•℃）。‎ 数据采集线 温度 传感器 红外 加热器 甲 图3‎ 时间/min 温度/℃‎ 乙 ‎6‎ ‎0‎ ‎4‎ ‎2‎ ‎40‎ ‎80‎ ‎120‎ ‎20‎ ‎60‎ ‎100‎ 解析 水沸腾时的特点是吸收热量温度保持不变；为了便于比较水和食用油吸热能力的强弱，实验前还必须控制水和食用油的质量和初温相同，同时打开红外加热器开关的目的是使水和食用油相同时间内吸热相同，易知加热2min水吸收的热量等于食用油吸收的热量。‎ 由图乙可知，加热2min质量相同的水和食用油升高的温度分别为：△t 水=‎60℃‎－‎20℃‎=‎40℃‎，△t 油=‎100℃‎－‎20℃‎=‎80℃‎，易知△t 水∶△t 油=1∶2。又由Q吸=cm△t知，在m和Q吸都相同时，△t与c成反比，易知c油∶c水= 1∶2，而c水=4.2×103J/（kg·℃），故c油=2.1×103J/（kg·℃）。‎ 答案 不变；等于；2.1×103‎ 三、根据图像比较物质内能大小 3‎ 例4 图4中，该物质在t1时具有的内能　　　 （选填“大于”“等于”或“小于”）在t2时的内能。‎ ‎80‎ 图4‎ t1‎ 温度/℃‎ 时间/min O ‎40‎ t2‎ ‎120‎ ‎20‎ ‎12‎ ‎ ‎ 解析 由图4知，这是晶体的物态变化图像，在晶体熔化这段时间内它不断吸热不断熔化，此阶段中晶体吸热温度不变，但内能一定不断增加，故物体t1时的内能小于t2时的内能。‎ 答案 小于 ‎ 四、利用图像求解物质吸（放）热 例5 如图5所示，是某液体的凝固图象，当该液体凝固后，它是　‎ ‎　　　　　（选填“晶体”或“非晶体”）；第15分钟的内能　　　　　　（选填“大于”、“小于”或“等于”）第10分钟的内能；若‎500‎g该液体从A点降温到B点，共放出　　　　 J的热量，已知c液=4.2×103J/（kg•℃）。‎ 图5‎ 温度/℃‎ 时间/min A ‎0‎ ‎20‎ ‎5‎ B C ‎10‎ ‎15‎ ‎20‎ 解析 无论是晶体还是非晶体，凝固都是要放热的，只是在凝固的过程中，晶体温度不变，非晶体温度不断下降；图象中有一段呈水平方向的图线——BC段，表明图象是晶体的凝固过程；由于晶体在凝固过程中，不断放热，内能不断减小，故第15分钟的内能小于第10分钟的内能；‎200g冰在C点已经全部熔化成水，而熔化过程中质量不变，易知此时冰的质量仍是‎200g=‎0.2kg。由图像知AB段水降温‎10℃‎，则水在AB段放出的热量为：Q放=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×‎0.5kg×‎20℃‎=4.2×104J。‎ 答案 晶体；小于；4.2×104‎ 3‎