第十二章 内能与热机 能力检测题
(时间：45分钟 满分：100分)
一、填空题(每空1分，共20分)
1．在烹饪肉片时，直接爆炒，会将肉片炒焦，失去鲜味，在肉片外附着上淀粉糊，炒出的肉片既鲜嫩又美味。在炒肉的过程中，肉片内能增加主要是通过__ __方式实现的，附近能闻到肉香是__ __现象。
2．汽车的发动机用循环流动的水来冷却，这是利用了水的__ __较大的性质。火箭用液氢作燃料，是因为液氢的__ __较大。
3．夏天，突然打开汽水瓶盖时，随着“嘭”一声响，往往可以看到瓶口处出现白雾，这是因为当突然打开瓶盖时，瓶内气体迅速膨胀，对外__ __，温度__ __(选填“升高”或“降低”)，内能__ __(选填“增加”或“减少”)，瓶口附近的水蒸气形成大量的小水珠。
4．小亮同学用相同的加热器给质量相等的甲、乙两种固体物质加热时，根据测量结果描绘了如图所示的图像，由图可知，甲、乙两物质的比热容的关系是c甲__ __c乙(选填“＞”“＜”或“＝”)。
5．如图所示是我国传统的“走马灯”。点燃底部的蜡烛，热空气上升驱动扇叶转动，观察到小纸片人的影子动了起来，在此过程中，能量的转化方式是热空气的__ __能转化为扇叶的机械能，这与四冲程汽油机的__ __冲程相同。某汽油机每秒对外做功的次数为15次，则该汽油机飞轮的转速为__ _ __r/min。
6．我国南海海底探明有大量的“可燃冰”，在同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量可达到煤气的数十倍，这说明“可燃冰”的__ __很大；以10倍的关系粗略计算，3 kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量是__ __J。(q煤气取4.2×107 J/kg)
7．利用如图所示完全相同的两套实验装置进行“比较不同燃料热值”的实验。先分别在燃烧皿中放入质量相同的甲、乙燃料，点燃后分别对质量和初温都相同的水加热。待完全燃烧后，测得甲中水温高于乙中水温。则这两种燃料的热值关系为q甲__ __(选填“大于”“小于”或“等于”)q乙。
8．如图所示的是热管的工作原理图，当热管的热端受热时，吸液芯里的液体吸收热量变成蒸气，跑到冷端，在冷端放热液化后再回到热端，这个过程循环往复，不断地将热量从热端带到冷端。已知该液体的比热容为1.2×103 J/(kg·℃)，则50 g的液体吸收2 400 J的热量后，温度升高了__ __℃。
9．目前有一些城市公交车已使用天然气代替燃油。某公交车在一段时间内消耗了0.42 m3天然气，这些天然气完全燃烧能放出__ __J的热量，若燃气灶的烧水效率为80%，这些热量可使40 kg水，从25 ℃升高到__ __℃。[天然气的热值取4.0×107 J/m3，水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，当地的大气压为1个标准大气压]
10．氢能是新能源利用的新潮流，加快氢能产业发展成为实现“碳达峰、碳中和”的重要举措。某品牌氢能自行车，一次性充满0.02 kg氢气，2 h能匀速骑行50 km，氢能自行车与骑行者总质量为84 kg，骑行时受到的阻力为总重的0.05倍，液氢热值为1.4×108 J/kg。骑行时受到的阻力是__ __N，氢气完全燃烧产生的热量是__ __J，氢气的利用效率是__ __。(g取10 N/kg)
二、选择题(每小题3分，共21分)
11．关于燃料的热值，下列说法中正确的是( )
A．燃料的热值与燃料的燃烧情况有关
B．0.5 g汽油和2 kg汽油，它们的热值是一样的
C．煤的热值比干木柴大，燃烧煤放出的热量一定比燃烧干木柴放出的热量多
D．容易燃烧的燃料，热值一定大
12．在标准大气压下将质量相同的甲、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。经过一段时间后，冰块形状不再变化，状态如图所示。三块金属的比热容大小相比( )
A.c甲最大
B．c乙最大
C．c丙最大
D．一样大
13．有经验的维修师，通过观、闻等方式，就可以初步判断一台柴油机的效率高低。下列判断方式不可靠的是( )
A．观察尾气的颜色是否发黑 B．闻尾气中柴油味的浓淡
C．观察柴油机外观是否干净 D．感受排气管附近温度的高低
14．关于温度、热量和内能，下列说法正确的是( )
A．0 ℃的冰块内能为0
B．温度高的物体含有的热量多
C．汽油机做功冲程气缸内燃气的内能增加
D．两个发生热传递的物体之间一定存在温度差
15．古诗词是我国传统文化瑰宝，有些优美词句还与物理知识有联系。下列词句与对应的物理知识叙述正确的是( )
A．“清寒小雪前”，雪的温度很低，它的内能为零
B．“沙暖睡鸳鸯”，同水相比沙的比热容大些
C．“床前明月光，疑是地上霜”，霜实际是固态，由水蒸气凝华形成
D．“大地阳和暖气生”，大地内能的增加是太阳通过做功方式实现的
16．如图所示为内燃机四个冲程的工作示意图，下列说法正确的是( )
A．一个工作循环的正确顺序是乙、甲、丁、丙
B．图乙冲程能获得动力
C．图丁冲程有机械能转化为内能的过程
D．图丙冲程存在化学能转化为内能的过程
17．某同学用如图甲所示的装置比较不同物质吸热升温情况，将分别盛有50 g水和50 g食用油的两个相同试管同时用红外加热器加热，温度传感器与电脑相连。电脑上显示温度随时间变化的图像如图乙所示。已知c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，则下列说法正确的是( )
①加热2 min，水吸收的热量小于油吸收的热量
②第2～3 min内，油吸收的热量为1.4×103 J
③油的比热容为3.15×103 J/(kg·℃)
④某同学用该装置实验，得到水和油的温度随时间变化图线均为A，则m水∶m油＝2∶3
A．①② B．②③ C．③④ D．②④
三、实验探究题(共25分)
18．(7分)在探究“物质吸热规律”的实验中：
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
(1)取__ __(选填“相同”或“不同”)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，这是为了使水和煤油受热__ __。
(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1 min吸收的热量为Q，经过实验得到了如表所示的数据，从表中的数据可知：
①相同质量的水(或煤油)，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__ __，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．(10分)如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量都是10 g，烧杯内的液体质量也相同。
(1)比较不同燃料的热值，应选择__ __两图进行实验；比较不同物质的比热容，应选择__ __两图进行实验。
(2)实验中，甲与丙的加热时间相同，目的是__ __。最后发现丙图中的温度计示数较高，据此得出的结论是__ __。
(3)与甲图相比，实验中乙图温度计示数较高，得出的结论是__ __。
(4)该实验过程主要应用了两种物理研究方法是__ __和__ __。
20．(8分)为了比较水和空气对牛奶的冷却效果，某小组的同学进行了如下的探究实验：将一盒牛奶分装入两个相同的瓶中，甲瓶放在水中，乙瓶放在空气中，其他条件均相同，如图所示。实验时，他们每隔一定时间记录一次插在甲、乙两瓶牛奶中的温度计示数，如表所示。
时间/min 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
甲/℃ 70 60 53 47 42 39 37 33 33 33
乙/℃ 70 65 61 58 55 52 50 48 47 46
(1)甲、乙两瓶中的牛奶的质量应该__ __(选填“相等”或“不相等”)。
(2)本次实验中，小王发现__ __(选填“水”或“空气”)对牛奶的冷却效果更好。
(3)通过分析，小王又发现，甲瓶中牛奶冷却快慢前后不一致，是越来越__ __。
(4)参考同学们记录的数据，如果你要喝一杯奶茶，可以有两种方法供你选择，你认为方法__ __(填序号)的冷却效果更好。
A．先将烧开的热茶倒入杯中，立即将一匙冷牛奶加入，然后冷却6 min
B．先将烧开的热茶倒入杯中，冷却6 min，然后加一匙冷牛奶
四、计算与推导题(共34分)
21．(10分)在热传递的过程中，高温物体和低温物体互相接触，如不计热损失，那么高温物体放出的热量Q放等于低温物体吸收的热量Q吸，即Q吸＝Q放。若有质量相同的两杯水，初温分别是t1、t2，且t1＜t2，把它们混合后的水的温度是t，不计热损失，试推证：混合后的水的温度t＝。
22．(12分)如图所示是某太阳能热水器，水容量为100 L，该热水器在冬季有效日照时段里，平均每平方米的面积上每小时接收的太阳能约为2.8×106 J。若该热水器接收太阳能的有效面积为1.5 m2，每天日照时间按8 h计算，则这些太阳能能使装满水的热水器中的水温从20 ℃升高到60 ℃[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]。求：
(1)热水器中水的质量。
(2)一天内热水器中的水吸收的热量。
(3)热水器在冬季的效率。
23．(12分)如图所示的雾炮车，既可喷洒药液杀虫，也可喷洒水雾对街道进行除尘，在一次作业中，雾炮车沿水平地面10 min内匀速行驶3 km到达作业区域，消耗燃油0.5 kg，行驶过程中受到的牵引力恒为2 000 N，若燃油的热值为3×107 J/kg，求雾炮车在该过程中：
(1)行驶的速度。
(2)牵引力做的功。
(3)0.5 kg的燃油完全燃烧放出的热量。
(4)发动机的热机效率。第十二章 内能与热机 能力检测题
(时间：45分钟 满分：100分)
一、填空题(每空1分，共20分)
1．在烹饪肉片时，直接爆炒，会将肉片炒焦，失去鲜味，在肉片外附着上淀粉糊，炒出的肉片既鲜嫩又美味。在炒肉的过程中，肉片内能增加主要是通过__热传递__方式实现的，附近能闻到肉香是__扩散__现象。
2．汽车的发动机用循环流动的水来冷却，这是利用了水的__比热容__较大的性质。火箭用液氢作燃料，是因为液氢的__热值__较大。
3．夏天，突然打开汽水瓶盖时，随着“嘭”一声响，往往可以看到瓶口处出现白雾，这是因为当突然打开瓶盖时，瓶内气体迅速膨胀，对外__做功__，温度__降低__(选填“升高”或“降低”)，内能__减少__(选填“增加”或“减少”)，瓶口附近的水蒸气形成大量的小水珠。
4．小亮同学用相同的加热器给质量相等的甲、乙两种固体物质加热时，根据测量结果描绘了如图所示的图像，由图可知，甲、乙两物质的比热容的关系是c甲__＞__c乙(选填“＞”“＜”或“＝”)。
5．如图所示是我国传统的“走马灯”。点燃底部的蜡烛，热空气上升驱动扇叶转动，观察到小纸片人的影子动了起来，在此过程中，能量的转化方式是热空气的__内__能转化为扇叶的机械能，这与四冲程汽油机的__做功__冲程相同。某汽油机每秒对外做功的次数为15次，则该汽油机飞轮的转速为__1_800__r/min。
6．我国南海海底探明有大量的“可燃冰”，在同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量可达到煤气的数十倍，这说明“可燃冰”的__热值__很大；以10倍的关系粗略计算，3 kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量是__1.26×109__J。(q煤气取4.2×107 J/kg)
7．利用如图所示完全相同的两套实验装置进行“比较不同燃料热值”的实验。先分别在燃烧皿中放入质量相同的甲、乙燃料，点燃后分别对质量和初温都相同的水加热。待完全燃烧后，测得甲中水温高于乙中水温。则这两种燃料的热值关系为q甲__大于__(选填“大于”“小于”或“等于”)q乙。
8．如图所示的是热管的工作原理图，当热管的热端受热时，吸液芯里的液体吸收热量变成蒸气，跑到冷端，在冷端放热液化后再回到热端，这个过程循环往复，不断地将热量从热端带到冷端。已知该液体的比热容为1.2×103 J/(kg·℃)，则50 g的液体吸收2 400 J的热量后，温度升高了__40__℃。
9．目前有一些城市公交车已使用天然气代替燃油。某公交车在一段时间内消耗了0.42 m3天然气，这些天然气完全燃烧能放出__1.68×107__J的热量，若燃气灶的烧水效率为80%，这些热量可使40 kg水，从25 ℃升高到__100__℃。[天然气的热值取4.0×107 J/m3，水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，当地的大气压为1个标准大气压]
10．氢能是新能源利用的新潮流，加快氢能产业发展成为实现“碳达峰、碳中和”的重要举措。某品牌氢能自行车，一次性充满0.02 kg氢气，2 h能匀速骑行50 km，氢能自行车与骑行者总质量为84 kg，骑行时受到的阻力为总重的0.05倍，液氢热值为1.4×108 J/kg。骑行时受到的阻力是__42__N，氢气完全燃烧产生的热量是__2.8×106__J，氢气的利用效率是__75%__。(g取10 N/kg)
二、选择题(每小题3分，共21分)
11．关于燃料的热值，下列说法中正确的是( B )
A．燃料的热值与燃料的燃烧情况有关
B．0.5 g汽油和2 kg汽油，它们的热值是一样的
C．煤的热值比干木柴大，燃烧煤放出的热量一定比燃烧干木柴放出的热量多
D．容易燃烧的燃料，热值一定大
12．在标准大气压下将质量相同的甲、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。经过一段时间后，冰块形状不再变化，状态如图所示。三块金属的比热容大小相比( C )
A.c甲最大
B．c乙最大
C．c丙最大
D．一样大
13．有经验的维修师，通过观、闻等方式，就可以初步判断一台柴油机的效率高低。下列判断方式不可靠的是( C )
A．观察尾气的颜色是否发黑 B．闻尾气中柴油味的浓淡
C．观察柴油机外观是否干净 D．感受排气管附近温度的高低
14．关于温度、热量和内能，下列说法正确的是( D )
A．0 ℃的冰块内能为0
B．温度高的物体含有的热量多
C．汽油机做功冲程气缸内燃气的内能增加
D．两个发生热传递的物体之间一定存在温度差
15．古诗词是我国传统文化瑰宝，有些优美词句还与物理知识有联系。下列词句与对应的物理知识叙述正确的是( C )
A．“清寒小雪前”，雪的温度很低，它的内能为零
B．“沙暖睡鸳鸯”，同水相比沙的比热容大些
C．“床前明月光，疑是地上霜”，霜实际是固态，由水蒸气凝华形成
D．“大地阳和暖气生”，大地内能的增加是太阳通过做功方式实现的
16．如图所示为内燃机四个冲程的工作示意图，下列说法正确的是( C )
A．一个工作循环的正确顺序是乙、甲、丁、丙
B．图乙冲程能获得动力
C．图丁冲程有机械能转化为内能的过程
D．图丙冲程存在化学能转化为内能的过程
17．某同学用如图甲所示的装置比较不同物质吸热升温情况，将分别盛有50 g水和50 g食用油的两个相同试管同时用红外加热器加热，温度传感器与电脑相连。电脑上显示温度随时间变化的图像如图乙所示。已知c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，则下列说法正确的是( D )
①加热2 min，水吸收的热量小于油吸收的热量
②第2～3 min内，油吸收的热量为1.4×103 J
③油的比热容为3.15×103 J/(kg·℃)
④某同学用该装置实验，得到水和油的温度随时间变化图线均为A，则m水∶m油＝2∶3
A．①② B．②③ C．③④ D．②④
三、实验探究题(共25分)
18．(7分)在探究“物质吸热规律”的实验中：
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
(1)取__相同__(选填“相同”或“不同”)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，这是为了使水和煤油受热__均匀__。
(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1 min吸收的热量为Q，经过实验得到了如表所示的数据，从表中的数据可知：
①相同质量的水(或煤油)，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．(10分)如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量都是10 g，烧杯内的液体质量也相同。
(1)比较不同燃料的热值，应选择__甲和乙__两图进行实验；比较不同物质的比热容，应选择__甲和丙__两图进行实验。
(2)实验中，甲与丙的加热时间相同，目的是__使水和煤油吸收相同的热量__。最后发现丙图中的温度计示数较高，据此得出的结论是__煤油的比热容小于水的比热容__。
(3)与甲图相比，实验中乙图温度计示数较高，得出的结论是__煤油的热值大于酒精的热值__。
(4)该实验过程主要应用了两种物理研究方法是__控制变量法__和__转换法__。
20．(8分)为了比较水和空气对牛奶的冷却效果，某小组的同学进行了如下的探究实验：将一盒牛奶分装入两个相同的瓶中，甲瓶放在水中，乙瓶放在空气中，其他条件均相同，如图所示。实验时，他们每隔一定时间记录一次插在甲、乙两瓶牛奶中的温度计示数，如表所示。
时间/min 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
甲/℃ 70 60 53 47 42 39 37 33 33 33
乙/℃ 70 65 61 58 55 52 50 48 47 46
(1)甲、乙两瓶中的牛奶的质量应该__相等__(选填“相等”或“不相等”)。
(2)本次实验中，小王发现__水__(选填“水”或“空气”)对牛奶的冷却效果更好。
(3)通过分析，小王又发现，甲瓶中牛奶冷却快慢前后不一致，是越来越__慢__。
(4)参考同学们记录的数据，如果你要喝一杯奶茶，可以有两种方法供你选择，你认为方法__B__(填序号)的冷却效果更好。
A．先将烧开的热茶倒入杯中，立即将一匙冷牛奶加入，然后冷却6 min
B．先将烧开的热茶倒入杯中，冷却6 min，然后加一匙冷牛奶
四、计算与推导题(共34分)
21．(10分)在热传递的过程中，高温物体和低温物体互相接触，如不计热损失，那么高温物体放出的热量Q放等于低温物体吸收的热量Q吸，即Q吸＝Q放。若有质量相同的两杯水，初温分别是t1、t2，且t1＜t2，把它们混合后的水的温度是t，不计热损失，试推证：混合后的水的温度t＝。
解：混合前，t1＜t2，初温是t1的水吸热，初温为t2的水放热，混合后水的温度为t，则Q吸＝cmΔt＝cm(t－t1)，Q放＝cmΔt＝cm(t2－t)，由Q吸＝Q放得：cm(t－t1)＝cm(t2－t)，即t－t1＝t2－t，所以混合后的水的温度t＝
22．(12分)如图所示是某太阳能热水器，水容量为100 L，该热水器在冬季有效日照时段里，平均每平方米的面积上每小时接收的太阳能约为2.8×106 J。若该热水器接收太阳能的有效面积为1.5 m2，每天日照时间按8 h计算，则这些太阳能能使装满水的热水器中的水温从20 ℃升高到60 ℃[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]。求：
(1)热水器中水的质量。
(2)一天内热水器中的水吸收的热量。
(3)热水器在冬季的效率。
解：(1)热水器中水的体积：V＝100 L＝0.1 m3，水的质量：m＝ρV＝1.0×103 kg/m3×0.1 m3＝100 kg
(2)一天内热水器中水吸收的热量：Q吸＝cmΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg×(60 ℃－20 ℃)＝1.68×107 J
(3)一天内热水器接收的太阳能：W太＝2.8×106 J/(m2·h)×1.5 m2×8 h＝3.36×107 J，热水器在冬季的效率：η＝×100%＝×100%＝50%
23．(12分)如图所示的雾炮车，既可喷洒药液杀虫，也可喷洒水雾对街道进行除尘，在一次作业中，雾炮车沿水平地面10 min内匀速行驶3 km到达作业区域，消耗燃油0.5 kg，行驶过程中受到的牵引力恒为2 000 N，若燃油的热值为3×107 J/kg，求雾炮车在该过程中：
(1)行驶的速度。
(2)牵引力做的功。
(3)0.5 kg的燃油完全燃烧放出的热量。
(4)发动机的热机效率。
解：(1)雾炮车沿水平地面匀速行驶3 km所用的时间：t＝10 min＝ h，则雾炮车行驶的速度：v＝＝＝18 km/h (2)雾炮车行驶过程中受到的牵引力F＝2 000 N，行驶的路程s＝3 km＝3 000 m，则牵引力做的功：W＝Fs＝2 000 N×3 000 m＝6×106 J (3)0.5 kg的燃油完全燃烧放出的热量：Q放＝mq＝0.5 kg×3×107 J/kg＝1.5×107 J (4)发动机的热机效率：η＝×100%＝×100%＝40%
