沪科版物理九年级全册课课练：第十三章　内能与热机 章末复习（含答案）

章末复习
内能与热机
教材图片 图片解读
(1)做功可以改 变物体的内能 　如图图甲所示,迅速压下活塞,硝化棉就燃烧起来,说明硝化棉温度　　　　,内能　　　　;如图图乙所示,水沸腾后水蒸气把软木塞向上冲起,水蒸气的温度　　　　,内能　　　　,发生　　　　现象。这种改变物体内能的方式叫　　　　,其实质是　　　　　　能和　　　　能之间的相互转化
(2)热传递可以改 变物体的内能 　如图图所示,热传递的三种方式分别是　　　　、　　　、　　　　。热传递的条件是两物体或同一物体的不同部分间存在着　　　　　,能量从　　　　物体传递到　　　物体,其本质是　　　　在不同物体间的转移
(3)探究物质的 吸热能力 　如图图所示为探究物质吸热能力的实验装置,装置安装时要按照　　　　　的顺序,温度计的玻璃泡要浸没在液体中,且不能碰烧杯的　　　　　。为了研究方便,要取质量和初温　　　　的不同液体。搅拌器的作用是　　　　　　　　　,用相同的热源(酒精灯)加热的目的是　　　　　　　　　　,该实验通过　　　　　　　　　　　　　　　　或　　　　　　　　　　　　　来比较物质吸热的能力
(4)水的比热容 较大的应用 　如图图所示,用冷水冷却汽车发动机、用热水取暖等,都是利用了水的　　　　　　　的性质
(5)汽油机的工作原理 　如图图所示是汽油机的工作原理示意图,汽油机一个完整的工作循环包括　　　　冲程、　　　　冲程、　　　　冲程、　　　　冲程。其中压缩冲程中　　　　能转化为　　　　能;做功冲程中　　　　能转化为　　　　　　能。在这四个冲程中,只有　　　　　　冲程对外做功,其他三个冲程都是靠　　　　　　来完成的
判断下列说法的正误,并对错误的说法分析指正。
(　　)1.0 ℃的水没有内能。
分析指正: 　。
(　　)2.温度高的物体一定比温度低的物体内能大。
分析指正: 　。
(　　)3.同一物体,温度升高,内能一定会增加;温度降低,内能一定会减少
分析指正:　 。
(　　)4.物体温度升高,一定是吸收了热量。
分析指正: 　　。
(　　)5.物体吸收了热量,它的温度不一定升高。
分析指正: 　。
(　　)6.物体对外做功,物体含有的热量减少。
分析指正: 　　。
(　　)7.吸收相同热量时,温度升高越高的物体,其比热容越小。
分析指正: 　　。
(　　)8.根据c=,若物体的质量减小为原来的一半,则物质的比热容增大为原来的二倍。
分析指正: 　　。
(　　)9.燃料燃烧放出的热量越多,则它的热值越大。
分析指正: 　　。
(　　)10.热值大的燃料燃烧放出的热量不一定多。
分析指正: 　　。
(　　)11.燃烧1 kg某种燃料放出的热量叫做这种燃料的热值。
分析指正: 　　。
(　　)12.燃料不完全燃烧时,热值变小。
分析指正: 　　。
考点●1　内能、热量、温度的辨析
1.[2020·大连] 下列实例中,通过做功改变内能的是 (　　)
A.盛夏时,吃雪糕解暑 B.搓手时,手感到热
C.天冷时,用热水袋取暖 D.发烧时,用湿毛巾给头部降温
2.[2020·无锡] 关于内能,下列说法中正确的是 (　　)
A.0 ℃的冰块没有内能
B.物体内能大小与温度无关
C.热量总是从内能大的物体向内能小的物体转移
D.金属汤勺放在热汤中,温度升高,这是通过热传递的方式改变物体内能的
3.[2020·常德] 关于温度、热量和内能,下列说法正确的是 (　　)
A.物体吸收热量,温度一定升高
B.80 ℃的水一定比30 ℃的水含有的热量多
C.物体的内能增加,一定是从外界吸收了热量
D.温度相同的物体接触时不发生热传递
考点●2　比热容
4.[2020·荆门] 在生产和生活中,常见到“水的比热容大”这一特性的应用情景,以下事例中与这一特性无关的是 (　　)
A.沿海地区的气温变化比内陆地区小
B.夜间,在秧田里灌水保温
C.发现人中暑时,常在额头上擦冷水降温
D.汽车发动机用水做冷却液
5.[2020·杭州] 夏日晴朗的白天,在太阳光照射下,某海边城市陆地与海面之间空气流动示意图(中箭头表示空气流动的方向)合理的是 (　　)
6.[2020·盐城] 为了探究热传递过程中高温物体、低温物体温度变化的特点,小明做了如图下实验,将盛有30 ℃冷水的小烧杯放入盛有70 ℃热水的大烧杯中,分别用温度传感器测量两杯水的温度变化情况,绘制成如图所示的图像。下列说法错误的是 (　　)
A.热水和冷水到达同一温度的时间是相同的
B.热水温度下降比冷水温度升高得快
C.热水放出的热量等于冷水吸收的热量
D.热水的质量可能小于冷水的质量
7.[2020·雅安] 小红在实验室用酒精灯把质量是0.1 kg、初温是60 ℃的水加热到100 ℃,则水吸收的热量是　　　　J;该过程中是利用了　　　　方式使水的内能增加。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
8.[2020·镇江] 在“探究不同物质吸热升温的现象”的实验中:
(1)小强将天平放在水平桌面上并将游码归零后,若指针静止时位置如图甲所示,则他应将平衡螺母向　　　　端调节;调节天平平衡后,为称取质量相等的沙子和水,小强将装有沙子和水的相同烧杯分别放在天平的左、右托盘上,称取完成后,天平平衡时的场景如图图乙所示,则小强在称取中存在的问题是　 。
(2)小强组装的实验装置如图图丙所示,他在器材安装中的一处错误是　 。
(3)实验中某时刻温度计的示数如图图丁所示,其读数为　　　　℃。
(4)实验结束后,小强根据图戊所示的温度随时间变化图像,用三种方法来比较沙子和水吸热升温的快慢,从而建立比热容的概念:①在相同的时间t内比较温度变化ΔT;②在相同的温度变化ΔT内比较时间t;③若ΔT和t均不同,则可用　　　　来比较沙子和水吸热升温的快慢。在初中物理中,比较物体　　　　的快慢时也用到了上述方法。
考点●3　热机的工作过程及能量转化
9.[2020·镇江] 某汽油机的四个冲程如图所示。在该汽油机的一个工作循环中,压缩冲程结束后,下一个冲程是 (　　)
10.[2020·邵阳] 汽油机的一个工作循环包括四个冲程,其中将机械能转化为内能的是 (　　)
A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程
11.[2020·烟台] 如图所示,给试管里的水加热,水沸腾后,水蒸气推动橡皮塞冲出试管口,这个过程与四冲程汽油机工作示意图()中哪一个冲程的能量转化过程是相同的 (　　)
12.[2020·淮安] 如图所示,用力将空气压缩引火仪的活塞迅速下压,玻璃筒底部的棉花冒烟燃烧,下压过程将机械能转化为　　　　能,此过程与汽油机的　　　　冲程能量转化形式相同。
　　
13.[2020·广元] 汽油机工作时将燃料燃烧时产生的　　　　能转化为　　　　能,一台单缸四冲程汽油机,飞轮转速是4800 r/min,该汽油机每秒对外做功　　　　次。
考点●4　热学综合计算
14.[2020·无锡] 某辆行驶的小轿车,其正常工作时的能量转化情况如图所示,若输入的化学能为2000 J,输出的动能为300 J,则输出的内能和声能共计　　　　J;输出的有用能量是动能,则小轿车正常工作时的效率为　　　　。
15.[2020·铜仁] 质量为1.4 kg的干木柴完全燃烧所放出的热量为　　　　　　J,如图果这些热量的50%被质量为50 kg的水吸收,则水的温度将升高　　　　　℃。[已知:干木柴的热值为1.2×107 J/kg,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
16.[2020·聊城] 小华家使用的是天然气热水器,他尝试估测该热水器的效率,以核对铭牌上的数值是否准确。当只有该热水器使用天然气时,把50 kg的水从20 ℃加热到54 ℃,天然气表的示数由1365.05 m3变为1365.17 m3,已知水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值q=7.0×107 J/m3,求:
(1)水吸收的热量。
(2)消耗的天然气完全燃烧放出的热量。
(3)该热水器的效率。
17.[2020·本溪] 如图所示是一辆满载防疫物资的货车,货车满载时,车轮与水平地面接触的总面积为1 m2,对地面的压强为5×105 Pa。货车到送货地点要经过一座路面平直的桥梁,这座桥限重55 t。(g取10 N/kg,柴油的热值q=4.3×107 J/kg)
(1)请通过计算货车满载时车和货物的总质量,判断货车是否允许通过这座桥。
(2)货车以20 m/s的速度在平直公路上行驶,发动机的输出功率为200 kW,求货车受到的阻力。
(3)若货车发动机的效率为40%,货车以20 m/s的速度在该平直公路上行驶17.2 km,消耗柴油的质量是多少
18.[2020·黔南州] 小聪的体重是500 N,家住19楼(楼的层高为3 m),家里用燃气灶烧水、做饭。如图果他从1楼步行上楼到家里(走了18层楼),用时3 min。已知天然气的热值为3.0×107 J/m3,水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)。问:
(1)他上楼克服重力做的功是多少 做功的功率是多少
(2)完全燃烧多少立方米天然气放出的热量与小聪做的功相等 如图果这些热量有35%被水吸收,能使0.5 kg的水温度升高多少
答案
[知识梳理]
①动　②势　③焦耳(J)　④温度　⑤做功　
⑥能量的转化　⑦热传递　⑧能量的转移　
⑨焦耳(J)　⑩热量　质量　温度　
c　J/(kg·℃)　吸、放热
用冷水冷却汽车发动机、用热水取暖
Q吸=cm(t2-t1)　Q放=cm(t1-t2)　内　机械　吸气　压缩　做功　排气　
完全　热量　质量　J/kg　J/m3
q=　q=
有用功　能量　充分　摩擦
[图说教材]
(1)升高　增加　降低　减小　液化　做功
其他形式的(主要是机械能)　内
(2)热传导　对流
热辐射　温度差　高温　低温　内能
(3)自下而上　底和壁　相同　使物质受热均匀
使物质在相同时间内吸收的热量相等
升高相同温度比较加热时间的长短
加热相同时间比较升高的温度
(4)比热容比较大
(5)吸气　压缩　做功　排气　机械　内　内
机械　做功　飞轮的惯性
[易错辨析]
1.×,一切物体的分子都在不停地做无规则运动,故一切物体在任何情况下都具有内能
2.×,物体的内能大小取决于物体的质量、温度、状态及物质的种类等,单凭温度高低无法判断内能的大小
3.√
4.×,物体温度升高,可能是吸收了热量,也可能是外界对物体做了功
5.√
6.×,热量表示热传递过程中物体间内能传递的多少,是一个过程量,不能用“含有”描述
7.×,由公式Q=cmΔt可知,物体的质量未知,仅凭升高的温度无法比较比热容的大小
8.×,物质的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、升高或降低的温度无关
9.×,热值是燃料本身的一种特性,只取决于燃料的种类,与燃料燃烧放出热量的多少无关
10.√
11.×,某种燃料完全燃烧放出的热量与所用该燃料的质量之比,叫做这种燃料的热值,则完全燃烧1 kg某种燃料放出的热量在数值上等于这种燃料的热值
12.×,热值是燃料的一种特性,它只与燃料的种类有关,与燃料的质量、燃烧程度等均无关
[中考链接]
1.B　 盛夏时,吃雪糕解暑,雪糕吸收热量,人体放热,是能量的转移,是通过热传递改变物体的内能,故A不符合题意;搓手时,手感到热,手的温度升高、内能增大,即机械能转化为内能,是通过做功改变物体的内能,故B符合题意;天冷时,用热水袋取暖,热水袋放出热量、温度降低,是通过热传递改变物体的内能,故C不符合题意;发烧时,用湿毛巾给头部降温,毛巾吸收热量、温度升高,是能量的转移,是通过热传递改变物体的内能,故D不符合题意。
2.D　 一切物体在任何时候都具有内能,0 ℃的冰块也有内能,故A错误;内能大小跟物体的质量、状态、温度等有关,故B错误;热量总是自发地由温度高的物体传递给温度低的物体,与物体内能多少无关,故C错误;金属汤勺放在热汤中,温度升高,是能量发生了转移,这是通过热传递的方式改变物体的内能,故D正确。
3.D　 物体吸收热量,温度不一定升高,如图晶体在熔化时,吸收热量,温度不变,故A错误;热量是过程量,不能说含有或者具有热量,故B错误;物体内能增加,可能是从外界吸收了热量,也可能是有物体对它做了功,故C错误;发生热传递的条件是存在温度差,温度相同的物体接触时不发生热传递,故D正确。
4.C　 因为水的比热容大于砂石、泥土的比热容,相同质量的水和砂石、泥土吸收或放出相同的热量,水升高或降低的温度少,所以沿海地区昼夜温差比内陆地区小,故A不符合题意;因为水的比热容较大,相同质量的水和其他物质比较,降低相同的温度,水放出的热量较多,所以晚上向秧田里放水,水可以放出更多的热量以防冻坏秧苗,故B不符合题意。发现人中暑时,常在其额头上擦冷水,水蒸发吸收热量,达到降温的目的,这不是利用水的比热容大的特性,故C符合题意;因为水的比热容较大,相同质量的水和其他物质比较,升高相同的温度时,水吸收的热量多,所以汽车发动机用水做冷却液,故D不符合题意。
5.A　 因为水的比热容比泥土、砂石的比热容大,白天,在太阳照射下陆地和海水吸收相同的热量,海水温度上升慢;陆地吸热后,温度上升快,热空气上升,空气从海洋吹向陆地,形成海风,高空的空气从陆地吹向海洋,故图A正确。
6.C　 由图可知,400 s时,热水和冷水到达同一温度40 ℃,所以热水和冷水到达同一温度的时间是相同的,故A正确。400 s内,热水温度由70 ℃下降到40 ℃,下降30 ℃;冷水温度由30 ℃上升到40 ℃,上升10 ℃,则热水温度下降比冷水温度升高得快,故B正确。实验中不可避免有热量损失,所以热水放出的热量大于冷水吸收的热量,故C错误。因为存在热损失,热水放出的热量大于冷水吸收的热量,又知热水的温度变化大,热水和冷水的比热容相同,则热水的质量与冷水的质量相比,可能小,可能大,也可能相等,故D正确。
7.1.68×104　热传递　 (1)水吸收的热量:Q吸=c水m水(t2-t1)=4.2×103 J/(kg·℃)×0.1 kg×(100 ℃-60 ℃)=1.68×104 J;
(2)酒精燃烧时放出热量来给水加热,采用的是热传递的方法使水的内能增加。
8.(1)右　不应移动游码　(2)温度计安装位置偏高(温度计的玻璃泡未能与水充分接触)　(3)35　(4)或　运动
9.C　 汽油机四个冲程是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程,在该汽油机的一个工作循环中,压缩冲程结束后,下一个冲程是做功冲程。由图可知,图C中两个气门都关闭,火花塞点火,此时活塞向下运动,是做功冲程,将内能转化为机械能,故C正确。
10.B　 汽油机的四个冲程中只有压缩冲程将机械能转化为内能。
11.C　 水沸腾后,水蒸气推动橡皮塞冲出试管口,是水蒸气的内能转化为机械能,与做功冲程的能量转化相同;图A中,两气门都关闭,活塞上行,气缸容积变小,是压缩冲程,此冲程将机械能转化为内能;图B中,排气门开启,活塞上行,气体流出气缸,是排气冲程;图C中,两气门都关闭,活塞下行,气缸容积变大,是做功冲程,此冲程将内能转化为机械能;图D中,进气门开启,活塞下行,气体流入气缸,是吸气冲程,故C符合题意。
12.内　压缩　 用力将空气压缩引火仪的活塞迅速下压,玻璃筒底部的棉花冒烟燃烧,说明压缩筒内空气做功,筒内气体的内能增加、温度升高,当达到棉花的燃点,棉花冒烟燃烧,其能量转化形式是机械能转化为内能;在汽油机的压缩冲程中,活塞压缩燃料混合物做功,将机械能转化为内能,所以它们的能量转化情况相同。
13.内　机械　40　 热机就是利用燃料燃烧时产生的内能来做功的机器,工作时把内能转化为机械能,汽油机是热机的一种;单缸四冲程汽油机的飞轮转速是4800 r/min=80 r/s,因一个工作循环飞轮转2圈,完成4个冲程,做功1次,所以该汽油机每秒完成40个工作循环、160个冲程,做功40次。
14.1700　15%　 (1)由图知,输入的化学能E=2000 J,输出的动能E1=300 J,输出的内能和声能:E2=E-E1=2000 J-300 J=1700 J;(2)小轿车正常工作时的效率:η=×100%=×100%=15%。
15.1.68×107　40　 (1)干木柴放出的热量:Q放=m干木柴q=1.4 kg×1.2×107 J/kg=1.68×107 J。
(2)由η=×100%得,
水吸收的热量:Q吸=Q放η=1.68×107 J×50%=8.4×106 J,
由Q吸=cmΔt得,水升高温度:
Δt===40 ℃。
16.(1)水吸收的热量:
Q吸=cm水(t2-t1)=4.2×103 J/(kg·℃)×50 kg×(54 ℃-20 ℃)=7.14×106 J。
(2)消耗的天然气体积:
V=1365.17 m3-1365.05 m3=0.12 m3,
消耗的天然气完全燃烧放出的热量:
Q放=qV=7.0×107 J/m3×0.12 m3=8.4×106 J。
(3)该热水器的效率:
η=×100%=×100%=85%。
17.(1)货车对桥的压力:
F=pS=5×105 Pa×1 m2=5×105 N,
货车满载时车和货物的总重力G=F=5×105 N,
货车满载时车和货物的总质量:
m===5×104 kg=50 t,
因为50 t小于55 t,所以这辆货车允许通过这座桥。
(2)发动机的输出功率P=200 kW=2×105 W,由P===Fv得,牵引力F'===1×104 N,
因为货车做匀速直线运动,所以阻力f=F'=1×104 N。
(3)牵引力做的功:
W=F's=1×104 N×1.72×104 m=1.72×108 J,
柴油完全燃烧放出的热量:
Q放===4.3×108 J,
消耗柴油的质量:
m===10 kg。
18.(1)上楼的高度为h=3 m×18=54 m,
上楼克服重力做的功:
W=Gh=500 N×54 m=2.7×104 J。
做功的功率:P===150 W。
(2)由题可知Q放=W=2.7×104 J,根据Q放=Vq得,需要完全燃烧天然气的体积:V===9×10-4 m3。
水吸收的热量:Q吸=35%×Q放=35%×2.7×104 J=9450 J,
根据Q吸=cmΔt得,水升高的温度:Δt温===4.5 ℃。