第5节 物体的内能(2)
[学生用书A42]
1．[2019·衢州模拟]下列关于“热与能”的表述中正确的是( C )
A．物体在吸热过程中，其温度一定升高
B．在搓手取暖过程中，内能转化为机械能
C．水常被用作冷却剂，是因为水的比热容大
D．铁块在煅烧过程中，其内能从零开始增加
2．[2019·杭州]对于同一物态的某种物质，根据c＝得知( D )
A．比热跟热量成正比
B．比热跟质量成反比
C．比热跟温度变化成反比
D．吸收或放出的热量跟质量与温度变化的乘积之比是个恒量
【解析】
比热容是物质的一种特性，只与物质的种类和状态有关，与其他因素无关。
3．水具有比热容大的特点，如图所示，下列现象中与此特点无关的是( B )
A
B C
D
图3－5－6
A．海边昼夜温差较小
B．空调房间里放盆水可以增加湿度
C．冬天暖气设备用热水供暖
D．用水冷却汽车发动机
4．甲、乙两物质，质量之比为4∶1，放出热量之比为3∶1，降低温度之比为3∶2，则比热容之比为( C )
A．1∶3
B．2∶3
C．1∶2
D．4∶3
【解析】
由公式Q＝cmΔt得c甲＝、c乙＝，＝××＝××＝。
5．在1标准大气压下，1kg
20℃的水吸收了3.78×105J的热量后，其温度为( C )
A．80℃
B．90℃
C．100℃
D．110℃
【解析】
根据Q吸＝cmΔt可得，Δt＝＝＝90℃，则水的末温t＝t0＋Δt＝20℃＋90℃＝110℃。由于1标准大气压下水的沸点为100℃，所以水的温度为100℃。
6．[2019·威海]小明在燃气灶上煲汤，将质量为2kg、初始温度为20℃的汤，升高了80℃，汤吸收了__6.4×105__J的热量，这是通过__热传递__方式来改变汤的内能。[汤的比热容为4×103J/(kg·℃)]
7．[2018·济宁]将盛有凉牛奶的瓶子放在热水中(如图甲所示)，通过__热传递__方式改变牛奶的内能。图乙是250g牛奶与热水的温度随时间变化的图像，则牛奶在加热过程中吸收的热量为__1.25×104__J。[c牛奶＝2.5×103J/(kg·℃)]
图3－5－7
8．小红对100g冰加热，并根据冰熔化成水直到沸腾的过程记录数据，绘制成如图所示的温度随时间变化的图像。分析图像发现，造成AB段和CD段升温快慢不同的原因是__冰和水的比热容不同__，已知冰的比热容是2.1×103J/(kg·℃)，对100g冰加热的最初2min，冰吸热__8.4×103__J。
图3－5－8
9．[2019·杭州富阳区校级模拟]人们早就知道，物体吸收太阳能的能力与物体的颜色有关。小玲对“吸收太阳能与物体表面颜色之间的关系”进行了实验研究：在黑色塑料袋和白色塑料袋内装入相同质量的水，插入温度计后系好，放在阳光下暴晒，每隔相同的时间，读出温度计的示数，数据记录如下：
塑料袋
水的质量m(kg)
初温t0(℃)
温度t1(℃)
温度t2(℃)
温度t3(℃)
…
黑色
1.0
15.0
22.3
27.8
31.5
…
白色
1.0
15.0
16.5
17.8
19.0
…
(1)小玲在实验中采用的科学研究方法是__控制变量法__。
(2)由以上研究可知，人们使用的太阳能热水器的集热管表面颜色以__黑__色为宜。若水的比热为4.2×103J/(kg·℃)，一太阳能热水器装满水后，水的质量为100kg，集热管接收太阳能的有效面积约为2m2，每小时1m2接收面积上有效接收太阳能约为2.1×106J，则该热水器装满水后每小时水温升高__10__℃。
10．有三种液体分别用相同的热得快(一种加热工具)加热，加热时液体温度随时间变化的图像如图所示。下列分析不正确的是( B )
图3－5－9
A．如果b、c质量相同，b的比热小于c的比热
B．如果a、b是同种物质，a的质量大于b的质量
C．如果b、c是不同种液体，b的沸点大于c的沸点
D．如果a、b是不同种物质，它们的沸点相同
11．甲、乙两物体质量、初温都相同，甲的比热容大于乙的比热容。当它们放出相同的热量后，相互接触，接触以后内能的变化情况是( B )
A．甲的内能增加，乙的内能减少
B．甲的内能减少，乙的内能增加
C．甲的内能不变，乙的内能减少
D．甲、乙的内能都不变
12．[2019·徐州]在“探究不同物质吸热升温的现象”实验中，量取沙子和水时，要保证它们的质量__相等__；用酒精灯分别加热沙子和水，沙子和水的温度升高，__内__能增加；如果采用升高相同温度，比较加热时间的方式，得到的图像应是甲、乙两种图像中的__乙__。
图3－5－10
13．[2018·广州]如图a、b所示，用加热器给初温均为20℃的甲、乙液体加热(m甲＜m乙)，两种液体每秒吸收的热量相同，这两种液体的温度随加热时间的变化图像如图c所示。
图3－5－11
(1)某时刻温度计示数如图b所示，此时乙的温度为__58__℃。
(2)甲液体第30s的内能__小于__第35s的内能(选填“大于”“等于”或“小于”)。
(3)小明根据图c中0～30s图线及题目所给信息得出：甲液体的比热容比乙液体的大。你认为小明的说法是否正确？__正确__。你的判断依据：__由题意可知，0～30s甲、乙所吸收的热量Q吸相同，由图丙可知，温度变化Δt也相同，因为m甲c乙__。
14．如图是某太阳能热水器，向其中注入50kg的水，阳光照射一段时间后，水温从10℃升高到50℃。[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]
图3－5－12
(1)这段时间该热水器中的水吸收的热量是多少焦耳？
(2)如果这段时间该太阳能热水器接收到太阳辐射的热量是2.8×107J，则这段时间该热水器的效率是多少？
【答案】
(1)这段时间内该热水器中水吸收的热量Q＝cmΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×50kg×(50℃－10℃)＝8.4×106J。
(2)热水器的效率η＝×100%＝×100%＝×100%＝30%。
15．【核心素养：科学思维】
如图所示的装置中，两个钩码重力不等，释放后重钩码下降，轻钩码上升，然后反复对调左右两个钩码，通过传动装置可实现：在钩码升降过程中，能使放在隔热容器水中的叶轮不停地转动。
图3－5－13
(1)叶轮在不停地转动过程中，可以知道容器中水的温度__升高__，原因是叶轮通过__做功__方式实现了能量的转化。
(2)实验中钩码升降做功与水温变化的数据见表[容器中水的质量为500g，c水＝4.2×103J/(kg·℃)]：
钩码升降次数
1
2
3
钩码升降做功(J)
425
850
1275
水温的变化(℃)
0.2
0.4
0.6
在钩码升降1次的过程中，容器中的水吸收的热量为__420__J。对比发现，水吸收的热量__小于__(选填“大于”“小于”或“等于”)对应的钩码升降所做的功。
(3)综合分析实验装置及表格中的数据，你认为该实验中的能量损失主要是__热量向外散失(或容器和叶轮等吸热，或部件间的摩擦等，合理即可)__。(写出一条即可)第5节 物体的内能(3)
[学生用书B42]
1．如图所示是内燃机的四个冲程示意图，由图可知压缩冲程是( A )
A
B
C
D
2．[2018·滨州]如图是内燃机工作循环中的一个冲程，它是( C )
图3－5－14
A．压缩冲程，将化学能转化成内能
B．压缩冲程，将机械能转化成内能
C．做功冲程，将内能转化成机械能
D．做功冲程，将机械能转化成内能
3．下列关于热值的说法正确的是( D )
A．物质的热值跟物质燃烧放出的热量有关
B．物质的热值跟物质的温度有关
C．物质的质量越大，它的热值越大
D．物质的热值是物质本身的一种特性，与质量没有关系
4．[2018·淄博改编]关于热和能，正确的说法是( B )
A．热传递过程中，内能大的物体放出热量
B．某种燃料的热值大小与是否充分燃烧无关
C．物体内能减少，温度一定降低
D．通过技术改进后，热机的效率可以达到100%
5．一户四口之家，单独使用不同种类的燃料时，平均月消耗量分别为：木柴约200kg，烟煤约80kg，液化石油气约30kg，煤气约60kg。这四种燃料中热值最高的是( A )
A．液化石油气
B．煤气
C．烟煤
D．木柴
6．在如图所示的四幅图中，甲、乙是两个演示实验示意图，丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的两个冲程示意图。与图丁所示冲程原理相同的是图__乙__(选填“甲”或“乙”)所示的演示实验，汽油机将机械能转化为内能的冲程是图__丁__。
图3－5－15
7．[2018·嘉兴舟山]如图所示，用酒精灯给水加热一段时间后，观察到软木塞冲岀试管口。
图3－5－16
(1)软木塞冲出试管口，说明力能改变物体的__运动状态__。
(2)此过程中，水蒸气减少的内能__大于__(选填“大于”“等于”或“小于”)软木塞增加的机械能，这与热机的__做功__冲程相似。
8．[2019·杭州校级模拟]老师用如图1所示实验装置，加热试管使水沸腾，发现试管上方的小风车开始不停地转动；由此引出以下问题，请利用所学的知识回答。
图3－5－17
(1)图1实验中能量转化方式与图2中汽油机的哪个冲程相同？__丙__。
(2)若某单缸汽油机的功率为36kW，做功冲程每次对外做功800J，则在1s内该汽油机能完成__180__个冲程。
9．小明同学学习了燃料的热值后，考虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收，而水的比热容已知，他设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系。他组装了如图所示的装置进行实验，记录结果见表：
图3－5－18
燃料
加热前的水温(℃)
燃料燃尽后的水温(℃)
煤油
25
100
菜籽油
20
100
(1)为了保证实验结论可靠，小明同学选择了两套相同装置，在实验中要控制甲、乙两烧杯内水的质量相等，煤油和菜籽油的__质量__相同。
(2)实验中测得数据如表(无读数错误)，根据数据__不能__(选填“能”或“不能”)得出煤油热值与菜籽油热值的关系。
(3)实验中不足之处可能是__燃料太多__造成的。
(4)小明同学纠正实验中不足之处后，还想利用这种实验方案粗略估算出煤油和菜籽油的热值，除了图中装置以外，那么小明同学还需使用的测量仪器是__托盘天平__。利用此实验方法计算出的热值将比真实值__偏小__(选填“偏大”或“偏小”)。
10．[2019·武汉]如图所示是四冲程汽油机的剖面图，关于其四个冲程的描述正确的是( A )
图3－5－19
A．吸气冲程中，汽油和空气的混合物进入汽缸
B．压缩冲程中，通过做功的方式使汽缸内气体的内能减小
C．做功冲程中，燃料释放的能量绝大部分转化为机械能
D．排气冲程中，废气带走了燃料释放能量的极少部分
11．[2019·南京]利用图示甲、乙装置(燃烧皿内燃料和烧杯内液体未画出)，既可以比较不同液体的比热容，又可以比较不同燃料的热值。要求仅根据温度计示数的变化完成实验，则两个实验都需要控制相同的( C )
图3－5－20
A．液体种类
B．燃料种类
C．液体质量
D．燃料质量
12．[2019·宁波校级模拟]目前，“节能减排”已引起全球的关注。如何减少能耗，提高汽车发动机的效率越来越受到人们的重视。
(1)大多数家用汽车的发动机均为汽油机，它把汽油燃烧产生的内能部分转化为机械能，再通过传动机构将动力传给车轮使汽车行驶。请你将图中汽油机工作时的能流图补充完整。
图3－5－21
(2)发动机的效率是汽车的经济性能指标之一。厂家提供的某汽车出厂的部分参数如下：
①测试数据：汽车在平直公路上以90km/h的速度匀速行驶时，百公里耗油量为V0(L)，发动机输出功率为P0(kW)；
②使用燃料：93#汽油[热值为q0(J/kg)、密度为ρ0(kg/m3)]。
请用以上参数推算出在测试条件下，该汽车发动机的效率是____。
13．[2018·广安]用天然气灶给水加热，在1标准大气压下，把体积为10L、温度为15℃的水加热到沸腾，求：
(1)水吸收了多少热量？[ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/(kg·℃)]
(2)若不计热量损失，需要燃烧多少立方米的天然气？(q天然气＝4.2×107J/m3)
【答案】
(1)由ρ＝得，10L水的质量m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×10×10－3m3＝10kg，
水吸收的热量Q吸＝c水m水(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×10kg×(100℃－15℃)＝3.57×106J。
(2)不计热量损失，则Q放＝Q吸，
由Q放＝Vq可得，需要燃烧天然气的体积V天然气＝＝＝＝0.085m3。
14．【核心素养：科学思维】
如图所示为四缸发动机工作原理：内燃机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气工作。
图3－5－22
(1)有一台四缸发动机，其主要技术指标如表所示。其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离(即冲程长)。转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数。
排量
2.0L
输出功率
120kW
转速
6000r/min
①该发动机在1s内做功__1.2×105__J，单缸排量V＝__0.5__L。
②在每个做功冲程里，发动机做功W＝__600__J。
(2)在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为W＝pV，式中p表示燃气对活塞的压强，则p＝__1.2×106__Pa。(1L＝1×10－3m3)
(3)如图乙所示为发动机在做功冲程中的示意图。下面给出了公式W＝pV的证明，请将推导过程补充完整。
设活塞的面积为S，冲程长为l，燃气对活塞的压强为p。则燃气对活塞的压力F＝__pS__，燃气对活塞所做的功W＝__pSl__，又根据数学知识可知发动机的单缸排量V＝__Sl__，故W＝pV。(各表述式均用S、l及p来表示)第5节 物体的内能(1)
[学生用书B40]
1．[2019·巴中]下列关于温度、内能、热量说法正确的是( B )
A．物体温度越低，含有的热量越少
B．做功和热传递都可以改变物体内能
C．物体内能增加，温度一定升高
D．物体机械能越大，内能越大
2．[2019·辽阳]酿酒是人类神奇的发明，如图是将谷物倒入锅中熬制酒料的过程。下列说法正确的是( C )
图3－5－1
A．用火种引燃木柴的过程与钻木取火的原理相同
B．灶台下木柴燃烧的过程，将内能转化成了化学能
C．锅能向酒料传递热量，是因为锅的温度高于酒料的温度
D．熬制过程中需要不断地搅拌，这是为了通过做功的方式增加物体内能
3．[2018·宁波]下列事例中，改变物体内能的途径与其他三项不同的是( A )
图3－5－2
A．柴火烧水
B．压缩空气发热
C．冬天搓手取暖
D．钻木取火
4．[2018·广东]如图所示，70kg的消防员沿着钢管匀速下滑时感到手心发烫，此时受到钢管对他的摩擦力大小和导致手心内能改变的方式是(g取10N/kg)( D )
图3－5－3
A．70N 热传递
B．70N 做功
C．700N 热传递
D．700N 做功
5．在一个厚壁玻璃筒里放一块浸有少量乙醚(乙醚极易挥发)的棉花(如图所示)，用力把活塞迅速下压，棉花就会立即燃烧。根据该实验现象得出的下列结论正确的是( D )
图3－5－4
A．气体比液体更容易被压缩
B．浸有少量乙醚可以降低棉花的着火点
C．活塞迅速下压，乙醚蒸气液化放出热量，使棉花燃烧
D．外界对物体做功时，物体的内能会增加
6．[2019·兰州]关于温度、热量和内能，下列说法中正确的是( A )
A．热量可以从内能少的物体传递到内能多的物体
B．0℃的冰水混合物内能为零
C．水的温度越高，所含热量越多
D．冰在熔化过程中吸收热量，温度和内能均不变
7．将玉米放入铁锅内，边加热边翻动一段时间后，“砰”的一声玉米就变成了爆米花。下列说法正确的是( B )
A．玉米粒主要通过翻动铁锅对其做功，使其内能增加
B．玉米粒主要通过与铁锅间的热传递，使其内能增加
C．玉米粒内水分受热膨胀对粒壳做功爆开，内能不变
D．玉米粒内水分受热膨胀对粒壳做功爆开，内能增加
8．在一个配有活塞的厚壁玻璃筒中放一小团硝化棉，迅速向下压活塞，硝化棉就燃烧起来了。小明同学用下面的四句话解释了这一过程，顺序正确的是( D )
①当温度达到硝化棉的着火点时，硝化棉就燃烧起来了
②活塞压缩筒内空气，通过做功的方式使筒内气体内能增加
③用力向下压活塞
④筒内气体的温度升高
A．①②④③
B．②③④①
C．③①②④
D．③②④①
9.如图所示，在金属管内装一些酒精，当迅速来回拉动绕过金属管的粗绳时，筒壁会发热，一会儿，看到紧塞在管口的塞子突然被射出，同时听到“砰”的一声。根据这些现象，下列说法不正确的是( C )
图3－5－5
A．来回拉动粗绳时，将机械能转化为内能
B．塞子被射出，将内能转化为机械能
C．筒壁会发热，是因为酒精的化学能转化为内能
D．塞子被射出，筒内具有的内能减少
10．[2019·怀化]冬天同学们常常利用热水袋取暖，是通过__热传递__改变人体的内能；小朋友从滑梯上端滑下来感到臀部发热，是通过__做功__改变人体的内能。
11．下列物理现象中，哪些是利用做功改变物体内能的？哪些是利用热传递改变物体内能的？
A．利用太阳能热水器烧水；
B．热铁块投入冷水中，铁块温度降低；
C．用锤子反复击打一个铁片，铁片温度升高；
D．一壶水放在地上，一段时间后开水变为温水；
E．陨石坠入大气层成为流星；
F．水从高山上落下，水温稍有升高。
(1)利用做功改变物体内能的有__CEF__。
(2)利用热传递改变物体内能的有__ABD__。
12．[2018·吉林]我们感觉手冷时，通常采用搓手的方式使手变暖。请解释这样做的理由。
【答案】
因为搓手可以通过摩擦做功使手的内能增加，温度升高，从而使冷手变暖(合理即可)。
13．将一高温物体与一低温物体接触达到相同温度(两物体与外界没有热量交换)，则有( B )
A．高温物体放出的热量一定大于低温物体吸收的热量
B．高温物体放出的热量一定等于低温物体吸收的热量
C．高温物体降低的温度一定大于低温物体升高的温度
D．高温物体降低的温度一定等于低温物体升高的温度
14．[2019·德清校级一模]冲击钻是一种打孔的工具。工作时，钻头在电动机带动下不断地冲击墙壁打出圆孔。冲击钻在工作的过程中( C )
A．只有电能和内能的转化
B．只有电能和机械能的转化
C．有电能、机械能和内能的转化
D．没有机械能和内能的转化
15．[2018·枣庄改编]以下几条摘录是出自某同学在学习内能时的课堂笔记，其中不正确的是( A )
A．扩散现象不能在固体之间发生
B．分子间的引力和斥力是同时存在的
C．物体温度越高，物体内分子的无规则运动越剧烈
D．内能是物体内部所有分子无规则运动所具有的能
16．[2018·湖州]下面是两个有关热学方面的观点，请用实例说明它们是错误的。
(1)物体吸收热量，温度一定升高。__冰在熔化过程中，吸收热量，温度不变(合理即可)__。
(2)物体温度升高，一定是吸收了热量。__压缩空气做功，使空气温度升高(或摩擦生热等合理即可)__。
17．课间休息时有些同学会用瓶壁较薄的空矿泉水瓶做这样的游戏：首先旋紧瓶盖，接着两手分别握住瓶的上、下部分，使劲拧瓶的下部，使其严重变形压缩瓶内空气，这时瓶内气体内能__增加__(选填“增加”“减少”或“不变”)；然后迅速旋开瓶盖，可看到瓶盖飞出数米远，同时瓶口和瓶内出现__白雾__，这是因为__瓶内气体膨胀对瓶盖做功，瓶内气体内能减少，温度降低，瓶内水蒸气液化成小水滴形成白雾__。
18．【核心素养：物理观念】
阅读短文并回答问题。
内能
内能是指物体内部所包含的总能量，包括分子的动能(即分子无规则热运动的能)、分子的势能(即分子间相互作用的能)、分子内的能量、原子内的能量、原子核内的能量等。在热力学中，由于在热运动中上述后三项能量不发生变化，所以内能一般指前两项。由于分子的动能跟温度有关，分子的势能跟分子间的距离有关，所以物体的内能跟温度、体积都有关系。
请回答下列问题：
(1)慢慢压缩针筒里的气体，气体内能中哪种能量发生变化？
答：__分子的势能__。
(2)加热针筒内的气体，气体内能中哪种能量发生变化？
答：__分子的动能__。
(3)金属块在受热膨胀时，金属块内能中什么发生变化？
答：__分子的动能和分子的势能__。
