2022-2023学年度沪粤版九年级物理上册第十二章内能与热机同步测试试题(含答案解析版)

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沪粤版九年级物理上册第十二章内能与热机同步测试
考试时间:90分钟;命题人:物理教研组
考生注意:
1、本卷分第I卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,满分100分,考试时间90分钟
2、答卷前,考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自己的姓名、班级填写在试卷规定位置上
3、答案必须写在试卷各个题目指定区域内相应的位置,如需改动,先划掉原来的答案,然后再写上新的答案;不准使用涂改液、胶带纸、修正带,不按以上要求作答的答案无效。

第I卷(选择题 20分)
一、单选题(10小题,每小题2分,共计20分)
1、2022年4月16日,摘星妈妈王亚平和航天员翟志刚、叶光富三人乘坐神舟十三号返回舱成功返回地球。

下列关于返回舱进入大气层后的有关说法错误的是()
A.返回舱下落过程中,动能转化为重力势能
B.返回舱加速下落过程中其动能增大
C.返回舱下落过程中与大气摩擦,外表面温度升高,其内能增加
D.返回舱下落过程中,航天员相对地球是运动的
2、甲、乙两种金属的比热容之比是2:1,质量之比是1:4。

若它们吸收相同的热量后,甲物体的温度升高了10℃,则乙物体的温度升高了()
A.5℃B.10℃C.15℃D.20℃
3、陕西秦岭以南具有“雨洗青山四季春”的宜茶环境。

如图为一杯陕南富硒绿茶,茶叶翠绿,茶香袭人。

下列说法正确的是()
A.茶杯受到的重力与桌面对它的支持力是相互作用力
B.热茶暖手是通过做功改变物体的内能
C.绿色的茶叶吸收绿光
D.茶香袭人是因为分子在永不停息地做无规则运动
4、关于燃料及其热值,下列说法中正确的是()
A.没有燃烧的燃料,热值等于零
B.燃料完全燃烧时,它的热值最大
C.燃料的热值与质量和燃烧状态无关
D.燃料燃烧时温度越高,放出的热量越多
5、下列关于热现象的说法中,正确的是()
A.物体从外界吸收热量,其温度一定升高
B.温度高的物体内能多,温度低的物体内能少
C.水可作为汽车发动机的冷却剂,是因为水的比热容较大
D.煤的热值比干木柴的大,煤燃烧时放出的热量比干木柴燃烧时放出的热量多
6、下列关于四冲程内燃机的说法中正确的是
A.一个工作循环对外做功一次B.汽油机在吸气冲程中吸入气缸的是空气
C.压缩冲程中将内能转化为机械能D.热机效率越高,所做的有用功就越多
7、国家速滑馆在冬奥会历史上首次采用“二氧化碳跨临界直冷制冰”技术。

技术原理简化如图,下列说法正确的是()
A.CO2经过压缩机时温度降低B.CO2经过冷凝器时发生凝华
C.CO2经过膨胀阀时发生升华D.CO2经过蒸发器时吸收热量
8、下列关于热现象的说法正确的是()
A.固体很难被压缩,说明固体分子间无间隙
B.内能和温度有关,0 ℃以上的物体才有内能
C.四冲程内燃机的做功冲程将内能转化为机械能
D.扫地时尘土飞扬是因为分子在不停地做无规则运动
9、热学知识在日常生活中有广泛的应用,下列说法正确的是()
A.四月的菏泽牡丹飘香,说明分子间有空隙
B.摩擦生热是通过热传递改变了物体的内能
C.热机通过压缩冲程将机械能转化为内能
D.暖气片内用水作为导热介质是因为水的沸点较高
10、下列说法中能反映物体放出热量多少跟降低的温度有关的是()
A.相同质量的同种物质,降低不同的温度,放出的热量不同
B.相同质量的不同物质,降低相同的温度,放出的热量一般不同
C.不同质量的同种物质,降低相同的温度,放出的热量不同
D.以上说法都可以
第Ⅱ卷(非选择题 80分)
二、填空题(5小题,每小题4分,共计20分)
1、我们经常会看到一边行驶一边向空中喷雾的汽车,人们形象地将它称为雾炮车(如图)。

喷向空中的水雾能使尘埃粒子快速沉降到地面,起到净化空气的作用。

喷向空中的水雾,有许多在掉向地面之前已经在空中散失了,还能起到降温作用。

其原理是______;该雾炮车的发动机是柴油机,柴油机四个冲程中的______冲程实现了机械能转化为内能。

雾炮车一直保持速度大小不变运动,则行驶过程中车的动能______(选填“变大”、“变小”、“不变”)。

2、在劳动课上,小明利用钳子反复弯折铁丝,弯折处铁丝的温度升高,这是通过___________的方式改变铁丝内能的,如图所示,在剪断铁丝的过程中,钳子是一个___________(选填“省力”或“费力”)杠杆。

3、2021年4月29日,中国“天和”号空间站核心舱成功发射升空,迈出了天宫号空间站建设的第一步,运载火箭以液氢为燃料是利用液氢的_______大,燃料燃烧会释放出巨大的内能,火箭残骸返回落入地球大气层时,与空气剧烈摩擦,使箭体温度很高,直至烧毁,这是以_______的方式改变物体内能。

4、如图所示,这是一包学生饮用奶,饮用前要将饮用奶放在热水中加热。

在加热的过程中,饮用奶吸收热量,内能______;加热过程中饮用奶的比热容______。

(均选填“变大”、“变小”或“不变”)
5、为了使材料硬度增大,部分金属工件需要进行淬火处理,即将工件升温到较高温度保持一段时间后再快速冷却。

某工厂用天然气处理炉对质量为40kg的钢工件进行淬火处理,耗用0.25m3天然气将工件从20℃加热到550℃,然后投入淬火池的水中迅速冷却,淬火池中的水温度为20℃,质量为460kg,已知天然气热值q=4.0×107J/m3,钢的比热容c钢=0.46×103J/(kg•℃),水的比热容c水
=4.2×103J/(kg•℃),所耗用的天然气完全燃烧放出的热量 ___________J,钢工件与水开始达到热平衡的温度为___________℃。

(不计热量损失)
三、计算题(5小题,每小题8分,共计40分)
1、某品牌电热水壶具有加热、保温、电动出水及干烧断电功能,其简化电路如图所示,S1是安装在壶底的温控开关,通常是闭合的,通过调整参数,可设置开关的断电温度,即当环境温度达到某一值时便自动断开;S2是壶壁上的温控开关,按下时对水加热,水烧开后自动断开,电热水壶便处于保温状态;S3是电动出水开关,人工按下时才闭合,电磁泵将水抽出。

已知R3=200Ω,电热水壶保温功率为44W,加热功率为1000W。

(1)闭合S3时,电磁泵两端电压为20V,求电磁泵的电功率;
(2)电热水壶处于加热状态且不抽水时,电路中的电阻是多大?
(3)若水烧开后,S2没有自动断开,则瓶里的水烧干后2s,开关S1便自动断开,以保护设备,避免火灾。

已知发热盘的质量为0.5kg,比热容为0.5⨯103J/(kg⋅℃),水烧干瞬间,发热盘的温度为102 o C,不计热损失,则应将S
1的断电温度设置为多少?
2、《成都市低碳城市建设2019年度计划》中提出,我市将完善城市绿色交通体系,新增110辆氢燃料电池公交车。

氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点,被认为是21世纪最理想的能源,[c水
=4.2×103J/(kg•℃);q 氢=1.4×108J/kg]求:
(1)质量为0.3kg 的氢燃料完全燃烧放出的热量;
(2)若这些热量全部被质量为200kg ,温度为10℃的水吸收,求水升高的温度。

3、某市为了加强航空港建设,方便市民出行,修建了市汽车南站到机场的高速公路,公路全长20km ,设计行车速度为120km/h 。

一辆家用轿车按设计时速从汽车南站匀速行驶到机场消耗汽油
1.6kg ,汽油热值q =4.6×107J/kg ,34.210J/(kg )c ⨯⋅水=℃求:
(1)轿车按设计时速从汽车南站匀速行驶到机场需要多少min ?
(2)轿车在这一行驶过程中消耗的汽油,完全燃烧能放出多少热量?
(3)轿车在该段行驶中所受阻力为1200N ,则轿车消耗汽油行驶做功的效率是多少?(百分号前保留一位小数)
4、如图所示是一辆满载防疫物资的货车,质量为30t ,静止时对水平地面的压强为3×105Pa 。

货车以15m/s 的速度在平直公路上匀速行驶9km ,消耗柴油10kg ,发动机的输出功率为225kW 。

(g 取10N/kg ,柴油的热值q =4.0×107J/kg )求:
(1)货车车轮与水平地面接触的总面积是多少?
(2)货车受到的阻力是多少?
(3)货车发动机的效率是多少?
5、如图所示是某品牌的小汽车,下表是小汽车的有关参数。

请选择有关参数求解下列问题。

求:
(1)小汽车静止在水平路面上时,它对路面的压强;
(2)若小汽车在平直公路上以额定功率匀速行驶,速度为90km /h ,小汽车行驶过程中受到的阻力;
(3)若该车在同一条平直公路上以额定功率匀速行驶100km ,则该汽车发动机的效率。

(保留1位小数)
四、实验探究(2小题,每小题10分,共计20分)
1、小明想了解热水在图1 的哪个杯子中降温更快,他往两杯子中倒入等质量热水同时开始计时,
测得水温随时间变化的图象如图2。

(1)由图2可推测杯___________ (选填“甲”、“乙”)中的热水先降温至40℃;
(2)___________杯(选填“甲”、“乙”)中的水在0~10min放出的热量较多,依据是
________ ;
(3)是什么因素造成了两杯热水降温快慢的不同,小明猜想可能是两个杯子开口散热面积的不同和杯身散热的不同。

请设计实验探究热水降温快慢与玻璃杯开口大小是否有关,写出实验步骤(已提供足量热水,从图3中自造器材)。

实验步骤:( )
2、如图甲所示是小明“探究物质熔化规律”的实验装置,图乙是小明利用实验数据绘制的温度与时间关系的图象。

(1)由图乙中温度随时间变化的图象可知,该物质熔化时的特点是持续吸热、______,该物质是
______(选填“晶体”或“非晶体”);
(2)图乙中物质处于B点的内能______(选填“大于”、“小于”或“等于”)C点的内能,第
2min时,试管内的物质为______(选填“固”、“固液共存”或“液”)态;
(3)通过比较图象中AB段与CD段可知:该物质固态的比热容______(选填“<”、“>”或“=”)液态的比热容。

-参考答案-
一、单选题
1、A
【详解】
A .返回舱下落过程中,高度减小,速度变大,质量不变,所以重力势能减小,动能增大,将重力势能转化为动能,故A 错误,符合题意;
B .返回舱加速下落过程中,速度增大,质量不变,所以其动能增大,故B 正确,不符合题意;
C .返回舱下落过程中与大气摩擦,克服空气阻力做功,将机械能转化为内能,内能增加,外表面温度升高,故C 正确,不符合题意;
D .返回舱下落过程中,航天员相对地球的位置不断的变化,所以航天员是运动的,故D 正确,不符合题意。

故选A 。

2、A
【详解】
乙物体的温度升高了
21=10514
Q Q c m t t m c m c m c ∆∆===⨯⨯=吸乙吸甲甲甲甲乙乙乙乙乙乙乙℃℃ 故A 符合题意。

故选A 。

3、D
【详解】
A .茶杯受到的重力与桌面对它的支持力作用在同一物体上,是一对平衡力,故A 错误;
B .改变物体内能的方式有两种分别是做功和热传递,热茶暖手是把热茶的热量传递给手,是通过热传递改变内能的,故B 错误;
C .不透明物体的颜色是由物体反射的色光决定的,绿色的茶叶是因为茶叶反射绿光,故C 错误;
D .茶香袭人是扩散现象,是因为茶叶分子在永不停息地做无规则运动,故D 正确。

故选D 。

4、C
【详解】
ABC.热值是燃料自身的一种属性,大小与燃料的质量、温度、燃烧情况无关,故AB错误,C正确;
D.根据公式Q=mq可知,燃料燃烧放出的热量多少与燃料的热值、燃料的质量有关,与燃烧时的温度无关,故D错误。

故选C。

5、C
【详解】
A.物体从外界吸收热量,其温度可能不变,如晶体熔化时,吸热但温度不变,故A错误;
B.内能与物体的温度、质量都有关系,温度高的物体内能不一定多,温度低的物体内能也不一定少,故B错误;
C.水可作为汽车发动机的冷却剂,是因为水的比热容较大,与相同质量的其它物质相比,升高相同温度时可以吸收更多的热量,故C正确;
D.煤的热值比干木柴的大,但是两种燃料的质量以及燃烧状况未知,所以无法判断哪种燃料燃烧时放出的热量多,故D错误。

故选C。

6、A
【详解】
A.内燃机的一个工作循环包括四个冲程,只有做功冲程对外做功,因此一个工作循环做功一次,故A正确;
B.汽油机在吸气冲程中吸入了汽油和空气的混合气体,故B错误;
C.内燃机在压缩冲程中将机械能转化为内能,故C错误;
D.热机效率为有用功和燃料完全燃烧放出的能量之比,只能反映有用功在总能量中所占比例的多少;热机效率高的,做的有用功不一定多,故D错误;
7、D
【详解】
A.CO2经过压缩机时,活塞压缩气体,对气体做功,机械能转化为内能,气体内能增加,温度升高,故A错误;
B.气态CO2经过冷凝器变为液态CO2,发生的是液化,故B错误;
C.液态CO2经过膨胀阀变为气态,发生的是汽化,故C错误;
D.液态CO2经过蒸发器变为气态,发生的是汽化现象,汽化吸热,故D正确。

故选D。

8、C
【详解】
A.由于构成物质的分子间有间隙,且分子之间存在斥力,所以,固体难以被压缩,故A错误;
B.一切物体都具有内能,0℃以下的物体也有内能,故B错误;
C.四冲程内燃机的做功冲程中,是将内能转化为机械能,压缩冲程中是将机械能转化为内能,故C 正确;
D.扫地时尘土飞扬是固体小颗粒的运动,不能说明分子在永不停息地做无规则运动,故D错误。

故选C。

9、C
【详解】
A.四月的菏泽牡丹飘香,说明分子在不停地坐无规则运动,故A错误;
B.摩擦生热,克服摩擦力做功产生热量,是通过做功改变了物体的内能,故B错误;
C.热机通过压缩冲程对热机内气体做功,将机械能转化为内能,故C正确;
D.暖气片内用水作为导热介质是因为水的比热容较大,当质量与降低相同温度时,水比其他液体放出的热量多,故D错误。

故选C。

10、A
【详解】
A.同种物质比热容相同,由于质量也相同,当降低不同的温度时,由Q=cmΔt可知,由于温度的变化不同,物体放出的热量不同,则物体放出的热量多少跟降低的温度有关,故A符合题意;
B.相同质量的不同物质,降低相同的温度,这是研究物体放出热量的多少与物质的种类的关系,故B不符合题意;
C.不同质量的同种物质,降低相同的温度,这是研究物体放出热量多少跟物体质量的关系,故C不符合题意;
D.BC说法错误,故D不符合题意。

故选A。

二、填空题
1、水汽化吸热压缩变小
【详解】
[1]喷向空中的水雾在空中散失了,能起到降温作用,是因为水汽化吸热的缘故。

[2]柴油机四个冲程中的压缩冲程中活塞向上运动,压缩气体对气体做功,使得气体的温度升高、内能增大,将机械能转化为内能。

[3]雾炮车一直保持速度大小不变运动,前进的过程中向空中喷雾使得汽车的质量变小,则行驶过程中车的动能变小。

2、做功省力
【详解】
[1]弯折铁丝时,人对铁丝做功,机械能转化为内能,物体内能增大,温度升高,分子热运动更加剧烈,这是通过做功的方式改变铁丝的内能。

[2]在剪断铁丝的过程中,钳子的动力臂大于阻力臂,根据杠杆平衡条件,动力小于阻力,所以钳子是一个省力杠杆。

3、热值做功
【详解】
[1]运载火箭为了减小自身的质量,希望能在燃料质量最小的同时获更多的能量,就需要选择热值大的燃料,液氢的热值在常见燃料中热值最大,是目前理想的选择,故选氢主要是因为其热值大。

[2]火箭残骸返回落入地球大气层时,与空气剧烈摩擦,火箭残骸把机械能转化为内能,这种方式是做功改变内能。

4、变大不变
【详解】
[1]热传递是热从高温物体传递到低温物体,或者从高温部分传递到低温部分。

即物体之间具有温度差就会发生热传递。

由于饮用奶的温度低于热水的温度,因此加热过程中,饮用奶会吸收热水的热量,使内能变大。

[2]由于比热容是物质本身的一种性质,其大小只与物质的种类和状态有关,所以加热过程中,饮用奶的比热容不变。

5、1×107 25
【详解】
[1]天然气完全燃烧放出的热量
Q放=Vq=0.25m3×4×107J/m3=1×107J
[2]设钢工件与水开始达到热平衡的温度为t,根据题意可知,工件放出的热量等于水吸收的热量
c m t c m t
∆∆
=
钢钢钢水水水

0.46×103J/(kg•℃)×40kg×(550℃﹣t)=4.2×103J/(kg•℃)×460kg×(t﹣20℃)
解得:t=25℃。

三、计算题
1、(1)20W;(2)48.4Ω;(3)110℃
【详解】
解:(1)由电路图可知电磁泵与电阻R 3串联接入电路,电源电压U =220V ,电磁泵电压为U 泵=20V ,由串联分压可知R 3的电压为
U 3=U -U 泵=220V-20V=200V
若流经R 3和电磁泵的电流为I 3,由欧姆定律可知
333200V =1A 200Ω
U I R == 可知电磁泵的功率为
P 泵=U 泵I 3=20V ⨯1A=20W
(2)由题意可知开关S 2闭合时电热水壶处于加热状态,P 热=1000W ,若此时电路中的电阻为R 热,由
2
U P R
=可知 ()2
2220V =48.4Ω1000W U R P ==热热 即此时电路中的电阻大小为48.4Ω。

(3)发热盘质量m =0.5kg ,比热容c =0.5⨯103J/(kg ⋅℃),水烧干后电热水壶继续产生热量,t =2s 时产生的热量等于消耗的电能,可知发热盘产生的热量为
Q=W=P 热t =1000W ⨯2s=2000J
发热盘的初温度为t 0=102℃,若末温度为t ,则由Q=cm (t -t 0)可知末温度大小为
032000J +102=1100.510J/()0.5k k g
g Q t t cm =+=⋅⨯⨯℃℃℃ 即开关S1的断电温度应设置为110℃。

答:(1)闭合S 3时,电磁泵的电功率为20W ;
(2)电热水壶处于加热状态且不抽水时,电路中的电阻是多48.4Ω;
(3)应将S 1的断电温度设置为110℃。

2、(1)4.2×107J ;(2)50℃
【详解】
解:(1)完全燃烧0.3kg 的氢燃料放出的热量
Q 放=m 氢q 氢=0.3kg×1.4×108J/kg=4.2×107J
(2)由题意可知,水吸收的热量
Q 吸=Q 放=4.2×107J
由Q 吸=cm ∆t 得水升高的温度
()734.210J 504.210J/kg 200kg Q t c m ⨯∆===⨯⋅⨯吸
水℃℃ 答:(1)质量为0.3kg 的氢燃料完全燃烧放出的热量为4.2×107J ;
(2)水升高的温度为50℃。

3、(1)10min ;(2)77.3610J ⨯;(3)32.6%
【详解】
解:(1)由速度公式可得,轿车按设计时速从汽车南站匀速行驶到机场的时间为
20km 1==h=10min 120km/h 6
s t v = (2)由热值公式可得,轿车在这一行驶过程中消耗的汽油完全燃烧放出热量为
774.610J/kg 1.6kg=7.3610J ==Q qm ⨯⨯⨯放
(3)汽车做匀速直线运动,牵引力和阻力是一对平衡力,大小相等,轿车在该段行驶中牵引力做的功为
371200N 2010m 2.410J W Fs fs ===⨯⨯=⨯
轿车消耗汽油行驶做功的效率是
77%72.410J 100%=100%3=3.610J
2.6W Q η=⨯⨯⨯⨯放 答:(1)轿车按设计时速从汽车南站匀速行驶到机场需要10min ;
(2)轿车在这一行驶过程中消耗的汽油,完全燃烧能放出77.3610J ⨯热量;
(3)轿车在该段行驶中所受阻力为1200N ,则轿车消耗汽油行驶做功的效率是32.6%。

4、(1)1m 2;(2)1.5×104N ;(3)33.75%
【详解】
解:(1)货车的质量
m =30t=3×104kg
货车受到的重力
G =mg =3×104kg×10N/kg=3×105N
货车静止在水平地面上,对地面的压力大小等于它所受的重力,即
F 压=
G =3×105N
货车车轮与水平地面接触的总面积
525310N 1m 310Pa
F S p ⨯===⨯压 (2)发动机的输出功率
P =225kW=2.25×105W

W Fs P Fv t t
=== 得牵引力
542.2510W 1.510N 15m/s
P F v ⨯===⨯
由于货车做匀速直线运动,牵引力和阻力是平衡力,所以阻力
f =F =1.5×104N
(3)货车匀速行驶的路程
s =9km=9×103m
牵引力做功
4381.510N 910m 1.3510J W Fs ==⨯⨯⨯=⨯
放出的热量
7810kg 410J/kg 410J Q mq ==⨯⨯=⨯放
发动机的效率
881.3510J 33.75%4.010J
W Q η⨯===⨯放 答:(1)货车车轮与水平地面接触的总面积是1m 2;
(2)货车受到的阻力是1.5×104N ;
(3)货车发动机的效率是33.75%。

5、(1)5310Pa ⨯;(2)1600N ;(3)46.4%
【详解】
(1)小汽车静止在水平路面上,重力与支持力是一对平衡力,故有
600kg 10N/kg 6000N F G mg ===⨯=
对路面的压强为
5436000N 310Pa 45010m
F p S -===⨯⨯⨯ (2)汽车匀速行驶的速度为
90km /h 25m /s v ==
汽车匀速行驶,水平方向摩擦力与牵引力是一对平衡力,根据
W Fs P Fv t t
=== 可得
4410W 1600N 25m /s
P f F v ⨯====牵 (3)牵引力所做的有用功为
581600N 10m 1.610J W F s ==⨯=⨯牵
消耗燃油的质量为
333310kg 0.7510kg /m 10m m V ρ-⨯==⨯⨯=7.5
燃油燃烧放出的热量为
787.5kg 4.610J /kg 3.4510J Q mq ==⨯⨯=⨯
该汽车发动机的效率
881.610J 100%100%46.4%3.4510J
W Q η⨯=⨯=⨯≈⨯ 答:(1)小汽车静止在水平路面上时,它对路面的压强为5310Pa ⨯;
(2)若小汽车在平直公路上以额定功率匀速行驶,速度为90km /h ,小汽车行驶过程中受到的阻力为1600N ;
(3)若该车在同一条平直公路上以额定功率匀速行驶100km ,则该汽车发动机的效率为46.4%。

四、实验探究
1、 乙 乙 见解析 见解析
【详解】
(1)[1]由图2可知,相同时间内,乙杯水温下降得快,在初温都为70℃时,乙杯中的热水先降温至40℃。

(2)[2][3]由题意可知,甲乙都为水、质量相等,在0~10min内Δt甲<Δt乙,根据Q=cmΔt可知:Q甲<Q乙,即乙杯中的水放出的热量较多。

(3)[4]因热水降温快慢可能与两个杯子开口散热面积的大小和杯身散热的情况有关,则在设计实验时,要运用控制变量法,故实验步骤如下:
①将玻璃杯A和玻璃杯B外表面包上隔热材料;
②将玻璃杯A和玻璃杯B倒入质量相等的热水;
③用温度计测量玻璃杯A和玻璃杯B中热水对应的温度t1;
④每隔五分钟再次测量温度,重复4次,在下表中记录对应的温度:
⑤分析数据,得出结论。

2、温度保持不变晶体小于固液共存 <
【详解】
(1)[1][2]图乙中,0~1min温度升高,1~5min温度保持不变,5~7min温度升高,所以该物质是晶体,晶体熔化过程中持续吸热,温度保持不变。

(2)[3]图乙中B点到C点,物质在不断吸热,内能增大,所以B点内能小于C点内能。

[4]第2min时,物质在熔化过程中,物质不断由固态变为液态,试管内的物质为固液共存态。

(3)[5]图象中AB段和CD段升高的温度相同,AB段时间小于CD段时间,即AB段吸收的热量小于
=∆可知AB段固态物质的比热容小于CD段液态物质的比热容。

CD段吸收的热量。

由Q mc t。

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