第十三章 内能与热机(60分钟 100分)
一、选择题:本题共10小题,每小题3分,共30分。
1.下列物理现象中,属于通过做功途径改变物体内能的是 ( )
A.感冒发烧时,用冷毛巾敷额头
B.炎热的夏天,柏油路面温度升高
C.用打气筒给轮胎打气,气筒壁发热
D.在饮料中放入一些冰块,饮料变凉
2.下列现象中用热传递方式改变物体内能的是 ( )
3.(2023·乐山中考)下列说法正确的是 ( )
A.“钻木取火”是通过做功来改变物体的内能
B.内燃机的吸气冲程是将内能转化为机械能的过程
C.物体的质量越大比热容越大
D.0 ℃的冰没有内能
4.在生产和生活中,常见到应用“水的比热容大”这一特性的情景,以下事例中与这一特性无关的是 ( )
A.城市建造人工湖调节气温
B.供暖系统用热水循环供暖
C.生物体内水的比例高,有助于调节自身的温度
D.夏日在地上洒水感到凉快
5.质量和初温相等的铜块和铁块(c铜A.温度由铜块传给铁块
B.热量由铁块传给铜块
C.铜块和铁块之间不发生热传递
D.内能由铁块传给铜块
6.根据表中几种物质的比热容,判断下列说法中不正确的是 ( )
物质 比热容/(J·kg-1·℃-1) 物质 比热容/(J·kg-1·℃-1)
水银 0.14×103 沙石 0.92×103
水 4.2×103 冰 2.1×103
A.由于水比冰的比热容大,所以冷却食品时0 ℃的水比0 ℃的冰效果好
B.北方楼房中的暖气用水作介质,利用了水的比热容大的特性
C.由于水比沙石的比热容大,所以内陆地区的昼夜温差比沿海地区大
D.制作体温计常用水银作介质,原因之一是水银的比热容小
7.(2023·镇江中考)水烧开时产生的水蒸气将壶盖顶起,汽油机的四个冲程中,能量转化与之相同的是 ( )
8.(2023·柳州中考)下列关于热机的说法正确的是 ( )
A.热机的效率为100%
B.热机只有汽油机和柴油机两种
C.好的热机工作时不排放废气
D.热机工作时都要利用燃料的化学能
9.关于热量、温度、内能的关系,下列说法正确的是 ( )
A.物体的温度越高,所含热量越多
B.物体放出热量,温度可以不变,内能一定减小
C.物体吸收了热量,温度一定升高,内能一定增加
D.发生热传递时,热量总是从内能大的物体传递给内能小的物体
10.关于热机,下列说法正确的是 ( )
A.汽油机的气缸顶部是一个喷油嘴,而柴油机的气缸顶部有一个火花塞
B.四冲程汽油机在工作过程中,进、排气门同时关闭的冲程是压缩冲程和做功冲程
C.用水循环来降低热机的温度,主要是利用水蒸发时吸热的特性
D.改进技术,可以使热机的效率达到100%
二、填空题:本题共5小题,每空2分,共20分。
11.水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),将4 kg的水倒掉一半,剩下的水的比热容是 J/(kg·℃);初温为30 ℃、质量为2 kg的水吸收2.1×105 J的热量后温度将升高到 ℃。
12.2023年1月15日11时14分,我国在太原卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭,以“一箭十四星”发射方式,成功将齐鲁二号/三号、北邮一号等14颗卫星发射升空。火箭在上升过程,其外壳与大气摩擦后内能 (选填“增大”“不变”或“减小”),温度升高,这是通过 的方式改变内能。
13.我们国之重器DF-41洲际弹道导弹,采用三级固态燃料推进,射程可达14 000千米。固态燃料具有较高的 ,可以有效增加射程。固态燃料燃烧后释放出 能,最终转化为机械能。
14.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2 000 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.(2023·宜昌中考)小丽用相同的电加热器分别对质量为0.2 kg的水和0.3 kg的另一种液体进行加热,得到的实验数据如图所示,则水在16 min内吸收的热量为 J,另一种液体的比热容为 J/(kg·℃)。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
三、简答题:本题共1小题,共4分。
16.盛夏的傍晚,关于去何处纳凉的问题两名同学有了不同的看法:甲同学主张将船划到湖中去;乙同学主张将船停在岸边,上岸散步更凉爽。你认为谁的看法合理 为什么
四、实验题:本题共3小题,共20分。
17.(6分)(2024·泉州质检)小明组装了如图所示的装置,在完全相同的烧杯中分别装有质量相同的A、B两种液体,在完全相同的燃料盒中分别装有两种不同的燃料1和2。
(1)安装装置时应先固定 (下方为铁圈,上方为铁夹,选填“铁圈”或“铁夹”);
(2)若要比较燃料的热值大小,应选 两图的实验装置进行实验。若消耗质量相同的两种燃料,温度计示数高的装置中的燃料的热值 。
(3)若要比较液体的吸热本领,应选 两图的实验装置进行实验。实验过程中,若温度计升高相同的度数,加热时间较短的液体比热容较 。丁图是根据实验数据绘制的图像,液体 的比热容较大。
18. (9分)在探究“物质吸热规律”的实验中:
(1)取 质量的水和煤油放入两个相同的容器里,用同样的两个酒精灯对它们加热(如图所示)。加热时,上下缓慢地提拉搅拌器,这是为了水和煤油 受热。
(2)实验中加热时间相同,水和煤油吸收的热量可以认为是相同的,假设加热时间1 min吸收的热量为Q,经过实验得到了以下两组数据:
液体名称 质量/g 初温/℃ 末温/℃ 加热时间/min 吸收的热量
水 200 20 27 1 Q
27 35 1 Q
35 42 1 Q
煤油 200 20 35 1 Q
35 51 1 Q
51 66 1 Q
从表中的数据可以得到:
①相同质量的水或者煤油,它们吸收相同的热量后升高的温度几乎是 的;
②相同质量的水和煤油,它们吸收相同的热量后升高的温度是 的。
(3)由(2)中①、②两个结论发现,不同物质吸热的本领大小不同,为了描述物质吸热本领大小,引入了一个物理量,它就是 。
(4)春城昆明之所以冬无严寒,夏无酷暑,一个原因是高原明珠“滇池”对气温起到了调节作用,因为水的 较大,当水吸收或放出相同的热量时,温度变化较小。
19.(5分)(2023·福建模拟)在“比较不同物质吸热情况”的实验中,实验装置如图所示:
(1)该实验除了图中的实验器材外,还需要用到的实验器材有:秒表和 ;
(2)实验中应选用规格相同的电加热器分别给初温相同且 相同的甲、乙两种液体加热,并记录实验数据;
加热时间/min 0 1 2 3 4
甲的温度/℃ 20 27 34 41 48
乙的温度/℃ 20 35 50 65 80
(3)分析表中实验数据可知,此实验是通过比较 来判断吸热能力强弱的,此物理学方法叫 ;
(4)从表格可知 液体吸热本领强。
五、计算题:本题共3小题,共26分。
20.(9分)(2023·江西中考)如图所示,某同学用燃气灶烧水给餐具消毒。已知密闭锅内水的质量为5 kg,水的初温为22 ℃,当水刚好烧开时,共消耗了0.06 m3的天然气,该燃气灶烧水的热效率为70%。[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值为4.0×107 J/m3]
求:
(1)0.06 m3的天然气完全燃烧所放出的热量;
(2)以上过程中,水吸收的热量;
(3)密闭的锅内水烧开时的温度。
21.(8分)在一标准大气压下,将50 L的水从40 ℃加热到沸点。求:
(1)水需要吸收的热量。
(2)提供这些热量,需要完全燃烧焦炭的质量(q焦炭=3.0×107 J/kg)。
22.(9分)(2023·厦门翔安区二模)鲲龙-600是中国自行设计研制的大型灭火、水上救援水陆两栖飞机。如图所示,若鲲龙-600以270 km/h的速度匀速直线滑行10 min,消耗航空煤油675 kg,飞机发动机的功率为2.25×107 W(航空煤油的热值为4×107 J/kg)。求:
(1)飞机滑行的路程;
(2)滑行时牵引力做的功;
(3)发动机的效率。第十三章 内能与热机(60分钟 100分)
一、选择题:本题共10小题,每小题3分,共30分。
1.下列物理现象中,属于通过做功途径改变物体内能的是 (C)
A.感冒发烧时,用冷毛巾敷额头
B.炎热的夏天,柏油路面温度升高
C.用打气筒给轮胎打气,气筒壁发热
D.在饮料中放入一些冰块,饮料变凉
2.下列现象中用热传递方式改变物体内能的是 (A)
3.(2023·乐山中考)下列说法正确的是 (A)
A.“钻木取火”是通过做功来改变物体的内能
B.内燃机的吸气冲程是将内能转化为机械能的过程
C.物体的质量越大比热容越大
D.0 ℃的冰没有内能
4.在生产和生活中,常见到应用“水的比热容大”这一特性的情景,以下事例中与这一特性无关的是 (D)
A.城市建造人工湖调节气温
B.供暖系统用热水循环供暖
C.生物体内水的比例高,有助于调节自身的温度
D.夏日在地上洒水感到凉快
5.质量和初温相等的铜块和铁块(c铜A.温度由铜块传给铁块
B.热量由铁块传给铜块
C.铜块和铁块之间不发生热传递
D.内能由铁块传给铜块
6.根据表中几种物质的比热容,判断下列说法中不正确的是 (A)
物质 比热容/(J·kg-1·℃-1) 物质 比热容/(J·kg-1·℃-1)
水银 0.14×103 沙石 0.92×103
水 4.2×103 冰 2.1×103
A.由于水比冰的比热容大,所以冷却食品时0 ℃的水比0 ℃的冰效果好
B.北方楼房中的暖气用水作介质,利用了水的比热容大的特性
C.由于水比沙石的比热容大,所以内陆地区的昼夜温差比沿海地区大
D.制作体温计常用水银作介质,原因之一是水银的比热容小
7.(2023·镇江中考)水烧开时产生的水蒸气将壶盖顶起,汽油机的四个冲程中,能量转化与之相同的是 (C)
8.(2023·柳州中考)下列关于热机的说法正确的是 (D)
A.热机的效率为100%
B.热机只有汽油机和柴油机两种
C.好的热机工作时不排放废气
D.热机工作时都要利用燃料的化学能
9.关于热量、温度、内能的关系,下列说法正确的是 (B)
A.物体的温度越高,所含热量越多
B.物体放出热量,温度可以不变,内能一定减小
C.物体吸收了热量,温度一定升高,内能一定增加
D.发生热传递时,热量总是从内能大的物体传递给内能小的物体
10.关于热机,下列说法正确的是 (B)
A.汽油机的气缸顶部是一个喷油嘴,而柴油机的气缸顶部有一个火花塞
B.四冲程汽油机在工作过程中,进、排气门同时关闭的冲程是压缩冲程和做功冲程
C.用水循环来降低热机的温度,主要是利用水蒸发时吸热的特性
D.改进技术,可以使热机的效率达到100%
二、填空题:本题共5小题,每空2分,共20分。
11.水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),将4 kg的水倒掉一半,剩下的水的比热容是 4.2×103 J/(kg·℃);初温为30 ℃、质量为2 kg的水吸收2.1×105 J的热量后温度将升高到 55 ℃。
12.2023年1月15日11时14分,我国在太原卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭,以“一箭十四星”发射方式,成功将齐鲁二号/三号、北邮一号等14颗卫星发射升空。火箭在上升过程,其外壳与大气摩擦后内能 增大 (选填“增大”“不变”或“减小”),温度升高,这是通过 做功 的方式改变内能。
13.我们国之重器DF-41洲际弹道导弹,采用三级固态燃料推进,射程可达14 000千米。固态燃料具有较高的 热值 ,可以有效增加射程。固态燃料燃烧后释放出 内 能,最终转化为机械能。
14.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2 000 J,输出的动能为300 J。则输出的内能和声能共计 1 700 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% 。
15.(2023·宜昌中考)小丽用相同的电加热器分别对质量为0.2 kg的水和0.3 kg的另一种液体进行加热,得到的实验数据如图所示,则水在16 min内吸收的热量为 2.52×104 J,另一种液体的比热容为 1.4×103 J/(kg·℃)。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
三、简答题:本题共1小题,共4分。
16.盛夏的傍晚,关于去何处纳凉的问题两名同学有了不同的看法:甲同学主张将船划到湖中去;乙同学主张将船停在岸边,上岸散步更凉爽。你认为谁的看法合理 为什么
答:乙的看法比较合理。傍晚,水和干泥土放出热量,温度降低,在相同情况下,干泥土的比热容比较小,根据Q=cmΔt,干泥土的温度变化比较大,温度比较低,所以到岸上散步更凉爽。
四、实验题:本题共3小题,共20分。
17.(6分)(2024·泉州质检)小明组装了如图所示的装置,在完全相同的烧杯中分别装有质量相同的A、B两种液体,在完全相同的燃料盒中分别装有两种不同的燃料1和2。
(1)安装装置时应先固定 铁圈 (下方为铁圈,上方为铁夹,选填“铁圈”或“铁夹”);
(2)若要比较燃料的热值大小,应选 甲、乙 两图的实验装置进行实验。若消耗质量相同的两种燃料,温度计示数高的装置中的燃料的热值 大 。
(3)若要比较液体的吸热本领,应选 甲、丙 两图的实验装置进行实验。实验过程中,若温度计升高相同的度数,加热时间较短的液体比热容较 小 。丁图是根据实验数据绘制的图像,液体 B 的比热容较大。
18. (9分)在探究“物质吸热规律”的实验中:
(1)取 相等 质量的水和煤油放入两个相同的容器里,用同样的两个酒精灯对它们加热(如图所示)。加热时,上下缓慢地提拉搅拌器,这是为了水和煤油 均匀 受热。
(2)实验中加热时间相同,水和煤油吸收的热量可以认为是相同的,假设加热时间1 min吸收的热量为Q,经过实验得到了以下两组数据:
液体名称 质量/g 初温/℃ 末温/℃ 加热时间/min 吸收的热量
水 200 20 27 1 Q
27 35 1 Q
35 42 1 Q
煤油 200 20 35 1 Q
35 51 1 Q
51 66 1 Q
从表中的数据可以得到:
①相同质量的水或者煤油,它们吸收相同的热量后升高的温度几乎是 相同 的;
②相同质量的水和煤油,它们吸收相同的热量后升高的温度是 不同 的。
(3)由(2)中①、②两个结论发现,不同物质吸热的本领大小不同,为了描述物质吸热本领大小,引入了一个物理量,它就是 比热容 。
(4)春城昆明之所以冬无严寒,夏无酷暑,一个原因是高原明珠“滇池”对气温起到了调节作用,因为水的 比热容 较大,当水吸收或放出相同的热量时,温度变化较小。
19.(5分)(2023·福建模拟)在“比较不同物质吸热情况”的实验中,实验装置如图所示:
(1)该实验除了图中的实验器材外,还需要用到的实验器材有:秒表和 天平 ;
(2)实验中应选用规格相同的电加热器分别给初温相同且 质量 相同的甲、乙两种液体加热,并记录实验数据;
加热时间/min 0 1 2 3 4
甲的温度/℃ 20 27 34 41 48
乙的温度/℃ 20 35 50 65 80
(3)分析表中实验数据可知,此实验是通过比较 温度示数变化 来判断吸热能力强弱的,此物理学方法叫 转换法 ;
(4)从表格可知 甲 液体吸热本领强。
五、计算题:本题共3小题,共26分。
20.(9分)(2023·江西中考)如图所示,某同学用燃气灶烧水给餐具消毒。已知密闭锅内水的质量为5 kg,水的初温为22 ℃,当水刚好烧开时,共消耗了0.06 m3的天然气,该燃气灶烧水的热效率为70%。[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值为4.0×107 J/m3]
求:
(1)0.06 m3的天然气完全燃烧所放出的热量;
(2)以上过程中,水吸收的热量;
(3)密闭的锅内水烧开时的温度。
解:(1)0.06 m3的天然气完全燃烧放出的热量Q放=Vq=0.06 m3×4×107 J/m3=2.4×106 J;
(2)水吸收的热量Q吸=ηQ放=70%×2.4×106 J=1.68×106 J;
(3)根据Q吸=cm(t-t0)可知,密闭的锅内水烧开时的温度为t=+t0=+22 ℃=102 ℃。
21.(8分)在一标准大气压下,将50 L的水从40 ℃加热到沸点。求:
(1)水需要吸收的热量。
(2)提供这些热量,需要完全燃烧焦炭的质量(q焦炭=3.0×107 J/kg)。
解:(1)水的体积:
V=50 L=50 dm3=0.05 m3
水的质量:
m=ρV=1.0×103 kg/m3×0.05 m3=50 kg
在一标准大气压下,水的沸点t=100 ℃,则水需要吸收的热量:Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×50 kg×(100 ℃-40 ℃)=1.26×107 J
(2)焦炭完全燃烧放出的热量:Q放=Q吸=1.26×107 J
由Q放=mq得需要完全燃烧焦炭的质量:m焦炭===0.42 kg
22.(9分)(2023·厦门翔安区二模)鲲龙-600是中国自行设计研制的大型灭火、水上救援水陆两栖飞机。如图所示,若鲲龙-600以270 km/h的速度匀速直线滑行10 min,消耗航空煤油675 kg,飞机发动机的功率为2.25×107 W(航空煤油的热值为4×107 J/kg)。求:
(1)飞机滑行的路程;
(2)滑行时牵引力做的功;
(3)发动机的效率。
解:(1)飞机滑行的路程s=vt=270 km/h× h=45 km;
(2)滑行时牵引力做的功W=Pt=2.25×107 W×10×60 s=1.35×1010J;
(3)消耗的航空煤油完全燃烧放出的热量
Q放=mq=675 kg×4×107 J/kg=2.7×1010J,
发动机的效率
η=×100%=×100%=50%。
