《2024年5年中考3年模拟九年级物理全一册沪粤版》

9.(2022山东潍坊期末,18,★)珊珊同学测量天然气灶火焰中心温度时,把一个150克的金属块放在火焰中心加热足够长的时间后,立即投入盛有300克、20℃水的绝热容器中,水温最高升到70℃。若金属块的比热容$c_{金属}=0.5×10^{3}\text{ J}/(\text{kg}\cdot^{\circ}\text{C})$,不计热量损失。求:
(1)水吸收的热量;
(2)火焰中心的温度。

答案： 解析：
（1）水的质量$m_{水}=300 g = 0.3 kg$。水吸收的热量$Q_{吸}=c_{水}m_{水}(t - t_{0}) = 4.2×10^{3}J/(kg·℃)×0.3 kg×(70℃ - 20℃)=6.3×10^{4}J$；
（2）不计热量损失，金属块放出的热量$Q_{放}=Q_{吸}=6.3×10^{4}J$。达到热平衡后，金属块的温度与水的温度相同，金属块的质量：$m_{金属}=150 g = 0.15 kg$。
由$Q_{放}=cm(t_{0}-t)$可知，金属块的初温：$t_{0}'=\frac{Q_{放}}{c_{金属}m_{金属}}+t=\frac{6.3×10^{4}J}{0.5×10^{3}J/(kg·℃)×0.15 kg}+70℃ = 910℃$。
金属块放在火焰中心加热足够长的时间后，金属块的温度与火焰中心的温度相同，所以火焰中心的温度为 910℃。

10.新课标.模型建构阅读短文，回答文后问题。(P9303002)
牛顿冷却定律
当一个物体表面温度比周围环境高时，就会向周围环境散热,散热快慢可以用单位时间内散失热量的多少来表示。英国物理学家牛顿提出:物体散热快慢与物体和周围环境的温度差成正比。后人研究发现,在温度差不太大的情况下(小于15℃),这个结论符合实际散热规律,被称为牛顿冷却定律。如果散热快慢用q表示,则牛顿冷却定律可以表示为$q = k(t_{物}-t_{环})$,其中k是散热系数,与物体的表面性质、表面积、周围环境性质等因素有关,和物质种类无关,如果上述因素相同,不同物质的散热系数就相同。由于不同物质的比热容不同,即使散热快慢相同,它们降低相同温度需要的时间也不同,根据降温时间可以得到两种物质比热容的大小关系,从而可以进行比热容的测量。

(1)物体向周围散热,内能减少,这种改变内能的方式叫作_______
(2)散热快慢q和下列概念中物理意义最接近的是_______;
A.密度　　　B.功率　　　C.效率
(3)一个物体温度为30℃,周围环境温度保持20℃不变,此时物体的散热快慢为q。
当物体温度降低到29℃时,散热快慢为_______;
(4)如图甲所示,用两个同样的保温杯分别装满水和盐水,水和盐水的初温都是30℃，周围环境温度保持20℃不变,保温杯敞开口,水和盐水温度随时间变化的图像如图乙所示。已知水的比热容为$4.2×10^{3}\text{ J}/(\text{kg}\cdot^{\circ}\text{C})$,盐水的密度为$1.1×10^{3}\text{ kg}/\text{m}^{3}$,则盐水的比热容为_______$\text{ J}/(\text{kg}\cdot^{\circ}\text{C})$。

答案： 答案：（1）热传递 （2）B （3）$0.9q$ （4）$3.5×10^{3}$
解析：
（1）物体向周围散热，内能减少，周围环境的内能增加，能量的形式没有发生变化，因此物体向周围散热属于热传递；
（2）由题目提供的信息可知，散热快慢的定义是单位时间内散失热量的多少，这是一个描述快慢的物理量；密度的定义是单位体积某种物质的质量，A 不符合题意；功率的定义是单位时间内做的功，与散热快慢一样都描述的是单位时间内的能量，B 符合题意；效率的定义是有用功与总功之比，C 不符合题意；
（3）由题意可知，$q = k(t_{物}-t_{环}) = k(30℃ - 20℃)$，解得：$k=\frac{q}{10℃}$。由于散热系数$k$与物体的表面性质、表面积、周围环境性质等因素有关，和物质种类无关，因此当物体温度降低到 29℃时，散热系数$k$不变。则当物体温度降低到 29℃时，散热快慢$q' = k(t_{物}'-t_{环})=\frac{q}{10℃}×(29℃ - 20℃)=0.9q$；
（4）由题知，相同保温杯内的水和盐水的初温相同，环境温度相同，且散热系数不变，所以此时水和盐水的散热快慢相同，则水和盐水放出热量之比$\frac{Q_{水放}}{Q_{盐水放}}=\frac{24q}{22q}=\frac{12}{11}$。由图甲可知，水和盐水的体积相同，由图乙知水和盐水的初温和末温都相同，即$\Delta t_{水}=\Delta t_{盐水}=\Delta t$，因为$Q = cm\Delta t$，所以$\frac{Q_{水放}}{Q_{盐水放}}=\frac{c_{水}m_{水}\Delta t_{水}}{c_{盐水}m_{盐水}\Delta t_{盐水}}=\frac{c_{水}\rho_{水}V\Delta t}{c_{盐水}\rho_{盐水}V\Delta t}=\frac{12}{11}$，解得：$c_{盐水}=\frac{11\rho_{水}}{12\rho_{盐水}}·c_{水}=\frac{11×1.0×10^{3}kg/m^{3}}{12×1.1×10^{3}kg/m^{3}}×4.2×10^{3}J/(kg·℃)=3.5×10^{3}J/(kg·℃)$。