《2025年鲁人泰斗假期好时光八升九年级物理人教版》

20. 工匠用钢铁打制刀具时,有一个重要流程叫“淬火”,即把打制成型的刀具放入火炉中充分煅烧,然后将其迅速放入水中骤冷。现有一成型合金钢制刀具,质量为1kg,在火炉中加热到830℃后,再浸没在20℃的水中冷却,最后与水达到共同温度时,容器中的水温升高到30℃,不计热量散失。求：[水的比热容为$4.2×10^3J/(kg·℃),$合金钢的比热容为$0.42×10^3J/(kg·℃)]$
(1)刀具浸没在水中放出的热量是多少？
(2)容器中水的质量是多少？

答案： 20. 解：
(1) 合金钢刀具放入 $ 830 ^ { \circ } C $ 的炉火中煅烧足够长时间，达到热平衡，温度相同，所以，合金钢刀具的初温度为 $ t _ { 0 } = 830 ^ { \circ } C $；刀具浸没在水中放出的热量是：$ Q _ { 合放 } = c _ { 合金钢 } m _ { 合金钢 } ( t _ { 0 } - t ) = 0.42 × 10 ^ { 3 } J/(kg \cdot ^ { \circ } C) × 1 kg × ( 830 ^ { \circ } C - 30 ^ { \circ } C ) = 3.36 × 10 ^ { 5 } J $。
(2) 不计热量散失，则有：$ Q _ { 水吸 } = Q _ { 合放 } $；
即：$ c _ { 水 } m _ { 水 } ( t - t _ { 0 水 } ) = Q _ { 合放 } $，
代入数据：$ 4.2 × 10 ^ { 3 } J/(kg \cdot ^ { \circ } C) × m _ { 水 } × ( 30 ^ { \circ } C - 20 ^ { \circ } C ) = 3.36 × 10 ^ { 5 } J $，
解得：$ m _ { 水 } = 8 kg $。
答：
(1) 刀具浸没在水中放出的热量是 $ 3.36 × 10 ^ { 5 } J $；
(2) 容器中水的质量是 $ 8 kg $。

21. 阅读短文,回答问题：
风寒温度
人们都有这样的体验：走在街上,穿着的衣服感觉冷暖刚好适宜,这时突然起了一阵大风,顿时感觉周身寒冷,这就是风寒效应。风寒效应会影响人们对冷的感觉,导致人体感觉的温度与温度计的示数有明显的差别。原来,人体的主要散热部位是皮肤,通过皮肤红外辐射、接触传导热量、冷热空气对流和汗液蒸发等方式散热。当无风时,在人体皮肤和周围空气之间有一个比较稳定的空气层,由于空气是热的不良导体,可以起到保温作用；当刮风时,稳定的空气保温层不断被新来的冷空气所代替,并把热量带走。风速越大,人体散失的热量越快、越多,人也就感觉越寒冷。科学家提出用风寒温度描述刮风时人体皮肤感觉的温度,并通过大量实验找出了风寒温度和风速的关系,下表是在气温为5℃时,风寒温度和风速的关系。
|风速(km/h)|0|10|20|30|40|
|风寒温度(℃)|5|3|1|-1|-3|
(1)根据文章,风会使人感觉更寒冷的原因主要是加强了下列哪种散热方式(C)。
A. 辐射
B. 传导
C. 对流
D. 汗液蒸发
(2)一个质量为50kg的人散失热量$4.2×10^5J,$如果人体没有产生相应的热量,则体温将下降2℃。[人体的比热容取$4.2×10^3J/(kg·℃)]$
(3)根据上表中数据,当气温为5℃,风速为35km/h时,风寒温度为-2℃,地面的水不会(选填“会”或“不会”)结冰。

答案： 21.
(1) C
(2) $ 2 ^ { \circ } C $
(3) $ - 2 ^ { \circ } C $ 不会
【解析】
(1) 风加速了人体周围空气流动速度，加快了对流散失的热量，故选 C；
(2) 根据 $ Q _ { 放 } = cm \Delta t $ 可得，人体降低的温度：
$ \Delta t = \frac { Q _ { 放 } } { c m } = \frac { 4.2 × 10 ^ { 5 } J } { 4.2 × 10 ^ { 3 } J/(kg \cdot ^ { \circ } C) × 50 kg } = 2 ^ { \circ } C $；
(3) 根据表中数据可知：在气温为 $ 5 ^ { \circ } C $ 时，风寒温度随风速的增大而均匀减小；结合表中数据可得，当气温为 $ 5 ^ { \circ } C $，风速为 $ 35 km/h $ 时，风寒温度为 $ \frac { - 1 ^ { \circ } C + ( - 3 ^ { \circ } C ) } { 2 } = - 2 ^ { \circ } C $；当气温为 $ 5 ^ { \circ } C $，风速为 $ 35 km/h $ 时，虽然风寒温度为 $ - 2 ^ { \circ } C $，但地表温度较高，地面水的温度仍为 $ 5 ^ { \circ } C $，地面的水不会结冰。