第十三章 内能与热机
(40分钟 100分)
一、选择题(本题共10小题,共32分。第1～8题只有一个选项符合要求,每题3分;第9、10题至少有两项符合要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
1(2023·烟台中考)如图所示的实例中,改变物体内能的方式与其他三项不同的是(A)
2
(2024·天津期中)世界三大古海岸湿地之一的天津宁河七里海湿地,被誉为“京津绿肺”,如图所示。它的水域面积3.5万亩,可以有效调节周围环境的气温,这主要是因为水的 (C)
A.密度较大 B.沸点较高
C.比热容大 D.流动性好
3(原创)热机对于人类的进步有着十分重要的作用,同时热机的大量使用也带来了环境污染。下列减小热机使用对环境造成污染的措施合理的是 (B)
A.不使用热机 B.换用清洁燃料
C.增大车辆行驶速度 D.增加车辆的载重
4(2024·广州期末)以下过程不发生物态变化,初温相同、体积相同的两块金属甲、乙放出了相同热量,甲的末温比乙的低,那么初温相同的甲、乙吸收相同热量Q,则下列图像表达正确的是 (D)
5
如图所示是某物质由液态变为固态过程温度随时间变化的图像。下列说法正确的是 (B)
A.t4时刻物体内能为零 B.t2时刻物体内能比t3时刻大
C.t2时刻物体内能比t3时刻小 D.t2、t3时刻物体内能相等
6(2024·昆明期末)如图所示,一款名叫“小熊牛油”的火锅,在用餐过程中“小熊”造型的牛油慢慢熔化,麻辣鲜香味在空气中弥漫开来,让人食欲大增。下列关于涮火锅过程中说法正确的是 (D)
A.小熊牛油在冷库中储存时内能为零
B.用餐过程中,锅中的汤随着沸腾不断减少,其内能保持不变
C.吃火锅时,锅体上方腾起的“白气”是空气中水蒸气凝华而成的
D.向沸腾的锅中加入冷汤,热量由高温汤传向低温的冷汤
7(2023·随州中考)汽车是现代生活中最常见的一种交通工具,如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列有关说法正确的是 (A)
A.甲图是压缩冲程,活塞对气缸内的气体做功,气体的温度升高
B.由乙图可知该汽油机的效率是30%
C.汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分,这会降低燃料的热值
D.为节能,冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖,该举措大大提高了燃料的热值
8两金属块的质量之比为1∶3,吸收相同的热量后,它们升高的温度之比为3∶2,那么它们的比热容之比为 (B)
A.1∶2 B.2∶1
C.2∶9 D.9∶2
9
如图,在试管内装些水,用橡胶塞塞住管口,将水加热一段时间后,橡胶塞被冲出。下列有关分析正确的是 ( A、D )
A.酒精灯对水加热将能量传给水
B.酒精灯对水加热水所含的热量增加
C.塞子冲出的过程中水蒸气的内能不变
D.塞子冲出的过程中水蒸气的温度降低
10
(2023·兰州中考改编)为了比较A、B两种液体的吸热能力,小亮用完全相同的加热装置对质量分别为100 g和400 g的A、B两液体进行加热,根据实验数据绘制的温度随时间变化的图像如图所示。根据图像信息,下列说法中正确的是 ( B、C、D )
A.A、B两液体在0～8 min内吸收的热量之比为2∶1
B.A、B两液体的比热容之比为2∶1
C.B液体的吸热能力比A液体的弱
D.A液体比B液体更适合作发动机的冷却液
二、填空题(本题共4小题,每空2分,共16分)
11
如图是加热烤肠的情景,增加烤肠内能的方法是 热传递 ;为了让烤肠不致被烤焦且均匀受热,店主将烤肠放在石子上烤而不直接放在铁锅内烤,是因为石头的比热容比铁 大 。
12(2022·齐齐哈尔中考)一台单缸四冲程汽油机,当飞轮转速是2 400 r/min时,它每秒钟对外做功 20 次;做功冲程是将 内能 转化为机械能。
13(2023·宜宾中考)质量相同的铜和铅吸收相同的热量时,铜比铅的温度升高得 少 (选填“多”或“少”);质量相同的铜和铅升高相同的温度,吸收热量多的是 铜 (选填“铜”或“铅”)。已知c铜=0.39×103 J/(kg·℃),c铅=0.13×103 J/(kg·℃)。
14(2023·衡阳中考)天然气热水器将质量为30 kg、温度为15 ℃的水加热到65 ℃,消耗天然气0.18 m3,在此过程中水吸收的热量是 6.3×106 J,热水器烧水时的效率是 87.5% 。[c水=4.2×103 J/(kg·℃);q天然气=4×107 J/m3]
三、作图题(本题共1小题,共4分)
15(2023·佛山期中)两个相同试管中分别装了质量和初温均相同的水和煤油,用酒精灯同时加热,如图甲所示。加热过程中,水吸收的热量与加热时间关系如图乙所示。请在图丙中画出煤油在加热过程中吸收热量随加热时间变化的图像。
答:
四、简答题(本题共1小题,共4分)
16
宁夏中卫地区气候干燥,昼夜温差很大,当地特产压砂瓜,被称为“石头缝里长出的西瓜”,如图所示。每到种植季节,瓜农们把发了芽的西瓜种子种到覆盖了砂石的土壤中,这样可以利用砂石有效蓄水和保温,保证芽苗在深夜不会被冻伤。请你根据以上材料所给信息,利用比热容知识分析:为什么瓜农在土壤上覆盖砂石后,能起到保温作用
答:砂石的比热容较小,白天吸收热量后,温度升高得较多,和土壤发生热传递,使土壤吸收较多的热量;到了晚上,空气温度下降,水的比热容较大,放出一定热量后温度降低较少,因此有效蓄水又保证了土壤温度不会降得太低,故能起到保温作用。
五、实验探究题(本题共3小题,第17题12分,第18题10分,第19题8分,共30分)
17(2024·肇庆期中)小明为了比较不同物质的吸热能力,在两个相同的烧杯中分别装入质量相等的甲、乙两种液体,并用相同的酒精灯和相同的温度计同时进行了如图所示的实验。
加热时间/min 0 2 4 6 8
温度/℃ 甲 20 22.2 24 26 28
乙 20 21 22 23.1 24
(1)为了得到质量相等的甲和乙两种液体,在实验室里通常使用的测量工具是 天平 ;
(2)组装实验装置时,应按 自下而上 (选填“自上而下”或“自下而上”)的顺序安装,加热时,用玻璃棒缓慢地搅动液体,这是为了使甲、乙两种液体 受热均匀 ;
(3)在图1装置中,用相同酒精灯给两种液体加热相同的时间,甲液体吸收的热量 等于 (选填“大于”“小于”或“等于”)乙液体吸收的热量;
(4)经实验得到了如表记录的两组数据,分析实验数据可知, 乙 (选填“甲”或“乙”)液体的吸热能力更强;
(5)实验后,同学们交流后对实验的装置进行了改进,将分别装有甲、乙两液体的试管放在同一个烧杯中用水加热,如图2所示,这样做的好处是 保证在相同的时间内,甲、乙两种液体吸收的热量相同 。
18(2024·衡水期中)某同学学习了燃料的热值后,自己设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值关系。实验时,他组装了如图所示的两套规格完全相同的装置,点燃两盏油灯,并每隔1 min记录了杯中水的温度(见表格):
加热的时间/min 0 1 2 3 4 5 6
甲杯水温/℃ 25 27 29 32 34 36 38
乙杯水温/℃ 25 26 27 28 29 30 31
(1)为保证实验结论的可靠性,实验时,除了两套实验装置相同外,还需要控制:① 水的质量相等 、② 水的初温相同 ;
(2)通过表中记录的数据,你认为煤油和菜籽油两种燃料中,热值较大的是 煤油 ;
(3)该同学实验前用天平测出了烧杯中水的质量及两油灯中燃料的质量,并根据记录的数据,利用公式Q水吸=c水m水(t-t0)计算出了水吸收的热量,他认为“用这个热量与燃料质量的比值”就能准确地计算出煤油或菜籽油的热值,你认为他的计算结果可靠吗 不可靠 ,为什么 燃料不能完全燃烧(或燃料燃烧后放出的热量不可能全部被水吸收) 。
19
(2023·泸州中考)小明学习了比热容知识后,想比较A、B两种未知液体的比热容大小,进行了如下实验:
(1)找来两个带保温层的相同电热杯(不计与外界发生的热传递),如图甲所示。
(2)将 质量 相等的A、B两种液体分别倒入两个电热杯中,然后将两种液体均加热到60 ℃。
(3)将长时间处于室温的两个完全相同的铜块,分别浸没在两种液体中,盖好盖子。
(4)经过一段时间,温度计示数稳定后,A液体中温度计示数如图乙所示,则A液体温度降为 56.0 ℃,B液体温度降为53.0 ℃。
(5)分析可知, A 液体放出的热量多, A 液体的比热容较大。
六、综合应用题(本题共2小题,第20题6分,第21题8分,共14分)
20
(2024·常州期中)如图所示的太阳能热水器,它的水箱储水质量为120 kg,热水器上的集热器对太阳能的利用效率为40%,在与阳光垂直的地球表面单位面积、单位时间获得的太阳能用a=1 400 J/(m2·s)表示,如果将整箱水的温度从20 ℃加热到70 ℃,需要阳光照射5 h。[水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)]求:
(1)一箱水需要吸收的热量是多少
解:(1)一箱水需要吸收的热量
Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×120 kg×(70 ℃-20 ℃)=2.52×107 J (2分)
(2)太阳辐射的能量E为多少
解: (2)由η=×100%
可知E===6.3×107 J (2分)
(3)热水器上集热器的面积至少要多大
解: (3)在与阳光垂直的地球表面上每平方米在1秒钟内得到的太阳辐射能量约为1 400 J,那么每平方米在5小时内得到的太阳辐射能量
E0=1 400 J/s×5×3 600 s=2.52×107 J
而将水加热所需的太阳辐射能量E=6.3×107 J;则热水器上集热器的面积
S===2.5 m2。 (2分)
21
(2023·益阳中考)如图所示为某种固体酒精炉,固体酒精炉比液体酒精炉使用时更安全,为了测定该固体酒精炉的热效率,在炉中放入40 g的固体酒精,当固体酒精燃烧完后,锅中1 kg的水温度从20 ℃升高到了70 ℃。已知固体酒精的热值为1.5×107 J/kg,水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)。
(1)若固体酒精完全燃烧,则放出的热量是多少
解: (1)固体酒精完全燃烧放出的热量:
Q放=m酒精q酒精=40×10-3 kg×1.5×107 J/kg=6×105 J; (2分)
(2)水吸收的热量是多少
解: (2)水吸收的热量:Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(70 ℃-20 ℃)
=2.1×105 J; (2分)
(3)测得固体酒精炉的热效率是多大
解: (3)固体酒精炉的热效率:η===35%; (2分)
(4)请写出固体酒精炉热效率不高的一个原因。
解: (4)固体酒精不能完全燃烧,而且加热过程中有热量的损失,使得固体酒精炉热效率不高。 (2分)第十三章 内能与热机
(40分钟 100分)
一、选择题(本题共10小题,共32分。第1～8题只有一个选项符合要求,每题3分;第9、10题至少有两项符合要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
1(2023·烟台中考)如图所示的实例中,改变物体内能的方式与其他三项不同的是( )
2
(2024·天津期中)世界三大古海岸湿地之一的天津宁河七里海湿地,被誉为“京津绿肺”,如图所示。它的水域面积3.5万亩,可以有效调节周围环境的气温,这主要是因为水的 ( )
A.密度较大 B.沸点较高
C.比热容大 D.流动性好
3(原创)热机对于人类的进步有着十分重要的作用,同时热机的大量使用也带来了环境污染。下列减小热机使用对环境造成污染的措施合理的是 ( )
A.不使用热机 B.换用清洁燃料
C.增大车辆行驶速度 D.增加车辆的载重
4(2024·广州期末)以下过程不发生物态变化,初温相同、体积相同的两块金属甲、乙放出了相同热量,甲的末温比乙的低,那么初温相同的甲、乙吸收相同热量Q,则下列图像表达正确的是 ( )
5
如图所示是某物质由液态变为固态过程温度随时间变化的图像。下列说法正确的是 ( )
A.t4时刻物体内能为零 B.t2时刻物体内能比t3时刻大
C.t2时刻物体内能比t3时刻小 D.t2、t3时刻物体内能相等
6(2024·昆明期末)如图所示,一款名叫“小熊牛油”的火锅,在用餐过程中“小熊”造型的牛油慢慢熔化,麻辣鲜香味在空气中弥漫开来,让人食欲大增。下列关于涮火锅过程中说法正确的是 ( )
A.小熊牛油在冷库中储存时内能为零
B.用餐过程中,锅中的汤随着沸腾不断减少,其内能保持不变
C.吃火锅时,锅体上方腾起的“白气”是空气中水蒸气凝华而成的
D.向沸腾的锅中加入冷汤,热量由高温汤传向低温的冷汤
7(2023·随州中考)汽车是现代生活中最常见的一种交通工具,如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列有关说法正确的是 ( )
A.甲图是压缩冲程,活塞对气缸内的气体做功,气体的温度升高
B.由乙图可知该汽油机的效率是30%
C.汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分,这会降低燃料的热值
D.为节能,冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖,该举措大大提高了燃料的热值
8两金属块的质量之比为1∶3,吸收相同的热量后,它们升高的温度之比为3∶2,那么它们的比热容之比为 ( )
A.1∶2 B.2∶1
C.2∶9 D.9∶2
9
如图,在试管内装些水,用橡胶塞塞住管口,将水加热一段时间后,橡胶塞被冲出。下列有关分析正确的是 ( )
A.酒精灯对水加热将能量传给水
B.酒精灯对水加热水所含的热量增加
C.塞子冲出的过程中水蒸气的内能不变
D.塞子冲出的过程中水蒸气的温度降低
10
(2023·兰州中考改编)为了比较A、B两种液体的吸热能力,小亮用完全相同的加热装置对质量分别为100 g和400 g的A、B两液体进行加热,根据实验数据绘制的温度随时间变化的图像如图所示。根据图像信息,下列说法中正确的是 ( B、C、D )
A.A、B两液体在0～8 min内吸收的热量之比为2∶1
B.A、B两液体的比热容之比为2∶1
C.B液体的吸热能力比A液体的弱
D.A液体比B液体更适合作发动机的冷却液
二、填空题(本题共4小题,每空2分,共16分)
11
如图是加热烤肠的情景,增加烤肠内能的方法是 ;为了让烤肠不致被烤焦且均匀受热,店主将烤肠放在石子上烤而不直接放在铁锅内烤,是因为石头的比热容比铁 。
12(2022·齐齐哈尔中考)一台单缸四冲程汽油机,当飞轮转速是2 400 r/min时,它每秒钟对外做功 次;做功冲程是将 转化为机械能。
13(2023·宜宾中考)质量相同的铜和铅吸收相同的热量时,铜比铅的温度升高得 (选填“多”或“少”);质量相同的铜和铅升高相同的温度,吸收热量多的是 (选填“铜”或“铅”)。已知c铜=0.39×103 J/(kg·℃),c铅=0.13×103 J/(kg·℃)。
14(2023·衡阳中考)天然气热水器将质量为30 kg、温度为15 ℃的水加热到65 ℃,消耗天然气0.18 m3,在此过程中水吸收的热量是 J,热水器烧水时的效率是 。[c水=4.2×103 J/(kg·℃);q天然气=4×107 J/m3]
三、作图题(本题共1小题,共4分)
15(2023·佛山期中)两个相同试管中分别装了质量和初温均相同的水和煤油,用酒精灯同时加热,如图甲所示。加热过程中,水吸收的热量与加热时间关系如图乙所示。请在图丙中画出煤油在加热过程中吸收热量随加热时间变化的图像。
四、简答题(本题共1小题,共4分)
16
宁夏中卫地区气候干燥,昼夜温差很大,当地特产压砂瓜,被称为“石头缝里长出的西瓜”,如图所示。每到种植季节,瓜农们把发了芽的西瓜种子种到覆盖了砂石的土壤中,这样可以利用砂石有效蓄水和保温,保证芽苗在深夜不会被冻伤。请你根据以上材料所给信息,利用比热容知识分析:为什么瓜农在土壤上覆盖砂石后,能起到保温作用
五、实验探究题(本题共3小题,第17题12分,第18题10分,第19题8分,共30分)
17(2024·肇庆期中)小明为了比较不同物质的吸热能力,在两个相同的烧杯中分别装入质量相等的甲、乙两种液体,并用相同的酒精灯和相同的温度计同时进行了如图所示的实验。
加热时间/min 0 2 4 6 8
温度/℃ 甲 20 22.2 24 26 28
乙 20 21 22 23.1 24
(1)为了得到质量相等的甲和乙两种液体,在实验室里通常使用的测量工具是 ;
(2)组装实验装置时,应按 (选填“自上而下”或“自下而上”)的顺序安装,加热时,用玻璃棒缓慢地搅动液体,这是为了使甲、乙两种液体 ;
(3)在图1装置中,用相同酒精灯给两种液体加热相同的时间,甲液体吸收的热量 (选填“大于”“小于”或“等于”)乙液体吸收的热量;
(4)经实验得到了如表记录的两组数据,分析实验数据可知, (选填“甲”或“乙”)液体的吸热能力更强;
(5)实验后,同学们交流后对实验的装置进行了改进,将分别装有甲、乙两液体的试管放在同一个烧杯中用水加热,如图2所示,这样做的好处是 。
18(2024·衡水期中)某同学学习了燃料的热值后,自己设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值关系。实验时,他组装了如图所示的两套规格完全相同的装置,点燃两盏油灯,并每隔1 min记录了杯中水的温度(见表格):
加热的时间/min 0 1 2 3 4 5 6
甲杯水温/℃ 25 27 29 32 34 36 38
乙杯水温/℃ 25 26 27 28 29 30 31
(1)为保证实验结论的可靠性,实验时,除了两套实验装置相同外,还需要控制:① 、② ;
(2)通过表中记录的数据,你认为煤油和菜籽油两种燃料中,热值较大的是 ;
(3)该同学实验前用天平测出了烧杯中水的质量及两油灯中燃料的质量,并根据记录的数据,利用公式Q水吸=c水m水(t-t0)计算出了水吸收的热量,他认为“用这个热量与燃料质量的比值”就能准确地计算出煤油或菜籽油的热值,你认为他的计算结果可靠吗 ,为什么 。
19
(2023·泸州中考)小明学习了比热容知识后,想比较A、B两种未知液体的比热容大小,进行了如下实验:
(1)找来两个带保温层的相同电热杯(不计与外界发生的热传递),如图甲所示。
(2)将 相等的A、B两种液体分别倒入两个电热杯中,然后将两种液体均加热到60 ℃。
(3)将长时间处于室温的两个完全相同的铜块,分别浸没在两种液体中,盖好盖子。
(4)经过一段时间,温度计示数稳定后,A液体中温度计示数如图乙所示,则A液体温度降为 ℃,B液体温度降为53.0 ℃。
(5)分析可知, 液体放出的热量多, 液体的比热容较大。
六、综合应用题(本题共2小题,第20题6分,第21题8分,共14分)
20
(2024·常州期中)如图所示的太阳能热水器,它的水箱储水质量为120 kg,热水器上的集热器对太阳能的利用效率为40%,在与阳光垂直的地球表面单位面积、单位时间获得的太阳能用a=1 400 J/(m2·s)表示,如果将整箱水的温度从20 ℃加热到70 ℃,需要阳光照射5 h。[水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)]求:
(1)一箱水需要吸收的热量是多少
(2)太阳辐射的能量E为多少
(3)热水器上集热器的面积至少要多大
21
(2023·益阳中考)如图所示为某种固体酒精炉,固体酒精炉比液体酒精炉使用时更安全,为了测定该固体酒精炉的热效率,在炉中放入40 g的固体酒精,当固体酒精燃烧完后,锅中1 kg的水温度从20 ℃升高到了70 ℃。已知固体酒精的热值为1.5×107 J/kg,水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)。
(1)若固体酒精完全燃烧,则放出的热量是多少
(2)水吸收的热量是多少
(3)测得固体酒精炉的热效率是多大
(4)请写出固体酒精炉热效率不高的一个原因。
