【专项培优】第十二章机械能和内能（含答案）

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【专项培优】第十二章机械能和内能
一、单选题
1．西昌卫星发射中心用长征三号运载火箭，于2019年4月20日将第四十四颗北斗导航卫星成功送上太空。北斗导航卫星加速升空过程中（　　）
A．动能增大，重力势能减小 B．动能增大，重力势能增大
C．动能减小，重力势能减小 D．动能减小，重力势能增大
2．如图所示，在量筒里装一半清水，用细管在水的下面注入硫酸铜的水溶液。此时可以看到无色的清水与蓝色硫酸铜溶液之间明显的界面。静放几天，这种现象可以说明（　　）
A．分子有一定的大小 B．分子有一定的质量
C．分子间没有相互作用力 D．分子在做无规则运动
3．物体的内能通过做功方式来改变的是（　　）
A．金属勺放到热汤中
B．食品放进冰箱里
C．取暖器旁物体温度升高
D．反复弯折铁丝
4．电影《流浪地球》被誉为开启了中国科幻电影元年。这部电影讲述了多年以后太阳急速衰老膨胀，无法再给地球提供能量，人类为了拯救地球而点燃木星周围的可燃气体，逃离太阳系的故事。其中"点燃木星"将地球推开相当于内燃机的
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
5．同学们在物理社团课上采取不同方法使玻璃瓶内铁屑内能增加，其中属于做功的是（　　）
A．不断晃动瓶子 B．用酒精灯加热
C．用热水烫冷瓶子 D．在烈日下照射
6．在国际马拉松比赛中，当运动员加速冲刺时， 运动员的（　　）
A．动能增大 B．惯性增大
C．重力增大 D．运动状态不变
7．在生物学实验课上，学生制作“洋葱鳞片叶表皮”玻片标本。下列关于此过程中涉及的物理知识说法正确的是（　　）
A．用胶头滴管从试剂瓶中吸取清水，利用了引力的作用
B．切洋葱的小刀，刀刃锋利是为了增大压力
C．切洋葱时感到“辣”眼睛是扩散现象造成的
D．用镊子夹取鳞片叶表皮时，镊子是省力杠杆
8．如图所示为游乐园的过山车运行的情境，下列说法正确的是（　　）
A．过山车从高处加速滑下的过程中，动能增加
B．过山车从高处加速滑下是由于受到惯性的作用
C．过山车从低处上升的过程中，重力势能减小
D．过山车从低处上升的过程中，重力势能转化为动能
9． A、B两物体质量相等、温度均为20℃，甲、乙两杯水质量相等，温度均为60℃，现将A放入甲杯，B放入乙杯。热平衡后，甲杯水温降低了5℃，乙杯水温降低了10℃，不考虑热量的损失，则A、B两物体的比热容之比是（　　）
A．1：2 B．3：7 C．2：3 D．4：7
10．根据表格中数据，下列说法正确的是（　　）
物质 铁 铝 铜 煤油
ρ/（kg m-3） 7.9×103 2.7×103 8.9×103 0.8×103
c/[J/（kg ℃）] 0.46×103 0.88×103 0.39×103 2.1×103
A．煤油和水体积之比为，吸收热量之比为，则升高温度之比为
B．体积、初温都相同的铁块和铝块，吸收相同的热量后，将两个金属块靠在一起，铝块会向铁块传热
C．质量、初温都相同的铁块和铜块，放出相同的热量后，将两个金属块靠在一起，铜块会向铁块传热
D．给等质量的铜块和铝块加热，它们吸收热量多少与升高的温度的关系可用图像表示（如图），其中图像a表示的是铜块，图像b表示的是铝块
二、填空题
11．某汽车的散热器用水作冷却剂，散热器中水的质量为5kg，水的温度升高10℃时吸收的热量是　 　J[水的比热容 ]。
12． 2016年5月20日，贵阳至黔西高速的重点控制性工程﹣鸭池河大桥实现合拢，桥全长1450米，如果一辆轿车以72km/h的平均速度通过此桥需　 　 s；坐在行驶的轿车中的乘客，以轿车为参照物，路边的桥栏是的　 　（选填“运动”或“静止”）；轿车在行驶过程中，把燃料的部分内能转化为轿车运动的　 　．
13．艾灸时中华医学的瑰宝，利用艾条燃烧产生的热量刺激人体穴位，能够达到防病治病的目的。若一根质量为千克的艾条，完全燃烧能放出的热量，则该艾条的热值为　 　。
14． “辽宁舰”服役，圆了中国航母梦。如图为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度。牵引索与蒸汽活塞连接的两个滑轮为　 　滑轮，气缸内蒸汽体积膨胀，对外做功，内能　 　，同时推动活塞，使舰载机获得巨大的牵引力。
15．端午节有“赛龙舟”和“吃粽子”的习俗，“赛龙舟”时，阵阵鼓声是鼓皮 　 　产生的；以河岸为参照物，龙舟是 　 　的；煮粽子时，通过 　 　方式增大了粽子的内能，闻到粽子的清香，这是 　 　现象
16．“遥知不是雪，为有暗香来”。“为有暗香来”说明分子在　 　；将两个表面光滑的铅块相互紧压，它们会粘在一起，说明分子间存在　 　；若把分子看成一个小球，则一般分子直径的数量级为10-10m，合　 　nm。
17．汽油机的一个工作循环有四个冲程，如图所示是　 　冲程，它在工作时完全燃烧500g的汽油能够获得　 　 J的能量（汽油的热值为4.6×107J/kg）．
18．小夏在探究“物质的放热能力与哪些因素有关”时，分别用质量相等的水和另一种液体进行了实验，并用图像对实验数据进行了处理，如图所示.实验中，水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等.分析图像可以得出：　 　物质为水，另一种液体的比热容为　 　J/(kg·℃).
三、实验探究题
19．李华同学发现建筑工人在铺设水泥路时，有时要在水泥里面掺入少量纤维材料．他想通过实验来探究在水泥中掺入纤维材料是否会影响水泥路面的牢固程度．关于水泥路面的牢固程度与哪些因素有关，和同学们讨论后，他们提出了以下猜想：
猜想1：与是否掺入纤维有关；
猜想2：与纤维掺入量有关；
猜想3：与纤维材料的种类有关。
经过思考后，他们利用图中装置，将铁锤通过电磁铁从某一高度处由静止释放，对水泥样品进行连续撞击，直至水泥样品断裂，收集的数据记录在下表中。
实验序号 水泥样品厚度/cm 水泥样品面积/cm2 铁锤高度/cm 掺入纤维种类 纤维掺入量/% 撞击次数
1 4 100 50 无 无 20
2 4 100 50 A纤维 0.1 80
3 4 100 50 A纤维 0.12 95
4 4 100 50 A纤维 0.15 100
5 4 100 50 B纤维 0.1 90
6 4 100 50 C纤维 0.1 98
（1）铁锤撞击水泥样品时的动能是由　 　转化来的。实验时通过　 　来比较水泥样品的牢固程度。
（2）比较实验序号1、2的两组数据，可得出的结论是：水泥路面的牢固程度与是否掺入纤维　 　（选填“有关”或“无关”）。
（3）比较序号2、3、4三组数据，可得出的结论是：在水泥中掺入适量纤维时，掺入纤维材料越多，水泥路面越　 　（选填“牢固”或“不牢固”）。
（4）比较序号2、5、6的三组数据，　 　（选填能或不能）比较得出：在水泥中掺入等量不同纤维材料，掺入C纤维材料水泥路面最牢固，你判断的理由是　 　
（5）为缩短上述样品的实验时间，需减少碰撞次数，可采用的方法是　 　
四、计算题
20．某饰品加工厂用酒精喷灯加工饰品，张师傅在1min内用去5g酒精，被加工的一只质量为36g的铜饰品温度从20 上升到1070 。已知铜的比热容为0.39×103J/（kg ），酒精的热值为3×107J/kg，求：
（1）铜饰品吸收的热量是多少？
（2）酒精完全燃烧产生的热量是多少？
（3）酒精喷灯的效率是多少？
21．为改善城市空气质量，很多城市用雾炮车洒水除尘。如图为一台正在水平路面上洒水的雾炮车，车内水箱底部出水口面积为50cm2。（g取10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3，柴油的热值取4.0×107J/kg）求：
（1） 洒水前水箱中水深1m，出水口所受压力：
（2）洒水前雾炮车以10m/s的速度在水平路面上做匀速直线运动，发动机的功率为80kW，此时雾炮车受到的阻力；
（3）雾炮车以80kW的功率匀速行驶20min，若柴油机效率为40%，需要消耗柴油的质量。
五、作图题
22．海陆风是出现于近海和海岸地区的，具有日周期的地方性风。请在图中虚线框内用箭头表示出日间海陆风的吹拂方向。
六、综合题
23．小明同学用酒精灯对冰块加热，研究冰的熔化现象，图中甲、乙两条图线中的一条是他依据实验数据绘制而成，已知m冰＝0.1kg，c水＝4.2×103J/(kg·oC）根据上述信息，可知：
（1）小明绘制的是　 　（甲/乙）图线，原因是　 　；
（2）0~1min内冰块吸收的热量为　 　J；冰块的比热容为　 　J/(kg·oC)；
（3）实验过程中，该物质在1min时的内能　 　（大于/等于/小于）3min时的内能。
24．沙漠集水器
（1）有些沙漠紧邻大海，　 　(白天/晚上)风通常从大海吹向沙漠，导致空 气中富含水蒸气。
（2）伯克利分校的团队设计出一款沙漠集水器-WaterSeer，如图所示，利用风能这种　 　(可再生/不可再生)能源，借助风力驱动风轮旋转，带动螺旋桨将空气输入金属管中部。
（3）深埋在土壤深处的金属管底部温度较低，由于金属的　 　(填物理属性)好，使得金属管中部温度也降低。
（4）空气中的水蒸气在金属管中部　 　(吸热/放热)，液化成水滴，水滴在　 　力的作用下，沿管壁下落，汇集于金属管底部容器。
（5）WaterSeer 每天可以收集约37L饮用水，合　 　kg，应用前景十分乐观。（ρ水＝1.0×103kg/m3）
七、科普阅读题
25．请阅读短文，并回答问题：
热阻
当物体或物体的不同部分之间存在温度差时，就会发生热传递。热传导是热传递的一种方式，物体对热量的传导有阻碍作用，称为热阻，用R表示。物体的热阻与物体在热传导方向上的长度L成正比、与横截面积S成反比，还与物体的材料有关，关系式为，式中称为材料的导热系数，不同材料的导热系数一般不同。房屋的墙壁为了保温，往往使用导热系数较小的材料。如图，墙壁一侧是高温环境，温度始终为t1，另一侧是低温环境，温度始终为t2，墙壁温度变化随着厚度改变而均匀递增（或递减），所以在墙壁中形成稳定的热量流动，则单位时间内从高温环境传导到低温环境的热量Q与墙壁两侧的温度差成正比，与墙壁的热阻成反比。
（1）发生热传导的条件是相互接触的物体之间存在　 　；
（2）热量传导过程和电流相似，温度差相当于电路中的____；
A．电流 B．电压 C．电阻 D．电功率
（3）铜汤勺放在热汤中，把手很快就会烫手，而塑料把手的汤勺不会烫手。由此可知铜和塑料的导热系数大小：　 　（填“＞”，“＜”，“=”）
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】动能大小的比较；势能大小的比较
2．【答案】D
【知识点】分子热运动
3．【答案】D
【知识点】做功改变物体内能
4．【答案】C
【知识点】热机的四个冲程
5．【答案】A
【知识点】做功改变物体内能；热传递改变物体内能
6．【答案】A
【知识点】动能的影响因素
7．【答案】C
【知识点】压强的大小及其计算；大气压的综合应用；杠杆的分类；分子热运动
8．【答案】A
【知识点】动能大小的比较；势能大小的比较
9．【答案】B
【知识点】比热容的定义及其计算公式；热量的计算
10．【答案】B
【知识点】比热容的定义及其计算公式；探究不同物质的吸热能力
11．【答案】
【知识点】比热容的定义及其计算公式；热量的计算
12．【答案】72.5；运动；机械能
【知识点】机械能及其转化；速度公式及其应用；参照物及其选择
13．【答案】
【知识点】燃料的热值
14．【答案】定；减小
【知识点】内能的利用及其意义；定滑轮及其工作特点
15．【答案】振动；运动；热传递；扩散
【知识点】热传递改变物体内能；声音的产生；分子热运动
16．【答案】做无规则运动；引力；0.1
【知识点】分子热运动；分子间相互作用力
17．【答案】压缩；2.3×107
【知识点】热量的计算；热机的四个冲程
18．【答案】甲；2.1×103
【知识点】比热容的定义及其计算公式；热量的计算
19．【答案】重力势能；水泥样品断裂时所承受的撞击次数；有关；牢固；能；在水泥中掺入C纤维材料，水泥样品断裂时所承受的撞击次数最多，说明该水泥路面最牢固；增加铁锤下落时的高度或增加铁锤质量
【知识点】机械能及其转化；物理学方法
20．【答案】（1）解：铜饰品吸收的热量为
答：铜饰品吸收的热量是14742J。
（2）解：酒精产生的热量为
答：酒精完全燃烧产生的热量是 。
（3）解：酒精喷灯的效率为
答：酒精喷灯的效率是9.8%。
【知识点】燃料的热值
21．【答案】（1）解： 出水口面积为：S=50cm2=5×10-3m2；
出水口受到水的压强为：p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×1m=1×104Pa；
则受到的压力为F=Ps=1×104Pa×5×10-3m2=50N
答：出水口所受压力为50N；
（2）解：发动机的功率为：80kW=80000W
牵引力为：F===8000N
汽车做匀速直线运动，受到的阻力等于牵引力为8000N。
答：雾炮车受到的阻力为8000N；
（3）解：行驶的时间为：20min=1200s
发动机做功为：W=Pt=80000W×1200s=9.6×107J
则柴油产生的热量为Q===2.4×108J
需要柴油的质量为m==6kg
答：需要消耗汽油6kg。
【知识点】功率计算公式的应用；有关热机的计算；压强的大小及其计算；液体压强的计算
22．【答案】
【知识点】比热容的定义及其计算公式
23．【答案】（1）乙；冰熔化成水以后质量不变，由于水的比热容大于冰，升高相同的温度时，水吸收的热量更多，则给水加热的时间要比冰长一些。由图像可知，水和冰都升高5℃，冰需要加热1min，则给水加热的时间要大于1min，图线甲的加热时间是1min，因此水吸热升温的图线应是乙。
（2）1.05×103；2.1×103
（3）小于
【知识点】熔化和凝固的温度—时间图象；热量的计算
24．【答案】（1）白天
（2）可再生
（3）导热性
（4）放热；重力
（5）37
【知识点】比热容的定义及其计算公式；重力及其大小的计算
25．【答案】（1）温度差
（2）B
（3）＞
【知识点】热传递改变物体内能
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