第十九章 热和能 综合素质评价
一、选择题(每题3分,共30分)
1.物质世界多姿多彩,从浩瀚宇宙到微观世界,都体现着物质的不停运动和发展。以下与物质有关的说法正确的是( )
A.物质是由分子组成的,分子不能再分割
B.纳米科学技术的研究对象是比原子更小的微粒
C.分子是由原子组成的,各种原子都有相似的结构
D.物质在不同物态表现出不同的性质是由分子的排列决定的,与分子力无关
2. INCLUDEPICTURE "../物理观念.EPS" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE \d "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\24春 典中点 9 物理 LK五四(\\物理观念.EPS" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "../物理观念.EPS" \* MERGEFORMAT \d 下列有关分子热运动的说法正确的是( )
A.烟雾在空中弥漫说明分子在不停地做无规则运动
B.固体间不能发生扩散现象
C.墨水在热水中扩散得快,表明温度越高,分子热运动越剧烈
D.固体很难被压缩,表明固体分子间只存在斥力
3.[2023·济宁期末]小赵同学在网上购买了自热小火锅(如图所示),上下包装被分为两层,通过向下层加水,使发热包膨胀升温,加热上层食物,一段时间后便可食用。下列说法正确的是( )
A.加热后的鸭血有内能,加热前的鸭血无内能
B.发热包含有的热量比食物含有的热量多
C.刚开始加热的藕片温度升高,内能可能不变
D.闻到火锅的香味是因为分子在做无规则运动
4. [2023·烟台期末改编]如图所示,对于图片中描述的物理过程,属于内能转化为机械能的是( )
A.图甲,由滑梯上滑下,臀部会有灼热感
B.图乙,钻木取火
C.图丙,试管内的水蒸气推动塞子冲出
D.图丁,压缩空气点燃硝化棉
5.[2023·菏泽期末]如图所示为汽油机四冲程工作示意图,下列说法正确的是( )
A.一个工作循环的正确顺序是乙甲丁丙
B.丁图冲程是靠惯性完成的
C.乙图是吸气冲程,吸入的只有空气
D.甲图冲程能获得动力
6. INCLUDEPICTURE "../信息转化能力.EPS" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE \d "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\24春 典中点 9 物理 LK五四(\\信息转化能力.EPS" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "../信息转化能力.EPS" \* MERGEFORMAT \d [2023·常德]下表是一些物质的比热容[单位:J/(kg·℃)],根据表中数据和生活现象,下列判断中正确的是( )
水 4.2×103 铝 0.88×103
煤油、冰 2.1×103 铁、钢 0.46×103
沙石 0.92×103 铜 0.39×103
A.不同种类的物质,比热容一定不同
B.比热容与物质的状态无关
C.质量相同、初温相同的铝块和铜块吸收相同的热量,铜块的末温更低
D.沿海地区昼夜温差小,是因为水的比热容较大
7. [2023·滨州期中]关于能量守恒定律,下列说法正确的是 ( )
A.能量可以凭空消失
B.能量可以凭空产生
C.能量在转化和转移过程中,总量保持不变
D.热机在工作的过程中不遵循能量守恒定律
8. INCLUDEPICTURE "../学科素养.EPS" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE \d "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\24春 典中点 9 物理 LK五四(\\学科素养.EPS" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "../学科素养.EPS" \* MERGEFORMAT \d [2023·临沂期末]下列关于热值和热机效率的说法,正确的是( )
A.燃料若没有完全燃烧,热值将变小
B.燃料燃烧释放的热量越多,热值越大
C.使燃料燃烧更充分,可以提高热机效率
D.热机的功率越大,热机效率越高
9. INCLUDEPICTURE "../多选题.EPS" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE \d "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\24春 典中点 9 物理 LK五四(\\多选题.EPS" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "../多选题.EPS" \* MERGEFORMAT \d 甲、乙两种燃料完全燃烧放出的热量与其质量的关系图象如图所示,下列分析正确的是( )
A.甲燃料的热值大于乙燃料的热值
B.使用甲燃料的热机做的有用功一定更多
C.完全燃烧相同质量的两种燃料,甲放出的热量更多
D.使用甲燃料的热机效率一定更高,但是热机效率肯定小于100%
10.如图所示,装置甲、乙和丙完全相同,燃料的质量均为10 g,烧杯内液体初温和质量都相等。燃料完全燃烧完后,液体均未沸腾,液体的末温分别为t甲、t乙和t丙,且t甲>t乙>t丙,则下列说法正确的是( )
A.燃料b放出的热量最多
B.液体2吸收的热量最少
C.燃料a 的热值比燃料b的大
D.液体1的比热容比液体2的比热容小
二、填空题(每空2分,共22分)
11.用打气筒给自行车轮胎打气,活塞压缩筒内空气,筒内空气温度升高,这是通过____________的方式改变内能。打气筒外壁的下部也会发热,这是通过____________的方式改变内能。
12.[2023·淄博一模]一台单缸四冲程汽油机,只有第三个冲程中燃气对外做功,其他冲程是靠飞轮的________来完成的;若曲轴的转速为1 200 r/min,则该汽油机每秒钟对外做功________次。
13.如图所示,图甲将两个铅柱底面磨平、削干净,然后紧紧地压在一起,两个铅柱就会结合起来,甚至下面挂上重物都不能把它们拉开,这个现象说明分子间存在________;图乙是一种设想中的永动机,根据能量守恒定律可知,这种永动机________(填“能”或“不能”)制造出来。
14. [2023·德州期中]小明在探究“物质的放热能力与哪些因素有关”时,用质量均为0.5 kg的水和另一种液体(比热容小于水)进行对比实验,并用图象对实验数据进行了处理,如图所示。实验过程中,水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等,分析图象可以得出:__________(填“甲”或“乙”)液体为水,另一种液体的比热容为__________J/(kg·℃)。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
15.中国南海海底探明有大量的“可燃冰”,同等条件下,“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍,说明“可燃冰”的________很大。以10倍的关系粗略计算,1 kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量为________J,最多可以将_________kg的水从20 ℃加热至60 ℃。[q煤气取4.2×107 J/kg,c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
三、实验探究题(第16题18分,第17题12分,共30分)
16. INCLUDEPICTURE "../科学探究.EPS" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE \d "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\24春 典中点 9 物理 LK五四(\\科学探究.EPS" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "../科学探究.EPS" \* MERGEFORMAT \d [2023·临沂月考]在学习了分子热运动后,小宇进行了如下实验:
(1)如图甲所示,小宇在一个圆柱形深筒中依次倒入蓝色的硫酸铜溶液和无色的清水,放置30天后,液体变为均匀的淡蓝色,这说明____________________
_________________________________________________________________。
小宇想,气体之间能否发生类似的现象呢?于是他利用二氧化氮气体和空气进行了如图乙所示的实验,为使实验更具说服力,应将二氧化氮气体放在________(填“A”或“B”)集气瓶中;抽掉玻璃板后,观察到的现象是____________
____________________________________________________________,
小宇________(填“能”或“不能”)从这个实验中得出相同的结论。若实验时的室温分别为20 ℃和30 ℃,则在室温为________时扩散现象进行得更快。
(2)如图丙所示,小宇先后将50 mL水和50 mL酒精倒入试管中并塞住试管口,反复翻转几次后,发现水和酒精的总体积__________(填“大于”“小于”或“等于”)
100 mL,这说明______________________________________________________。
(3)如图丁所示,小宇用细线拴住玻璃板的四个角,用弹簧测力计勾住细线,将玻璃板平放,并与水面刚好接触,向上拉弹簧测力计时,发现弹簧测力计的示数______(填“变大”“变小”或“不变”),这说明________________________。
17.物理小组的同学们探究“物质吸热多少与哪些因素有关”。
(1)实验装置如图甲所示,此时温度计示数为________℃。图中有一处错误,会导致温度计的示数与液体的实际温度相比________(填“偏高”或“偏低”)。
(2)纠正错误后,同学们分别用表格中的液体做了四组实验:均将液体加热至沸腾并持续一段时间,并将记录的数据绘制成四个图象(顺序已经打乱) ,如图乙所示。
序号 物质种类 质量 初温
1 酒精 200 g 20 ℃
2 水 200 g 20 ℃
3 水 100 g 20 ℃
4 水 200 g 40 ℃
INCLUDEPICTURE "../SJ16-72A.EPS" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE \d "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\24春 典中点 9 物理 LK五四(\\SJ16-72a.EPS" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "../SJ16-72a.EPS" \* MERGEFORMAT \d
①该实验中,物质吸收热量的多少可以通过____________________来反映;
②比较图象A、B可得结论:________相同的同种物质,升温越高,吸收的热量越多;
③比较图象A、D可得结论:_____________________________________________
___________________________________________________________________;
④比较图象________能够直接说明水的吸热本领比酒精强。
四、综合应用题(18分)
18.为了实现节能减排,青岛市很多出租车都换成了燃气汽车。一辆出租车气罐中充有10 kg的压缩天然气,天然气的热值为4.4×107 J/kg,若天然气完全燃烧后产生的热量有30%用于出租车牵引力做功,出租车行驶过程中受到的平均阻力为1 000 N。求:
(1)出租车气罐中的天然气完全燃烧后产生的热量Q。
(2)气罐中天然气完全燃烧后出租车能匀速直线行驶的路程s。
答案
一、1.C
2.C 【点拨】烟雾的运动属于机械运动,而不是分子的无规则运动,故A错误;扩散现象能在固体间发生,故B错误;墨水滴在热水中比在冷水中扩散得快,这是因为温度越高,分子热运动越剧烈,故C正确;固体分子间同时存在引力和斥力,只是固体被压缩时对外表现为斥力,故D错误。
3. D 【点拨】任何物体在任何情况下都具有内能,故A错误;热量是过程量,不能用“含有”来描述,故B错误;温度越高,物体内部分子的无规则运动越剧烈,物体的内能就越大,所以刚开始加热的藕片温度升高,内能变大,故C错误;闻到火锅的香味是因为分子在做无规则运动,故D正确。
4.C 【点拨】内能转化为机械能时,内能减少,机械能增加,只有C符合题意。
5.A 【点拨】甲图中两个气门都关闭,活塞向上运动,所以为压缩冲程,此冲程将机械能转化为内能;乙图中进气门打开,活塞向下运动,汽缸容积增大,是吸气冲程;丙图中排气门打开,活塞向上运动,汽缸容积减小,是排气冲程;丁图中两个气门都关闭,火花塞点火,活塞向下运动,是做功冲程,此冲程将内能转化为机械能。四个冲程的正确顺序是乙甲丁丙,故A正确;做功冲程获得动力,不是靠惯性完成的,故B、D错误;吸气冲程中吸入的是空气和汽油的混合物,故C错误。
6.D 【点拨】煤油和冰是不同的物质,但它们的比热容相同,故A错误;物质的比热容与物质的状态有关,如水和冰的比热容不同,故B错误;由Q吸=
cm(t-t0)知,质量相同、初温相同的铝块和铜块吸收相同的热量,铜的比热容小,铜块的末温更高,C错误。
7.C
8.C 【点拨】燃料的热值仅与燃料的种类有关,与燃料是否完全燃烧、燃烧时放出热量的多少无关,故A、B错误;使燃料燃烧更充分,可以增大有效利用的能量的占比,提高热机效率,故C正确;热机的功率和热机效率是两个无关的物理量,故D错误。
9.AC 【点拨】由图象可知,完全燃烧相同质量的甲燃料和乙燃料,甲放出的热量多,由q=可知,甲燃料的热值大,但使用甲燃料的热机做的有用功不一定多;使用甲燃料的热机做的有用功与燃料完全燃烧放出的热量之比不一定大,使用甲燃料的热机效率不一定高。
10.CD 【点拨】为了比较热值大小,要用不同的燃料,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量得出吸热多少,进而判断热值大小,应选择甲、乙两图进行实验;由题意知甲、乙两实验烧杯中液体的初温相等,末温t甲>t乙,则Δt甲>Δt乙,由题意可知,甲、乙两烧杯中液体的比热容c、质量m都相等,由Q=cmΔt可知,Q甲>Q乙,燃料燃烧释放的热量被烧杯中的液体吸收,则燃料完全燃烧释放的热量Qa>Qb,燃料a的热值比燃料b的大,故A错误,C正确。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,控制液体的质量相同,通过温度计的示数变化量判断两种液体比热容的大小,应选择甲、丙两图进行实验;甲、丙所示实验中所用燃料种类与质量相同,则燃料燃尽时释放的热量相等,即烧杯中的液体吸收的热量Q1=Q2,甲、丙两实验烧杯中液体的初温相等,末温t甲>t丙,则Δt甲>Δt丙,由c=可知,c1二、11.做功;热传递
12.惯性;10 【点拨】在汽油机工作的四个冲程中,只有做功冲程对外做功,其他冲程是靠飞轮的惯性来完成的。四冲程汽油机的曲轴转速为1 200 r/min,则曲轴每秒钟转20圈;因为一个工作循环曲轴转2圈,完成四个工作冲程,对外做功1次,所以1 s内曲轴转20圈,对外做功10次。
13.引力;不能
14.甲;2.52×103 【点拨】时间相等时,两种液体放出的热量相等,由题图可以看出,乙液体的温度降低得快,甲液体的温度降低得慢,所以甲液体的比热容大于乙液体的比热容,即甲液体是水,乙液体是另一种液体。由图可知,液体的初温都是60 ℃,放热20 min后水的温度是30 ℃,乙的温度是10 ℃,
Q水放=Q乙放,即4.2×103 J/(kg· ℃)×m×(60 ℃-30 ℃)=c乙m×(60 ℃-10 ℃),解得c乙=2.52×103 J/(kg·℃)。
15.热值;4.2×108;2 500 【点拨】1 kg 煤气完全燃烧放出的热量Q放=mq煤气= 1 kg×4.2×107 J/kg=4.2×107 J,1 kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量Q放′=
10Q放=10×4.2×107 J =4.2×108 J,加热水的质量m′===2 500 kg。
三、16.(1)分子在不停地做无规则运动;B;两瓶内气体混合,颜色变得均匀;能;30 ℃ (2)小于;分子间有间隙 (3)变大;分子间有引力
17.(1)46;偏高 (2)①加热时间长短 ②质量 ③同种物质升高相同的温度,质量越大,吸收的热量越多 ④A、C
四、18.【解】(1)出租车气罐中的天然气完全燃烧后产生的热量Q=mq=
10 kg×4.4×107 J/kg=4.4×108 J。
(2)出租车牵引力做的功W=Qη=4.4×108 J×30%=1.32×108 J,因出租车匀速直线行驶时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,所以出租车匀速直线行驶时牵引力F=f=1 000 N,气罐中天然气完全燃烧后出租车能匀速直线行驶的路程s===1.32×105 m。