第十四章 内能与热机 章末评价卷
(时间:45分钟 满分:90分)
评价等级
一、选择题(本题共8个小题,每小题3分,共 24分。第1～6题为单项选择题。第7、8题为多项选择题,每小题至少有两项符合题目要求,全选对得3分,选对但不全得1分,选错或不选得0分)
1.下列实例中,改变物体内能的方式与其他三项不同的是( )
A.给水加热 B.压缩空气
C.搓手取暖 D.钻木取火
2.如图所示,在试管内装适量水,用橡胶塞塞住管口,将水加热一段时间后,橡胶塞被推出,管口出现大量“白气”。下列说法正确的是( )
A.管口出现的“白气”是水蒸气
B.水蒸气推出橡胶塞导致水蒸气内能增加
C.水被加热的过程中,其内能是通过做功的方式改变的
D.水蒸气推出橡胶塞的过程中,橡胶塞的动能是由水蒸气的内能转化来的
3.2024年11月30日,长征十二号运载火箭在海南商业航天发射场成功完成首次发射任务。该火箭采用煤基航天煤油作为推进剂,主要是由于煤基航天煤油的( )
A.沸点高 B.熔点高
C.比热容大 D.热值大
4.水具有比热容大的特点,下列现象中与此特点无关的是( )
A.冬天暖气设备用热水供暖
B.海边的昼夜温差较小
C.夏天洒水降温
D.用水冷却汽车发动机
5.如图是四冲程汽油机的工作示意图。从能量转化的角度看,机械能转化为内能的冲程是( )
6.两台汽油机中,甲的效率比乙的效率高,其物理意义是( )
A.甲每秒输出的功比乙的大
B.甲所消耗的汽油比乙所消耗的更少
C.在消耗相同汽油的条件下,甲输出的功比乙多
D.输出相同功的条件下,甲消耗的汽油比乙消耗的多
7.(多项选择)在两个相同的烧杯中分别装有质量和初温相同的水和某种液体,用两个完全相同的电加热器对其加热,每隔一段时间用温度计分别测量它们的温度,并画出了温度随时间变化的图像如图所示。由图像可知,下列说法错误的是( )
A.a液体比热容小
B.b液体是水
C.0～3 min内a液体吸收的热量少
D.升高相同的温度时,b液体吸收的热量少
8.(多项选择)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。下列说法正确的是( )
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慢
C.热水放出的热量大于冷水吸收的热量
D.热水的质量可能小于冷水的质量
二、填空题(本题共3个小题,每空2分,共10分)
9.工地上太阳暴晒的钢筋热得烫手,钢筋内能是通过 的方式增加的。用切割机切割钢筋,切割片温度急剧上升,该过程内能变化情况与热机的 冲程相同。
10.盾构机在施工过程中,会产生大量的热,其内部的水冷循环系统可以给盾构机及时降温,用水冷却主要是利用了水的 比较大的特性。
11.为全面推进“乡村振兴”工程,加快农业农村绿色发展,某市部分农村地区已经使用上了天然气烧水煮饭。小明同学用他家的燃气灶将质量为2 kg、初温为20 ℃的水加热到100 ℃,水吸收的热量是 J;消耗了0.04 m3的天然气,则此燃气灶的热效率为 。[水的比热容c=4.2×103 J/(kg· ℃),天然气的热值取
3.5×107 J/m3]
三、作图题(本题共2个小题,每小题3分,共6分)
12.请在图中虚线框内用箭头表示出夜晚的吹拂方向。
13.用两个相同的加热器,分别对质量、初温相等的甲、乙两种液体加热,甲的比热容比乙的小,图中已经画出甲的温度随时间变化的图像,请在图中画出加热相同时间乙的温度随时间变化的大致图像。
四、简答题(本题共2个小题,每小题4分,共8分)
14.空调是较为常用的家用电器之一,根据我们的需要可让空调吹出冷风或热风,调节室温,如图所示,空调出风口可以调节出风方向。请回答:
(1)空调吹出的风主要是通过什么方式来改变室内空气的内能
(2)冬天,为了升高整个房间的温度,出风口向上还是向下更好 请从物理学角度分析这样调节的好处。
15.家住遵义汇川的小强同学,想利用中秋节去海滨城市上海游玩,他特意通过某气象app查询到上海和遵义中秋节假期三天的气温,并记录在表中,但是他忘记了写上城市的名称。请利用所学的物理知识回答下列问题:
城 市 第1天 第2天 第3天
白天 夜间 白天 夜间 白天 夜间
A 32 ℃ 21 ℃ 31 ℃ 21 ℃ 30 ℃ 21 ℃
B 33 ℃ 27 ℃ 30 ℃ 27 ℃ 32 ℃ 28 ℃
(1)其中A、B两个城市哪个是上海
(2)写出你作出以上判断的理由。
五、实验与科学探究题(本题共2个小题,第16题16分,第17题10分,共26分)
16.为了比较水和煤油吸热能力的大小,小明同学设计了如图所示的实验。器材有两个酒精灯、两支温度计、两个相同的烧杯、一定量的水和煤油、两个搅拌器、两个铁架台、两片陶土网、火柴和秒表。
(1)在此实验中,可以用 (选填“温度升高的多少”或“加热时间的长短”)来表示物质吸热的多少。
(2)实验前,首先调整两个酒精灯的 ,使两灯的火焰基本相同,这样便可近似认为它们是两个相同的热源。
(3)为完成实验探究,应控制水和煤油的 相同,还需添加的测量仪器是 ;为了便于观察,还要控制它们的 相同。
(4)实验中小明同学用两个调整过的酒精灯加热,每隔2 min记录一次温度,他记录的实验数据如表所示。
加热时间/min 0 2 4 6 8
温度/℃ 煤油 20 25 29 34 38
水 20 22 24 26 28
分析表中数据可知,对于质量相等的煤油和水,吸收相同热量,升温较快的是 ,这表明 的吸热能力更强。由此得出物质的吸热能力与物质的 有关。
17.如图所示是老师在科学课上做的热机工作原理的模拟实验,在玻璃管中先加入少量酒精,将橡皮塞放入玻璃管并向下压缩气体,然后用电子点火器点火,橡皮塞会向上弹出。
(1)在玻璃管中加入少量酒精,酒精在蒸发的过程中会 (选填“吸热”或“放热”)。橡皮塞向下压时,是活塞的机械能转化为气体的 能,其能量转化与汽油机工作四冲程中的 冲程相同。
(2)橡皮塞向上弹出,在橡皮塞向上运动的过程中,其速度会越来
越 。
(3)如果想让橡皮塞弹得更远,你的方法是 (答出一条即可)。
六、综合应用题(本题共2个小题,每小题8分,共16分。解答时需写出必要的计算公式及过程或文字说明,若只写出计算结果将不得分)
18.小明家里有一款暖手宝,其中袋内充入某种液体的质量m=1 kg,且该种液体的比热容c=4×103 J/(kg·℃),若某次充电让该暖手宝从 10 ℃ 升高至60 ℃,则:
(1)该暖手宝吸收的热量是多少
(2)若通过燃烧汽油获取(1)问中的热量,则需要完全燃烧的汽油质量是多少 (q汽油=4.6×107 J/kg)
(3)结合(1)问中暖手宝的吸热情况,若本次充电过程消耗了2.5×
105 J的能量,则充电效率为多少
19.如图所示是一款酒精汽车图片。该款车以72 km/h的速度在一段平直的公路上匀速行驶了8 km时,消耗酒精 2.25×10-3m3,假设酒精完全燃烧,发动机的效率为30%,酒精的密度取0.8×103 kg/m3,酒精的热值取3×107 J/kg。则这段运动过程中:
(1)消耗酒精的质量是多少
(2)酒精完全燃烧放出多少热量
(3)该汽车发动机做的有用功是多少
(4)该汽车在以此速度行驶的过程中,受到的阻力是多大 第十四章 内能与热机 章末评价卷
(时间:45分钟 满分:90分)
评价等级
一、选择题(本题共8个小题,每小题3分,共 24分。第1～6题为单项选择题。第7、8题为多项选择题,每小题至少有两项符合题目要求,全选对得3分,选对但不全得1分,选错或不选得0分)
1.下列实例中,改变物体内能的方式与其他三项不同的是(A)
A.给水加热 B.压缩空气
C.搓手取暖 D.钻木取火
2.如图所示,在试管内装适量水,用橡胶塞塞住管口,将水加热一段时间后,橡胶塞被推出,管口出现大量“白气”。下列说法正确的是(D)
A.管口出现的“白气”是水蒸气
B.水蒸气推出橡胶塞导致水蒸气内能增加
C.水被加热的过程中,其内能是通过做功的方式改变的
D.水蒸气推出橡胶塞的过程中,橡胶塞的动能是由水蒸气的内能转化来的
3.2024年11月30日,长征十二号运载火箭在海南商业航天发射场成功完成首次发射任务。该火箭采用煤基航天煤油作为推进剂,主要是由于煤基航天煤油的(D)
A.沸点高 B.熔点高
C.比热容大 D.热值大
4.水具有比热容大的特点,下列现象中与此特点无关的是(C)
A.冬天暖气设备用热水供暖
B.海边的昼夜温差较小
C.夏天洒水降温
D.用水冷却汽车发动机
5.如图是四冲程汽油机的工作示意图。从能量转化的角度看,机械能转化为内能的冲程是(A)
6.两台汽油机中,甲的效率比乙的效率高,其物理意义是(C)
A.甲每秒输出的功比乙的大
B.甲所消耗的汽油比乙所消耗的更少
C.在消耗相同汽油的条件下,甲输出的功比乙多
D.输出相同功的条件下,甲消耗的汽油比乙消耗的多
7.(多项选择)在两个相同的烧杯中分别装有质量和初温相同的水和某种液体,用两个完全相同的电加热器对其加热,每隔一段时间用温度计分别测量它们的温度,并画出了温度随时间变化的图像如图所示。由图像可知,下列说法错误的是(ABC)
A.a液体比热容小
B.b液体是水
C.0～3 min内a液体吸收的热量少
D.升高相同的温度时,b液体吸收的热量少
8.(多项选择)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。下列说法正确的是(ACD)
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慢
C.热水放出的热量大于冷水吸收的热量
D.热水的质量可能小于冷水的质量
二、填空题(本题共3个小题,每空2分,共10分)
9.工地上太阳暴晒的钢筋热得烫手,钢筋内能是通过 热传递 的方式增加的。用切割机切割钢筋,切割片温度急剧上升,该过程内能变化情况与热机的 压缩 冲程相同。
10.盾构机在施工过程中,会产生大量的热,其内部的水冷循环系统可以给盾构机及时降温,用水冷却主要是利用了水的 比热容 比较大的特性。
11.为全面推进“乡村振兴”工程,加快农业农村绿色发展,某市部分农村地区已经使用上了天然气烧水煮饭。小明同学用他家的燃气灶将质量为2 kg、初温为20 ℃的水加热到100 ℃,水吸收的热量是 6.72×105 J;消耗了0.04 m3的天然气,则此燃气灶的热效率为 48% 。[水的比热容c=4.2×103 J/(kg· ℃),天然气的热值取
3.5×107 J/m3]
三、作图题(本题共2个小题,每小题3分,共6分)
12.请在图中虚线框内用箭头表示出夜晚的吹拂方向。
13.用两个相同的加热器,分别对质量、初温相等的甲、乙两种液体加热,甲的比热容比乙的小,图中已经画出甲的温度随时间变化的图像,请在图中画出加热相同时间乙的温度随时间变化的大致图像。
四、简答题(本题共2个小题,每小题4分,共8分)
14.空调是较为常用的家用电器之一,根据我们的需要可让空调吹出冷风或热风,调节室温,如图所示,空调出风口可以调节出风方向。请回答:
(1)空调吹出的风主要是通过什么方式来改变室内空气的内能
(2)冬天,为了升高整个房间的温度,出风口向上还是向下更好 请从物理学角度分析这样调节的好处。
答案:(1)热传递。
(2)向下更好。冬天,空调吹出的是热风,密度小会上升。向下吹能更大范围内形成对流,使整个房间快速升温。
15.家住遵义汇川的小强同学,想利用中秋节去海滨城市上海游玩,他特意通过某气象app查询到上海和遵义中秋节假期三天的气温,并记录在表中,但是他忘记了写上城市的名称。请利用所学的物理知识回答下列问题:
城 市 第1天 第2天 第3天
白天 夜间 白天 夜间 白天 夜间
A 32 ℃ 21 ℃ 31 ℃ 21 ℃ 30 ℃ 21 ℃
B 33 ℃ 27 ℃ 30 ℃ 27 ℃ 32 ℃ 28 ℃
(1)其中A、B两个城市哪个是上海
(2)写出你作出以上判断的理由。
答案:(1)B城市是上海。
(2)遵义是内陆城市,砂石较多,上海是海滨城市,水较多,由于水的比热容较大,相同质量的水和砂石,吸收或放出相同热量时,水的温度变化比砂石小,所以,其中B城市是上海。
五、实验与科学探究题(本题共2个小题,第16题16分,第17题10分,共26分)
16.为了比较水和煤油吸热能力的大小,小明同学设计了如图所示的实验。器材有两个酒精灯、两支温度计、两个相同的烧杯、一定量的水和煤油、两个搅拌器、两个铁架台、两片陶土网、火柴和秒表。
(1)在此实验中,可以用 加热时间的长短 (选填“温度升高的多少”或“加热时间的长短”)来表示物质吸热的多少。
(2)实验前,首先调整两个酒精灯的 灯芯 ,使两灯的火焰基本相同,这样便可近似认为它们是两个相同的热源。
(3)为完成实验探究,应控制水和煤油的 质量 相同,还需添加的测量仪器是 天平 ;为了便于观察,还要控制它们的 初温 相同。
(4)实验中小明同学用两个调整过的酒精灯加热,每隔2 min记录一次温度,他记录的实验数据如表所示。
加热时间/min 0 2 4 6 8
温度/℃ 煤油 20 25 29 34 38
水 20 22 24 26 28
分析表中数据可知,对于质量相等的煤油和水,吸收相同热量,升温较快的是 煤油 ,这表明 水 的吸热能力更强。由此得出物质的吸热能力与物质的 种类 有关。
17.如图所示是老师在科学课上做的热机工作原理的模拟实验,在玻璃管中先加入少量酒精,将橡皮塞放入玻璃管并向下压缩气体,然后用电子点火器点火,橡皮塞会向上弹出。
(1)在玻璃管中加入少量酒精,酒精在蒸发的过程中会 吸热 (选填“吸热”或“放热”)。橡皮塞向下压时,是活塞的机械能转化为气体的 内 能,其能量转化与汽油机工作四冲程中的 压缩 冲程相同。
(2)橡皮塞向上弹出,在橡皮塞向上运动的过程中,其速度会越来
越 小 。
(3)如果想让橡皮塞弹得更远,你的方法是 将橡皮塞下压更长距离 (答出一条即可)。
六、综合应用题(本题共2个小题,每小题8分,共16分。解答时需写出必要的计算公式及过程或文字说明,若只写出计算结果将不得分)
18.小明家里有一款暖手宝,其中袋内充入某种液体的质量m=1 kg,且该种液体的比热容c=4×103 J/(kg·℃),若某次充电让该暖手宝从 10 ℃ 升高至60 ℃,则:
(1)该暖手宝吸收的热量是多少
(2)若通过燃烧汽油获取(1)问中的热量,则需要完全燃烧的汽油质量是多少 (q汽油=4.6×107 J/kg)
(3)结合(1)问中暖手宝的吸热情况,若本次充电过程消耗了2.5×
105 J的能量,则充电效率为多少
解析:(1)该暖手宝吸收的热量Q吸=cm(t2-t1)=4×103 J/(kg·℃)×
1 kg×(60 ℃-10 ℃)=2×105 J。
(2)需要完全燃烧的汽油质量
m汽油===≈4.35×10-3 kg。
(3)充电效率
η=×100%=×100%=80%。
答案:(1)2×105 J (2)4.35×10-3 kg (3)80%
19.如图所示是一款酒精汽车图片。该款车以72 km/h的速度在一段平直的公路上匀速行驶了8 km时,消耗酒精 2.25×10-3m3,假设酒精完全燃烧,发动机的效率为30%,酒精的密度取0.8×103 kg/m3,酒精的热值取3×107 J/kg。则这段运动过程中:
(1)消耗酒精的质量是多少
(2)酒精完全燃烧放出多少热量
(3)该汽车发动机做的有用功是多少
(4)该汽车在以此速度行驶的过程中,受到的阻力是多大
解析:(1)消耗酒精的质量为
m=ρV=0.8×103 kg/m3×2.25×10-3m3=1.8 kg。
(2)酒精完全燃烧放出的热量
Q放=mq=1.8 kg×3×107 J/kg=5.4×107 J。
(3)汽车发动机做的有用功
W=η Q放=30%×5.4×107 J=1.62×107 J。
(4)该汽车在以此速度行驶的过程中,受到的阻力和牵引力是一对平衡力,
所以阻力F阻=F===2 025 N。
答案:(1)1.8 kg (2)5.4×107 J (3)1.62×107 J (4)2 025 N
