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第十三章 第3节 内能 课后巩固练习卷
一、单选题
1.已知铜的比热容是铅的比热容的3倍,质量相等的铜块和铅块,吸收相同的热量后互相接触。则下列说法中正确的是( )
A.铅块向铜块传递热量 B.铜块向铅块传递热量
C.铜块和铅块间没有热传递 D.无法确定
2.如图所示,在玻璃瓶中放入少量水,用中间插有玻璃管的橡皮塞盖紧瓶然后往瓶中打气,当气压达到足够大时,橡皮塞从瓶口冲出,原来透明的瓶内充满了白雾,下列说法正确的是( )
A.瓶内充满的白雾是水蒸气
B.瓶内充满的白雾是水蒸气汽化成的小液滴
C.橡皮塞冲出时,气体的温度升高
D.橡皮塞冲出时,气体对橡皮塞做功,内能减少
3.关于热量、温度和内能,下列说法中正确的是( )
A.物体温度越高所含热量一定越多
B.物体温度越高具有内能一定越多
C.0℃的冰没有内能
D.任何物体都具有内能
4.北京时间2020年11月24号凌晨4:30,中国文昌航天发射场,长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器,顺利将探测器送入预定轨道,开启我国首次地外天体采样返回之旅。在火箭离开发射塔加速飞向太空的过程中,下列说法正确的是( )
A.运载火箭的动能减小,重力势能增大
B.燃料的机械能转化为火箭的内能
C.燃料的燃烧后所产生的推力对火箭做了功
D.“长征五号”依靠的动力是液氢液氧燃料,因为液氢的比热容大
5.中华美食与物理知识息息相关,以下分析正确的是 ( )
A.麻花被炸得金黄是因为油的熔点高
B.蒸汤包是通过做功的方式增加汤包的内能
C.正在沸腾的火锅汤上方的雾气是凝华形成的
D.烤鸭香气四溢说明分子在永不停息地做无规则运动
6.下列实例中,通过热传递的方式改变物体内能的是( )
A.两手相互摩擦,手的温度升高
B.在果汁里加冰块,果汁的温度降低
C.压缩打气筒内的气体,气体的温度升高
D.把铁丝来回弯折,铁丝的弯折处温度升高
7.养猫的家庭会发现,入冬以后猫咪总爱趴在暖气上。若猫咪抱暖气是为了给身体加热,下列说法中正确的是( )
A.由于暖气的温度高于猫眯体表的温度,所以暖气向猫咪传递热量
B.趴在暖气上一段时间后,猫咪身体具有的热量会增加
C.猫咪身体变暖,温度升高,说明猫咪内能减小
D.若换用内能更大的物体让猫咪搂抱,一定会比暖气片的加热效果更好
8.下列说法正确的是( )
A.两杯水温度相同、内能也一定相同
B.温度高的物体比温度低的物体含有的热量多
C.由于水的比热容大,工厂里的冷却塔常用水作为冷却介质
D.质量、初温相同的水和煤油放出相同热量后,水的温度低于煤油的温度
9.寿喜烧将中国的生蛋吃法发扬光大,牛肉被铁板煎熟后直接随无菌生鸡蛋食用,既可使牛肉迅速降温防止烫嘴,又可保存更多营养和嫩滑感。下列说法中正确的是( )
A.煎肉是利用热传递来改变内能,铁板会让牛肉受热更均匀
B.煎肉是利用热传递来改变内能,牛肉吸热是因为其热量较小
C.煎熟的牛肉会烫嘴,说明牛肉的内能大于嘴的内能
D.煎熟的牛肉接触生鸡蛋后,会将温度传递给生鸡蛋
10.如图为一种自热火锅的构件图。该自热火锅的发热包内有铁粉、铝粉、炭粉、生石灰等物质,将发热包放到水中,会放出大量的热。有关该自热火锅的说法不正确的是( )
A.生石灰与水反应会放出大量的热是化学能转化为内能
B.设计出气孔的目的是避免使用时盒内气压过高
C.加热时,温度从发热包传递给食物
D.食物被加热时,温度升高,内能增大
二、填空题
11.劳动课上小玉学习了一道中国传统美食“拔丝地瓜”的做法。刚出锅的“拔丝地瓜”香气四溢,这是 现象;制作“拔丝”用的糖浆,需要不断地加热,搅拌,主要是通过 的方式改变糖浆的内能。
12.冬天,我们可以坐在电火箱旁取暖,也可以跳绳使身体发热。前者是通过 (选填“做功”或“热传递”)的方式改变人体的内能,后者是通过 (选填“做功”或“热传递”)的方式改变人体的内能。
13.0℃的冰块 (选填“有”或“没有”)内能。48℃的固体海波吸收热量后熔化成为48℃的液体,它的内能 (选填“变小”、“不变”或“变大”)。
14.小华同学参加了志愿者活动,到敬老院给爷爷、奶奶们煮饺子。煮饺子前,他先将10kg的水从49℃加热到99℃,则水吸收的热量为 J。加热过程中,水的内能增加,这是通过 的方式改变内能的。
15.我国神舟十六号发射时火箭塔下有个大水池,这是利用水的 大这一特性;返回舱返回地球着陆后,灼热的返回舱表面温度慢慢接近环境温度,此时是通过 的方式改变返回舱表面的内能。
16.如图是3个热学实验请写出下面各实验说明的物理知识。
A.实验说明分子之间存在 ;
B.实验说明利用内能可以转化为
C.实验说明分子在不停地做 。
17.“拔丝地瓜”是很多人喜欢的菜品。刚出锅的“拔丝地瓜”香气特别浓,这是因为温度越高,分子的无规则运动越 (选填“剧烈”或“缓慢”);夹起一块地瓜就会拉出很长的丝,是因为分子间存在 ;地瓜由生到熟,主要是通过 的方式改变内能。
18.河南烩面是大家喜欢的美食。在制作烩面的过程中,在很远的地方就能闻到香味,是由于分子的 运动造成的。将热气腾腾的烩面放入口中,人除了品尝到烩面的美味外,舌尖还通过热传递的方式吸收了烩面的 。
三、作图题
19.如图所示,在试管内装少量水,用橡皮塞塞住,加热使水沸腾,橡皮塞冲出时,看到试管口有白雾生成,在这个过程中,试管内的气体的内能在发生相应的变化。请在坐标图中画出这一过程中,试管内气体的内能E随时间变化的大致图像。
20.在晶体熔化实验中对烧杯内0℃的海波进行加热,一段时间后当海波温度达到时开始熔化,直至刚好全部变为液体时,其温度随时间变化的图像如图所示。请你在答题卡的坐标中画出:从开始加热到刚完全熔化,海波的内能随温度变化关系的大致图像。(忽略加热过程中海波质量的变化)
21.如图所示,将装有90℃热牛奶的奶瓶放入20℃的水中,15min后,水和牛奶的温度均为40℃,试在图乙中分别画出容器中水的温度和奶瓶中牛奶的温度随时间变化的大致图像。
四、实验探究题
22.阅读短文,回答问题。
空气能热水器
空气能热水器(如图甲)主要向空气要热能,具有太阳能热水器节能、环保、安全的优点,又解决了太阳能热水器依靠阳光采热和安装不便的问题。由于空气能热水器通过介质交换热量进行加热,不需要电加热元件与水接触,没有电热水器漏电的危险,也消除了燃气热水器中毒和爆炸的隐患,更没有燃油热水器排放废气造成的空气污染。空气能热水器最大的优点是“节能”。拿具体数据来说:30℃温差热水价格分别为:电热水器1.54分钱/升热水(电价0.42元/度);燃气热水器1分钱/升热水(气2元/立方米);热泵热水器是通过大量获取空气中免费热能,消耗的电能仅仅是压缩机用来搬运空气能源所用的能量,因此热效率高达380%﹣600%,制造相同的热水量,热泵热水器的使用成本只有电热水器的,燃气热水器的.空气能热水器有一个很重要的指标是能效比,它是指水箱中的水吸收的热能(Q)与压缩机等电器消耗的电能(W)的比值。能效比越高,说明热水器的制热效果越好。
空气能热水器是按照”逆卡诺”原理工作的,具体来说,就是”室外机”作为热交换器从室外空气吸热,加热低沸点工质(冷媒)并使其蒸发,冷媒蒸汽经由压缩机压缩升温进入水箱,将热量释放至其中的水并冷凝液化,随后节流降压降温回到室外的热交换器进入下一个循环。简单来说是吸收空气中的热量来加热水,被吸收热量的空气也可被运用到厨房,解决闷热问题。
某品牌两种型号空气能热水器的测定参数如表(在环境温度20℃,进水温度20℃时测定):
型号 额定最高出水温度(℃) 输入功率(kW) 电源 热水产率(L/h)(Δt=35℃) 环境温度(℃)
A 55/60 1.2 220V/50Hz 120 ﹣10~50
B 1.4 150
请回答下列问题:
(1)空气能热水器中的冷媒蒸汽被压缩机压缩升温进入 (选填“蒸发器”或“冷凝器”)将热量释放至水箱的水中,使水的温度升高。
(2)冷媒蒸汽在循环过程中,其内能的增加的方式是____;
A.只有做功 B.只有热传递
C.既有做功,又有热传递 D.既不是做功,又不是热传递
(3)查表推算,B型热水器工作1h,使水箱中水获得能量是 J[水的比热容c水=4.2×103J/(kg ℃)];
(4)查表推算,A型热水器的能效比为 。(结算结果取整数)
(5)若B型热水器能效比与A型热水器相同,而出水温度只要求达到45℃,则它工作1h能产热水 L。
23. 在家庭内,让食物快速降温,一般可以把食物放在空气中冷却;或者把食物放在水中冷却.那么,水和空气哪个的导热性能好呢 为此,小明用两个相同的牛奶瓶,都装入热牛奶,一个放在温度与室温相同的水中,另一个就放在空气中,如图所示,为了尽量减少其他因素的影响,他把两个瓶都用木块垫起来,放在同一个桌面上.
实验时他每隔一定的时间记录一次甲、乙两温度计的示数,得到的数据如下表:
时间/min 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
甲的示数/℃ 70 60 53 47 42 39 37 35 34 33
乙的示数/℃ 70 66 61 58 55 52 50 48 46 44
(1)对甲、乙两个瓶中的牛奶,小明要控制它们哪些量相同 .
(2)小明通过实验,得到的正确结论是什么
(3)进一步分析表中甲的示数,小明又发现,在冷却过程中,牛奶冷却的快慢前后并不一致,是越来越的(选填“快”“慢”或“保持不变”).
(4)小明又仔细分析了冷却速度变慢的原因,认识到这是因为牛奶冷却的快慢还会受到的影响.
24.小华骑自行车上学的路上:
(1)在下坡的过程中,为了减小车速,小华捏紧车闸,这是通过 的方法增大摩擦的.此时刹车皮会发热,这是通过
的方式增加内能的(选填“做功”或“热传递”).通过刹车,小华骑自行车减速下坡的过程中,他的机械能 .(选填“增大”或“减小”)
(2)小华骑的自行车的车架是用很轻的碳纤维材料制成.整车质量小于10kg.这是利用了碳纤维材料 的特点.
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第十三章 第3节 内能 课后巩固练习卷
一、单选题
1.已知铜的比热容是铅的比热容的3倍,质量相等的铜块和铅块,吸收相同的热量后互相接触。则下列说法中正确的是( )
A.铅块向铜块传递热量 B.铜块向铅块传递热量
C.铜块和铅块间没有热传递 D.无法确定
【答案】D
【解析】【解答】根据,计算温度差关系,铜的比热容大,温度差小;发生热传递时,物体间有温度差,高温物体向低温物体传递,但不确定铜和铝的初温,不确定末温高低,热传递方向不确定,D符合题意。
故答案为:D.
【分析】热传递的条件是温度差,从高温向低温物体传递,初温不确定,无法判断末温,不确定热量传播方向。
2.如图所示,在玻璃瓶中放入少量水,用中间插有玻璃管的橡皮塞盖紧瓶然后往瓶中打气,当气压达到足够大时,橡皮塞从瓶口冲出,原来透明的瓶内充满了白雾,下列说法正确的是( )
A.瓶内充满的白雾是水蒸气
B.瓶内充满的白雾是水蒸气汽化成的小液滴
C.橡皮塞冲出时,气体的温度升高
D.橡皮塞冲出时,气体对橡皮塞做功,内能减少
【答案】D
【解析】【解答】瓶子里装有一些水,往瓶内打气,压缩瓶内气体做功,使瓶内气体内能增加、温度升高;当瓶塞跳起时,瓶内气体对瓶塞做功,瓶内气体的内能减少,温度降低,瓶内水蒸气因放热发生液化,生成小水滴,即“白雾”,ABC不符合题意,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】压缩体积,对气体做功,内能增大;气体体积膨胀,内能对外做功。
3.关于热量、温度和内能,下列说法中正确的是( )
A.物体温度越高所含热量一定越多
B.物体温度越高具有内能一定越多
C.0℃的冰没有内能
D.任何物体都具有内能
【答案】D
【解析】【解答】解:A、热量是一个过程量,描述它的术语是“吸收”或“放出”,不能说含有热量,A不符合题意。
B、因为内能的大小与物体的温度、质量和状态都有关,所以物体温度越高具有的内能不一定越多,B不符合题意;
CD、一切物体都具有内能,0℃的冰也具有内能,C不符合题意,D符合题意。
故答案为:D
【分析】内能是物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和.内能只能说“有”,不能说“无”.只有当物体内能改变,并与做功或热传递相联系时,才有数量上的意义.内能的大小与物体的温度、质量和状态都有关.
热量是在热传递过程中,物体吸收或放出热的多少,其实质是内能的变化量.热量跟热传递紧密相连,离开了热传递就无热量可言.对热量只能说“吸收多少”或“放出多少”,不能在热量名词前加“有”或“没有”“含有”.
4.北京时间2020年11月24号凌晨4:30,中国文昌航天发射场,长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器,顺利将探测器送入预定轨道,开启我国首次地外天体采样返回之旅。在火箭离开发射塔加速飞向太空的过程中,下列说法正确的是( )
A.运载火箭的动能减小,重力势能增大
B.燃料的机械能转化为火箭的内能
C.燃料的燃烧后所产生的推力对火箭做了功
D.“长征五号”依靠的动力是液氢液氧燃料,因为液氢的比热容大
【答案】C
【解析】【解答】A.加速飞向太空,速度增大,动能增大,A不符合题意;
B.燃料的化学能转化为内能,再转化为火箭机械能,B不符合题意;
C.燃料的燃烧后所产生的推力对火箭做功,C符合题意;
D.“长征五号”依靠的动力是液氢液氧燃料,因为液氢的热值大,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】运动的物体具有动能,物体的质量越大、速度越大,物体的动能就越大;处在高处物体具有重力势能,物体的质量越大、高度越高,物体的重力势能就越大;做功可以改变物体的内能,外界对物体做功物体的内能增加,物体对外界做功物体的内能减小。
5.中华美食与物理知识息息相关,以下分析正确的是 ( )
A.麻花被炸得金黄是因为油的熔点高
B.蒸汤包是通过做功的方式增加汤包的内能
C.正在沸腾的火锅汤上方的雾气是凝华形成的
D.烤鸭香气四溢说明分子在永不停息地做无规则运动
【答案】D
【解析】【解答】A.麻花被炸得金黄是因为油的沸点高,故A错误;
B.蒸汤包是通过热传递的方式增加汤包的内能,故B错误;
C.正在沸腾的火锅汤上方的雾气,是水蒸气从气态变成液态发生液化现象形成的,故C错误;
D.烤鸭香气四溢说明分子在永不停息地做无规则运动,故D正确。
故选D。
【分析】A.液体沸腾时的温度为沸点;
B.改变物体内能的方式:做功和热传递;
C.根据物质的初始态和终末态确定物态变化的名称;
D.根据分子运动的知识判断。
6.下列实例中,通过热传递的方式改变物体内能的是( )
A.两手相互摩擦,手的温度升高
B.在果汁里加冰块,果汁的温度降低
C.压缩打气筒内的气体,气体的温度升高
D.把铁丝来回弯折,铁丝的弯折处温度升高
【答案】B
7.养猫的家庭会发现,入冬以后猫咪总爱趴在暖气上。若猫咪抱暖气是为了给身体加热,下列说法中正确的是( )
A.由于暖气的温度高于猫眯体表的温度,所以暖气向猫咪传递热量
B.趴在暖气上一段时间后,猫咪身体具有的热量会增加
C.猫咪身体变暖,温度升高,说明猫咪内能减小
D.若换用内能更大的物体让猫咪搂抱,一定会比暖气片的加热效果更好
【答案】A
【解析】【解答】A.发生热传递时,热量是从温度高的物体转移到温度低的物体,由于暖气的温度高于猫眯体表的温度,所以暖气向猫咪传递热量,A符合题意;
B.热量是过程量,不能说具有热量,B不符合题意;
C.猫咪身体变暖,温度升高,说明猫咪内能增加,C不符合题意;
D.内能大温度不一定高,效果不一定好,D不符合题意。
故答案为:A。
【分析】热传递中热量从温度高的物体转移到温度低的物体。
8.下列说法正确的是( )
A.两杯水温度相同、内能也一定相同
B.温度高的物体比温度低的物体含有的热量多
C.由于水的比热容大,工厂里的冷却塔常用水作为冷却介质
D.质量、初温相同的水和煤油放出相同热量后,水的温度低于煤油的温度
【答案】C
9.寿喜烧将中国的生蛋吃法发扬光大,牛肉被铁板煎熟后直接随无菌生鸡蛋食用,既可使牛肉迅速降温防止烫嘴,又可保存更多营养和嫩滑感。下列说法中正确的是( )
A.煎肉是利用热传递来改变内能,铁板会让牛肉受热更均匀
B.煎肉是利用热传递来改变内能,牛肉吸热是因为其热量较小
C.煎熟的牛肉会烫嘴,说明牛肉的内能大于嘴的内能
D.煎熟的牛肉接触生鸡蛋后,会将温度传递给生鸡蛋
【答案】A
10.如图为一种自热火锅的构件图。该自热火锅的发热包内有铁粉、铝粉、炭粉、生石灰等物质,将发热包放到水中,会放出大量的热。有关该自热火锅的说法不正确的是( )
A.生石灰与水反应会放出大量的热是化学能转化为内能
B.设计出气孔的目的是避免使用时盒内气压过高
C.加热时,温度从发热包传递给食物
D.食物被加热时,温度升高,内能增大
【答案】C
【解析】【解答】A、生石灰与水反应会放出大量的热是化学能转化为内能,是正确的能量转化,故A不符合题意。
B、设计出气孔的目的是使内外压强保持一致,避免使用时盒内气压过高对人造成伤害,故B不符合题意。
C、加热时,热量传递给水,是的内能增大温度升高,水的内能传递给食物,故C错误,符合题意。
D、食物从水中吸收热量,温度升高,内能增大,故D不符合题意。
故答案为:C
【分析】(1)生石灰与水发生反应,产生大量的热量,是化学能转化为内能。
(2)盖子上的出气孔是保证内外压强一致,以防意外发生。
(3)食物的热量是水传递的,内能增大,温度升高。
二、填空题
11.劳动课上小玉学习了一道中国传统美食“拔丝地瓜”的做法。刚出锅的“拔丝地瓜”香气四溢,这是 现象;制作“拔丝”用的糖浆,需要不断地加热,搅拌,主要是通过 的方式改变糖浆的内能。
【答案】扩散;热传递
12.冬天,我们可以坐在电火箱旁取暖,也可以跳绳使身体发热。前者是通过 (选填“做功”或“热传递”)的方式改变人体的内能,后者是通过 (选填“做功”或“热传递”)的方式改变人体的内能。
【答案】热传递;做功
13.0℃的冰块 (选填“有”或“没有”)内能。48℃的固体海波吸收热量后熔化成为48℃的液体,它的内能 (选填“变小”、“不变”或“变大”)。
【答案】有;变大
【解析】【解答】因为一切物体的分子都在不停地做无规则运动,所以一切物体都具有内能,0℃的物体也具有内能。
物体吸收热量,内能增加,但温度不一定升高,固体海波在熔化过程,不断吸收热量,内能变大,但温度不变。
【分析】一切物体都具有内能;固体海波在熔化过程,不断吸收热量,内能变大,但温度不变。
14.小华同学参加了志愿者活动,到敬老院给爷爷、奶奶们煮饺子。煮饺子前,他先将10kg的水从49℃加热到99℃,则水吸收的热量为 J。加热过程中,水的内能增加,这是通过 的方式改变内能的。
【答案】;热传递
15.我国神舟十六号发射时火箭塔下有个大水池,这是利用水的 大这一特性;返回舱返回地球着陆后,灼热的返回舱表面温度慢慢接近环境温度,此时是通过 的方式改变返回舱表面的内能。
【答案】比热容;热传递
16.如图是3个热学实验请写出下面各实验说明的物理知识。
A.实验说明分子之间存在 ;
B.实验说明利用内能可以转化为
C.实验说明分子在不停地做 。
【答案】引力;机械能;无规则运动
17.“拔丝地瓜”是很多人喜欢的菜品。刚出锅的“拔丝地瓜”香气特别浓,这是因为温度越高,分子的无规则运动越 (选填“剧烈”或“缓慢”);夹起一块地瓜就会拉出很长的丝,是因为分子间存在 ;地瓜由生到熟,主要是通过 的方式改变内能。
【答案】剧烈;引力;热传递
【解析】【解答】分子的无规则运动的剧烈程度与温度有关,温度越高,分子的无规则运动越剧烈。
分子之间存在引力和斥力,夹起一块地瓜就会拉出很长的丝,是因为分子间存在引力。
地瓜从外界吸收热量,由生到熟,主要是通过热传递的方式改变内能。
【分析】分子在永不停息的做无规则运动,温度越高,分子运动越剧烈。分子之间存在引力和斥力,例如相互压紧的两个铅块很难被拉开,肥皂泡的收缩都证明了引力的存在,物体很难被压缩,证明了分子间存在斥力;热传递可以改变物体的内能,热量向外界传递,物体的内能减小,热量由外界传向物体,物体的内能增加,其中两个物体中间传递的能量叫做热量。
18.河南烩面是大家喜欢的美食。在制作烩面的过程中,在很远的地方就能闻到香味,是由于分子的 运动造成的。将热气腾腾的烩面放入口中,人除了品尝到烩面的美味外,舌尖还通过热传递的方式吸收了烩面的 。
【答案】无规则(或热);热量
【解析】【解答】在很远的地方就能闻到香味,这是扩散现象,是由于分子永不停息的无规则运动造成的。
烩面的温度比舌头高,舌尖与面之间发生了热传递,吸收了烩面的热量。
【分析】不同物质相互接触,彼此进入对方现象。说明一切物体的分子都永不停息地做无规则运动。
物体吸收热量,当温度升高时,物体内能增大;物体放出热量,当温度降低时,物体内能减小。
三、作图题
19.如图所示,在试管内装少量水,用橡皮塞塞住,加热使水沸腾,橡皮塞冲出时,看到试管口有白雾生成,在这个过程中,试管内的气体的内能在发生相应的变化。请在坐标图中画出这一过程中,试管内气体的内能E随时间变化的大致图像。
【答案】
20.在晶体熔化实验中对烧杯内0℃的海波进行加热,一段时间后当海波温度达到时开始熔化,直至刚好全部变为液体时,其温度随时间变化的图像如图所示。请你在答题卡的坐标中画出:从开始加热到刚完全熔化,海波的内能随温度变化关系的大致图像。(忽略加热过程中海波质量的变化)
【答案】解:如图所示:
【解析】【解答】任何物体都有内能,所以海波在0℃时具有内能(即内能不为0),海波在熔化前,随着温度的升高,其内能变大,海波是晶体,在熔化的过程中,吸收热量,温度保持48℃不变,但内能变大,则海波的内能随温度变化关系的大致图象如下。
【分析】晶体在熔化时,吸收热量,内能增大,温度保持不变。
21.如图所示,将装有90℃热牛奶的奶瓶放入20℃的水中,15min后,水和牛奶的温度均为40℃,试在图乙中分别画出容器中水的温度和奶瓶中牛奶的温度随时间变化的大致图像。
【答案】解:如图所示:
【解析】【解答】已知原来水温为20℃,热奶的温度为90℃,当把热奶的奶瓶放入温水中时,热量会从热奶传递给温水中,热奶的温度缓慢下降,温水的温度缓慢上升,15min后它们的温度相同,即水和牛奶的温度均为40℃,二者的温度不再变化,如下图所示:
【分析】不同温度的物体间,高温物体放热降温,低温物体吸收热量,温度升高。
四、实验探究题
22.阅读短文,回答问题。
空气能热水器
空气能热水器(如图甲)主要向空气要热能,具有太阳能热水器节能、环保、安全的优点,又解决了太阳能热水器依靠阳光采热和安装不便的问题。由于空气能热水器通过介质交换热量进行加热,不需要电加热元件与水接触,没有电热水器漏电的危险,也消除了燃气热水器中毒和爆炸的隐患,更没有燃油热水器排放废气造成的空气污染。空气能热水器最大的优点是“节能”。拿具体数据来说:30℃温差热水价格分别为:电热水器1.54分钱/升热水(电价0.42元/度);燃气热水器1分钱/升热水(气2元/立方米);热泵热水器是通过大量获取空气中免费热能,消耗的电能仅仅是压缩机用来搬运空气能源所用的能量,因此热效率高达380%﹣600%,制造相同的热水量,热泵热水器的使用成本只有电热水器的,燃气热水器的.空气能热水器有一个很重要的指标是能效比,它是指水箱中的水吸收的热能(Q)与压缩机等电器消耗的电能(W)的比值。能效比越高,说明热水器的制热效果越好。
空气能热水器是按照”逆卡诺”原理工作的,具体来说,就是”室外机”作为热交换器从室外空气吸热,加热低沸点工质(冷媒)并使其蒸发,冷媒蒸汽经由压缩机压缩升温进入水箱,将热量释放至其中的水并冷凝液化,随后节流降压降温回到室外的热交换器进入下一个循环。简单来说是吸收空气中的热量来加热水,被吸收热量的空气也可被运用到厨房,解决闷热问题。
某品牌两种型号空气能热水器的测定参数如表(在环境温度20℃,进水温度20℃时测定):
型号 额定最高出水温度(℃) 输入功率(kW) 电源 热水产率(L/h)(Δt=35℃) 环境温度(℃)
A 55/60 1.2 220V/50Hz 120 ﹣10~50
B 1.4 150
请回答下列问题:
(1)空气能热水器中的冷媒蒸汽被压缩机压缩升温进入 (选填“蒸发器”或“冷凝器”)将热量释放至水箱的水中,使水的温度升高。
(2)冷媒蒸汽在循环过程中,其内能的增加的方式是____;
A.只有做功 B.只有热传递
C.既有做功,又有热传递 D.既不是做功,又不是热传递
(3)查表推算,B型热水器工作1h,使水箱中水获得能量是 J[水的比热容c水=4.2×103J/(kg ℃)];
(4)查表推算,A型热水器的能效比为 。(结算结果取整数)
(5)若B型热水器能效比与A型热水器相同,而出水温度只要求达到45℃,则它工作1h能产热水 L。
【答案】(1)冷凝器
(2)C
(3)2.205×107
(4)4
(5)193
【解析】【解答】(1)空气能热水器中的蒸汽被压缩机压缩升温进入冷凝器,将热量释放至水箱的水中,使水的温度升高;
(2)冷媒蒸汽在循环过程中,有压缩过程,是做功改变内能,温度不同时,通过热传递改变内能,C符合题意;
(3)B型热水器中水的质量m=ρV=1.0×103kg/m3×150×10-3m3=150kg,工作1h,吸收的热量为Q=cm t=4.2×103J/(kg ℃)×150kg×35℃=2.205×107J;
(4)水的质量m'=ρV'=1×103kg/m3×120×10-3m3=120kg,A型热水器中水获取的能量:
Q'=cm t'=4.2×103J/(kg·℃)×120kg×35 =1.764×107J;
A型热水器1h消耗电能:W=Pt=1.2kW×1h=1.2kW·h=4.32×106J;能效比;
(5)B型热水器1h消耗电能:W=P't=1.4kW×1h=1.4kW·h=5.04×106J;
水吸收的热量:Q'=ηW=4×5.04×106J=2.016×107J,由Q'=c水m水 t=c水ρ水V t,可得:c水ρV t=2.016×107J;即:4.2×103J(kg·℃)×1×103kg/m3×V×(45℃-20℃)=2.016×107J,
解得:V≈0.193m3=193dm3=193L。
【分析】(1)气体在冷凝器中,变为液体,放出热量;
(2)压缩体积是做功改变内能;温度不同时,通过热传递改变内能;
(3)根据m=ρV,计算质量,利用Q=cm t,计算物体吸收的热量;
(4)根据不同的体积,计算质量,再计算热量;结合W=Pt计算消耗的电能;利用,计算能效比;
(5)根据能效比计算吸收的热量,利用吸收热量的关系,计算产热水量。
23. 在家庭内,让食物快速降温,一般可以把食物放在空气中冷却;或者把食物放在水中冷却.那么,水和空气哪个的导热性能好呢 为此,小明用两个相同的牛奶瓶,都装入热牛奶,一个放在温度与室温相同的水中,另一个就放在空气中,如图所示,为了尽量减少其他因素的影响,他把两个瓶都用木块垫起来,放在同一个桌面上.
实验时他每隔一定的时间记录一次甲、乙两温度计的示数,得到的数据如下表:
时间/min 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
甲的示数/℃ 70 60 53 47 42 39 37 35 34 33
乙的示数/℃ 70 66 61 58 55 52 50 48 46 44
(1)对甲、乙两个瓶中的牛奶,小明要控制它们哪些量相同 .
(2)小明通过实验,得到的正确结论是什么
(3)进一步分析表中甲的示数,小明又发现,在冷却过程中,牛奶冷却的快慢前后并不一致,是越来越的(选填“快”“慢”或“保持不变”).
(4)小明又仔细分析了冷却速度变慢的原因,认识到这是因为牛奶冷却的快慢还会受到的影响.
【答案】(1)质量、初温
(2)水的导热性能比空气强
(3)慢
(4)温度差
【解析】【解答】(1)食物分别放在水中、空气中冷却,比较哪个的导热性能好,该实验用到了控制变量法,所以进行实验之前,需控制食物相同、质量相同、初温相同;
(2)甲温度计测放在水中的食物,乙温度计测放在空气中食物,由各时刻温度计示数可知,相同时刻,甲的示数比乙的示数低,所以水的导热性能比空气强 ;
(3)由表中甲的示数知,0-2min,温度降低10℃,2-4min,温度降低7℃,4-6min,温度降低6℃,6-8min,温度降低5℃,所以在冷却过程中,牛奶冷却的越来越慢;
(4)在冷却的过程中,食物温度越来越接近水温或室温,即食物的温度与水或空气的温度差值越来越小,所以冷却的速度变慢。
【分析】控制变量法是初中物理实验中最常见的实验探究方法;通过表格中温度变化,可判断导热性的强弱及冷却的快慢。
24.小华骑自行车上学的路上:
(1)在下坡的过程中,为了减小车速,小华捏紧车闸,这是通过 的方法增大摩擦的.此时刹车皮会发热,这是通过
的方式增加内能的(选填“做功”或“热传递”).通过刹车,小华骑自行车减速下坡的过程中,他的机械能 .(选填“增大”或“减小”)
(2)小华骑的自行车的车架是用很轻的碳纤维材料制成.整车质量小于10kg.这是利用了碳纤维材料 的特点.
【答案】(1)增大压力;做工;减小
(2)密度小
【解析】【解答】(1)骑车下坡时捏闸可以增大压力,从而增大摩擦力,刹车时发热是通过做功的方式改变内能,由于机械能转化为内能,机械能减小;(2)自行车的体积一定时质量较小,是因为碳纤维的密度小。
【分析】(1)增大压力和增大摩擦力,摩擦属于做功,做功可以改变物体的内能,机械能转化为内能时,机械能减小;
(2)体积一定时,密度越小,物体的质量越小。
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