《2025年综合应用创新题典中点九年级物理下册鲁科版》

10. [2024·邯郸模拟预测，多选] 用相同规格的电加热器分别对质量均为240 g的水和乙液体同时加热（不计热量损失），如图是水和乙液体的温度随加热时间变化的图象，已知c_{水}=4.2×10³ J/(kg·℃)，c_{水}＞c_{乙}，下列说法正确的是（ ）
　　　　　　
A. 水的比热容表示水的温度升高1℃吸收的热量是4.2×10³ J
B. 加热1 min，水吸收的热量为2.52×10³ J
C. 乙液体的比热容为1.75×10³ J/(kg·℃)
D. 图线A是水的温度随加热时间变化图象

答案： BCD【点拨】水的比热容表示质量为1kg的水温度升高1°C吸收的热量是$4.2×10^{3}J$，故A错误；$c_{水}＞c_{乙}$，则相同条件下，水温度升高较慢，乙液体温度升高较快，则A为水的温度随加热时间变化图象，B为乙的温度随加热时间变化图象，故D正确；水加热4min，温度从30℃升高到40℃，则加热1min，水吸收的热量$Q_{吸}=c_{水}m_{水}\Delta t=4.2×10^{3}J/(kg\cdot^{\circ}C)×240×10^{-3}kg×\frac{(40^{\circ}C - 30^{\circ}C)}{4}=2.52×10^{3}J$，故B正确；加热5min，乙液体温度由10℃升高到40℃，水与乙液体用相同加热器加热，加热相同时间，吸收热量相同，则加热5min，乙吸收的热量$Q_{吸}'=5Q_{吸}=5×2.52×10^{3}J=1.26×10^{4}J$，由$Q_{吸}=cm\Delta t$得，乙液体的比热容$c_{乙}=\frac{Q_{吸}'}{m_{乙}\Delta t_{乙}}=\frac{1.26×10^{4}J}{240×10^{-3}kg×(40^{\circ}C - 10^{\circ}C)}=1.75×10^{3}J/(kg\cdot^{\circ}C)$，故C正确。

11. 把10 g、0℃的冰与140 g、10℃的水混合（不计热量损失），达到热平衡时的温度为6℃。现有一定质量的一杯水温度降低1℃放出的热量刚好使1 g、0℃的冰熔化为0℃的水，已知水的比热容为4.2×10³ J/(kg·℃)，则这杯水的质量为（ ）
A. 10 g
B. 20 g
C. 50 g
D. 80 g

答案： C【点拨】140g、10℃水温度降低到6℃所放出的热量$Q_{放}=cm(t_{0}-t)=4.2×10^{3}J/(kg\cdot^{\circ}C)×140×10^{-3}kg×(10^{\circ}C - 6^{\circ}C)=2352J$。10g、0℃的冰完全熔化成水后质量不变，10g、0℃的水温度升高到6℃吸收的热量$Q_{水吸}=cm_{化水}(t - t_{冰})=4.2×10^{3}J/(kg\cdot^{\circ}C)×10×10^{-3}kg×(6^{\circ}C - 0^{\circ}C)=252J$，则10g、0℃的冰熔化成0℃水吸收的热量$Q_{熔化}=Q_{放}-Q_{水吸}=2352J - 252J=2100J$，1g、0℃的冰熔化为0℃的水需要吸收的热量$Q'=\frac{Q_{熔化}}{10}=\frac{2100J}{10}=210J$，因为一定质量的一杯水温度降低1℃放出的热量刚好使1g、0℃的冰熔化为0℃的水，由$Q = cm\Delta t$可知，水的质量$m'=\frac{Q'}{c\Delta t'}=\frac{210J}{4.2×10^{3}J/(kg\cdot^{\circ}C)×1^{\circ}C}=0.05kg = 50g$，故C正确。

12. [2024·广东三模，新考法 新定义] 如图所示是如今被广泛应用的空气能热水器，储水量比普通电热水器多出3至5倍，最高可将水加热至55℃。若某款空气能热水器的水箱容量为200 L，则该热水器最多可储水________ kg；某次实验过程中，将这些水由25℃加热至最高温度，在加热过程中，水吸收的热量是________ J；该款空气能热水器的额定功率为1 000 W，制热能效比（制热量和压缩机所耗电能之比）为4∶1，且加热过程中，
　　　　　　　　　　　　　　　 产生的热量只有90％被水吸收，则本次实验用时________ s。[c_{水}=4.2×10³ J/(kg·℃)]

答案： 200；$2.52×10^{6}$；7000【点拨】水的体积$V = 200L = 200dm^{3}=0.2m^{3}$，水的质量$m = \rho V = 1.0×10^{3}kg/m^{3}×0.2m^{3}=200kg$，这些水温度由25°C升高到55°C吸收的热量$Q_{吸}=c_{水}m(t - t_{0}) = 4.2×10^{3}J/(kg\cdot^{\circ}C)×200kg×(55^{\circ}C - 25^{\circ}C)=2.52×10^{6}J$，因为产生的热量90%被水吸收，所以产生的热量$Q_{放}=\frac{Q_{吸}}{90\%}=\frac{2.52×10^{6}J}{90\%}=2.8×10^{6}J$，因为空气能热水器的制热能效比为4:1，所以由空气能热水器提供这些热量时，消耗的电能$W=\frac{1}{4}Q_{放}=\frac{1}{4}×2.8×10^{6}J = 7×10^{5}J$，因此加热时间$t=\frac{W}{P}=\frac{7×10^{5}J}{1000W}=700s$。

13. [立德树人] 传统文化《天工开物》中对热锻工艺记载道：“凡治地生物，用锄、镈之属，熟铁锻成，熔化生铁淋口，入水淬健，即成刚劲”。大致过程如下：将一质量为1 kg、温度为20℃的铁块放入820℃的火炉中烧足够长的时间取出经捶打后再次放入火炉中烧足够长的时间，再次取出后迅速放入温度为20℃的冷却池中冷却淬火，请根据该过程回答下列问题（忽略铁块质量变化）
(1)求铁块第一次在火炉中吸收的热量。[c_{铁}=0.46×10³ J/(kg·℃)]
(2)若铁块放出的热量全部被水吸收，冷却池中水的质量为4 kg，求水的末温。[c_{水}=4.2×10³ J/(kg·℃)，保留一位小数]

答案： 【解】
(1)铁块放入火炉中最终的温度为820℃，则铁块第一次在火炉中吸收的热量$Q_{吸}=c_{铁}m_{铁}\Delta t = 0.46×10^{3}J/(kg\cdot^{\circ}C)×1kg×(820^{\circ}C - 20^{\circ}C)=3.68×10^{5}J$。
(2)铁块释放的热量全部被水吸收，铁块放出的热量$Q_{放}=c_{铁}m_{铁}\Delta t' = 0.46×10^{3}J/(kg\cdot^{\circ}C)×1kg×(820^{\circ}C - t)$，水吸收的热量$Q_{吸}=c_{水}m_{水}\Delta t'' = 4.2×10^{3}J/(kg\cdot^{\circ}C)×4kg×(t - 20^{\circ}C)$，由上述两式联立可得$t≈41.3^{\circ}C$。