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第十三章 内 能
1.机械能和内能的辨析
机械能 内能
概念 物体动能和势能的总和 物体内所有分子动能和分子势能的总和
存在 情况 可以为零 不能为零,自然界中一切物体都具有内能
研究 对象 宏观物体 微观粒子
相关 因素 质量、速度、高度、弹性形变量等 质量、状态、温度、体积等
2.温度、热量和内能之间的区别和联系
温度 热量 内能
概念 宏观上:表示物体的冷热程度 微观上:反映物体中大量分子无规则运动的剧烈程度 物体在热传递过程中内能改变的多少 物体内部所有分子动能和分子势能的总和
量的性质 状态量 过程量 状态量
表述 “是”“降低”“升高”“降低到”“升高到” “放出”“吸收” “有”
“具有”“改变”
单位 摄氏度(℃) 焦耳(J) 焦耳(J)
关系 热传递可以改变物体的内能,使其内能增加或减少,但温度不一定改变(如晶体熔化、凝固),即当仅有热传递的物体吸热时,内能会增加;当仅有热传递的物体放热时,内能会减少,但物体的温度不一定发生改变;物体只要升高(或降低)温度,就有内能的改变 温度、热量、内能辨析
1.关于热量,下列说法中正确的是(D)
A.铁块的温度升高时,含有的热量增大
B.0 ℃的水比0 ℃的冰含有的热量多
C.物体吸收热量,温度一定升高
D.在热传递过程中,传递热的多少叫热量
D
2.关于温度、内能和热量,下列说法中正确的是(C)
A.0 ℃的物体的内能为零
B.物体吸收热量,温度一定升高
C.内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体
D.温度低的物体含有的热量一定少
C
不会利用Q=cmΔt计算
3.【2024·上海】质量为2 kg的水的温度升高50 ℃,水吸收的热量为 4.2×105 J;5 kg水的温度由40 ℃下降到20 ℃,放出的热量为 4.2×105 J。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
4.2×105
4.2×105
4.用同样的加热器加热质量为1 kg的甲、乙两种物质,不计热量损失,0~3 min乙吸收的热量为8.4×104 J,它们的温度随时间变化的图像如图所示。下列说法中正确的是(D)
A.甲的吸热能力大于乙
B.甲、乙的比热容之比是3∶2
C.甲的比热容4.2×103 J/(kg·℃)
D.甲在0~3 min吸收的热量为8.4×104 J
D
不理解沸腾的特点
5.在1个标准大气压下,质量为2 kg、初温为30 ℃的水吸收7.56×105 J热量,其末温为 100 ℃。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
混淆机械运动和分子热运动
6.【2024·连云港】下列现象能说明分子在不停地做无规则运动的是(A)
A.花香满园 B.尘土飞扬
C.雪花飘飘 D.落叶纷纷
100
A
来源教材的图片
1.(人教九物全P9图13.2-3改编)如图所示,装着红棕色二氧化氮气体的瓶子在下面(二氧化氮的密度大于空气的密度),两瓶口之间用一块玻璃板隔开。抽掉玻璃板一段时间后,发现两瓶内气体的颜色 基本相同 ,这说明 分子在不停地做无规则运动。
第1题图
基本相同
分子在不停地做无规则运动
2.(沪科八物全P286图12-16改编)如图所示,当把50mL的水和带有颜色的50mL的酒精混合后,发现混合后的液体总体积小于100mL,此现象说明 分子间有间隙 。
甲 乙
第2题图
分子间有间隙
3.(人教九物全P16图13.3-5乙改编)如图所示,烧瓶内盛有少量水,给烧瓶内打气,可看到瓶塞跳起。在这个过程中,给烧瓶内打气时,外界对烧瓶内的气体 做功 ,烧瓶内气体的内能 增加 。
第3题图
做功
增加
4.(人教九物全P25图14.2-2改编)如图所示,用酒精灯对试管加热,水温升高,这是通过 热传递 的方式改变水的内能。
第4题图
热传递
5.(人教九物全P16图13.3-5甲改编)如图所示,在一个厚壁筒里放有一块浸透乙醚的棉花球,用力把活塞迅速下压,观察到棉花球燃烧。棉花球的内能是通过 做功 改变的。
第5题图
做功
6.(沪科九物全P42图14-11改编)如图所示的汽车发动机工作时,需要对它进行冷却。人们常常选用“水”作冷却液,这是因为水的 比热容 较大,冷却效果好。
第6题图
比热容
7.(沪粤八物下P124图10-2-3改编)如图所示,向冷水和热水中各滴入一滴红墨水,观察到热水中红墨水扩散得快,这说明温度越高,分子运动越 剧烈 。用扩散现象说明看不见的分子在运动,这种研究问题的方法叫 转换法 。
第7题图
剧烈
转换法
8.(北师九物全P12图10.2-11改编)如图所示,在试管口的木塞冲出的过程中,试管口出现白雾,水蒸气的内能 减少 (选填“增加”或“减少”)。在这个过程中,水蒸气的内能是通过 做功 (选填“做功”或“热传递”)改变的。
第8题图
减少
做功
来源教材的变式
9.(沪科九物全P43T1改编)跨学科·地理沿海地区,昼夜温差较小,而内陆沙漠地区的昼夜温差较大,这主要是因为(B)
A.海水的密度小,沙石的密度大
B.海水的比热容大,沙石的比热容小
C.海水的内能多,沙石的内能少
D.海水吸收的热量少,沙石吸收的热量多
B
10.(沪粤九物上P26T5改编)仔细观察图中甲、乙两杯水,下列说法中正确的是(B)
第10题图
A.甲杯中水的内能多
B.乙杯中水的内能多
C.甲杯和乙杯中水的内能一样多
D.无法判断
B
11.(北师九物全P13T2改编)关于分子动理论,下列说法中正确的是(A)
A.铁块很难被压缩,是由于分子间存在斥力
B.橡皮筋容易被拉长,是由于分子间不存在引力
C.风吹动柳絮漫天飞舞,这是扩散现象,说明分子是运动的
D.碘酒在热水中比在冷酒精中扩散得快,说明分子运动的剧烈程度与温度有关
A
12.(沪科九物全P37T2改编)关于温度、热量和内能,下列说法中正确的是(C)
A.物体的温度不变,内能一定不变
B.物体的内能增加,一定是从外界吸收了热量
C.内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体
D.任何两个物体之间都会发生热传递
C
13.(沪科九物全P37T3改编)下列事例中通过做功改变物体内能的是(C)
A.用酒精灯加热烧杯中的水
B.放入热汤中的金属勺子变烫
C.刀在磨刀石上摩擦后温度升高
D.冬天人们喜欢通过晒太阳使身体暖和起来
C
来源教材的实验探究
14.(沪科九物全P40做中学改编)小明同学想测量家中色拉油的比热容。设计了如下的方案:
第14题图
①在两个相同的烧杯中分别装入200g水和200g色拉油,测得它们的温度均为20℃。
②按如图所示的装置,将器材组装好。
③用酒精灯给水加热4min,测得其温度为32℃。
④用同样的方法给色拉油加热4min,测得其温度为48℃。
⑤整理器材,并计算色拉油的比热容。
(1)加热4min,水吸收的热量Q水= 1.008×104 J。
[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
(2)色拉油吸收的热量等于水吸收的热量,即Q色拉油=Q水。
(3)计算比热容c色拉油= 1.8×103 J/(kg·℃)。
(4)除了这种方案,你还有其他的方案吗 请简单说明你的方案: 使相同质量的水和色拉油升高相同的温度,比较吸收的热量(比较加热时间),吸收热量多的吸热能力强(合理即可)。
1.008×104
1.8×103
使相同质量的水和色拉油升高相同的温度,比较吸收的热量(比较加热时间),吸收热量多的吸热能力强(合理即可)
来源教材的计算
15.(沪粤九物上P37T4改编)太阳能热水器深受广大用户的青睐,如图所示的是常见的太阳能热水器。假如该热水器内盛有100kg、25℃的水,在阳光的照射下,水温升高到55℃,那么这些水吸收了多少热量 [c水=4.2×103J/(kg·℃)]
第15题图
解:水吸收的热量
Q吸=c水m水Δt=4.2×
103J/(kg·℃)×100kg×
(55℃-25℃)=1.26×107J。
答:这些水吸收了1.26×107J的热量。(共13张PPT)
第2节 分子动理论的初步知识
物质的构成
1.核心素养·物理观念《庄子·天下》中有论述:“一尺之棰,日取其半,万世不竭。”其意是指物质是无限可分的。现代科学研究发现,常见的物质是由 分子 、 原子 等构成的。在研究热学相关问题时,这些粒子可以不必区分,都看作分子。若把分子看成一个小球,则一般分子直径的数量级为10-10 m,合 0.1 nm。所以,常见的物质是由大量分子构成的。
分子
原子
0.1
分子热运动
2.跨学科·语文【2024·成都】成都别称“芙蓉城”“蓉城”,这座以花为名的城市自古与花结缘,诗人陆游魂萦梦牵的美景“二十里中香不断,青羊宫到浣花溪”依旧是成都一道亮丽的风景线,诗人闻到花香属于 扩散 现象。诗句“花气袭人知骤暖”所蕴藏的物理知识是分子做无规则运动的剧烈程度与 温度 有关。
3.【2024·宜宾】下列属于扩散现象的是(A)
A.桂花花香四溢 B.雪花漫天飘舞
C.灰尘空中飞扬 D.江面雾气弥漫
扩散
温度
A
分子间的作用力
4.荷叶上的两滴小水珠接触时,能自动结合成一滴较大的水珠,这一事实说明分子间存在着 引力 ;封闭在注射器筒内的空气很容易被压缩,这一事实说明分子间有 间隙 ,间接说明分子间存在 斥力 。
引力
间隙
斥力
5.如图所示,在一端开口的玻璃管中倒入一半水,然后再倒入一半酒精。将玻璃管口密封后翻转,让水和酒精充分混合,可以观察到混合液的体积 小于 (选填“大于”“小于”或“等于”)水和酒精的总体积,这一现象直观说明了分子之间有 间隙 。
第5题图
小于
间隙
6.如图所示的是物质在三种不同状态下的分子模型,下列说法中错误的是(D)
第6题图
A.甲表示固体分子的排列情况,该状态下的物质有固定的体积
B.乙表示液体分子的排列情况,该状态下的物质有固定的体积
C.丙表示气体分子的排列情况,该状态下的物质无固定的体积
D.乙图中分子间作用力可以忽略,丙图中分子间作用力最大
D
7.液体和空气接触的表面存在一个薄层——表面层,如图所示。由于液体分子做无规则运动,表面层就存在一些具有较大能量的分子,它们可以克服分子间的相互作用力,脱离液体跑到空气中去,其宏观表现就是液体的 汽化 (填物态变化的名称)。
第7题图
汽化
8.【变式训练】爆炒肉片时,厨师们往往预先往肉片中拌入适量的淀粉,再放入锅中炒,这样肉片里含有的液态水难以 汽化 (填写物态变化的名称)变成水蒸气,能保持肉片的鲜嫩。高温爆炒时,肉香味能传出很远,但炒好放凉后,肉香味又变弱,这种现象说明气味分子的无规则运动剧烈程度与 温度 有关。
9.跨学科实践·物理学与日常生活用分子动理论解释生活中的现象,下列解释中正确的是 (B)
A.破镜不能重圆,是因为分子间有斥力
B.花香四溢,是因为分子在不停地运动
C.水往低处流,是因为分子在不停地运动
D.物体热胀冷缩,是因为分子的大小随温度的变化而改变
汽化
温度
B
10.跨学科·语文从物理学角度对下列自然现象进行解读,其中正确的是(B)
A.阳春三月,鸟语花香:属于扩散现象,温度高时,分子才会做无规则运动
B.夏荷轻摇,珠露合聚:露珠聚在一起,说明分子间存在引力
C.秋高气爽,落叶飘扬:分子在不停地做无规则运动
D.数九严冬,银装素裹:积雪间存在孔洞,说明分子间存在间隙
B
11.细棉线一拉就断,细铁丝不易拉断,这是因为(D)
A.棉线分子间没有引力,铁丝分子间有引力
B.棉线分子间有斥力,铁丝分子间没有斥力
C.棉线比铁丝软
D.棉线、铁丝分子间都存在着引力和斥力,但棉线分子间的引力小于铁丝分子间的引力
D
12.核心素养·科学探究用力将端面已削平的两个铅柱紧压在一起,然后将它们悬挂起来,并在下方吊一个重物,发现两个铅柱不分开,如图甲所示。对此现象,小金有疑惑:两个铅柱不分开的原因是大气压力造成的还是引力造成的 于是小金将图甲所示的铅柱与重物固定在一个玻璃钟罩内,如图乙所示,逐渐抽出玻璃钟罩内的空气。
第12题图
(1)在抽气的过程中,玻璃钟罩内气体的压强 逐渐变小 (选填“逐渐变大”“逐渐变小”或“一直不变”)。
(2)若在抽气的过程中,玻璃钟罩内的两个铅柱分开了,则 不能 (选填“能”或“不能”)确定图甲所示的两个铅柱间有引力存在。
(3)若在抽成真空时,玻璃钟罩内的两个铅柱不分开,则 能 (选填“能”或“不能”)确定图甲所示的两个铅柱间有引力存在。
逐渐变小
不能
能
13.如图甲所示,图中的两条虚线分别是分子间斥力与引力随分子间距离变化的图像,以斥力为正值,以引力为负值,图中实线是分子间斥力与引力的合力随分子间距离变化的图像。由图像可知,当分子间的距离为r0时(称为平衡位置),F斥=F引,对外表现的分子间作用力为零。如图乙所示,将两个铅柱底面削平并紧紧地压在一起,在它们下面吊一个重物且重物不掉落时,接触面处铅原子间的距离 > (选填“>”“<”或“=”)r0。
>(共25张PPT)
第十三章 内 能
第1节 热量 比热容
第1课时 热量 比热容
热量
1.核心素养·物理观念把铁块放进沸水中,铁块的温度升高,在这个过程中,铁块 吸收 了热量;把铁块放入冷水中,铁块的温度降低,在这个过程中,铁块 放出 了热量。(均选填“吸收”或“放出”)
2.烧开一壶水比烧开半壶水需要加热的时间长,把一壶水烧开比把它烧成温水需要的加热时间长。可见,水的温度升高时吸收热量的多少与 质量 和 升高的温度 有关。
吸收
放出
质量
升高的温度
比较不同物质吸收热量的情况
3.【2024·黑龙江】小明利用如图1所示的装置做“比较不同物质吸收热量的情况”实验。
第3题图
(1)器材:相同规格的电加热器、烧杯、温度计各2个,以及 秒表 (填测量工具)、托盘天平(含砝码)、水和煤油。
(2)选取两个相同规格的电加热器进行实验,目的是通过比较 加热时间 来比较物质吸收热量的多少。
秒表
加热时间
(3)实验中选取初温不同、 质量 相同的水和煤油,分别倒入烧杯中,用电加热器加热。当它们吸收相同的热量时,通过比较 升高的温度 来比较不同物质吸热能力的强弱。
(4)部分实验数据如表所示:
分析表中数据可得出结论: 水 (选填“水”或“煤油”)的吸热能力更强。
加热时间/min 0 1 2 3 4 … 10
水的温度/℃ 30 34 38 42 46 … 70
煤油温度/℃ 10 18 26 34 42 … 90
质量
升高的温度
水
比热容
4.一定质量的某种物质,在温度升高时吸收的热量与它的 质量 和升高的温度乘积之比,叫作这种物质的比热容。比热容用符号 c 表示,它的单位是 焦每千克摄氏度 ,符号是 J/(kg·℃) 。干泥土的比热容约为0.84×103 J/(kg·℃),它表示 1 kg的干泥土的温度升高(或降低)1 ℃时吸收(或放出)的热量约为0.84×103 J 。
5.炎炎夏季,城区的气温往往比乡下要高2~3 ℃,这就是热岛效应。人们修建人工湖、喷水池,主要利用水的 比热容 较大来调节气温,这是由于沙石的比热容小于水的比热容,吸收相同热量后沙石的温度变化 大 (选填“大”或“小”)。
质量
c
焦每千克摄氏度
J/(kg·℃)
1 kg的干泥土的温度升高(或降低)1 ℃时吸收(或放出)的热量约为0.84×103 J
比热容
大
6.根据表格中的数据判断,下列说法中正确的是(D)
A.不同物质的比热容一定不同
B.同种物质的比热容一定相同
C.初温相同的酒精和沙石,吸收相同的热量后,酒精的末温一定比沙石的末温高
D.质量相同的铝块和铜块,升高相同的温度,铝块吸收的热量比铜块吸收的热量多
物质 比热容[J/(kg·℃)] 物质 比热容[J/(kg·℃)]
水 4.2×103 冰 2.1×103
酒精 2.4×103 沙石 约0.92×103
煤油 2.1×103 干泥土 约0.84×103
铜 0.39×103 铝 0.88×103
D
7.核心素养·科学思维关于物质的比热容,下列说法中正确的是(D)
A.物质的比热容跟它的质量成反比
B.物质的比热容跟它的温度变化成反比
C.物质的比热容跟它吸收或放出的热量成正比
D.比热容是物质的特性之一,跟热量、质量、温度的变化等因素都无关
D
8.将质量相同的甲、乙、丙三块金属加热到相同的温度后,放到上表面平整的冰块上。经过一定时间后,冰块的形状基本不再变化时的情形如图所示,则这三块金属的比热容c甲、c乙、c丙大小相比(C)
第8题图
A.c甲最大 B.c乙最大
C.c丙最大 D.c甲=c乙=c丙
C
9.小明在海边玩耍,感觉沙滩上的沙子很热,海水比较凉爽。某天,他从6时到22时对沙子和海水的温度进行了测量,绘成的温度随时间变化的图像如图所示。下列说法中错误的是(B)
第9题图
A.早晨6时,海水的温度比沙子高
B.6时到14时,沙子吸收的热量比海水多
C.14时到22时,海水降低的温度比沙子小
D.利用此图像可以比较海水和沙子的比热容
B
10.用两个完全相同的电加热器分别给质量相同的甲、乙两种液体加热,加热过程中温度随时间变化的图像如图所示。下列说法中正确的是(B)
①液体甲的比热容大
②升高相同的温度,液体乙吸热多
③升高相同的温度,液体乙用时长
④加热相同时间,液体甲升高的温度低
A.①② B.①④ C.①③ D.②④
B
11.【变式训练】小明让质量相等的水和另一种液体同时冷却(c水>c液),水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等,根据实验数据绘制的温度随时间变化的图像如图所示。下列说法中正确的是(C)
A.开始冷却时,两种液体的初温不同
B.15 min时,乙液体放出的热量多
C.甲液体为水
D.降低相同的温度,乙液体放出的热量多
C
12.核心素养·科学探究如图甲所示,某同学在做“比较不同物质的吸热能力”实验时,使用相同的电加热器给质量相同的水和食用油加热。
第12题图
(1)根据实验数据,该同学作出了水和食用油的温度随加热时间变化的图像,如图乙所示。分析图像可知,加热10 min,水吸收的热量 等于 (选填“大于”“小于”或“等于”)食用油吸收的热量。通过图乙可知,食用油的比热容为 J/(kg·℃)。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
(2)实验完成之后,该同学又用电加热器给另外的a、b两杯液体加热,由测得的数据作出的温度—时间图像如图丙所示。若a、b两杯中液体的质量相同,则 b 液体的吸热能力较强;若a、b两杯中是同种液体,则 b 杯中液体的质量较大。(均选填“a”或“b”)
等于
b
b
第2课时 热量的计算
热量的计算
1.质量为100 g的水的温度升高20 ℃,水吸收的热量为 8.4×103 J。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
2.一块金属的质量为2 kg,吸收780 J的热量后,温度升高了1 ℃,则该金属的比热容是 0.39×103 J/(kg·℃) 。
3.在1个标准大气压下,质量为1 kg、温度为20 ℃的水吸收 4.2×105 J的热量后,它的温度升高到(B)
A.80 ℃ B.100 ℃ C.120 ℃ D.130 ℃
8.4×103
0.39×103 J/(kg·℃)
B
4.核心素养·科学思维两杯质量相同的水,甲杯水的温度从30 ℃升高到 50 ℃,乙杯水的温度从70 ℃升高到90 ℃,它们吸收的热量(C)
A.甲杯水吸收得多 B.乙杯水吸收得多
C.一样多 D.都有可能
C
5.质量相同的甲、乙两种液体吸收相同的热量后,甲液体升高的温度高于乙液体升高的温度。由此可知(B)
A.甲液体的比热容大于乙液体的比热容
B.甲、乙两种液体相比较,乙液体更适合作冷却剂
C.甲液体的熔点高于乙液体的熔点
D.降低相同的温度,质量相同的甲液体放出的热量比乙液体放出的热量多
B
6.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·℃)]
第6题图
2.52×104
1.4×103
7.由实验测量可知,质量为100 g的实心金属球吸收 2.3×103 J 的热量后,温度升高了50 ℃,则该实心金属球的比热容是 0.46×103 J/(kg·℃)。查表可知,这种金属可能是 铁或钢 。
几种物质的比热容[单位:J/(kg·℃)]
8.跨学科·数学甲、乙两物体的质量之比是4∶3,升高相同的温度,吸收的热量之比是2∶3,则它们的比热容之比为(C)
A.8∶9 B.9∶8 C.1∶2 D.2∶1
沙石 约0.92×103 水银 0.14×103
铝 0.88×103 铜 0.39×103
铁、钢 0.46×103 铅 0.13×103
0.46×103
铁或钢
C
9.跨学科·数学【变式训练】甲、乙两种物质的质量之比是3∶2,吸收的热量之比是1∶2,乙的比热容是甲的比热容的2倍,则甲、乙升高的温度之比为(A)
A.2∶3 B.3∶2 C.1∶6 D.6∶1
10.质量相同、温度相同的铁块和铜块(c铁>c铜),放出相同的热量后,将它们互相接触,则(A)
A.热量将由铁块传给铜块
B.温度将由铁块传给铜块
C.热量将由铜块传给铁块
D.由于放出相同的热量,所以它们之间不会发生热传递
A
A
11.某物理兴趣小组的同学在“探究干泥土和水谁的吸热本领大”时,选用两盏完全相同的酒精灯分别给质量都是200 g的干泥土和水加热。他们绘制出的干泥土和水的温度随加热时间变化的图像如图所示。已知水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)。求:
(1)加热满2 min时,水吸收的热量。
(2)干泥土的比热容。
解:(1)加热满2 min时,水吸收的热量
Q吸=c水m水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×200×10-3 kg×(70℃-20℃)=4.2×104J。
(2)加热满2min时,干泥土吸收的热量Q土=Q吸,
干泥土的比热容
c土====0.84×103J/(kg·℃)。
答:(1)加热满2 min时,水吸收的热量是4.2×104J。
(2)干泥土的比热容是0.84×103 J/(kg·℃)。
12.跨学科实践·物理学与工程实践工匠用钢铁打制刀具时,有一个重要流程叫“淬火”,即把刚打制成型的刀具放到炉火中充分煅烧,然后将其迅速放入水中骤冷。现有一个成型的合金钢刀的质量为1 kg、温度为20 ℃,将其放入836 ℃的炉火中煅烧足够长时间,迅速取出放入质量为 5 kg、温度为 20 ℃的水中冷却,最后与水达到共同的温度[不计“淬火”过程中的热量损失,c水=4.2×103 J/(kg·℃),c合金钢=0.42×103 J/(kg·℃)]。
(1)求此合金钢刀在炉火中吸收的热量。
(2)求“淬火”后水的温度。
解:(1)将合金钢刀放入836 ℃的炉火中煅烧足够长时间,达到热平衡时,温度相同,合金钢刀的末温 t=836 ℃,则此合金钢刀在炉火中吸收的热量
Q合吸=c合金钢m合金钢(t-t0)=0.42×103 J/(kg·℃)×1 kg×(836 ℃-20 ℃)=3.427 2×105 J。
(2)将煅烧后的合金钢刀迅速取出放入20 ℃的水中冷却,最后合金钢刀与水达到共同的温度,设此时的温度为t',则有Q水吸=Q合放,
即c水m水(t'-t0)=c合金钢m合金钢(t-t'),
即4.2×103 J/(kg·℃)×5 kg×(t'-20 ℃)=0.42×103 J/(kg·℃)×1 kg×(836 ℃-t'),
解得t'=36 ℃。
答:(1)此合金钢刀在炉火中吸收的热量为
3.427 2×105 J。
(2)“淬火”后水的温度为36 ℃。(共15张PPT)
第十三章 内 能 滚动训练
一、填空题(每空2分,共22分)
1.水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃),其物理意义是 1 kg水的温度升高(或降低)1 ℃吸收(或放出)的热量是4.2×103 J 。一杯水喝掉一半后,剩余水的比热容 不变 ;一杯水的温度升高后,其比热容 不变 。
1 kg水的温度升高(或降低)1 ℃吸收(或放出)的热量是4.2×103 J
不变
不变
2.如图所示,甲是用粗铜丝做成的框,乙是一段两端弯成环状的细铁丝。把细铁丝环套在铜丝框上,并沾上肥皂膜竖直放置,如图丙所示。轻轻晃动铜框,细铁丝不会下落,这是因为肥皂膜分子间存在着 引力 。
第2题图
引力
3.2024年6月25日,嫦娥六号返回器准确着陆于内蒙古四子王旗预定区域。返回器穿过大气层时,舱壁最高温度达2 000 ℃,这是通过 做功 的方式改变舱壁的内能;舱壁表面覆有一层厚厚的隔热材料,这是为了防止因 热传递 造成舱内内能增加、温度升高。(均选填“做功”或“热传递”)
4.跨学科实践·物理学与日常生活生活中的“热”的含义非常丰富,可以指“温度”“热量”“内能”。 “天气很热”中的“热”是指 温度 ,“摩擦生热”的“热”是指 内能 ,“物体吸热升温”的“热”是指 热量 。
做功
热传递
温度
内能
热量
5.【2024·安徽】一保温杯中装有质量为200 g,温度为25 ℃的水。将一个质量为100 g,温度为100 ℃的金属块放入杯中,一段时间后杯内水和金属块的温度稳定在30 ℃。假设金属块放出的热量全部被水吸收,已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),则该金属块的比热容为 600 J/(kg·℃)。
600
6.跨学科·地理如图所示的是某内陆城市与某沿海城市的年气温变化曲线。曲线A表示的是 内陆 (选填“内陆”或“沿海”)城市的年气温变化曲线。
第6题图
内陆
二、选择题(每小题4分,共24分)
7.下列能说明分子在不停地做无规则运动的是(A)
A.春意盎然,花香四溢
B.初夏时节,柳絮纷飞
C.秋风四起,尘土飞扬
D.寒冬腊月,雪花飘落
8.【2024·福建】水约占人体体重的60%~70%,有助于调节体温,原因之一是水具有较大的(D)
A.凝固点 B.密度 C.温度 D.比热容
A
D
9.质量相等的铁块和铜块(c铁>c铜)放出相等的热量后温度相同,则两者的初温(A)
A.铜高 B.铁高 C.相同 D.无法确定
10.将两个表面光滑的铅块相互挤压,它们会粘在一起,不容易拉开,这一现象说明(D)
A.分子间有空隙 B.分子在运动
C.分子间有斥力 D.分子间有引力
A
D
11.关于温度、热量和内能,下列说法中正确的是(B)
A.温度高的物体含有的热量多
B.物体吸收热量,温度不一定升高
C.物体的内能增大,一定吸收了热量
D.热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递
B
12.用相同的电加热器分别对质量相等的A、B两种液体加热(不计热量损失),A、B两种液体的温度随加热时间变化的图像如图所示,下列说法中正确的是(D)
第12题图
A.A、B两种液体的比热容之比为2∶1
B.A、B两种液体比热容之比为2∶3
C.都加热时间t,B液体吸收的热量比A液体吸收的热量多
D.A、B两种液体升高相同的温度,B液体吸收的热量较多
D
三、实验题(每空3分,共12分)
13.如图所示,小明和小红选取初温相同的水和食用油做“比较不同物质吸热的情况”实验。
第13题图
(1)在实验过程中,应选取规格 相同 (选填“相同”或“不同”)的电加热器。
相同
(2)组装好器材后,小明发现相同的烧杯中食用油的液面明显高于水的液面,对此提出了质疑,小红做出了合理的解释: 相同质量的水和食用油,由于食用油的密度小于水的密度,由V=知,食用油的体积大于水的体积。
相同质量的水和食用油,由于食用油的密度小于水的密度,由V=知,食用油的体积大于水的体积
(3)小明在实验过程中记录的数据如表所示,请说明他是怎样比较水和食用油的吸热能力的 相同质量的不同物质升高相同的温度,比较吸收的热量(比较加热的时间),吸收热量多的吸热能力强。
(4)王老师利用传感器研究A、B两种物质的吸热能力,它们的加热时间随温度变化的图像如图乙所示,由图像可知, A (选填“A”或“B”)液体更适合做汽车发动机的冷却液。
物质的温度/℃ 20 30 40 50
水的加热时间/s 0 72 140 212
食用油的加热时间/s 0 36 70 106
相同质量的不同物质升高相同的温度,比较吸收的热量(比较加热的时间),吸收热量多的吸热能力强
A
四、计算题(共12分)
14.“淬火”是金属热处理工艺之一,即把金属制品加热到一定温度后放在水、油或空气中迅速冷却,以提高金属的硬度和强度。现将一质量为20 g的铁制品加热到820 ℃,将它投入某种液体中,该液体的初温是10 ℃,质量是368 g,铁制品和液体的温度达到20 ℃后不再变化。不考虑周围环境的影响和热损失,铁的比热容为0.46×103 J/(kg·℃),求:
(1)铁制品放出的热量。
(2)该液体的比热容。
解:(1)铁制品放出的热量Q放=c铁m铁Δt铁=0.46×103 J/(kg·℃)×20×10-3 kg×(820 ℃-20 ℃)=7 360 J。(6分)
(2)不考虑周围环境的影响和热损失,液体吸收的热量Q吸=Q放=7 360 J,
由Q吸=cmΔt可得,该液体的比热容c液===2×103 J/(kg·℃)。(6分)
答:(1)铁制品放出的热量是7 360 J。
(2)该液体的比热容是2×103 J/(kg·℃)。(共15张PPT)
第3节 内 能
内能
1.核心素养·物理观念构成物体的所有分子,其热运动的 分子动能 与分子势能的总和,叫作物体的内能。所以物体的内能大小与物体的 质量 和 温度 有关。四个相同规格的烧杯中装有水,水量及其温度如图所示,则内能最小的是 a 烧杯中的水,内能最大的是 d 烧杯中的水(最后两空均选填“a”“b”“c”或“d”)。
第1题图
分子动能
质量
温度
a
d
改变物体内能的两种途径
2.文化自信【2024·广东】如图所示的是古代省油灯的示意图。它下层盛水,能减慢上层油的消耗。点灯后,水在升温的过程中(A)
A.吸热,内能增加 B.吸热,内能减少
C.放热,内能增加 D.放热,内能减少
第2题图
A
3.传统文化【2024·福建】“煮”的篆体写法如图所示,表示用火烧煮食物。下列实例中与“煮”在改变物体内能的方式上相同的是(A)
A.热水袋暖手 B.钻木取火
C.搓手取暖 D.擦燃火柴
第3题图
A
4.冬天,女孩用嘴不断对着双手用力地“呵气”,手会感到暖和;男孩将双手反复摩擦,手也会感到暖和。其中 男 (选填“男”或“女”)孩是通过做功的方式来改变物体内能的。
5.下列通过做功使加点物体的内能增加的是(A)
A.把铁丝反复弯折,弯折处变热
B.把钢球放入炉火中烧一段时间
C.冬天,用热水袋捂手
D.水烧开时,水蒸气将壶盖顶起
男
A
温度、热量、内能
6.在物理学中,“热”有热量、内能、温度等含义,请写出下面几种情形中“热”的含义。
(1)物体吸热升温: 热量 。
(2)摩擦生热: 内能 。
(3)温度不同的两个物体之间可以发生热传递: 热量 。
(4)这杯水热得烫手: 温度 。
热量
内能
热量
温度
7.核心素养·物理观念关于温度、热量和内能,下列说法中正确的是(A)
A.0 ℃的物体也具有内能
B.只要物体放出热量,温度就一定降低
C.物体的温度越高,含有的热量越多
D.热量总是从内能大的物体传递给内能小的物体
A
8.科技强国2025年1月13日,捷龙三号遥五运载火箭在海阳市近海海域点火升空,采用“一箭十星”的方式将微厘空间01组10颗卫星送入预定轨道,发射任务取得圆满成功。为了防止火箭升空时的温度过高,在火箭表面涂上一种易熔化、汽化的特殊涂料。涂料熔化、汽化吸热使火箭的内能 减少 ,这是通过 热传递 (选填“做功”或“热传递”)的方式改变内能的。
第8题图
减少
热传递
9.如图所示,M是一个被销钉K锁住的活塞,气缸密封有压缩空气,C是一支温度计。若活塞与气缸壁之间没有摩擦,将控制活塞的销钉K卸下,发现活塞向右移动,则卸下销钉K之前, A (选填“A”或“B”)侧气缸内气压较大,卸下销钉K之后, B (前两空均选填“A”或“B”)侧气缸内气体内能增大,温度计的示数 变小 (选填“变大”或“变小”)。
第9题图
A
B
变小
10.核心素养·物理观念下列说法中正确的是(D)
A.物体的内能增加,一定是外界对物体做了功
B.物体的温度升高,一定是从外界吸收了热量
C.运动的物体具有动能,运动的分子不具有动能
D.内能是物体内所有分子动能和分子势能的总和
D
11.下列实验或现象均改变了物体的内能,但有一个与另外三个改变内能的方法不同,它是(C)
A.古人钻木取火 B.小孩下滑时臀部发热
C.用酒精灯加热试管中的水 D.下落的弹性小球越跳越低
C
12.很多同学在课间玩扭转矿泉水瓶的游戏。如图所示,瓶中装有少量的水,盖紧瓶盖,使劲拧瓶的下部,使其严重变形,然后略松开瓶盖(对着没人的方向),瓶盖弹出数米远,看到瓶口和瓶内有白雾产生。下列说法中正确的是(A)
A.瓶盖被弹出,说明瓶内气体对瓶盖做了功
B.用力拧瓶的下部时,瓶内气体的内能增加,温度降低
C.“白气”是从瓶内冲出的水蒸气
D.用力拧瓶子时,越拧越费劲,说明内能的增加是有限度的
A
13.核心素养·科学探究如图所示,为了“探究做功与内能变化的关系”,某同学利用气压式喷雾器、数字温度计、小叶轮等器材进行实验。
第13题图
【提出问题】做功与内能变化存在怎样的关系
【制订计划与实验设计】①先用数字温度计测出气压式喷雾器内气体的温度,如图甲所示。
②关闭喷嘴处的阀门,接着用手按压活塞快速打气,并用数字温度计测出气压式喷雾器内气体的温度,如图乙所示。
③打开喷嘴处的阀门,迅速放出气压式喷雾器内的一部分气体,并用数字温度计测出气压式喷雾器内气体的温度,如图丙所示。
【分析与论证】(1)该实验通过 温度计示数 的变化来反映气体内能的变化,这里所运用的物理研究方法是 转换法 。
(2)用手按压活塞快速打气的目的是 对气体做功,使气体的内能增加。
温度计示数
转换法
对气体做功,使气体的内能增加
【实验结论】(3)比较甲、乙两图可知,外界对气体做功,气体的内能 增加 ;比较甲、丙两图可知,气体对外界做功,气体的内能 减少 。(均选填“增加”“减少”或“不变”)
增加
减少
