粤沪版物理九年级上册同步提优训练：第十二章 内能与热机 本章复习（Word有答案）

章末复习
　　　　　　　　　　 　　　　 　　
易错点一　混淆“温度、热量和内能”的概念
例1　[2020·临沂] 关于温度、热量和内能,下列说法正确的是 (　　)
A.0 ℃的冰块内能为零
B.温度高的物体含有的热量多
C.热传递的方向由内能大小决定
D.物体吸收热量,温度不一定升高
[易错总结] (1)热量是过程量,只存在于热传递或热交换过程中,只能说吸收或放出热量。(2)发生热传递的条件是存在温度差。(3)内能是物体内所有的分子动能和分子势能的总和,物体吸收热量后,内能增加,温度可能升高,也可能不变。
易错点二　对做功改变物体内能的过程模糊
例2　[2019·绵阳] 如图所示,用塞子塞紧瓶口,再用打气筒向瓶内打气,当瓶内气压达到足够大时,塞子从瓶口冲出。下列关于瓶内气体的说法,正确的是 (　　)
A.向瓶内打气,外界对气体做功,气体内能减少
B.向瓶内打气,气体对外界做功,气体内能增加
C.塞子从瓶口冲出,气体对外界做功,气体内能减少
D.塞子从瓶口冲出,外界对气体做功,气体内能不变
[易错总结] 分析物体内能的变化情况时,先确定研究对象,物体对外做功,即研究对象施力作用在研究对象以外的物体上,作为研究对象的物体内能减少;外界对物体做功,即外界有力作用在研究对象上,作为研究对象的物体内能增加。
易错点三　对比热容的概念理解有误区
例3　根据表中的数据,下列判断正确的是 (　　)
一些物质的比热容[J/(kg·℃)]
水 4.2×103 铝 0.88×103
煤油、冰 2.1×103 干泥土 0.84×103
砂石 0.92×103 铜 0.39×103
　　A.不同物质的比热容不可能相同
B.在阳光照射下,干泥土比湿泥土升温慢
C.因为水的比热容较大,所以沿海地区比内陆地区昼夜温差大
D.质量相等的铝块和铜块升高相同的温度,铝块吸收的热量多
例4　将质量相同的甲、乙、丙三块金属加热到相同的温度后,放到上表面平整的冰块上。经过一定时间后,冰块形状基本不再变化时的情形如图所示。则金属的比热容大小相比 (　　)
A.c甲最大 B.c乙最大
C.c丙最大 D.c甲=c乙=c丙
[易错总结] (1)比热容反映的是物质的吸、放热能力,即质量相同、温度变化相同时,吸收或放出热量多的比热容大。(2)比热容是物质的一种特性,只与物质的种类和状态有关,与物体的质量、物质吸收或放出的热量、物体的温度变化等因素无关。
易错点四　不能合理地利用热量的计算公式解决问题
例5　如图甲所示是“探究不同物质吸热升温现象”的实验装置。用相同的酒精灯分别对a、b两液体加热,根据测得的数据分别描绘出两液体的温度随时间变化的图像如图图图乙所示。不计热量损失,分别用ma、mb、ca、cb表示a、b两液体的质量和比热容,现有以下判断:
(1)若ma=mb,则ca>cb;(2)若ma=mb,则camb;(4)若ca=cb,则ma其中正确的是 (　　)
A.(1)(3) B.(1)(4) C.(2)(3) D.(2)(4)
[易错总结] (1)根据“温度—时间”图像中的横轴“时间”可判断物质吸收热量的多少。(2)比较不同物质的比热容,根据c=可知,可控制m和Q(加热时间)相同,比较温度变化,温度变化大的比热容小。(3)比较物质的质量,根据m=可知,可控制c和Q(加热时间)相同,比较温度变化,温度变化大的质量小。
易错点五　对“比值法”的迁移应用有障碍
例6　物理兴趣小组的同学在研究“沙子和水谁的吸热本领大”时,选用了两个完全相同的酒精灯分别给质量都是200 g的沙子和水加热。他们绘制出沙子与水的温度随加热时间变化的图像如图所示。已知水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃),请解答下列问题:
(1)图示中哪个是沙子吸热升温的图像
(2)加热2 min时,水吸收了多少热量
(3)试求出沙子的比热容。
[易错总结] (1)物质的比热容与吸收(放出)热量的多少无关。(2)沙子吸收的热量无法直接测量,但用两个完全相同的酒精灯加热,在相同的时间内水和沙子吸收的热量可认为相同,所以计算沙子吸收的热量可转换为计算水在相同的时间内吸收的热量。(3)沙子在一定的时间内吸收的热量与质量和对应的温度变化量乘积之比等于沙子的比热容。
实验一:“测量燃料的热值”
例7　在比较不同燃料热值的实验中,小明利用如图所示两套完全相同的实验装置,分别在燃烧皿中放入质量相同的酒精和碎纸片,同时点燃后对质量和初温都相同的水加热,记录燃料燃烧相同时间后水升高的温度Δt。
(1)为了完成实验,除了图示装置与天平外还需要的一个测量工具是　　　　。
(2)实验中通过　　　　　　　　　　(选填“加热的时间”或“温度计升高的示数”)来比较燃料燃烧放出的热量。
(3)小明设计的方案　　　　(选填“能”或“不能”)比较酒精和碎纸片的热值,理由是　 　。
【变式延伸】结合上例探究以下问题:
同组的小强同学设计了如图所示实验装置,来比较不同燃料的热值和不同物质的比热容,甲、乙、丙装置完全相同。燃料的质量都是10 g,烧杯内的液体质量、初温相同。
(1)比较不同燃料的热值,应选择　　　　两图进行实验;比较不同物质的比热容,应选择　　　　两图进行实验。
(2)若在研究不同燃料热值的实验中,记录的数据如图图下表所示:
燃料 加热前液体 温度/℃ 燃料燃尽时液 体温度/℃ 燃料的热值/ (J·kg-1)
1 15 35 2.4×106
2 15 25
根据表中数据计算:完全燃烧10 g燃料1放出的热量为　　　　J;燃料2的热值是
　　　　J/kg。
(3)通过实验得到的燃料热值与实际值相比偏　　　　(选填“大”或“小”)。
实验二:“测定物质的比热容”
例8　为了比较水和沙子吸热本领的大小,小文做了如图所示的实验:在两个相同的烧杯中,分别装有质量、初温都相同的水和沙子,用两个相同的酒精灯对其加热,实验数据记录如图图下表。
物质 质量/g 升温10 ℃ 所需时间/s 升温20 ℃ 所需时间/s 升温30 ℃ 所需时间/s
沙子 30 51 92 124
水 30 92 163 220
(1)组装实验器材时应按照　　　　　　(选填“由下而上”或“由上而下”)的顺序。
(2)在此实验中用　　　　　　　　　表示水和沙子吸热的多少。
(3)分析表中的实验数据可知:当物体温度变化量和　　 相同时,水吸收的热量　　(选填“大于”或“小于”)沙子吸收的热量。
(4)如图图果加热相同的时间,质量相同的水和沙子,　　　　升高的温度更高。
　　【变式延伸】结合上例探究以下问题:
如图甲所示,同组的小华同学用相同的加热装置分别给质量和初温都相同的水和煤油加热,并记录加热时间和升高的温度,根据记录的数据作出了两种液体的温度随时间变化的图像(如图图图乙所示)。
(1)实验中给水和煤油加热相同的时间,水和煤油吸收的热量　　　　(选填“水比较多”“煤油比较多”或“一样多”);要使水和煤油升高相同的温度,应给　　　　加热更长的时间,这说明　　　　的吸热能力强些。
(2)实验中搅拌棒的作用是　 。
(3)已知水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃),则煤油的比热容是　　　　　　　　　。
　　　　　　　　　　 　　　　 　　
答案
[思维导图建构]
1.(1)动　势　(2)热传递　做功
2.(1)内能　(2)增加　减少
3.(1)完全　比　(2)qm　(3)种类　
4.(1)吸、放热　(2)升高(或降低)1 ℃　(3)cmΔt　
(5)种类　状态　
5.(1)做功　(2)压缩　(3)做功
[易错考点专训]
例1　D　解： 一切物体在任何温度下都有内能,0 ℃的冰块也有内能,A错误;热量是一个过程量,不能说物体含有热量,B错误;热传递的方向由温度高低决定,C错误;物体吸收热量,内能增加,温度可能不变,D正确。
例2　C　解： 向瓶内打气时,外界对瓶内气体做功,瓶内气体的内能增加,气体的压强增大,增大到一定程度,塞子从瓶口冲出,此时气体对塞子做功(即对外界做功),气体的内能转化为塞子的机械能,气体的内能减少。
例3　D　解： 不同物质的比热容可能相同,如图图煤油和冰的比热容相同,A选项错误。水的比热容较大,所以湿泥土的比热容比干泥土要大一些。在阳光照射下,由公式Δt=可知,干泥土温度升高得更快,B选项错误。沿海地区水多,内陆地区水少、砂石多。因为水的比热容较大,白天,相同质量的水和砂石比较,吸收相同的热量,水的温度升高得少;夜晚,放出相同的热量,水的温度降低得少,使得沿海地区昼夜温差小,C选项错误。质量相等的铝块和铜块,升高相同的温度,由于铝的比热容比铜的比热容大,根据公式Q吸=cmΔt可判断,铝块吸收的热量多,D选项正确。
例4　C　解： 三个金属块的末温(为冰的熔点)相同,初温相同,即三个金属块降低相同的温度,由图可知放出的热量大小关系为Q甲例5　D　解： 由题意知,相同时间内两种液体吸收的热量相同,由图乙可以得到升高的温度与吸收热量的关系,利用Q=cmΔt的变形公式对比热容和质量大小作出判断。若ma=mb,吸收相同的热量,a的温度升高得多,由c=知,a的比热容较小,b的比热容较大,故(1)错误、(2)正确。若ca=cb,吸收相同的热量,a的温度升高得多,由m=知,a的质量较小,b的质量较大,故(3)错误、(4)正确。
例6　(1)图(a)表示的是沙子吸热升温的过程。因为沙子和水的质量相等,沙子的比热容比水小,由公式Δt=可知,吸收相同热量时,沙子温度升高得多,所以图(a)表示的是沙子吸热升温的过程。
(2)由图(b)可知,加热2 min水的温度从20 ℃上升到70 ℃,水吸收的热量:
Q水吸=c水m水Δt水=4.2×103 J/(kg·℃)×0.2 kg×(70 ℃-20 ℃)=4.2×104 J。
(3)相同时间内酒精灯燃烧放出的热量相同,在2 min的时间内,Q沙吸=Q水吸=4.2×104 J,
加热2 min,沙子的温度从20 ℃上升到250 ℃,
Δt沙=250 ℃-20 ℃=230 ℃,m沙=200 g=0.2 kg,
故沙子的比热容:c沙==≈0.9×103 J/(kg·℃)。
[重点实验突破]
例7　(1)停表　(2)温度计升高的示数
(3)不能　相同时间内燃烧掉的酒精和碎纸片的质量不一定相等
解： (1)实验中,要测量加热时间,需要用到停表。
(2)因燃料的热值不能直接测量,但燃料燃烧放出的热量可以被水吸收,从而使水温发生变化;所以可以通过温度计升高的示数来比较燃料燃烧放出热量的多少。
(3)由于相同时间内两种燃料燃烧的质量不能比较,所以不能比较两种燃料热值的大小。
【变式延伸】
(1)甲、乙　甲、丙　(2)2.4×104　1.2×106　(3)小
解： (1)为了比较热值大小,要用相同质量的不同燃料加热同一种液体,控制液体的质量相同,通过温度计的示数变化得出吸热多少,进而判断热值大小,应选择甲和乙两图进行实验;为了比较两种液体的比热容,需要燃烧相同的燃料,加热不同的液体,让液体的质量和温度的变化相同,通过比较加热时间,进而判断两种物质比热容的大小关系,应选择甲和丙两图进行实验。
(2)完全燃烧10 g燃料1放出的热量:
Q1=m1q1=0.01 kg×2.4×106 J/kg=2.4×104 J。
由于Q放=Q吸,则相对燃料1有:cmΔt1=m1q1,即cm×(35 ℃-15 ℃)=m1×2.4×106 J,
相对燃料2有:cmΔt2=m2q2,即cm×(25 ℃-15 ℃)=m2q2,
m1=m2=0.01 kg,
联立以上三式可得:q2=1.2×106 J/kg。
(3)因为存在热损失,燃料燃烧放出的热量没有全部被液体吸收,所以测得的热值会偏小。
例8　(1)由下而上
(2)加热时间的长短
(3)质量　 大于　(4)沙子
解： (1)酒精灯需用外焰加热,所以要先放好酒精灯,再固定铁圈的高度;而温度计的玻璃泡要浸没到液体中,但不能碰到容器壁和容器底,所以放好烧杯后,再调节温度计的高度,因此必须按照自下而上的顺序组装实验器材。
(2)实验采用相同的酒精灯加热,加热时间越长,沙子和水吸收的热量越多,因此实验中用加热时间的长短表示水和沙子吸热的多少。
(3)由表中数据知质量相同的水和沙子,升高相同的温度,水所需加热时间比沙子长,所以水吸收的热量大于沙子吸收的热量。
(4)由(3)可推知,加热相同的时间,质量相同的水和沙子,沙子升高的温度更高。
【变式延伸】
(1)一样多　水　水　
(2)使物质均匀受热
(3)2.1×103 J/(kg·℃)
解： (1)用同样的加热装置给水和煤油加热相同的时间时,水和煤油吸收的热量一样多;由图可知,要使水和煤油升高相同的温度,应给水加热更长的时间,则水的吸热能力强些。(2)用搅拌棒对煤油和水进行搅拌,是为了使物质均匀受热。(3)由图乙可知,加热4 min时,水的温度升高了4 ℃-2 ℃=2 ℃,而煤油的温度升高了6 ℃-2 ℃=4 ℃,根据c=可知,相同质量的水和煤油吸收相同的热量,比热容与升高的温度成反比,已知水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃),则煤油的比热容是×4.2×103 J/(kg·℃)=2.1×103 J/(kg·℃)。