第二节 科学探究:物质的比热容
知能·提升训练
知能提升
1.下列关于比热容的说法正确的是( )
A.温度高的铜块比温度低的铜块比热容大
B.质量小的铁球比质量大的铁球比热容大
C.一桶水的比热容比一碗水的比热容大
D.比热容是物质的特性之一,可以用来鉴别物质
2.1 kg 20 ℃的水吸收4.2×105 J的热量后,它的温度在下列给出的四个温度中,最多有几个可能温度( )
①80 ℃ ②100 ℃ ③120 ℃ ④130 ℃
A.1 B.2 C.3 D.4
3.(2022·湖南邵阳中考)湿地被称为“地球之肾”,能调节空气的湿度和温度,其中能调节温度主要是因为水的( )
A.比热容大
B.密度大
C.流动性大
D.热值大
4.炎炎夏日,烈日下海滩的沙子热得烫脚,而海水很清凉,傍晚落日后,沙子凉了,海水却依然暖暖的,这主要是因为海水和沙子具有不同的( )
A.密度 B.内能 C.热量 D.比热容
5.下列事例不是利用水的比热容大的特性的是( )
A.夏天,在地上洒水会感到凉快
B.北方楼房内的“暖气”用水作为介质
C.海边昼夜温差变化比沙漠中小
D.生物体内水的比例高,有助于调节自身的温度
6.为探究不同物质的吸热情况,选取质量和初温均相同的不同物质A和B,用相同的酒精灯同时加热相同的时间,温度随时间的变化图像如图所示。在实验中必须使用的测量工具有钟表和 ;由图像可判断 物质的比热容大。
7.甲、乙两个铝块的质量之比为1∶4,升高的温度之比是2∶1,则两个铝块的比热容之比为 ,吸收的热量之比为 。
8.右图是发动机采用循环流动的水进行冷却,这是利用水的 较大的特性,若水箱中装有10 kg的水,水温上升10 ℃,水吸收的热量为 J。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
9.质量和初温相同的甲、乙两种液体,经同一加热器加热相同的时间后甲的温度高于乙的温度,则甲液体的比热容 (选填“大于”“等于”或“小于”)乙液体的比热容。如果乙液体的质量为1 kg,初温为20 ℃,加热一段时间后温度升高到50 ℃,吸收的热量为1.26×105 J,则乙液体的比热容为 J/(kg·℃)。
10.为了比较水和煤油的吸热情况,晓雯设计了如下实验步骤:A.在两个同样的烧杯中,分别装入等体积的水和煤油;B.用两支温度计分别测出水和煤油的初温;C.在烧杯中,分别放入功率相同的电热器,加热相同时间;D.用温度计分别测出水和煤油的末温。
(1)步骤A存在的错误是 ,应改为 。
(2)步骤C,加热相同时间是为了使水和煤油 。
(3)步骤B和D是为了得出水和煤油 。
11.为了比较A、B两种液体比热容的大小,某实验小组做了如图所示的实验。在两个相同的试管中,分别装入A、B两种液体,将试管放入完全相同的盛水烧杯中,用相同的酒精灯加热。
(1)实验采用水浴加热法,目的是使液体A、B 受热;
(2)在试管中装入液体A、B时,要控制它们的初温和 相同;
(3)加热相同的时间,是为了使液体A、B吸收的热量 (选填“相同”或“不相同”);
(4)加热相同时间后,液体A、B的温度如图所示,这表明液体 (选填“A”或“B”)的比热容较大。
12.如图1所示,用加热器给初温均为20 ℃的甲、乙液体加热(m甲图1
图2
(1)某时刻温度计示数如图1所示,此时乙的温度为 ℃。
(2)甲液体第30 s的内能 (选填“大于”“等于”或“小于”)第35 s的内能。
(3)小明根据图2中0至30 s图线及题目所给信息得出:甲液体的比热容比乙液体的大。你认为小明的说法是否正确 。你的判断依据是什么 。
探究创新
13. 人类的祖先钻木取火,为人类文明揭开了新的一页。钻木取火的一种方法如图所示,将削尖的木棒伸到木板的洞里,用力压住木棒来回拉动钻弓。木棒在木板的洞里转动时,板与棒互相摩擦,机械能转化为内能,而热集中在洞内,不易散发,提高了木棒尖端的温度,当达到约260 ℃时木棒便开始燃烧。因木头是热的不良导体,故受热厚度很薄,木棒受热部分的质量只有0.25 g。已知:来回拉一次钻弓需1.0 s,弓长为s=0.25 m,人拉弓的力为16 N,木头比热容为c=2×103 J/(kg·℃),室温为20 ℃。问:
(1)人来回拉一次钻弓克服摩擦力所做的功为多少
(2)人克服摩擦力做功使机械能转化为内能,若其中有25%被木棒尖端吸收,则1 s内可使木棒尖端温度提高多少 ℃
(3)请你估算用多长时间才能使木棒燃烧起来
第二节 科学探究:物质的比热容
知能·提升训练
知能提升
1.D 比热容是物质的一种特性,与物质的种类有关,每种物质都有自己的比热容,利用比热容可以鉴别不同物质。物质的比热容跟物体的温度、质量、吸热(或放热)多少无关。
2.C 根据公式Q吸=cmΔt得Δt==
=100 ℃,即水吸收这些热量后,在理论上温度会升到120 ℃,由于水的沸点与气压有关,且水在沸腾时,吸收热量温度保持不变,故可判断温度不会超过120 ℃,答案为C。
3.A 因为水的比热容较大,白天,相同质量的水和沙石吸收相同的热量,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,使得昼夜的温差小,能有效调节周围环境的温度。
4.D 水的比热容比沙子的比热容大,同样受热或冷却的情况下,吸收或放出相同热量,水的温度变化比沙小。因此,在受太阳照射条件相同时,海水比沙子的温度低;放出相同热量时,海水比沙子的温度高,故D正确。
5.A 夏天在地上洒水感到凉快是利用了水的蒸发吸热,而不是利用水的比热容大的特点,故A符合题意;因为水的比热容大,相同质量的水和其他物质比较,降低相同的温度,水放出的热量多,所以北方楼房内的“暖气”用水作为介质,故B不符合题意;沿海地区和沙漠地区相比,沿海地区水多,水的比热容大,在相同的吸放热条件下,水的温度变化小,冬暖夏凉,昼夜温差小;沙漠地区多砂石,砂石的比热容较小,在相同的吸热条件下,砂石的温度变化大,故C不符合题意;生物体内水的比例很大,有助于调节自身的温度,是利用了水的比热容大的特点,故D不符合题意。
6.解析 要探究物质的吸热情况,可采用吸收相同的热量,比较升高的温度高低,或升高相同的温度,比较吸收热量的多少。根据题意知,相同的酒精灯,说明在相同时间内两种物质吸收的热量相同,那么只要测出升高温度的高低,即可判断哪种物质吸热情况强,所以还需要用温度计来测温度。从题图中可看出,加热相同时间时,A物质温度升高得快,说明A物质比热容小。
答案 温度计 B
7.解析 本题中给出的甲、乙两个物体都是铝块,不管它们的质量和升高的温度是什么关系,比热容相同,所以是1∶1,根据公式Q=cmΔt知,吸收的热量之比
。
答案 1∶1 1∶2
8.解析 汽车发动机工作过程中,不可避免地产生很多热量,这些热量如不及时带走会影响机器的正常工作。由公式Q=cmΔt知,在质量和升高的温度相同时,与其他液体比较,因为水的比热容最大,所以吸收的热量最多,冷却效果最好。水吸收的热量
Q=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×10 kg×10 ℃=4.2×105 J。
答案 比热容 4.2×105
9.解析 由题可知,同一加热器加热时间相同时,即两种液体吸收的热量相同,甲的温度升高的快;根据Q吸=cmΔt可知,在质量相等、初温相同、吸热也相同的情况下,比热容小的物质升温快;所以,甲的比热容小,乙的比热容大。由Q吸=cm(t-t0)得,乙液体的比热容c==4.2×103 J/(kg·℃)。
答案 小于 4.2×103
10.解析 本题考查比热容的探究实验。(1)实验中应当控制两种液体的质量相同,所以A步骤中的错误是取两种液体的体积相同;(2)步骤C中使用相同的加热器给两种液体加热相同的时间,目的是为了使两种液体吸收的热量相同;(3)步骤B和D分别测水和煤油的初温和末温,目的是为了计算它们升高的温度并进行比较。
答案 (1)装入等体积的水和煤油 装入等质量的水和煤油 (2)吸收相同的热量 (3)升高的温度
11.答案 (1)均匀 (2)质量 (3)相同 (4)B
12.解析 (1)由题图可知,温度计的分度值为1 ℃,示数为58 ℃;(2)由题图可知,物体从30 s到35 s时,一直吸收热量,温度升高,内能变大,即甲液体第30 s的内能小于第35 s的内能;(3)由题图可知,在0~30 s内,甲、乙图像是重合的,即甲、乙吸收相同的热量,升高相同的温度,由于甲的质量小于乙的质量,根据c=可知,甲的比热容大于乙的比热容,故小明的说法是正确的。
答案 (1)58 (2)小于 (3)正确 甲、乙吸收相同的热量,升高相同的温度,由于甲的质量小于乙的质量,根据c=可知,甲的比热容大于乙的比热容
探究创新
13.解析 (1)来回拉一次钻弓,通过的距离是弓长的2倍,人来回拉一次钻弓克服摩擦力所做的功W=2Fs=2×16 N×0.25 m=8 J。
(2)Q=Wη而Q=cmΔt,所以25%W=cmΔt
Δt=
==4 ℃。
(3)t==60 s。
答案 (1)8 J
(2)4 ℃
(3)60 s第三节 内燃机
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1.下列有关热机的说法正确的是( )
A.柴油机顶部是火花塞,吸气冲程吸入的是空气
B.热机的工作原理是将内能转化为机械能
C.内燃机压缩冲程时体积增大,内能减少,温度升高
D.汽油机顶部是火花塞,吸气冲程吸入的是空气
2.(2022·山东日照中考)喜欢思考的小明用塑料矿泉水瓶子进行了如下游戏探究:瓶中留有少量水,盖上瓶盖(如图甲所示),扭转瓶子(如图乙所示),轻轻扭动瓶盖,瓶盖被瓶内的气体冲出,同时瓶内出现白雾(如图丙所示)。图乙和图丙所示的过程,分别与四冲程内燃机连续的两个冲程相似,这两个冲程是( )
A.吸气冲程和压缩冲程
B.压缩冲程和做功冲程
C.做功冲程和排气冲程
D.压缩冲程和排气冲程
3.某单缸四冲程汽油机工作时,每秒燃气对活塞做功25次,则汽油机的转速度为( )
A.3 000 r/min
B.1 500 r/min
C.6 000 r/min
D.25 r/s
4.右图是内燃机工作循环中的一个冲程,它是( )
A.压缩冲程,将化学能转化成内能
B.压缩冲程,将机械能转化成内能
C.做功冲程,将内能转化成机械能
D.做功冲程,将机械能转化成内能
5.汽油机工作时,活塞在气缸内做一次单向运动叫做一个冲程,在压缩冲程中,通过 方式使缸内混合气体内能增加,在做功冲程中,缸内气体的内能转化为 。
6.下图是汽油机一个工作循环的四个冲程,其中图 是将内能转化为机械能的冲程。现有一台四冲程汽油机,飞轮的转速为2 400 r/min,这次汽油机每秒内完成 个冲程,对外做了 次功。
7.如图所示,用酒精灯加热试管中的水,当水沸腾一段时间以后,塞子被试管内的水蒸气推出,水蒸气的 能转化为塞子的机械能。这一过程与汽油机中的 冲程中能量的转化是一致的。
探究创新
8.在认识物理现象和学习物理知识时,我们会面对很多信息。怎样才能更清楚地了解其中包含的物理概念和物理原理呢 制作“流程图”是一种很好的处理信息的办法。流程
图能够帮助我们理解某组物理事件是按照怎样的顺序发生的,还能将某阶段或步骤中所涉及的物理概念或物理原理同步呈现出来。
(1)下面流程图是用来说明汽油机的一个工作循环及涉及的主要能量转化情况,请将其补充完整。
(2)请仿照上题制作一个流程图,说明利用干冰进行人工降雨时涉及的主要物态变化以及伴随的吸放热情况。
第三节 内燃机
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知能提升
1.B
2.B 如题图乙所示,扭转瓶子时,小明施加的外力压缩瓶内的气体,机械能转化为内能,这一过程与四冲程内燃机的压缩冲程相似;当瓶盖被瓶内的气体冲出时,是瓶内气体对瓶盖做功,内能转化为机械能,这一过程与四冲程内燃机的做功冲程相似。所以B正确。
3.A 四冲程内燃机燃气对活塞做功一次表示经过一个工作循环,飞轮转过两周,该汽油机每秒燃气活塞做功25次,说明飞轮每秒转50周,每分钟转3 000周,故A项正确。
4.C 题图中的气门关闭,活塞下行,并且电火花打火,这是做功冲程的特点;在做功冲程中,能量转化关系是气体的内能转化为机械能。
5.解析 汽油机的压缩冲程中,活塞压缩燃料混合物做功,活塞的机械能转化为气缸内混合气体的内能;做功冲程中,燃气的内能转化为活塞的机械能推动活塞向下运动。
答案 做功 机械能
6.解析 在内燃机的四个冲程(吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程)中,将内能转化为机械能的是做功冲程;甲图:两气门都关闭,活塞向上运行,气缸容积减小,是压缩冲程,此冲程将机械能转化为内能;乙图:排气门打开,活塞向上运行,气缸容积减小,是排气冲程,此冲程无能量转化;丙图:气门都关闭,火花塞喷出电火花,活塞向下运行,气缸容积增大,是做功冲程,此冲程将内能转化为机械能;丁图:进气门打开,活塞向下运动,气缸容积增大,是吸气冲程,此冲程无能量转化。飞轮的转速为2 400 r/min=40 r/s,在一个工作循环中,飞轮转动2转,对外做功1次,所以此汽油机每秒内完成80个冲程,对外做功20次。
答案 丙 80 20
7.解析 塞子被试管内水蒸气推出,把水蒸气具有的内能转化为塞子的机械能。汽油机中把内能转化为机械能的是做功冲程。
答案 内 做功
探究创新
8.解析 内能转化为机械能的冲程是做功冲程。干冰是固态的二氧化碳,在空中升华,吸收周围空气中水蒸气的热量,使水蒸气放热凝华成固态的冰晶,冰晶在下降过程中吸收空气中的热量熔化成雨滴下落。
答案 (1)做功 机械
(2)第四节 热机效率和环境保护
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知能提升
1.下列数据符合实际的是( )
A.水的比热容为4.2 J/(kg·℃)
B.在一个标准大气压下,水的沸点为100 ℃
C.汽油的热值为4.6×102 J/kg
D.柴油机的效率可以达到99%
2.关于燃料的热值,下列说法正确的是( )
A.汽油的热值是4.6×107 J/kg,它表示燃烧1 kg汽油放出的热量为4.6×107 J
B.着火点的燃料,热值一定大
C.煤的热值大于干木柴的热值,完全燃烧时,煤放出的热量一定比干木柴多
D.天然气的热值约为8.4×107 J/m3,它表示完全燃烧1 m3的天然气产生的热量约为8.4×107 J
3.下列供热方式最有利于环保的是( )
A.用煤作燃料供热
B.用石油作燃料供热
C.用天然气作燃料供热
D.用太阳能灶供热
4.甲、乙两台热机,甲的效率比乙的低,其含义是( )
A.甲热机比乙热机做的有用功少
B.甲热机比乙热机消耗的燃料多
C.在做相同有用功的条件下,甲消耗的燃料多
D.在做相同有用功的条件下,甲损失的能量比乙少
5.下图是内燃机的能量流向图,热机效率(η)等于( )
A.×100%
B.×100%
C.×100%
D.×100%
6.关于热机的效率,下列说法正确的是( )
A.一般情况下柴油机的效率比汽油机的高
B.热机的效率越高,在做功同样多的情况下消耗的能量越多
C.热机的效率越高说明做功越快
D.热机损失的能量中,废气带走的能量较少,主要是由于机械摩擦损失的
7.为了节约能源,需要提高热机的效率,下列措施不能提高热机效率的是( )
A.让燃料与空气混合充分,使燃料燃烧得比较完全
B.在设计与制造热机时要不断改进与创新,以减少能量的损失
C.尽量减少热机内部各部件间的摩擦
D.尽量增加热机的工作时间
8.建筑工地上有一台大型汽车吊,把100 t建筑材料从地面吊到15 m高处,汽车吊做的有用功为 J,在这过程中,汽车吊消耗柴油的质量为2.0 kg,则完全燃烧2.0 kg柴油释放的内能为 J,该过程中汽车吊的效率为 %。(柴油的热值为q=4.3×107 J/kg,g取10 N/kg)
9.天然气热水器将40 kg的水由22 ℃加热到42 ℃,水的内能增加了 J,水的内能增加是通过 方式实现的,若天然气燃烧放出的热量有84%被水吸收,需要消耗 kg的天然气。已知c水=4.2×103 J/(kg·℃),q天然气=4×107 J/kg。
10.在探究水的沸腾实验中,用酒精灯对水进行加热,实验中完全燃烧了5.6 g酒精,则放出了 J的热量;若这些热量的30%被150 g、25 ℃的水吸收,则水升高的温度是 ℃。[已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),酒精的热值为3.0×107 J/kg,环境为标准大气压]
11.太阳能是一种可再生的清洁能源。为了倡导低碳生活,太阳能热水器被广泛应用于现代生活。
下表提供的是一装满水的太阳能热水器在太阳照射下的相关信息:
太阳照射时间/h 太阳能转换为水的内能的效率 热水器最大水容量/L
10 50% 100
水升高的温度/℃
60 4.2×103 1.0×103
注:1 L=10-3 m3
请根据上表信息,通过计算回答问题。
(1)热水器中水的质量为 kg。
(2)热水器中的水需吸收的热量为 J。
(3)热水器平均1 h所接收的太阳能约为 J。
12.在探究水沸腾时温度变化的特点实验中,用酒精灯给烧杯中的水加热,烧杯中盛有20 ℃、质量为100 g的水,在标准大气压下加热至沸腾,假如完全燃烧酒精3 g。[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),酒精的热值为3.0×107 J/kg]求:
(1)水吸收的热量是多少
(2)此过程中酒精灯烧水的热效率。
(3)科学研究表明:1 g 100 ℃的水汽化成同温度的水蒸气需要吸收2.26×103 J的热量。水开始沸腾后持续观察沸腾现象,同时发现水的质量减少了5 g,求此过程水汽化成水蒸气所吸收的热量。
探究创新
13.(2021·云南中考)“天问”一号探测器的成功发射,是我国综合国力和创新能力提升的重要标志。右图是某火箭发射时的场景,目前运载火箭一般使用液态氢作为燃料、液态氧作为助燃剂。火箭燃料的发展如表1所示,表2是一些燃料的热值。
表1
比较项 第1代 第2代 第3代 第4代
燃料 氧气和汽 油混合 偏二甲肼 煤油 液态氢
氧化剂 四氧化二氮 液态氧 液态氧
表2
燃料 热值 燃料 热值
汽油 4.6×107 J/kg 煤油 4.6×107 J/kg
柴油 4.3×107 J/kg 氢 1.4×108 J/kg
(1)使用氢作为燃料的主要优点是 和 。
(2)某火箭发射时携带了3×104 kg液态氢燃料,这些燃料完全燃烧最多能将多少千克初温为20 ℃的水加热至沸腾 [c水=4.2×103 J/(kg·℃),当地大气压为一个标准大气压]
(3)氢能源车的发动机工作时将液态氢转化为氢气在气缸中燃烧。某次测试中,一辆氢能源车以70 kW的功率匀速行驶0.5 h,消耗了2 kg燃料,求该发动机的效率。
第四节 热机效率和环境保护
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1.B
2.D 热值是指1 kg的某种燃料完全燃烧时放出的热量。热值是燃料本身的一种性质,它的大小决定于燃料本身,与着火点无关。
3.D 煤、石油、天然气燃烧后,均会产生废气,会污染环境。
4.C 甲热机的效率比乙低,说明甲热机工作时,用于做有用功的能量与燃料完全燃烧所放出的能量的比值比乙的要小,即在完全燃烧等质量的同种燃料的条件下,甲热机中做的有用功要比乙少,反过来,在做有用功相同的条件下,甲消耗的燃料多,A、B只是片面的比较,是错误的;甲热机效率低,在做有用功相同的条件下,甲损失的能量应比乙多,故D也是错误的。
5.B 热机效率是用来做有用功的那部分能量(E4)与燃料完全燃烧放出的能量(E1)之比。
6.A 柴油机的效率一般要高于汽油机,柴油机多用在重型机器上,故A正确;热机效率越高,做有用功与燃料完全燃烧放出的内能的比值越大,即在做功相同的情况下,消耗的燃料较少,或消耗相同的燃料,做功较多,故B错误;热机效率是有用能量在燃料完全燃烧放出热量中所占比值,功率是热机做功的快慢,两者没有必然联系,故C错误;在热机的各种能量损失中,废气带走的能量最多,故D错误。
7.D 热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。所以减少热量的损失可以提高热机的效率。所以使燃料充分燃烧、减少废气带走的热量、减少热机部件间的摩擦都可以减少热量的损失,提高效率,故A、B、C正确。增加热机的工作时间,并不能减少热量的损失,所以不能提高热机的效率,故D错误。
8.解析 知道建筑材料的质量,可利用公式G=mg计算出建筑材料的重力,又知道上升的高度,可利用公式W有用=Gh计算出汽车吊做的有用功。知道柴油的质量和柴油的热值,可利用公式Q放=mq计算出柴油完全燃烧放出的热量,即燃烧柴油释放的内能。利用效率公式计算出汽车吊的效率
η=×100%=×100%≈17.4%。
答案 1.5×107 8.6×107 17.4
9.解析 水吸收的热量Q吸=c水mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×40 kg×(42 ℃-22 ℃)=3.36×106 J;水吸收热量,内能增加、温度升高,是利用热传递改变水的内能;由η=得,天然气完全燃烧放出的热量Q放==4×106 J,由Q放=mq得,需要天然气的质量m==0.1 kg。
答案 3.36×106 热传递 0.1
10.解析 完全燃烧5.6 g酒精放出的热量
Q放=m酒精q=5.6×10-3 kg×3.0×107 J/kg=1.68×105 J
由题意可得,水吸收的热量
Q吸=30%Q放=30%×1.68×105 J=5.04×104 J
根据Q吸=c水m水Δt可得,水升高的温度
Δt==80 ℃
由于标准大气压下水的沸点为100 ℃,则水温度只能升高Δt'=t-t0=100 ℃-25 ℃=75 ℃。
答案 1.68×105 75
11.解析 水的质量为m=ρV=1.0×103 kg/m3×100×10-3 m3=100 kg;
水吸收的热量Q吸=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg×60 ℃=2.52×107 J;
根据表格信息可知,太阳能转换为水的内能的效率为50%,则10 h热水器接收的太阳能为E==5.04×107 J。
所以热水器平均1 h所接收的太阳能约为=5.04×106 J。
答案 (1)100 (2)2.52×107 (3)5.04×106
12.解析 (1)标准大气压下水的沸点为100 ℃,即需将水加热至100 ℃,
水吸收的热量
Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×0.1 kg×(100 ℃-20 ℃)=3.36×104 J。
(2)3 g酒精完全燃烧释放的热量
Q放=mq=3×10-3 kg×3.0×107 J/kg=9×104 J;
酒精灯烧水的热效率
η=×100%≈37.3%。
(3)1 g 100 ℃的水汽化成同温度的水蒸气需要吸收2.26×103 J的热量,则5 g 100 ℃的水汽化成同温度的水蒸气需要吸收的热量
Q=5 g×2.26×103 J/g=1.13×104 J。
答案 (1)3.36×104 J (2)37.3% (3)1.13×104 J
探究创新
13.解析 (1)运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料,原因是液态氢具有较高的热值,完全燃烧相同质量的氢时,可以释放出更多的热量,另外氢气燃烧的生成物是水,不会造成污染。
(2)3×104 kg液态氢完全燃烧释放的热量Q=mq=3×104 kg×1.4×108 J/kg=4.2×1012 J
一个标准大气压下水的沸点为100 ℃,
水的质量为m'===1.25×107 kg。
(3)氢能源车所做的功为W=Pt=70 000 W×0.5×3 600 s=1.26×108 J
2 kg燃料完全燃烧释放的热量Q'=m″q=2 kg×1.4×108 J/kg=2.8×108 J
该发动机的效率为η=×100%=×100%=45%。
答案 (1)热值大 无污染
(2)1.25×107 kg
(3)45%第一节 物体的内能
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知能提升
1.(2022·江苏淮安中考)日常生活中,物体内能的改变,通过做功方式实现的是( )
A.照晒取暖
B.摩擦生热
C.冰敷降温
D.炉火加热
2.如图所示,关于水和煤油内能的大小,以下说法正确的是( )
A.甲容器中水的内能大于乙容器中水的内能
B.甲容器中水的内能等于乙容器中水的内能
C.丙容器中煤油的内能大于丁容器中煤油的内能
D.丙容器中煤油的内能小于丁容器中煤油的内能
3.关于物体的内能,下列说法正确的是( )
A.内能是物体做机械运动时所具有的能
B.物体内能增加,温度不一定升高
C.0 ℃时物体不具有内能
D.物体运动得越快,举得越高,内能越大
4.如图所示实验或事例,属于内能转化为机械能的是( )
5.关于温度、内能、热量,下列说法正确的是( )
A.物体温度越高,含有的热量越多
B.物体运动越快,内能越大
C.热传递能改变物体的内能
D.0 ℃的冰块,其内能为零
6.如图所示,瓶内有一些水,用带孔的橡皮塞把瓶口塞住,向瓶内打气一会儿后,瓶塞跳起,在瓶塞跳起的过程中,下列关于瓶内气体说法正确的是( )
A.气体对瓶塞做功,气体的内能减少
B.瓶塞对气体做功,气体的内能减少
C.气体对瓶塞做功,气体的内能增加
D.瓶塞对气体做功,气体的内能增加
7.通常所说的“夏天天气热”中的热,指的是 ;“做功可以生热,消耗热也可以做功”中的热,指的是 ;沸水温度降低时,向外放热,这个“热”字表示 。
8.夏天,突然打开汽水瓶时,随着“嘭”一声响,往往可以看到瓶口处冒“白汽”,这是因为当突然打开瓶盖时,瓶内气体迅速膨胀,对外 ,内能 ,温度 ,瓶口附近的水蒸气遇冷 形成大量的小水珠,就是我们看到的“白汽”。
9.改变内能有不同的方式,图甲是在一个配有活塞的厚壁玻璃筒里放一小团蘸了乙醚的棉花,当迅速压下活塞时,可看见筒内棉花燃烧起来。这是通过 方式使玻璃筒内的空气 增加,温度升高,达到棉花的着火点,使棉花燃烧。图乙是通过 方式把试管里的水加热至沸腾。
10.小华家装修时,他看到这样的场景:工人师傅在用电锯切割大理石面时,不停地给锯片喷水。请你分析这个场景中的现象所蕴含的物理知识。
探究创新
11.李明和王强为了探究热传递过程中物体温度变化的规律,做了如下的实验:将装有热牛奶的牛奶瓶放入盛水的容器中,如图甲所示,此时水温约20 ℃,热牛奶的温度约为90 ℃。她们每经过2 min测量一次容器中水的温度和瓶中牛奶的温度,并画出牛奶和水的温度随时间变化的图像,如图乙所示。
(1)牛奶和水的温度是通过什么方式改变的 热平衡时的温度是多少
(2)仔细观察图像和分析实验现象,你能得出什么结论 (两条即可)
(3)针对实验现象和图像,你有什么问题吗 请提出来。
第一节 物体的内能
知能·提升训练
知能提升
1.B 照晒取暖,通过热传递改变物体的内能,故A错误;摩擦生热,通过做功改变物体的内能,故B正确;冰敷降温,通过热传递改变物体的内能,故C错误;炉火加热,通过热传递改变物体的内能,故D错误。
2.C 在本题中甲和乙、丙和丁的状态都相同,故它们的内能与物体的温度和质量有关,质量相同时,甲、乙两杯水中温度越高的,内能越大;温度相同的丙、丁两杯煤油,质量越大的,内能越大。
3.B 内能是物体内部所有分子做无规则热运动的动能和分子势能的总和,与物体的机械运动情况无关,故A错误;晶体在熔化过程中,吸收热量,内能增大,但温度不变,故B正确;一切物体的分子都在永不停息地做无规则运动,即一切物体都有内能,故C错误;物体具有的内能的大小与物体的机械运动情况无关,故D错误。
4.D 由滑梯上滑下,臀部变热是将机械能转化为内能的缘故,A错;冬天搓手取暖和钻木取火也是将机械能转化为内能,B、C错;水蒸气将软木塞冲出是水蒸气的内能转化为软木塞的机械能,D对。
5.C 热量是一个过程量,不能说含有多少热量,故A错误;内能大小与物体的运动速度无关,故B错误;做功和热传递都能改变物体的内能,故C正确;一切物体在任何温度下都有内能,故D错误。
6.A 向瓶内打气,在瓶塞跳起的过程中,瓶内气体对瓶塞做功,气体一部分内能转化为瓶塞的机械能,故A正确,B、C、D错误。
7.解析 物体的冷热程度叫做温度,夏天天气热,是由于夏天的气温高,故此处的热是指温度高;做功可以生热,消耗热也可以做功是改变内能的一种方法即做功可以改变物体的内能,故此处的热是指内能。沸水温度降低时,向外放热,内能减小,减小的能量转移给其他的物体,其中转移的能量的多少叫做热量。
答案 温度高 内能 热量
8.解析 瓶内气体膨胀,对外做功,内能转化为机械能,内能减少,温度降低;瓶口附近的水蒸气遇冷会发生液化现象,形成大量的小水珠。
答案 做功 减少 降低 液化
9.解析 题图甲中活塞对筒内空气做功,机械能转化为内能,空气的温度升高,这是通过做功的方式改变物体的内能;题图乙试管中的水从火焰上吸收热量,内能增加,使水沸腾,这是通过热传递的方式改变物体的内能。
答案 做功 内能 热传递
10.答案 切割过程中,锯片克服摩擦做功,内能增加,温度升高,会损坏锯片;工人师傅不停地给锯片喷水是利用水的汽化(蒸发)吸热降温。
探究创新
11.解析 要解答本题需掌握:热传递的条件以及能从图像中读懂有用的信息。
答案 (1)热传递,55 ℃。(2)①在热传递过程中,高温物体放出热量温度降低,低温物体吸收热量温度升高;②温度不同的物体相互接触后,发生热传递,直到它们的末温相同;③热传递的条件是不同物体存在着温度差。(3)问题示例:为什么两物体的温度开始改变快些,后来改变慢些
