16. 一太阳能热水器的水箱内装有80 kg水，经太阳晒2 h后，水的温度从20 ℃升高到40 ℃，所吸收的热量是
$6.72×10^6$
J，这是用热传递
的方式增加了水的内能。如果用酒精完全燃烧加热，需要烧0.224
kg的酒精[水的比热容是$4.2×10^{3}\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}·℃)$，酒精的热值是$3.0×10^{7}\ \mathrm{J}/\mathrm{kg}$]。答案：16.$6.72×10^6$ 热传递 0.224
解析：
【分析】
本题考查热学相关计算及内能改变方式，解题思路如下：1. 利用水的吸热公式计算水吸收的热量；2. 判断改变内能的方式，太阳能热水器通过热量转移改变水的内能；3. 根据酒精燃烧放热等于水吸收的热量，结合热值公式计算所需酒精的质量。
【解析】
1. 计算水吸收的热量：
水升高的温度Δt = 40℃ - 20℃ = 20℃，
根据吸热公式Q吸 = c水m水Δt，代入数据得：
Q吸 = 4.2×10³ J/(kg·℃) × 80 kg × 20℃ = 6.72×10⁶ J。
2. 判断内能改变方式：
太阳能热水器将太阳能转化为热量传递给水，使水的内能增加，属于热传递的方式。
3. 计算所需酒精的质量：
不计热量损失时，酒精完全燃烧放出的热量Q放 = Q吸 = 6.72×10⁶ J，
根据热值公式Q放 = m酒精q，变形得m酒精 = Q放 / q，代入数据得：
m酒精 = 6.72×10⁶ J ÷ (3.0×10⁷ J/kg) = 0.224 kg。
【答案】
6.72×10⁶；热传递；0.224
【知识点】
热量计算、内能改变方式、热值应用
【点评】
本题为热学基础计算题，核心考察吸热公式、内能改变方式及热值公式的应用，步骤明确，掌握相关公式即可顺利解答，属于学生易得分的常规题目。
【难度系数】
0.8
本题考查热学相关计算及内能改变方式，解题思路如下：1. 利用水的吸热公式计算水吸收的热量；2. 判断改变内能的方式，太阳能热水器通过热量转移改变水的内能；3. 根据酒精燃烧放热等于水吸收的热量，结合热值公式计算所需酒精的质量。
【解析】
1. 计算水吸收的热量：
水升高的温度Δt = 40℃ - 20℃ = 20℃，
根据吸热公式Q吸 = c水m水Δt，代入数据得：
Q吸 = 4.2×10³ J/(kg·℃) × 80 kg × 20℃ = 6.72×10⁶ J。
2. 判断内能改变方式：
太阳能热水器将太阳能转化为热量传递给水，使水的内能增加，属于热传递的方式。
3. 计算所需酒精的质量：
不计热量损失时，酒精完全燃烧放出的热量Q放 = Q吸 = 6.72×10⁶ J，
根据热值公式Q放 = m酒精q，变形得m酒精 = Q放 / q，代入数据得：
m酒精 = 6.72×10⁶ J ÷ (3.0×10⁷ J/kg) = 0.224 kg。
【答案】
6.72×10⁶；热传递；0.224
【知识点】
热量计算、内能改变方式、热值应用
【点评】
本题为热学基础计算题，核心考察吸热公式、内能改变方式及热值公式的应用，步骤明确，掌握相关公式即可顺利解答，属于学生易得分的常规题目。
【难度系数】
0.8
三、解答题
17. 阅读短文，回答文后问题。
牛顿冷却定律
当一个物体表面温度比周围环境的温度高时，就会向周围环境散热，其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$15\ \mathrm{℃}$），这个结论符合实际散热规律，称为牛顿冷却定律。若散热快慢用$q$表示，牛顿冷却定律可表示为$q=k(t_{物}−t_{环})$。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，与物质种类无关，如果上述因素相同，不同物质的散热系数也就相同。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）物体向周围环境散热，内能减少，这种改变内能的方式叫作
（2）散热快慢和下列概念中物理意义最接近的是
A. 速度 B. 密度 C. 功率 D. 效率
（3）沸水放在房间里，温度自然降低的规律是
A. 先快后慢 B. 先慢后快 C. 均匀降低
（4）要喝一杯加奶咖啡，可以有以下两种方式，你认为方式
A. 先将烧开的热咖啡倒入杯中，冷却5 min，然后加一匙冷牛奶
B. 先将烧开的热咖啡倒入杯中，立即将一匙冷牛奶加进杯中，然后冷却5 min
（5）一个物体温度为$30\ \mathrm{℃}$，周围环境温度保持$20\ \mathrm{℃}$不变，此时物体的放热快慢为$q$。当物体温度降低到$29\ \mathrm{℃}$时，散热快慢为
（6）如图（a）所示，用两个同样的保温杯分别装满水和盐水，水和盐水的温度都是$30\ \mathrm{℃}$，周围环境温度保持$20\ \mathrm{℃}$不变，保温杯敞开口，水和盐水温度随时间变化的图像如图（b）所示。已知水的比热容为$4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}$，盐水的密度为$1.1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$，则盐水的比热容为
（7）如图（c）所示，两个烧杯分别装有相同质量、初温均为$80\ \mathrm{℃}$的水和煤油，将两个相同质量、初温均为$20\ \mathrm{℃}$的铁块同时放入水和煤油中（已知$c_{水}＞c_{煤油}$），不计热损失，热平衡后，以下说法中正确的是
A. 水降低的温度多 B. 煤油降低的温度多
C. 煤油放出热量多 D. 两个铁块吸收热量相同
17. 阅读短文，回答文后问题。
牛顿冷却定律
当一个物体表面温度比周围环境的温度高时，就会向周围环境散热，其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$15\ \mathrm{℃}$），这个结论符合实际散热规律，称为牛顿冷却定律。若散热快慢用$q$表示，牛顿冷却定律可表示为$q=k(t_{物}−t_{环})$。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，与物质种类无关，如果上述因素相同，不同物质的散热系数也就相同。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）物体向周围环境散热，内能减少，这种改变内能的方式叫作
热传递
。（2）散热快慢和下列概念中物理意义最接近的是
C
（填序号）。A. 速度 B. 密度 C. 功率 D. 效率
（3）沸水放在房间里，温度自然降低的规律是
A
（填序号）。A. 先快后慢 B. 先慢后快 C. 均匀降低
（4）要喝一杯加奶咖啡，可以有以下两种方式，你认为方式
A
（填序号）的冷却效果较好。A. 先将烧开的热咖啡倒入杯中，冷却5 min，然后加一匙冷牛奶
B. 先将烧开的热咖啡倒入杯中，立即将一匙冷牛奶加进杯中，然后冷却5 min
（5）一个物体温度为$30\ \mathrm{℃}$，周围环境温度保持$20\ \mathrm{℃}$不变，此时物体的放热快慢为$q$。当物体温度降低到$29\ \mathrm{℃}$时，散热快慢为
$0.9q$
。（6）如图（a）所示，用两个同样的保温杯分别装满水和盐水，水和盐水的温度都是$30\ \mathrm{℃}$，周围环境温度保持$20\ \mathrm{℃}$不变，保温杯敞开口，水和盐水温度随时间变化的图像如图（b）所示。已知水的比热容为$4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}$，盐水的密度为$1.1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$，则盐水的比热容为
$3.5×10^3$
$\mathrm{J/(kg·℃)}$。（7）如图（c）所示，两个烧杯分别装有相同质量、初温均为$80\ \mathrm{℃}$的水和煤油，将两个相同质量、初温均为$20\ \mathrm{℃}$的铁块同时放入水和煤油中（已知$c_{水}＞c_{煤油}$），不计热损失，热平衡后，以下说法中正确的是
B
（填序号）。A. 水降低的温度多 B. 煤油降低的温度多
C. 煤油放出热量多 D. 两个铁块吸收热量相同
答案：17.(1)热传递 (2)C (3)A (4)A (5)$0.9q$ (6)$3.5×10^3$ (7)B
解析：
【分析】
本题围绕牛顿冷却定律，结合热传递、比热容、功率等知识点，逐一分析各小题：
1. 改变内能的方式有做功和热传递，散热是热量转移，属于热传递；
2. 散热快慢是单位时间散失的热量，与功率（单位时间做功）物理意义接近；
3. 根据牛顿冷却定律，散热快慢与温度差成正比，温度越高散热越快，沸水降温先快后慢；
4. 热咖啡温度高时散热快，先冷却再加冷牛奶效果更好；
5. 利用牛顿冷却定律公式，代入温度计算散热快慢；
6. 结合相同体积的水和盐水，通过降温时间和比热容公式计算盐水比热容；
7. 根据热平衡方程，结合水和煤油的比热容差异，分析热平衡后的温度变化和热量情况。
【解析】
（1）物体散热是热量从高温物体转移到低温物体，改变内能的方式为热传递；
（2）散热快慢是单位时间内散失的热量，功率是单位时间内做的功，二者物理意义最接近，选C；
（3）根据牛顿冷却定律，散热快慢与物体和环境的温度差成正比，温度差越大散热越快，所以沸水温度降低先快后慢，选A；
（4）热咖啡温度越高散热越快，先冷却5分钟（高温时散热快）再加冷牛奶，比先加牛奶再冷却的效果好，选A；
（5）初始时，$q=k(30℃-20℃)=10k$；当物体温度为29℃时，散热快慢$q'=k(29℃-20℃)=9k=0.9q$；
（6）设保温杯的散热系数为$k$，水和盐水体积为$V$，质量$m_水=ρ_水V$，$m_盐水=ρ_盐水V$；从30℃降到25℃，$\Delta t=5℃$，平均温差为$\frac{10℃+5℃}{2}=7.5℃$；根据$Q=cm\Delta t$且$Q=k×平均温差×t$，得：
对水：$c_水ρ_水V×5℃=k×7.5℃×24min$；
对盐水：$c_盐水ρ_盐水V×5℃=k×7.5℃×22min$；
两式相除约去相同项，得$\frac{c_水ρ_水}{c_盐水ρ_盐水}=\frac{24}{22}$，代入数据计算得$c_盐水=3.5×10^3 J/(kg·℃)$；
（7）不计热损失，$Q_{液放}=Q_{铁吸}$，即$c_液m_液(t_{初液}-t_{末})=c_铁m_铁(t_{末}-t_{初铁})$；水和煤油质量相同，铁块质量相同，$c_水＞c_煤油$，可知煤油末温更低，降低的温度更多，选B。
【答案】
(1)热传递；(2)C；(3)A；(4)A；(5)$0.9q$；(6)$3.5×10^3$；(7)B
【知识点】
改变内能的方式、功率的概念、比热容的计算
【点评】
本题结合牛顿冷却定律，综合考查热传递、比热容、功率等知识点，需要学生理解散热规律并结合公式分析物理量关系，注重知识的应用，是一道综合性较强的热学题目。
【难度系数】
0.5
本题围绕牛顿冷却定律，结合热传递、比热容、功率等知识点，逐一分析各小题：
1. 改变内能的方式有做功和热传递，散热是热量转移，属于热传递；
2. 散热快慢是单位时间散失的热量，与功率（单位时间做功）物理意义接近；
3. 根据牛顿冷却定律，散热快慢与温度差成正比，温度越高散热越快，沸水降温先快后慢；
4. 热咖啡温度高时散热快，先冷却再加冷牛奶效果更好；
5. 利用牛顿冷却定律公式，代入温度计算散热快慢；
6. 结合相同体积的水和盐水，通过降温时间和比热容公式计算盐水比热容；
7. 根据热平衡方程，结合水和煤油的比热容差异，分析热平衡后的温度变化和热量情况。
【解析】
（1）物体散热是热量从高温物体转移到低温物体，改变内能的方式为热传递；
（2）散热快慢是单位时间内散失的热量，功率是单位时间内做的功，二者物理意义最接近，选C；
（3）根据牛顿冷却定律，散热快慢与物体和环境的温度差成正比，温度差越大散热越快，所以沸水温度降低先快后慢，选A；
（4）热咖啡温度越高散热越快，先冷却5分钟（高温时散热快）再加冷牛奶，比先加牛奶再冷却的效果好，选A；
（5）初始时，$q=k(30℃-20℃)=10k$；当物体温度为29℃时，散热快慢$q'=k(29℃-20℃)=9k=0.9q$；
（6）设保温杯的散热系数为$k$，水和盐水体积为$V$，质量$m_水=ρ_水V$，$m_盐水=ρ_盐水V$；从30℃降到25℃，$\Delta t=5℃$，平均温差为$\frac{10℃+5℃}{2}=7.5℃$；根据$Q=cm\Delta t$且$Q=k×平均温差×t$，得：
对水：$c_水ρ_水V×5℃=k×7.5℃×24min$；
对盐水：$c_盐水ρ_盐水V×5℃=k×7.5℃×22min$；
两式相除约去相同项，得$\frac{c_水ρ_水}{c_盐水ρ_盐水}=\frac{24}{22}$，代入数据计算得$c_盐水=3.5×10^3 J/(kg·℃)$；
（7）不计热损失，$Q_{液放}=Q_{铁吸}$，即$c_液m_液(t_{初液}-t_{末})=c_铁m_铁(t_{末}-t_{初铁})$；水和煤油质量相同，铁块质量相同，$c_水＞c_煤油$，可知煤油末温更低，降低的温度更多，选B。
【答案】
(1)热传递；(2)C；(3)A；(4)A；(5)$0.9q$；(6)$3.5×10^3$；(7)B
【知识点】
改变内能的方式、功率的概念、比热容的计算
【点评】
本题结合牛顿冷却定律，综合考查热传递、比热容、功率等知识点，需要学生理解散热规律并结合公式分析物理量关系，注重知识的应用，是一道综合性较强的热学题目。
【难度系数】
0.5