3.5物体的内能 同步练习（含解析）

物体的内能
一、单选题
1.如图所示，对于图片中所描述的物理过程，下列分析中正确的是（ ）
①图甲，厚玻璃内的空气被压缩时，空气的内能增大，与热机的压缩冲程原理相同。
②图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气的内能减少，与热机的做功冲程原理相同。
③图乙，瓶塞跳起前，打气筒对瓶内气体打气、加压时，空气的内能不断增加，与热机的做功冲程原理相同。
④图丙，试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，水蒸气的内能减少，与热机的做功冲程原理相同。
⑤图丙，试管内的水在被点燃的酒精灯加热的过程中，能量时刻只发生着转移。
⑥图丁，汽缸内的气体推动活塞向下运动时，气体的内能不断增大，是热机的做功冲程。
A. ①②④ B. ③④⑥ C. ③④⑤ D. ①④⑤
2.下列关于“热机”的说法中，正确的是( )
A. 通过技术改进，热机效率可达100%
B. 做功冲程将机械能转化为内能
C. 热机常用水作冷却剂，是因为水的沸点高
D. 火箭发动机属于热机
3.母亲节，小秦为妈妈煮了一锅热气腾腾的面条，下列分析正确的是( )
A. 面条入锅后温度升高，内能增加
B. 煮面条时，主要通过做功的方式改变了面条的内能
C. 闻到了面条的香味，表明扩散只在气体中发生
D. 面条没有粘到一起，表明分子间有斥力
4.航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度，如图甲。汽油机的工作冲程，如图乙。下列哪种说法不符合实际( )
A. 牵引索与蒸汽活塞连接的两个滑轮均是定滑轮
B. 舰载机获得的牵引力是因为气缸内的蒸汽体积膨胀，从而推动活塞
C. 气缸内的蒸汽推动活塞后，内能增加
D. 从能量转化角度讲，蒸汽弹射装置工作时与图乙中C所示的原理相似
5.氢燃料电池汽车作为一种真正意义上的“零排放，无污染”载运工具，是未来新能源清洁动力汽车的主要发展方向之一。氢燃料电池是使用氢做燃料，其基本原理是电解水的逆反应。与传统汽油机相比，它的能量转化效率高达60-80%，比汽油机效率高1．5~2倍。下列有关氢燃料电池和汽油机的说法中，错误的是( )
A. 氢燃料电池工作原理可用化学方程式表示为：2H2+O2 H2O
B. 氢燃料电池驱动汽车行驶时能量转化过程为：化学能→内能→机械能
C. 四冲程汽油机的吸气、排气和压缩三个冲程都没有能量转化
D. 汽油机效率低的主要原因是排出废气带走大量能量、燃料不完全燃烧等
6.CCTV—10 科教频道，《大“真”探》——“野外求生”栏目深受大家喜欢，下列说法正确的是（ ）
A. 钻木取火其原理是摩擦生热，机械能转化为热能
B. 在进入洞穴时要点火把，可探试洞穴内的二氧化碳是否过量
C. 在野外进行活动时，如果找不到淡水水源，可以将海水过滤后饮用
D. 登山杖的主要作用是利用杠杆支撑身体，爬山可以消耗更少的化学能
7.下列是关于水蒸发致冷现象的解释，
①水分子运动速度有大有小；
②剩余的水内能减少，温度降低；
③剩余的水分子运动速度相对较小；
④速度大的水分子动能大，更易摆脱周围分子的“束缚”，跑到空气中。
此解释合理的顺序是（ ）
A. ①④③② B. ②③①④ C. ③①④② D. ④③②①
8.关于物体的内能，下列说法中正确的是（ ）
A. 物体的内能增加，可能是从外界吸收了热量
B. 0℃的冰熔化成0℃的水内能不变
C. 汽油机的压缩冲程是把内能转化为机械能
D. 热量总是从内能大的物体向内能小的物体转移
9.下列事例中，改变物体内能的途径与其他三项不同的是（ ）
A. 柴火烧水 B. 压缩空气发热
C. 冬天搓手取暖 D. 钻木取火
10.一网友发现小鸟停在铁栏杆上，误以为小鸟在停驻休息，观察后发现它的双脚被冻结在栏杆上。他慢慢接近，小鸟受惊拍动翅膀；为了避免小鸟双脚受伤，他便一把抓住，试图以手的温度让冰融化。由于效果不佳，他干脆吹气融冰。经过他的不断努力，小鸟获得了自由。根据上述材料，下列分析不合理的是（ ）
A. 以手的温度让冰熔化，是通过做功的方式实现
B. 吹气融冰，是用热传递的方式让冰熔化
C. 小鸟双脚被冻结在铁栏杆上，与铁是热的良导体有关
D. 小鸟拍动翅膀，消耗体内有机物,将化学能转化为机械能
11.下列物态变化的现象中不可能发生的是（ ）
A. 物体吸收热量，温度保持不变
B. 固体在熔化过程中，不断吸热，温度不断升高
C. 把一块﹣10℃的冰放到0℃的房间里，冰会慢慢地熔化
D. 水的沸点会低于或高于100℃
12.下图是汽油机一个工作循环的四个冲程，顺序是( )
A. 甲乙丙丁 B. 乙丙甲丁 C. 丁丙乙甲 D. 丁甲丙乙
二、填空题
13.2018年5月14日，川航3U8633航班客机驾驶舱右侧风挡玻璃突然破裂，机长极其恶劣条件下操纵飞机成功降落，被称誉为一次“世界级”的备降。飞机玻璃破裂的瞬间，此时气流的方向是 (填“从外界到驾驶舱”或“从驾驶舱到外界”)。该过程中驾驶舱内的空气内能会发生相应变化，与此时驾驶舱内空气内能改变原理相似的课本实验是 (填“甲”或“乙”)。
14.1901年，挪威人伯克兰制造出世界上第一台电磁发射器，首开电磁炮先河.为了认识电磁炮的一些特性，某同学制作了一个电磁炮模型，其原理如图所示。螺线管通电后，在磁力作用下，铁制撞针迅速前移，推动炮弹射出炮筒。
（1）如果要通过增强电磁炮中螺线管磁场强度，来增大炮弹的弹出速度，可行的方法有________。
（2）炮弹飞出管口后飞行的过程中，由于受到空气摩擦，机械能逐渐减少，温度升高，内能逐渐增加，其内能增加的方式是________。
三、解答题
15.十八世纪，瓦特发明的冷凝器蒸汽机，推动了人类第一次工业革命。如图为利用瓦特蒸汽机提升物体的工作示意图，蒸汽机的工作原理为：打开阀门 A、关闭阀门 B，高压蒸汽进入汽缸，推动活塞上行。当活塞到达汽缸顶部时，关闭阀门A、打开阀门B，蒸汽进入冷凝器，汽缸内压强减小，活塞下降。如此循环往复。
（1）蒸汽推动活塞上行过程中，能量转化是________。
（2）蒸汽机活塞上行过程与汽油机的________冲程相似。
（3）蒸汽机工作时，汽缸内部压强为 1.1×106帕，若活塞面积为0.1米2 ， 则活塞受到蒸汽的压力是多少？
（4）蒸汽机活塞往复运动，通过杠杆和定滑轮对重物做功。若物体质量为 200 千克，活塞每次上升高度为0.6米，则活塞上升一次蒸汽机对物体做了多少有用功？假设活塞每分钟向上运动100次，该蒸汽机对物体做有用功的功率为多少？
四、实验探究题
16.回答下列问题：
（1）如图1所示，在烧瓶内装入少量水，用气筒往瓶里打气，在瓶塞跳出的瞬间，瓶内出现白雾．该白雾是水蒸气________ （填物态变化名称）形成的．该实验说明，________ 是改变物体内能的一种方式．
（2）在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”某同学提出如下猜想：
猜想Ⅰ．与两物体接触面的粗糙程度有关；猜想Ⅱ．与两物体之间压力大小有关．
①为了验证上述猜想，他采用了如图2所示的装置进行实验，使固定物体上表面水平，用弹簧测力计水平拉动木块，使木块在固定物体上滑动．为了用弹簧测力计示数表示滑动摩擦力的大小，应让木块沿水平方向做________ 运动．
②实验时，他用弹簧测力计测出木块所受重力为1.0N，已知每个钩码质量为50g．通过在木块上面添加钩码来改变木块与固定物体之间的压力大小；通过更换木块下面的固定物体来改变接触面之间的粗糙程度．该同学准备了较长的木板和铁板作为可供选择的固定物体．他做了3次实验，并将实验数据记录在表格中．
实验序号 固定物体 木块上放置钩码的数量（个） 弹簧测力计示数（N）
1 铁板 1 0.5
2 铁板 2 0.6
3 木板 1 0.3
分析　________ 　（填写实验序号）两次实验数据，可以初步验证猜想Ⅰ．
分析________ 填写实验序号）两次实验数据，可以初步验证猜想Ⅱ．
（3）________
莉莉利用如图3所示的实验电路测量小灯泡的额定功率，已知待测小灯泡额定电压为4.5V，小灯泡额定功率约为1W，电源电压恒为6V．
①闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片　________ 　（选填“A”或“B”）端．
②若有三个滑动变阻器，规格分别为R1（5Ω 2A）、R2（20Ω 1A），R3（100Ω 0.1A），则应选择________ 　 　（选填“R1”、“R2”或“R3”）．
③将滑动变阻器阻值调到最大，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表无示数，电压表示数接近电源电压，经检查灯泡是完好的，则故障可能是导线　________ 　（选填“a”、“b”、“c”、“d”、“e”、“f”、“g”）出现断路．
④排除故障后，移动滑动变阻器的滑片，当电压表示数为4.5V时，电流表示数如图4所示，则小灯泡额定功率的测量值为　________
⑤若该小灯泡被烧坏了，断开开关后，某同学用规格为“4.5V 1.5W”的小灯泡替换已烧坏灯泡．闭合开关后，为使其两端电压达到额定电压，应让滑动变阻器的滑片（选填“位置不变”、“向A端移动”、“向B端移动”）．
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】 A
【解析】【分析】（1）外界对物体做功，物体的内能增加；物体对外界做功，物体的内能减少；
（2）热机的做功冲程，将内能转化为机械能；压缩冲程，将机械能转化为内能，据此分析判断。
【解答】①图甲，厚玻璃内的空气被压缩时，将机械能转化为内能，空气的内能增大，与热机的压缩冲程原理相同，故①正确；
②图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，内能转化为塞子的机械能，空气的内能减少，与热机的做功冲程原理相同，故②正确；
③图乙，瓶塞跳起前，打气筒对瓶内气体打气、加压时，机械能转化为内能，空气的内能不断增加，与热机的压缩原理相同，故③错误；
④图丙，试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，内能转化为塞子的机械能，水蒸气的内能减少，与热机的做功冲程原理相同，故④正确；
⑤图丙，试管内的水在被点燃的酒精灯加热的过程中，能量时刻即发生着转移，又发生着转化，故⑤错误；
⑥图丁，汽缸内的气体推动活塞向下运动时，内能转化为活塞的机械能，气体的内能不断减小，是热机的做功冲程，故⑥错误。
那么正确的是①②④。
故选A。
2.【答案】 D
【解析】【分析】根据对热机的认识判断。
【解答】A.通过技术改进，只能减小额外功的数量，而不能将其变为零，因此热机效率不可能达到100%，故A错误；
B.做功冲程将内能转化为机械能，故B错误；
C.热机常用水作冷却剂，是因为水的比热容大，故C错误；
D.火箭发动机属于热机，故D正确。
故选D。
3.【答案】 A
【解析】【分析】（1）根据内能和温度的关系分析；
（2）改变物体内能的方式：①做功；②热传递；
（3）固体、液体和气体，都能发生扩散现象；
（4）注意水在面条之间所起的作用。
【解答】A.面条入锅后温度升高，内能增加，故A正确；
B.煮面条时，主要通过热传递的方式改变了面条的内能，故B错误；
C.闻到了面条的香味，表明扩散可以发生在气体中，但不能说明固体和气体不能发生扩散，故C错误；
D.面条没有粘到一起，是因为面条之间有水起到润滑作用，故D错误。
故选A。
4.【答案】 C
【解析】【分析】（1）不随物体一起运动的滑轮是定滑轮；跟随物体一起运动的滑轮是动滑轮；
（2）根据弹射装置的工作过程分析；
（3）外界对物体做功，物体内能增加；物体对外界做功，物体内能减少；
（4）热机的压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能。
【解答】A.牵引索与蒸汽活塞连接的两个滑轮，不随飞机的前进而前进，所以均是定滑轮，故A正确不合题意；
B.舰载机获得的牵引力是因为气缸内的蒸汽体积膨胀，从而推动活塞，故B正确不合题意；
C.气缸内的蒸汽推动活塞后，内能转化为飞机的机械能，因此它的内能减少，故C错误符合题意；
D.从能量转化角度讲，蒸汽弹射装置工作时，将内能转化为机械能，与热机的做功冲程相似，即与图乙中C所示的原理相似，故D正确不合题意。
故选C。
5.【答案】 C
【解析】【分析】（1）氢气燃烧，即与氧气反应生成水，据此写出反应的化学方程式；
（2）根据燃料电池的工作过程分析能量转化；
（3）压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能；
（4）能量散失、燃料不完全燃烧都是造成热机效率低下的原因。
【解答】A.氢燃料电池工作原理可用化学方程式表示为： 2H2+O2 H2O ，故A正确不合题意；
B.氢燃料燃烧，将化学能转化为内能，然后内能转化为汽车的机械能，故B正确不合题意；
C.四冲程汽油机的压缩将机械能转化为内能，故C错误符合题意；
D.汽油机效率低的主要原因是排出废气带走大量能量、燃料不完全燃烧等，故D正确不合题意。
故选C。
6.【答案】 A
【解析】【分析】（1）根据内能的改变方法判断；
（2）根据氧气的性质判断
（3）过滤操作用于分离液体和不溶于液体的固态物质；
（4）根据能量守恒定律分析。
【解答】A.钻木取火其原理是摩擦生热，机械能转化为热能，故A正确；
B.在进入洞穴时要点火把，如果火把正常燃烧，那么洞穴内氧气含量正常；如果火把熄灭，那么说明洞穴内氧气不足，但是不能说明二氧化碳过量，故B错误；
C.过滤操作不能去掉海水中溶解的盐分，故C错误；
D.登山杖的主要作用是利用杠杆支撑身体，起到省力的作用，但是不能减小消耗的化学能，反而会增加，故D错误。
故选A。
7.【答案】 A
【解析】【分析】解释水蒸发致冷时，先描述水分子的运动速度有差异，再说明哪部分水分子容易跑到空气中，最后说明剩余水分子的速度大小，进而判断剩余水的内能和温度变化。
【解答】关于水蒸发致冷的现象，解释如下：
①水分子运动速度有大有小；
②速度大的水分子动能大，更易摆脱周围分子的“束缚”，跑到空气中。
③剩余的水分子运动速度相对较小；
④剩余的水内能减少，温度降低。
那么正确的顺序是：①④③②。
故选A。
8.【答案】 A
【解析】【分析】（1）根据内能的改变方式判断；
（2）吸热，内能增大；放热，内能减少；
（3）根据内燃机的能量转化分析；
（4）根据热传递的方向分析。
【解答】A.物体的内能增加，可能是吸收了热量，也可能是外界对物体做功，故A正确；
B.0℃的冰熔化成0℃ 的水，吸热，内能增大，故B错误；
C.汽油机的压缩冲程将机械能转化为内能，故C错误；
D.热量总是从温度高的物体向温度低的物体转移，故D错误。
故选A。
9.【答案】 A
【解析】【分析】改变物体内能的两种方式：热传递和做功；热传递改变物体内能的本质是能量的转移，做功改变物体内能的本质是能量的转换，据此判断。
【解答】柴火烧水，是将火焰的内能转移到水中，利用的热传递的方式改变内能；；压缩空气发热、冬天搓手取暖、钻木取火都是利用做功方式改变内能，故A符合题意。
故选A。
10.【答案】 A
【解析】【分析】改变内能的方式有做功和热传递；金属的导热性良好，容易把人体的热量导出，所以感觉更冷一些；动物活动时，消耗化学能，机械能增加。
【解答】A、手和冰之间发生热传递，使冰熔化，是通过热传递的方式改变物体的内能，故A说法错误；
B、吹气融冰，是用热传递的方式改变冰的内能，故B说法正确；
C、小鸟双脚被冻结在铁栏杆上，是因为铁是热的良导体，故C说法正确；
D、小鸟拍动翅膀，消耗体内有机物，将化学能转化为机械能，故D说法正确。
故答案为：A。
11.【答案】 C
【解析】【分析】（1）冰在熔化时虽然不断吸热，但温度保持不变；
（2）晶体和非晶体的区别：有无熔点，即在熔化时是否温度保持不变；
（3）熔化的条件：①达到熔点；②继续吸热；
（4）液体的沸点随气压的增大而升高。
【解答】A.物体吸收热量，温度保持不变，例如冰熔化时，故A正确不合题意；
B.固体在熔化过程中，不断吸热，温度不断升高，例如非晶体，故B正确不合题意；
C.把一块﹣10℃的冰放到0℃的房间里，冰吸热温度可以达到熔点0℃，此时冰就不能从空气中吸热了，因此熔化无法进行，故C错误符合题意；
D.当水面上方的气压改变时，水的沸点会低于或高于100℃，故D正确不合题意。
故选C。
12.【答案】 C
【解析】【分析】首先根据活塞的运行方向和气门的关闭判断每个冲程的名字，然后再根据吸气、压缩、做功和排气的顺序排列即可。
【解答】甲：活塞向上运动，一个气门打开，为排气冲程；
乙：活塞向下运动，两个气门关闭，为做功冲程；
丙：活塞向上运动，两个气门关闭，为压缩冲程；
丁：活塞向下运动，一个气门打开，为吸气冲程。
正确的顺序应该是：丁丙乙甲。
故选C。
二、填空题
13.【答案】 从驾驶舱到外界；乙
【解析】【分析】（1）气体总是从压强大的地方向压强小的地方流动；
（2）根据做功改变物体内能的知识分析判断。
【解答】（1）飞机在空中高速飞行，则窗外的气压小于机舱内的气压，那么飞机玻璃破裂的瞬间，此时气流的方向是从驾驶舱到外界。
（2）驾驶舱内的空气向外运动时，相当于对外界做功，自身的内能降低；在图乙中，瓶塞跳出时，锥形瓶内气体对瓶塞做功，将内能转化为机械能，本身内能减小，故选乙。
14.【答案】 （1）增大螺线管中的电流（或增加线圈匝数）
（2）做功
【解析】【分析】（1）根据影响电磁铁磁场强弱的因素分析解答；
（2）改变物体内能的方式：①做功，本质是能量的转化；②热传递，本质是能量的转移。

【解答】（1）如果要通过增强电磁炮中螺线管磁场强度，来增大炮弹的弹出速度，可行的方法有：增大螺线管中的电流（或增加线圈匝数）。
（2）炮弹飞出管口后飞行的过程中，由于受到空气摩擦，机械能逐渐减少，温度升高，内能逐渐增加，其内能增加的方式是做功。

三、解答题
15.【答案】 （1）内能→机械能
（2）做功
（3）解：F=pS=1.1×106 Pa×0.1m2 =1.1×105 N
答：活塞受到蒸汽的压力为1.1×105N。
（4）解：h物= ×0.6m=0.3m
W有 =G物h物= m物gh物 =200kg ×10N/kg ×0.3m = 600J
P有= = =1000 W
答：蒸汽机对物体做有用功为 600J， 有用功的功率为 1000W
【解析】【分析】（1）根据能量转化的知识解答；
（2）汽油机的做功冲程，将内能转化为机械能；压缩冲程，将机械能转化为内能；
（3）根据公式F=pS计算活塞受到的蒸汽压力；
（4）首先根据相似三角形原理计算出物体上升的高度，然后根据W=Gh计算蒸汽机对物体做的功；再根据计算蒸汽机对物体做功的功率。
【解答】（1） 蒸汽推动活塞上行过程中，能量转化是内能→机械能 ；
（2）蒸汽机活塞上行过程与汽油机的做功冲程相似。
（3） 活塞受到蒸汽的压力是： F=pS=1.1×106 Pa×0.1m2 =1.1×105 N ；
（4）根据图片可知，根据相似三角形原理得到：；
即：；
解得： ；
活塞上升一次蒸汽机对物体做了功： W有 =G物h物= m物gh物 =200kg ×10N/kg ×0.3m = 600J ；
蒸汽机对物体做功的功率： 。
四、实验探究题
16.【答案】 （1）液化　；做功　
（2）匀速直线　；1、3；1、2　
（3）B；R2　；f；0.99；向A端移动　
【解析】【解答】解：（1）用气筒向装有少量水的瓶里打气，瓶内气压增大，当气压把瓶塞从瓶口推出时，瓶内气体对瓶塞做功，使气体自身的内能减少，温度降低，受温度降低的影响，瓶口周围的水蒸气液化成小水滴，这些小水滴就是看到的白雾，该现象表明，物体对外做功，物体的内能会减小．
（2）①为了用弹簧测力计示数表示滑动摩擦力的大小，应让木块沿水平方向做匀速直线运动，这时拉力与摩擦力是一对平衡力，大小才相等；
②若要验证摩擦力与两物体接触面的粗糙程度有关，应控制压力大小相同，只改变接触面不同，故1、3两次实验数据符合要求；
若要验证摩擦力与两物体之间压力大小有关，应控制接触面的粗糙程度相同，只改变压力大小不同，故1、2两次实验数据符合要求；
（3）①闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于最大阻值处，即应置于B端．
②由公式P=UI得，
灯泡正常工作时，电路中的电流：I==≈0.22A，所以变阻器R3不合适；
灯泡正常工作时，两端的电压为4.5V，滑动变阻器两端的电压为6V﹣4.5V=1.5V，
则变阻器的电阻为：R滑==≈6.8Ω，所以变阻器R1不合适；
因此在本实验中应选择的滑动变阻器是R2；
③将滑动变阻器阻值调到最大，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表无示数，说明电路为断路；
电压表示数接近电源电压，说明电压表可以与电源的两极接通．若经检查灯泡是完好的，则故障可能是导线f出现断路．
④读图4可知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，其示数为0.22A，则则小灯泡额定功率的测量值为P额=U额I′=4.5V×0.22A=0.99W．
⑤由公式P=可知，R= ， 额定电压不变，新更换小灯泡的额定功率变大，则电阻变小，
由串联分压可知，同等情况下其分压较小，闭合开关后，为使其两端电压达到额定电压，应让滑动变阻器的滑片向A端移动，以减小变阻器的阻值，减小变阻器的分压．
故答案为：（1）液化；做功；
（2）匀速直线；1、3； 1、2；
（3）①B；②R2；③f；④0.99；⑤向A端移动．
【分析】（1）改变物体内能的两种方法：对物体做功、热传递．对物体做功物体的内能增加，物体对外做功，物体的内能减少；物体吸收热量内能增加，物体放出热量内能减少；物质由气态变为液态称为液化；
（2）在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验中，利用二力平衡来测量摩擦力的大小；同时知道影响摩擦力大小的因素是压力和接触面的粗糙程度，据此根据控制变量法做出分析；
（3）①闭合开关前，变阻器滑片应置于最大阻值处；
②求出小灯泡正常发光时的电流，以及滑动变阻器接入电路的电阻，根据提供的滑动变阻器的最大电流和最大阻值进行选择；
③根据电压表、电流表和灯泡的工作情况，结合电路的三种状态，可对电路中可能出现的故障进行分析；
④根据电流表的量程和分度值，读出电流表的示数，再根据P=UI可计算电功率的大小；
(
…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
) (
※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
) (
…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
)
⑤计算所换的灯泡的电阻值，与原灯泡的电阻相比较，再根据串联分压，可判断滑片的移动情况．