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第十四章 内能与热机 单元专项培优测试卷
一、单选题
1． 内燃机工作过程中，关于能量转化的下列说法中错误的是（ ）
A．燃料燃烧时化学能转化为内能
B．在压缩冲程中机械能转化为内能
C．在做功冲程中内能转化为机械能
D．在压缩冲程中内能转化为机械能
2．烈日炎炎的夏季，白天海滩上的沙子热得烫脚，海水却很凉爽，傍晚，沙子很快凉了，但海水却仍然暖暖的。同样的日照条件下，沙子和海水的温度不一样的原因（ ）
A．沙子的密度比海水的密度大
B．沙子的比热容比海水的比热容大
C．沙子的比热容比海水的比热容小
D．沙子的质量比海水的质量小
3．用相同的电加热器分别对质量相等的A和B两种液体加热（不计热量损失），如图A和B是温度随加热时间变化的图象，下列说法正确的是（ ）
A．A的比热容与B的比热容之比为2：3
B．A的比热容与B的比热容之比为2：1
C．A的比热容与B的比热容之比为3：2
D．A和B升高相同的温度，B吸收热量较多
4．下列现象中，是通过做功改变物体内能的是（ ）
A．冬天在火炉边烤火 B．冬天两手相互摩擦，手发热
C．用酒精灯把烧杯中的水烧开 D．夏天穿薄衣服凉快
5．以下关于内能的说法正确的是（ ）
A．热量越多的物体内能越大
B．物体内所有分子动能的总和叫作物体的内能
C．天然气的热值大于酒精，说明相同质量的天然气内能比酒精的大
D．食品放入电冰箱中一段时间后，温度降低，这是通过热传递的方式改变物体的内能
6．如图所示的三种情况中都涉及能量的转化，下列分析正确的是（ ）
A．图甲，塞子被弹起时，热水瓶内水蒸气对塞子做功，瓶内气体内能增大
B．图乙，表示汽油机处于压缩冲程，从能量转化角度看，与图甲相似
C．图丙，表示汽油机处于压缩冲程，从能量转化角度看，与图甲相似
D．图丙，燃料的化学能转化成燃气的内能，再转化成机械能
7．小明在探究“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对比实验，并用图象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（已知）（ ）
A．乙物质是水
B．另一种液体的比热容为8.4×103J/（kg·℃）
C．甲的放热能力比乙强
D．乙比甲更适合作汽车发动机的冷却液
8．下列关于热现象的说法中，正确的是（ ）
A．吃冰棒感觉凉爽是由于冰熔化吸热
B．内燃机的做功冲程是将机械能转化为内能
C．防疫人员所戴的护目镜上出现水雾是汽化现象
D．高压锅是利用增大锅内气压来降低液体沸点工作的
9．在下列实例中，用热传递的方式改变物体内能的是（ ）
A．古人用钻木取火的方式来获取火种
B．吃火锅时，锅内被煮熟的食物
C．内燃机压缩冲程，气缸内气体温度升高
D．两手相互摩擦，手会变暖和
10．关于内能，下列说法正确的是（ ）
A．在汽油机的压缩冲程中，内能转化为机械能
B．物体内能的大小取决于物体运动的速度
C．把﹣10℃的冰块放在0℃的环境中一段时间后，冰块的内能会增加
D．温度高的物体内能一定多
二、填空题
11．一杯水，温度从10℃升高到30℃时吸收的热量为Q，则将这杯水的温度从30℃再升高到70℃时吸收的热量为 ．
12．小明放学回家， 进门就闻到饭菜的香味， 这是因为饭菜分子的 产生的。妈妈炒菜时通过 改变了菜的内能。
13．用热效率为50%的燃气灶将5 kg的水由20℃加热到60℃，水需要吸收的热量是 J；该过程需要完全燃烧 天然气。[ ， ]。
14．如图所示的是一种“走马灯”，点燃灯底部的蜡烛后，人们发现纸片小人的影子动了起来。“走马灯”中热空气上升驱动扇叶转动的过程与四冲程汽油机的 冲程相同。
15．热机的效率是热机性能的重要指标，热机的效率高，在做同样多的有用功时，消耗的燃料较 （填“多”或“少”），从而节省能源；或者消耗同样多的燃料时，能够做更多的 ，燃料有较高的利用率。汽油机与柴油机相比较，在通常情况下， 机的效率较高。
16．汽车发动机用水做冷却剂，这是利用了水的 大的性质。10kg汽油燃烧4kg后，剩下的汽油热值将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
17．建筑及装修工程中经常需要用钻孔机钻孔（如图），钻孔时钻头发热是由于克服摩擦力 使钻头的内能增加了，在钻孔过程中不断地往钻头上注水，可以利用水的比热容较 ，能吸收较多的热量，从而降低钻头的温度避免钻头烧坏．
18．如图所示的两个实验通过 方式改变物体的内能．图甲中空气被压缩时内能 （“增加”、“不变”或“减小”），图乙中用打气筒向瓶内充气，空气推动瓶塞跳起，瓶内空气的内能 （“增加”、“不变”或“减小”）．
三、计算题
19．在一标准大气压下，将50L的水从40℃加热到沸点．求：
（1）水需要吸收的热量
（2）提供这些热量，需要完全燃烧焦炭的质量（q焦炭=3.0×107J/kg）．
20．太阳能具有环保、可再生等优点，某品牌太阳能热水器在一天的有效照射时间内，将热水器中质量为50kg、初温为15℃的水升高到55℃．（水的比热容c水＝4.2×103J/kg ℃）求：
（1）热水器中水吸收的热量Q；
（2）若改用焦炭来加热这些水，需要完全燃烧多少千克焦炭？（焦炭的热值q＝3×107J/kg，设焦炭放出的热量全部被水吸收）
四、作图题
21．两个相同的容器中分别装有质量和初温均相同的甲、乙两种晶体，用相同的加热器同时对它们加热。甲从开始加热至熔化一段时间，温度随时间变化的图象如图所示，若乙的比热容和熔点均小于甲，请画出晶体乙在相同过程中温度随时间变化的大致图象。
22．如图甲所示，将装有热奶（80℃）的奶瓶放入20℃的水中，5min后，水和奶的温度均为40℃，试在图乙中分别画出容器中水的温度和奶瓶中奶的温度随时间变化的大致图象．
23．（1）用两个相同的加热器同时给质量均为m且初温相同的物质甲和水加热，水的温度随时间的变化关系如图所示，若甲物质的比热容是水的一半，请在图中画出给甲物质加热10min温度随时间变化的关系图像。
（2）质量相同、温度均为90℃的甲、乙两种液体，在常温下（25℃）放热。甲液体的比热容比乙液体的比热容小。图中已画出甲液体放热时温度随时间变化的大致关系图象，请在如图所示的坐标系中作出乙液体放热时温度随时间变化的大致关系图像。
（3）如图，根据甲a中活塞的位置和进气门、排气门的开闭情况，请在图甲b中，画出另一个冲程中活塞运动的方向（用“↑”或“↓”表示）及排气门的开闭情况。
五、实验探究题
24．某同学在做“比较不同物质的吸热能力”的实验时，使用相同的电加热器给水和煤油加热，得到的实验数据如下表：
物质 实验序号 质量m/kg 升高的温度Δt/℃ 加热时间t/min
水 1 0.1 10 2
2 0.2 10 4
煤油 3 0.1 10 1
4 0.2 10 2
（1）要完成实验，除了图中所示器材外，还需要的测量工具有天平和 ；
（2）实验中，记录加热时间的目的是 ；
（3）分析第1、2次或第3、4次实验数据，可以得出初步结论：同种物质升高相同温度时，吸收热量的多少与物质的 有关；分析第1、3次或第2、4次实验数据，可以得出初步结论：升高相同的温度时， 吸收的热量不同；
（4）如果加热相同的时间，质量相同的水和煤油， 温度升高得多；
（5）该实验采用了 法，下列探究过程中也采用了这一方法的是 。
A．探究影响压力作用效果的因素B．探究平面镜成像的特点
25．如图所示是“探究水和食用油吸、放热性能”的实验装置，实验中用电加热器给水和食用油加热。
（1）实验中应保证水和食用油的初温与 （选填“质量”或“体积”）都相同；
（2）实验中用 （选填“相同”或“不同”）规格的电加热器加热相同的时间，可以认为水吸收的热量 （选填“大于”、“小于”或“等于”）食用油吸收的热量；
（3）记录实验数据并绘制出两种液体温度随加热时间变化的图像如图所示。由图像可知，水和食用油升高相同的温度， 的加热时间更长，说明它的吸热能力更 ；
（4）实验发现不同物质在质量相同、升高的温度相同时，吸收的热量一般不同。为了表示不同物质吸、放热性能，物理学中引入了 这个物理量；
（5）由图可知，食用油的比热容 c 油= J/(kg ℃).
26．如图甲所示，小李在两只相同的烧杯里装入初温和质量均相同的水和食用油，用规格相同的电加热器给它们加热，探究它们吸热本领的强弱。
（1）在此实验中，除了图甲中所示的器材外，还需要秒表和 。由于水和食用油吸收热量的多少不便用仪器测量，本实验可根据 来反映吸收热量的多少(选填“加热时间”或“升高温度”)；
（2）经过实验和记录，得出了图乙所示的坐标。经过观察思考，小明想到了比较不同物质吸热本领的两种方法；
①质量相同的不同物质，升高相同的温度，吸收热量较多的是 ，所以其吸热能力较强；
②质量相同的不同物质，吸收相同的热量，温度变化较大的是 ，所以其吸热能力较 ；
（3）如图乙所示，加热6min时，食用油的温度比水高，那么食用油吸收的热量 (选填“大于”“小于”或“等于”)水吸收的热量；
（4）小李根据图乙实验数据绘制的图像，可以得出食用油的比热容是 J/(kg·℃)。
27．铁板文蛤是南通的特色佳肴，由文蛤、佐料放在经加热发烫的铁板上制作而成，在体积相同的条件下，餐馆会尽量选择热容量大的炊具．热容量的定义是：物体的温度升高（或降低）1℃吸收（或放出）的热量．查阅资料知道：物体的热容量与物体的质量和物质的比热容有关，由此同学们对相同体积物体的热容量作如下猜想：
猜想1：物体的质量越大则物体的热容量越大；
猜想2：物质的比热容越大则物体的热容量越大．
同学们先用图甲所示装置，将体积相同的四个不同金属块浸没在烧杯内的水中，将水加热至沸腾，用温度计测出水的温度，示数如图乙；将四个金属块同时从水中取出，快速放入四个相同的保温杯中，杯中盛有质量和初温（约20℃）均相同的水，过一段时间后分别测出保温杯内水的末温，收集记录的数据如下表．
（1）安装装置时应先固定线夹 （选填“A”或“B”）；图乙温度计示数为 ℃．
（2）由表中数据可知：若金属块放出的热量完全被水吸收，则吸收热量最多的是放入了金属 的杯中的水；热容量最大的是 金属块．
（3）分析数据可判断：猜想1、猜想2都是 的．请选择猜想1或猜想2，说出你对该猜想作出上述判断的理由： ．
（4）请用热容量这个物理量，给比热容下定义： ．
六、综合题
28．如图所示为FDP30C型柴油水泵机组（水泵机组动力由柴油机提供），它的优点是重量轻、体积小、功率大；省时、省油、省心．该水泵机组的效率为40%，正常工作1小时可以将54m3的水抽到20m高处，请计算这个过程中：（g=10N/kg，q柴油=4.3×107J/kg）．
（1）水泵机组对水做了多少功？
（2）水泵机组的有用功功率是多少？
（3）水泵机组消耗多少柴油？（结果保留两位小数）
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第十四章 内能与热机 单元专项培优测试卷
一、单选题
1． 内燃机工作过程中，关于能量转化的下列说法中错误的是（ ）
A．燃料燃烧时化学能转化为内能
B．在压缩冲程中机械能转化为内能
C．在做功冲程中内能转化为机械能
D．在压缩冲程中内能转化为机械能
【答案】D
【解析】【解答】 A、燃料燃烧时将化学能转化为燃气的内能，说法正确；
BD、在压缩冲程中将飞轮的机械能转化为燃气的内能，故B说法正确，D说法错误；
C、在做功冲程中将燃气的内能转化为飞轮的机械能，说法正确。
故选：D。
【分析】燃料燃烧时，都是将化学能转化为内能；
内燃机的四个冲程有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，将机械能转化为内能的是压缩冲程，将内能转化为机械能的是做功冲程。
2．烈日炎炎的夏季，白天海滩上的沙子热得烫脚，海水却很凉爽，傍晚，沙子很快凉了，但海水却仍然暖暖的。同样的日照条件下，沙子和海水的温度不一样的原因（ ）
A．沙子的密度比海水的密度大
B．沙子的比热容比海水的比热容大
C．沙子的比热容比海水的比热容小
D．沙子的质量比海水的质量小
【答案】C
【解析】【解答】海水比沙子的比热容大，因此，相同质量的海水和沙子，在吸收相同的热量时，沙子温度高，海水温度低。
故答案为：C。
【分析】不同物体的吸热能力不同，在质量和吸收热量相同时，温度变化不同。
3．用相同的电加热器分别对质量相等的A和B两种液体加热（不计热量损失），如图A和B是温度随加热时间变化的图象，下列说法正确的是（ ）
A．A的比热容与B的比热容之比为2：3
B．A的比热容与B的比热容之比为2：1
C．A的比热容与B的比热容之比为3：2
D．A和B升高相同的温度，B吸收热量较多
【答案】B
【解析】【解答】ABC、在时间t，吸收的热量相同，A的温度变化△tA=20℃，B的温度变化△tB=40℃，A、B的质量相同，由 得 ，则 ，B符合题意、AC不符合题意；
D. 由图可知，A. B升高相同的温度，加热A的时间长，A吸收的热量多，D不符合题意。
故答案为：B.
【分析】结合题意，利用Q=cm△t计算即可.
4．下列现象中，是通过做功改变物体内能的是（ ）
A．冬天在火炉边烤火 B．冬天两手相互摩擦，手发热
C．用酒精灯把烧杯中的水烧开 D．夏天穿薄衣服凉快
【答案】B
【解析】【解答】解：A、这是吸收热量，使物体内能增大，是热传递改变内能，不符合题意；
B、这是克服摩擦做功，使物体内能增大，是做功改变内能，符合题意；
C、这是酒精灯把热传递给水，使水内能增大，是热传递改变内能，不符合题意；
D、这是人把热传递给周围环境，人的内能减小，是热传递改变内能，不符合题意；
故选：B．
【分析】改变物体内能的方法有：
一是热传递：高温物体放出热量、降低温度、内能减少；低温物体吸收热量、温度升高、内能增加．
二是做功：对物体做功（克服摩擦做功、压缩气体做功），物体的内能增加、温度升高；物体对外做功（气体膨胀做功），物体的内能减少、温度降低．
5．以下关于内能的说法正确的是（ ）
A．热量越多的物体内能越大
B．物体内所有分子动能的总和叫作物体的内能
C．天然气的热值大于酒精，说明相同质量的天然气内能比酒精的大
D．食品放入电冰箱中一段时间后，温度降低，这是通过热传递的方式改变物体的内能
【答案】D
【解析】【解答】解：A、同一物体的温度越高，内能越大；热量是过程量，即热量只存在于热传递或热交换过程中，不能说具有热量的多少；故A错误；
B、内能是指物体内部所有分子做无规则运动所具有的动能和分子势能的总和；故B错误；
C、内能大小与热值大小无关，内能与物体的质量、温度和状态有关，由于温度未知，相同质量的天然气内能不一定比酒精内能大；故C错误；
D、食品放入电冰箱中一段时间后，温度降低，内能减少，这是通过热传递的方式改变物体的内能，故D正确．
故选D．
【分析】（1）在热传递过程中，内能改变的多少叫做热量，热量是物体内能改变的一种量度；（2）内能是指物体内部所有分子做无规则运动所具有的动能和分子势能的总和；（3）物体内能大小与物体的质量和温度有关，与热值无关；（4）改变物体内能的方式有两种：做功和热传递，热传递过程是能量的转移过程，而做功过程是能量的转化过程．
6．如图所示的三种情况中都涉及能量的转化，下列分析正确的是（ ）
A．图甲，塞子被弹起时，热水瓶内水蒸气对塞子做功，瓶内气体内能增大
B．图乙，表示汽油机处于压缩冲程，从能量转化角度看，与图甲相似
C．图丙，表示汽油机处于压缩冲程，从能量转化角度看，与图甲相似
D．图丙，燃料的化学能转化成燃气的内能，再转化成机械能
【答案】D
【解析】【解答】A．图甲，塞子被弹起时，热水瓶内水蒸气对塞子做功，塞子机械能增大，瓶内气体内能应该减小，A不符合题意；
B．图乙，表示汽油机处于压缩冲程，从能量转化角度看，这是机械能转化为内能，与图甲的是刚好相反，B不符合题意；
CD．图丙，表示汽油机处于做功冲程，从能量转化角度看，这是内能转化为机械能，与图甲相似，C不符合题意；图丙是汽油机处于做功冲程，燃料的化学能先转化成燃气的内能，再转化成机械能，D符合题意。
故答案为：D
【分析】内能对外做功，将内能转化为机械能；根据汽油机的活塞和气门的运行判断冲程，分析能量变化。
7．小明在探究“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对比实验，并用图象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（已知）（ ）
A．乙物质是水
B．另一种液体的比热容为8.4×103J/（kg·℃）
C．甲的放热能力比乙强
D．乙比甲更适合作汽车发动机的冷却液
【答案】C
【解析】【解答】A．由题意可知，在相同时间内水和另一种液体放出的热量相等，由题中的图象可以看出，乙液体的温度降低的快，甲液体温度降低慢；根据热量的计算公式可知，在质量相等、初温相同、放热也相同的情况下，温度降低得多的比热容小；所以甲液体的比热容大，所以甲液体是水；A项不符合题意；
B．由题图可知：甲乙两种液体的初温是60℃，放热15分钟后甲液体的末温是40℃，乙液体的末温是20℃，则水放出的热量：；
乙放出的热量：；
而水和乙液体的质量相同，即；在相同时间内水和另一种液体放出的热量相等，则有：；
解得，；B项不符合题意；
C．由于甲液体的比热容大，所以甲的放热能力比乙强，C项符合题意；
D．由于水的比热容比较大，所以水比较适合用作发动机的冷却液；即甲比乙更适合作汽车发动机的冷却液；D项不符合题意。
故答案为：C
【分析】质量相同的不同物质，放出热量相同时，温度差越大的物体，放热能力越差；根据物体的比热容、质量和温度差的乘积，可以计算热量。
8．下列关于热现象的说法中，正确的是（ ）
A．吃冰棒感觉凉爽是由于冰熔化吸热
B．内燃机的做功冲程是将机械能转化为内能
C．防疫人员所戴的护目镜上出现水雾是汽化现象
D．高压锅是利用增大锅内气压来降低液体沸点工作的
【答案】A
【解析】【解答】A．吃冰棒感觉凉爽，是因为冰熔化吸热，A符合题意；
B．内燃机的做功冲程是将内能转化为机械能，B不符合题意；
C．防疫人员所戴的护目镜上出现水雾是人呼出的水蒸气遇到温度低的镜片液化成的小水珠，C不符合题意；
D．高压锅是利用增大锅内气压来提高液体沸点工作的，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】物体由固态变为液态是熔化现象，熔化吸热；物体由气态变为液态是液化现象，液化放热。
内燃机的做功冲程是将内能转化为机械能，压缩冲程将机械能转化为内能。
液体的沸点和齐腰有关，气压越大，沸点越高。
9．在下列实例中，用热传递的方式改变物体内能的是（ ）
A．古人用钻木取火的方式来获取火种
B．吃火锅时，锅内被煮熟的食物
C．内燃机压缩冲程，气缸内气体温度升高
D．两手相互摩擦，手会变暖和
【答案】B
【解析】【解答】解：
A、钻木取火是通过克服摩擦做功，机械能转化为内能，是通过做功的方式改变物体的内能，故A不符合题意；
B、吃火锅时，锅内被煮熟的食物，食物从锅中吸收热量内能增加，属于热传递改变物体的内能，故B符合题意；
C、在汽油机的压缩冲程中，气缸内气体的温度升高，是机械能 转化为内能，属于做功改变物体的内能，故C不符合题意；
D、两手互相摩擦做功，机械能转化为内能，使手的内能增加，温度升高，是利用做功来改变物体内能的，故D不符合题意．
故选B．
【分析】改变内能的方式有做功和热传递．其中做功改变物体内能的实质是能量的转化，热传递改变物体内能的方式是能量的转移．它们在改变物体的内能上是等效的．
10．关于内能，下列说法正确的是（ ）
A．在汽油机的压缩冲程中，内能转化为机械能
B．物体内能的大小取决于物体运动的速度
C．把﹣10℃的冰块放在0℃的环境中一段时间后，冰块的内能会增加
D．温度高的物体内能一定多
【答案】C
【解析】【解答】解：A、在四冲程汽油机的工作过程中，压缩冲程中机械能转化为内能，故A错误；
B、物体运动的速度影响动能的大小，与内能无关，故B错误；
C、把﹣10℃的冰块放在0℃的冰箱保鲜室中，冰块吸收热量、内能增加、温度升高，故C正确；
D、在状态、质量不确定的情况下，温度高的物体内能不一定大，故D错误．
故选C．
【分析】（1）在压缩冲程中，活塞压缩汽油与空气形成的燃料混合物，活塞对气体做功，将机械能转化为气体的内能；
（2）内能是指物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和，内能与物体的温度、质量和状态有关；
（3）改变物体内能的方法：一是做功，例如压缩气体做功、克服摩擦做功等；二是热传递，前者属于能量的转化，后者属于能量的转移．
二、填空题
11．一杯水，温度从10℃升高到30℃时吸收的热量为Q，则将这杯水的温度从30℃再升高到70℃时吸收的热量为 ．
【答案】2Q
【解析】【解答】温度从10℃升高到30℃时吸收的热量：
Q1=cm△t1=cm△t1=cm（30℃﹣10℃）=cm×20℃，
这杯水的温度从30℃再升高到70℃时，吸收的热量：
Q2=cm△t2=cm△t2=cm（70℃﹣30℃）=cm×40℃，
所以：Q2=2Q1=2Q．
故答案为：2Q．
12．小明放学回家， 进门就闻到饭菜的香味， 这是因为饭菜分子的 产生的。妈妈炒菜时通过 改变了菜的内能。
【答案】不停的无规则运动；热传递
【解析】【解答】闻到饭菜的香味，是因为饭菜分子的无规则运动产生的，妈妈炒菜时，火源的温度高，通过热传递改变了菜的内能。
【分析】闻到气味，是分子不停的无规则运动形成的；温度不同时，通过热传递改变内能。
13．用热效率为50%的燃气灶将5 kg的水由20℃加热到60℃，水需要吸收的热量是 J；该过程需要完全燃烧 天然气。[ ， ]。
【答案】；0.02
【解析】【解答】水吸收的热量
水需要吸收的热量是8.4×105J。天然气完全燃烧放出的热量
由Q放=mq得需要完全燃烧天然气的体积
该过程需要完全燃烧0.02 天然气。
【分析】根据比热容、质量和温度差，可以计算吸收的热量；结合热效率计算总热，利用热量和热值计算燃料的体积。
14．如图所示的是一种“走马灯”，点燃灯底部的蜡烛后，人们发现纸片小人的影子动了起来。“走马灯”中热空气上升驱动扇叶转动的过程与四冲程汽油机的 冲程相同。
【答案】做功
【解析】【解答】点燃蜡烛时，气体温度升高，气体的密度变小，热空气就会向上运动，运动的热空气推动扇叶转动，运动的热空气对外做功，将内能转化为机械能，该过程和四冲程汽油机的做功冲程的能量转化相同。
【分析】汽油机的四个冲程有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，将机械能转化为内能的是压缩冲程，将内能转化为机械能的是做功冲程。
15．热机的效率是热机性能的重要指标，热机的效率高，在做同样多的有用功时，消耗的燃料较 （填“多”或“少”），从而节省能源；或者消耗同样多的燃料时，能够做更多的 ，燃料有较高的利用率。汽油机与柴油机相比较，在通常情况下， 机的效率较高。
【答案】少；功；柴油
【解析】【解答】热机的效率是用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，热机的效率高，在做同样多的有用功时，消耗的燃料较少，效率高的热机消耗同样多燃料做的有用功多；在做功冲程中，柴油机里燃气的压强比汽油机的大，所以柴油机的效率比汽油机高。
【分析】热机工作时，有用功与总功的比值称为热机效率，一般来说，转化为机械能的功为有用功，燃料完全燃烧释放的热量为总功，要获得相同的有用功，热机效率越大，需要的总功就越少，需要的的燃料就越少。
16．汽车发动机用水做冷却剂，这是利用了水的 大的性质。10kg汽油燃烧4kg后，剩下的汽油热值将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】比热容；不变
【解析】【解答】利用与其它液体质量相同时在升高1摄氏度时水能够吸收更多的能量，比热容比较大。
热值是指的1kg的某种燃料完全燃烧所释放的能量，与质量的多少无关，故热值不变。
【分析】水的比热容较大，便于对发动机降温；燃料的热值是燃料的特性，和燃料的质量无关。
17．建筑及装修工程中经常需要用钻孔机钻孔（如图），钻孔时钻头发热是由于克服摩擦力 使钻头的内能增加了，在钻孔过程中不断地往钻头上注水，可以利用水的比热容较 ，能吸收较多的热量，从而降低钻头的温度避免钻头烧坏．
【答案】做功；大
【解析】【解答】解：建筑及装修工程中经常需要用钻孔机钻孔，钻头打完孔后会发烫，因为钻头和墙相互摩擦，机械能转化为内能，这是通过做功改变了钻头的内能；
和其他物质比较，水的比热容大，升高相同的温度，水吸收的热量多，从而降低钻头的温度避免钻头烧坏．
故答案为：做功；大
【分析】（1）改变物体内能的方法：一是做功（能量的转化），二是热传递（能量的转移）；（2）水的比热容大，是指相同质量的水和其它物质比较，升高或降低相同的温度，水吸收或放出的热量多．本题考查了学生对改变内能的方法（做功、热传递）、水的比热容大的应用，属于热学常见题目．
18．如图所示的两个实验通过 方式改变物体的内能．图甲中空气被压缩时内能 （“增加”、“不变”或“减小”），图乙中用打气筒向瓶内充气，空气推动瓶塞跳起，瓶内空气的内能 （“增加”、“不变”或“减小”）．
【答案】做功；增加；减少
【解析】【解答】解：图甲，用力打气时，活塞对瓶内气体做功，气体内能增加；是通过做功的方式改变物体内能；
图乙，当瓶塞跳起时，水蒸气对塞子做功，内能减少，温度降低；是通过做功的方式改变物体内能．
故答案为：做功；增加；减少．
【分析】（1）改变物体内能的方式有两种：做功和热传递，其中做功过程是能量的转化过程，是机械能和内能相互转化的过程；（2）做功可以改变物体的内能，当外界对物体做功时，物体的内能增大，当物体对外界做功时，物体的内能就会减小．
三、计算题
19．在一标准大气压下，将50L的水从40℃加热到沸点．求：
（1）水需要吸收的热量
（2）提供这些热量，需要完全燃烧焦炭的质量（q焦炭=3.0×107J/kg）．
【答案】解：（1）水的体积：V=50L=50dm3=0.05m3，
由ρ=m/V得，水的质量：m=ρV=1.0×103kg/m3×0.05m3=50kg，
在一标准大气压下，水的沸点t=100℃，则水需要吸收的热量：Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg ℃）×50kg×（100-40）℃=1.26×107J；
（2）由题意知，焦炭完全燃烧放出的热量：Q放=Q吸=1.26×107J，由Q放=mq得，需要完全燃烧焦炭的质量：。
答：（1）水需要吸收的热量1.26×107J；
（2）提供这些热量，需要完全燃烧焦炭的质量0.42kg。
【解析】【分析】（1）在一标准大气压下水的沸点为100℃，知道水的比热容、质量和初温，利用吸热公式Q吸=cm（t-t0）求出水需要吸收的热量；
（2）由题意可知焦炭完全燃烧放出的热量Q放=Q吸，然后根据Q放=mq求出需要完全燃烧焦炭的质量。
20．太阳能具有环保、可再生等优点，某品牌太阳能热水器在一天的有效照射时间内，将热水器中质量为50kg、初温为15℃的水升高到55℃．（水的比热容c水＝4.2×103J/kg ℃）求：
（1）热水器中水吸收的热量Q；
（2）若改用焦炭来加热这些水，需要完全燃烧多少千克焦炭？（焦炭的热值q＝3×107J/kg，设焦炭放出的热量全部被水吸收）
【答案】（1）解：水吸收的热量：
Q＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×50kg×（55℃﹣15℃）＝8.4×106J
答：热水器中水吸收的热量8.4×106J
（2）解：改用焦炭来加热这些水，设焦炭放出的热量全部被水吸收，
则焦炭燃烧放出的热量：Q放＝Q＝8.4×106J，
根据Q放＝mq可得，需要完全燃烧焦炭的质量：
m′＝ ＝ ＝0.28kg
答：需要完全燃烧0.28kg焦炭
【解析】【分析】（1）利用 Q＝cm（t﹣t0） 求得 水吸收的热量 .
（2）根据Q放＝Q =mq计算质量.
四、作图题
21．两个相同的容器中分别装有质量和初温均相同的甲、乙两种晶体，用相同的加热器同时对它们加热。甲从开始加热至熔化一段时间，温度随时间变化的图象如图所示，若乙的比热容和熔点均小于甲，请画出晶体乙在相同过程中温度随时间变化的大致图象。
【答案】
【解析】【解答】两晶体的质量和初温相同，乙的比热容小于甲的比热容，在吸收相同的热量后，乙升高的温度大于甲升高的温度；乙的熔点小于甲的熔点，乙熔点图像应在甲的下方。如图所示：
【分析】质量和吸收热量相同时，比热容越小，温度变化越明显；熔点越低，熔化时温度低。
22．如图甲所示，将装有热奶（80℃）的奶瓶放入20℃的水中，5min后，水和奶的温度均为40℃，试在图乙中分别画出容器中水的温度和奶瓶中奶的温度随时间变化的大致图象．
【答案】解：
【解析】【解答】已知水温约为20℃，热奶约为80℃，当把热奶的奶瓶放入室温水中时，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，最后直至它们的温度相同时，温度不再变化，如下图所示：
【分析】解决此题要知道发生热传递的条件是物体之间有温度差，热量会从高温物体传递给低温物体
23．（1）用两个相同的加热器同时给质量均为m且初温相同的物质甲和水加热，水的温度随时间的变化关系如图所示，若甲物质的比热容是水的一半，请在图中画出给甲物质加热10min温度随时间变化的关系图像。
（2）质量相同、温度均为90℃的甲、乙两种液体，在常温下（25℃）放热。甲液体的比热容比乙液体的比热容小。图中已画出甲液体放热时温度随时间变化的大致关系图象，请在如图所示的坐标系中作出乙液体放热时温度随时间变化的大致关系图像。
（3）如图，根据甲a中活塞的位置和进气门、排气门的开闭情况，请在图甲b中，画出另一个冲程中活塞运动的方向（用“↑”或“↓”表示）及排气门的开闭情况。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】【解答】（1）加热器相同，给质量均为m且初温相同的甲和水加热，相同时间，两物体吸收的热量相同，甲的比热容是水的一半，根据，当升高相同温度，甲物质吸收热量为水的一半，给水加热20min，甲物质加热10min，则甲物质加热10min温度随时间变化的关系如图所示：
（2）质量相同、温度均为90℃的甲、乙液体，放热后，甲液体的比热容比乙液体的比热容小，温度降低到常温，乙用时较长，乙液体放热时温度随时间变化图象如图所示：
（3）在图甲b中，火花塞点燃，为做功冲程，进气门、排气门均关闭，活塞向下运动，如图所示：
【分析】（1）根据质量和温度差，根据比热容的二倍关系，判断加热时间关系，画图；
（2）质量相同的不同物质，放出热量温度差相同，比热容越大， 放热时间越长；
（3）根据火花塞点火，判断是做功冲程，此时气门都关闭，活塞向下运行。
（1）用两个相同的加热器同时给质量均为m且初温相同的物质甲和水加热，相同时间两物体吸收的热量相同，若甲物质的比热容是水的一半，根据可知，当甲物质和水升高相同温度，甲物质吸收热量（加热时间）为水的一半，给水加热20min，水的温度升高60℃，故甲物质加热10min，甲的温度升高60℃，故甲物质加热10min温度随时间变化的关系图像如图所示：
（2）质量相同、温度均为90℃的甲、乙两种液体，在常温下（25℃）放热。甲液体的比热容比乙液体的比热容小。故二者温度降低到常温，乙所用的时间较长，故乙液体放热时温度随时间变化的大致关系图象如图所示：
（3）在图甲b中，火花塞点燃，为做功冲程，此时进气门、排气门均关闭，活塞向下运动，如图所示：
五、实验探究题
24．某同学在做“比较不同物质的吸热能力”的实验时，使用相同的电加热器给水和煤油加热，得到的实验数据如下表：
物质 实验序号 质量m/kg 升高的温度Δt/℃ 加热时间t/min
水 1 0.1 10 2
2 0.2 10 4
煤油 3 0.1 10 1
4 0.2 10 2
（1）要完成实验，除了图中所示器材外，还需要的测量工具有天平和 ；
（2）实验中，记录加热时间的目的是 ；
（3）分析第1、2次或第3、4次实验数据，可以得出初步结论：同种物质升高相同温度时，吸收热量的多少与物质的 有关；分析第1、3次或第2、4次实验数据，可以得出初步结论：升高相同的温度时， 吸收的热量不同；
（4）如果加热相同的时间，质量相同的水和煤油， 温度升高得多；
（5）该实验采用了 法，下列探究过程中也采用了这一方法的是 。
A．探究影响压力作用效果的因素B．探究平面镜成像的特点
【答案】（1）秒表
（2）比较物质吸收热量的多少
（3）质量；质量相同的不同物质
（4）煤油
（5）控制变量；A
【解析】【解答】(1)实验中需要测量质量和时间，故还需要的测量工具是秒表。
(2)实验中物质吸收的热量多少不易观察，可转换为加热时间，故记录加热时间的目的是比较物质吸收热量的多少。
(3)分析第1、2次或第3、4次实验数据，物质种类相同，变化温度相同，质量不同，吸收的热量不同；可以得出初步结论：同种物质升高相同温度时，吸收热量的多少与物质的质量有关。
分析第1、3次或第2、4次实验数据，质量相同，变化温度相同，物质种类不同，吸收的热量不同；可以得出初步结论：升高相同的温度时，质量相同的不同物质吸收的热量不同。
(4)加热相同的时间，吸收相同热量，质量相同的水和煤油，比热容小的温度升高的多，因此煤油的温度升高的多。
(5)物理学中对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制变量法，把多因素的问题变成多个单因素的问题；每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物影响，故填控制变量。
压力的作用效果受到三个因素的影响，故用控制变量法进行探究；平面镜成像用到等效替代法；A实验用到了控制变量法。
【分析】（1）结合实验目的确定需要的器材。
（2）相同的电加热器在相同时间产生的热量相同，我们使用相同的加热器通过加热时间的长短来比较吸热多少，这种方法叫转换法.
（3）分析表中相关实验数据，找出相同的量和不同的量，根据控制变量法，分别得出吸热与变化的量关系和升高相同的温度时，影响吸收的热量的因素.
（4）由表中数据知，升高相同的温度，水加热时间长分析推理。
（5）物理学中对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制变量法，逐一分析每个选项，确定正确答案。
25．如图所示是“探究水和食用油吸、放热性能”的实验装置，实验中用电加热器给水和食用油加热。
（1）实验中应保证水和食用油的初温与 （选填“质量”或“体积”）都相同；
（2）实验中用 （选填“相同”或“不同”）规格的电加热器加热相同的时间，可以认为水吸收的热量 （选填“大于”、“小于”或“等于”）食用油吸收的热量；
（3）记录实验数据并绘制出两种液体温度随加热时间变化的图像如图所示。由图像可知，水和食用油升高相同的温度， 的加热时间更长，说明它的吸热能力更 ；
（4）实验发现不同物质在质量相同、升高的温度相同时，吸收的热量一般不同。为了表示不同物质吸、放热性能，物理学中引入了 这个物理量；
（5）由图可知，食用油的比热容 c 油= J/(kg ℃).
【答案】（1）质量
（2）相同；等于
（3）水；强
（4）比热容
（5）2.1×103
【解析】【解答】探究水和食用油吸、放热性能的实验中，
（1）物体吸收热量，温度变化和质量有关，实验中，应保证水和食用油的初温与质量都相同；
（2）实验中，用加热时间表示物体吸收的热量，加热器规格相同，用电加热器加热相同时间，可以认为水和食用油吸收的热量相等；
（3）根据实验数据和图像，水和食用油升高相同的温度， 水的加热时间更长，说明水吸热能力更强；
（4）为了表示不同物质吸、放热性能，用比热容表示物体的这一物理量；
（5）根据图像，质量和温度差相同时，水吸收的热量是食用油吸热的2倍，则水的比热容是食用油比热容的2倍，食用油的比热容 。
【分析】（1）探究不同物质的吸热和放热性能时，选择的质量相同；
（2）利用相同的加热器，加热时间表示吸收的热量；
（3）根据实验数据，判断加热时间长的物体，加热时间越长，吸收热量越多，吸热能力强；
（4）利用比热容表示物体吸热能力；
（5）质量和温度差相同时，根据吸收热量的关系，判断比热容的关系。
26．如图甲所示，小李在两只相同的烧杯里装入初温和质量均相同的水和食用油，用规格相同的电加热器给它们加热，探究它们吸热本领的强弱。
（1）在此实验中，除了图甲中所示的器材外，还需要秒表和 。由于水和食用油吸收热量的多少不便用仪器测量，本实验可根据 来反映吸收热量的多少(选填“加热时间”或“升高温度”)；
（2）经过实验和记录，得出了图乙所示的坐标。经过观察思考，小明想到了比较不同物质吸热本领的两种方法；
①质量相同的不同物质，升高相同的温度，吸收热量较多的是 ，所以其吸热能力较强；
②质量相同的不同物质，吸收相同的热量，温度变化较大的是 ，所以其吸热能力较 ；
（3）如图乙所示，加热6min时，食用油的温度比水高，那么食用油吸收的热量 (选填“大于”“小于”或“等于”)水吸收的热量；
（4）小李根据图乙实验数据绘制的图像，可以得出食用油的比热容是 J/(kg·℃)。
【答案】（1）天平；加热时间
（2）水；食用油；弱
（3）等于
（4）2.1 x 103
【解析】【解答】（1）根据控制变量法可知，探究不同物质的吸热本领的强弱实验中，需控制物质的质量相同，所以还需要的实验器材是天平；
实验时，使用相同的电加热器加热，物质在相同时间内吸收的热量相同，所以本实验可根据加热时间来反映吸收热量的多少。
（2）由图乙可知，比较不同物质吸热本领的两种方法：
①质量相同的不同物质，升高相同的温度，加热水的时间较长，所以吸收热量较多的是水，所以其吸热能力较强；
②质量相同的不同物质，吸收相同的热量，温度变化较大的是食用油，所以其吸热能力较弱。
（3）实验可通过比较加热时间来反映吸收热量的多少，所以加热6min时，食用油吸收的热量等于水吸收的热量。
（4）由图乙可知，食用油和水都由20℃升高到60℃时，加热食用油的时间为6min，加热水的时间为12min，加热食用油和水的时间之比为 1：2，则食用油和水吸收的热量之比为 1：2，根据可知，食用油的比热容是水的比热容的，所以食用油的比热容为：
【分析】（1）（2）（3）转换法：使用相同的加热器进行实验，可以通过加热时间的长短来比较吸热多少；
比较物质吸热能力的2种方法：
①使相同质量的不同物质升高相同的温度，比较吸收的热量（即比较加热时间），吸收热量多的吸热能力强；
②使相同质量的不同物质吸收相同的热量（即加热相同的时间），比较温度的变化，温度变化小的吸热能力强；
（4）由图可知，食用油和水都由20℃升高到60℃时加热时间之比，即可知食用油和水吸收的热量之比，根据求出食用油的比热容之比。
27．铁板文蛤是南通的特色佳肴，由文蛤、佐料放在经加热发烫的铁板上制作而成，在体积相同的条件下，餐馆会尽量选择热容量大的炊具．热容量的定义是：物体的温度升高（或降低）1℃吸收（或放出）的热量．查阅资料知道：物体的热容量与物体的质量和物质的比热容有关，由此同学们对相同体积物体的热容量作如下猜想：
猜想1：物体的质量越大则物体的热容量越大；
猜想2：物质的比热容越大则物体的热容量越大．
同学们先用图甲所示装置，将体积相同的四个不同金属块浸没在烧杯内的水中，将水加热至沸腾，用温度计测出水的温度，示数如图乙；将四个金属块同时从水中取出，快速放入四个相同的保温杯中，杯中盛有质量和初温（约20℃）均相同的水，过一段时间后分别测出保温杯内水的末温，收集记录的数据如下表．
（1）安装装置时应先固定线夹 （选填“A”或“B”）；图乙温度计示数为 ℃．
（2）由表中数据可知：若金属块放出的热量完全被水吸收，则吸收热量最多的是放入了金属 的杯中的水；热容量最大的是 金属块．
（3）分析数据可判断：猜想1、猜想2都是 的．请选择猜想1或猜想2，说出你对该猜想作出上述判断的理由： ．
（4）请用热容量这个物理量，给比热容下定义： ．
【答案】（1）B；99
（2）铁；铁
（3）错误；猜想1：铁的热容量最大，但是铁的质量不是很大，铁的比热容不是最大
（4）物体的热容量与质量之比
【解析】【解答】（1）用酒精灯加热时，由于酒精灯的高度是固定的，所以安装装置时应先固定线夹B；图乙中温度计的分度值是1℃，示数是99℃；（2）从表中数据可知，放入铁块的烧杯中水的末温最高，为48.1℃，由于放入铁块的水的末温最高，说明铁块放出的热量最多，即热容量最大的是铁块；（3）分析数据可知，质量最大的铅块其热容量不是最大，比热容最大的铝块其热容量不是最大，故猜想1、猜想2都是错误的；猜想1：由数据可知，铁块的热容量最大，但是铁块的质量不是最大的，故猜想1错误；猜想2：由数据可知，铁块的热容量最大，但是铁的比热容不是最大的，故猜想2错误；（4）物体的热容量与物体的质量之比叫做物质的比热容。
【分析】（1）由下向上组装，目的是确保用酒精灯的外焰加热.
根据温度计的分度值读出温度计的示数.
（2）根据Q=cm△t分析解答.
（3）根据表格数据判断出猜想1和猜想2是否正确.
（4）利用类比法得出比热容的定义即可.
六、综合题
28．如图所示为FDP30C型柴油水泵机组（水泵机组动力由柴油机提供），它的优点是重量轻、体积小、功率大；省时、省油、省心．该水泵机组的效率为40%，正常工作1小时可以将54m3的水抽到20m高处，请计算这个过程中：（g=10N/kg，q柴油=4.3×107J/kg）．
（1）水泵机组对水做了多少功？
（2）水泵机组的有用功功率是多少？
（3）水泵机组消耗多少柴油？（结果保留两位小数）
【答案】（1）解：1h所抽送的水的体积为：
V=54m3，
这些水的重力大小：
G=mg=ρ水Vg=1.0×103kg/m3×54m3×10N/kg=5.4×105N，
这些水被提升的高度为h=20m，所做的有用功为：
W有用=Gh=5.4×105N×20m=1.08×107J；
答：水泵机组对水做了1.08×107J的功.
（2）解：p===3×103J
答：水泵机组的有用功功率为3×103J
（3）解：因为水泵的机械效率是η=40%，则总功为：Q=W总= = =2.7×107J，消耗的柴油为：m= = ≈0.63kg．
答：水泵机组消耗0.63kg柴油．
【解析】【分析】（1）已知1h所抽送的水的体积，利用重力公式和密度公式求这些水的重力大小，知道水被提升的高度，水泵机组对水做了多少功；（2）利用P= 可求得水泵机组的有用功功率；（3）该水泵机组的效率为40%，可求转化为水泵轴的机械能的热量，根据热机效率求柴油完全燃烧所释放的总热量，再利用燃料完全燃烧放热公式求水泵机组消耗多少柴油．
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