《2025年新课程问题解决导学方案九年级物理全一册人教版》

15. 小红在实验室利用电加热器完成了冰的熔化实验,并描绘出冰的温度随加热时间变化的关系图像如图所示。实验时,冰的质量为1kg,已知$c_{水}= 4.2×10^{3}J/(kg\cdot^{\circ}C)$,相同时间内被加热物质吸收的热量相同。
(1)BC段水吸收的热量为多少？
(2)冰的比热容是多少？

答案： 解:
(1)因为使用同样的热源加热,相同时间内吸收的热量相同,所以BC段和CD段水吸收的热量相同。水的质量$m_{水}=m_{冰}=m_{冰水混合物}=1kg$,则BC段水吸收的热量$Q_{吸水}=c_{水}m_{水}\Delta t=4.2×10^{3}J/(kg\cdot ^{\circ }C)×1kg×(10^{\circ }C-0^{\circ }C)=4.2×10^{4}J$。
(2)由图可知,AB段冰的加热时间为5min,CD段水的加热时间为10min,因为相同时间内被加热物质吸收的热量相同,所以在AB段,冰吸收的热量$Q_{吸冰}=\frac{1}{2}Q_{吸水}=\frac{1}{2}×4.2×10^{4}J=2.1×10^{4}J$,则冰的比热容$c_{冰}=\frac{Q_{吸冰}}{m_{冰}\Delta t_{冰}}=\frac{2.1×10^{4}J}{1kg×[0^{\circ }C-(-10^{\circ }C)]}=2.1×10^{3}J/(kg\cdot ^{\circ }C)$。

16. 阅读短文,回答问题。
防冻冷却液
汽车行驶时,发动机的温度会升得很高,利用防冻冷却液在散热器管道内循环流动,将发动机多余能量带走,使发动机能以正常工作温度运转。防冻冷却液主要由水和不易汽化、密度比水小的某种防冻剂(简称原液)混合而成,原液含量(防冻剂占防冻冷却液体积的比例)越高,防冻冷却液的吸热能力越差。防冻冷却液的凝固点和沸点与原液含量的关系图像如图甲和图乙所示。选用时,防冻冷却液的凝固点应低于环境最低温度10°C以下,而沸点一般要高于发动机最高工作温度5°C以上。
(1)若汽车冷却液全部用水代替防冻冷却液,则其吸热能力将______,但是在北方寒冷的冬天,当汽车停车时间比较长时,水会因结冰体积______(两空均填“变大”“不变”或“变小”),容易导致散热器管道胀裂,故汽车不能只用水作为冷却液。
(2)原液含量为75%的防冻冷却液长时间使用后,由于汽化会减少,与原来相比,防冻冷却液的哪些物理量发生了什么变化,如何变化？(示例：体积变小)
①______,②______。
(3)设某品牌汽车的发动机工作温度为90~101°C,所在地区最低温度为-17°C,应选用______(填“35%”“45%”“55%”或“70%”)的防冻冷却液,请简述选用理由：______。

(1)若汽车冷却液全部用水代替防冻冷却液,则其吸热能力将变大,但是在北方寒冷的冬天,当汽车停车时间比较长时,水会因结冰体积变大(两空均填“变大”“不变”或“变小”),容易导致散热器管道胀裂,故汽车不能只用水作为冷却液。
(2)原液含量为75%的防冻冷却液长时间使用后,由于汽化会减少,与原来相比,防冻冷却液的哪些物理量发生了什么变化,如何变化？(示例：体积变小)
①质量变小,②密度变小。
(3)设某品牌汽车的发动机工作温度为90~101°C,所在地区最低温度为-17°C,应选用55%(填“35%”“45%”“55%”或“70%”)的防冻冷却液,请简述选用理由：因为55%的原液含量的防冻冷却液的凝固点低于-27°C,沸点高于106°C,且比70%原液含量的防冻冷却液吸热能力强。

答案：
(1)变大 变大
(2)质量变小或密度变小或吸热能力变小或沸点变高或凝固点变大(填两个即可)
(3)55% 因为55%的原液含量的防冻冷却液的凝固点低于$-27^{\circ }C$,沸点高于$106^{\circ }C$,且比70%原液含量的防冻冷却液吸热能力强