1、课时训练(十三) 内能和热机(限时:30 分钟)一、填空题1.2018江西经过美食街时,同学们总能闻到风味独特的“臭豆腐”的味道,这属于 现象;“臭豆腐”经过烧烤后,加快了 的无规则运动。 2.林红同学在观察扩散现象时,应选择图 K13-1 中的 (选填“甲”或“乙”)图所示实验装置进行实验,撤掉两瓶中间的玻璃板,两种气体就会逐渐混合在一起,最后颜色变得均匀,这说明气体的分子在 。 图 K13-1图 K13-23.如图 K13-2 所示,把干净的玻璃板挂在弹簧测力计的下面,记下弹簧测力计的示 数。让玻璃板的下表面接触水面,然后稍稍用力向上拉,发现 ,其原因是 。 4.2018江西如图 K13-
2、3 所示,是课间同学们在教室里嬉戏的场景,恰巧被老师用手机拍下。上课后,老师形象地将图中的动作描述为热传递中的传导,则和可分别描述为热传递中的 和 。 图 K13-3图 K13-45.2018河北如图 K13-4 所示,在一个配有活塞的厚透明筒里放一小团硝化棉,把活塞迅速下压,压缩空气 ,使筒内空气的内能增大,温度升高,观察到硝 化棉 。上述改变物体内能的方式与发烧时用冷毛巾给头部降温改变物体内能的方式 (选填“相同”或“不相同”)。 图 K13-56.2018河北有如图 K13-5 所示的两套相同装置,分别在两个燃烧皿中放入质量相同的不同燃料,点燃后加热质量相等的同种液体,通过比较燃料 (选
3、填“燃烧相同时间”或“全部燃烧”)后温度计示数的变化,来判断两种燃料的热值的大小。燃料燃烧, 转化为内能,用比热容 的液体可以使实验现象更明显。(实验中液体没有沸腾) 7.2018济宁将盛有凉牛奶的瓶子放在热水中(如图 K13-6 甲所示),通过 方式改变牛奶的内能。图乙是 250 g 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 J。c 牛奶 =2.5103 J/(kg)图 K13-68.2018达州如图 K13-7 所示是小明同学在标准大气压下探究某物质熔化时温度随时间变化的关系图像,第 6 min时的内能 (选填“大于” “等于”或“小于”)第 8 min 时的内能;
4、该物质在 CD 段的比热容是 AB 段比热容的 倍。(被加热的物质和吸、放热功率不变) 图 K13-7图 K13-89.如图 K13-8 所示是某沿海城市和内陆城市同一天的气温变化曲线。请你判断内陆城市一天的气温变化所对应的曲线是 (选填“ A”或“ B”),这是由于砂石的比热容 (选填“大于” “小于”或“等于”)水的比热容,吸收相同热量后温度变化 (选填“大”或“小”)。 10.2018白银如图 K13-9 所示是四冲程汽油机工作过程的一个冲程,该冲程是将 能转化为 能。 图 K13-9二、选择题11.2017泰安下列常见的自然现象,能用分子热运动知识解释的是 ( )A.春天,柳枝吐芽 B
5、.夏天,山涧瀑布C.秋天,菊香满园 D.冬天,雪花飘飘图 K13-1012.2017淮安如图 K13-10 所示,将两个表面平整、干净的铅柱紧压后,它们就会粘在一起,即使在下面吊一个较重的物体也不会被拉开,这个实验表明 ( )A.分子间存在引力B.分子间存在斥力C.分子在永不停息地运动D.分子间有空隙13.南极是世界上最冷的地方,常年平均气温是-25 ,如图 K13-11 所示,一天企鹅妈妈与小企鹅之间发生了一次有趣的对话,他们的部分说法如下,其中正确的是 ( )图 K13-11A.小企鹅:妈妈,这么冷,我都没温度了B.企鹅妈妈:不对,是没有内能C.小企鹅:冰天雪地的,可能连水蒸气都没有吧D.
6、企鹅妈妈:呵呵,水蒸气倒肯定有,因为冰是可以 升华的呀14.2018潍坊下列关于温度、热量和内能的说法正确的是 ( )A.物体吸收热量,温度一定升高B.60 的水一定比 30 的水含有的热量多C.热传递过程中,热量由高温物体传向低温物体D.物体的内能增加,一定是从外界吸收了热量15.2017武汉如图 K13-12 所示的实例中,属于热传递改变物体内能的是 ( )图 K13-12A.图甲:对试管加热,试管内水温升高B.图乙:冬天搓手,手会变暖C.图丙:从滑梯滑下,臀部发热D.图丁:迅速下压活塞,筒内气温升高16.2018福建福建沿海地区昼夜温差较小,而内陆沙漠地区昼夜温差较大,这主要是因为海水与
7、砂石相比具有较大的 ( )A.密度 B.内能C.比热容 D.质量17.2017上海两个质量不同的金属块,放出相同热量,降低相同温度,则 ( )A.质量大的金属块的比热容一定大B.质量大的金属块的比热容一定小C.质量大的金属块的比热容可能大D.两个金属块的比热容有可能相同18.2018滨州如图 K13-13 所示是内燃机工作循环中的一个冲程,它是 ( )A.压缩冲程,将化学能转化为内能B.压缩冲程,将机械能转化为内能C.做功冲程,将内能转化为机械能D.做功冲程,将机械能转化为内能图 K13-13图 K13-1419.如图 K13-14 所示是用易拉罐做成的一个热风车,下边放一支点燃的蜡烛,风车就
8、会转起来。四冲程内燃机中与此能量转化相同的冲程是 ( )A.吸气冲程 B.压缩冲程C.做功冲程 D.排气冲程三、简答题20.2017毕节图 K13-15 中将一个烧瓶盛少量水,给瓶内打气,当瓶塞跳出时,可以看到瓶内出现“白雾” 。回答下列问题:(1)此过程中是用什么方法改变了物体内能?(2)请从物态变化角度提出一个问题并回答。图 K13-15四、计算题21.201 8聊城在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中,用酒精灯给烧杯中的水加热,烧杯中盛有 20 、质量为 100 g 的水,在标准大气压下加热至沸腾,假如完全燃烧酒精 3 g。水的比热容为 4.2103 J/(kg),酒精的热值为 3.0
9、107 J/kg(1)求水吸收的热量。(2)求此过程中酒精灯烧水的热效率。(结果保留三位有效数字)(3)科学研究表明:1 g、100 的水汽化成同温度的水蒸气需要吸收 2.26103 J 的热量,水开始沸腾后持续观察沸腾现象,同时发现水的质量减少了 5 g,求此过程中水汽化成水蒸气所吸收的热量。22.已知某型号的载重汽车在一段平直的高速公路上匀速行驶 9.6 km,所用时间是 8 min,消耗燃油 3 L(假设燃油完全燃烧),汽车发动机在这段时间内的功率为 60 kW。求:(燃油的密度为 0.8103 kg/m3,热值为 3107 J/kg)(1)汽车行驶速度是多少。(2)汽车行驶过程中的牵引
10、力是多大。(3)汽车发动机的效率是多少。五、实验探究题23.在探究“比较不同物质吸热能力”的实验中,用铁夹将温度传感器及分别盛有水和色拉油的两个试管固定在铁架台上,温度传感器的探头部分与试管内的水和色拉油接触良好,两支温度传感器通过数据采集线与计算机相连接,如图K13-16 所示,所采集数据如下表所示。图 K13-16物质 质量/g初始温度/加热时间/min末温/水 200 20 6 45色拉油 200 20 6 75(1)试管中加入的水和色拉油除初温相同外,还应保证 (选填“体积”或“质量”)相同。 (2)实验中物质吸热的多少是通过 来反映的。 (3)由于没有直接测量比热容的仪器,因此这个实
11、验是通过观察 的变化来比较比热容的大小。 (4)根据表中数据算出加热 6 min 水吸收的热量为 J。c 水 =4.2103 J/kg (5)色 拉油的比热容是 J/(kg)。(用科学记数法表示并精确到小数点后一位) 参考答案1.扩散 分子解析 分子无规则运动的剧烈程度与温度有关,温度越高,分子热运动越剧烈。2.甲 不停地做无规则运动 解析 在实验中,应按题图甲的装置进行实验,因为二氧化氮气体的密度比空气的密度大,如果按图乙装置进行,由于重力的作用,不能说明是由于分子无规则运动造成的;撤掉两瓶中间的玻璃板,两种气体就会逐渐混合在一起,最后颜色变得均匀,这说明气体的分子在不停地做无规则运动。3.
12、弹簧测力计示数变大 水分子与玻璃分子之间存在引力解析 因为玻璃和水接触在一起,并且玻璃分子和水分子间的距离在引力作用的范围内,故水分子和玻璃分子之间存在相互作用的引力,向上拉玻璃板时,弹簧测力计的示数将变大。4.对流 辐射5.做功 燃烧 不相同6.全部燃烧 化学能 小7.热传递 1.25104解析 由图乙可知,250 g 牛奶最初是 20 ,升温后为 40 ,则牛奶在加热过程中吸收的热量 Q=c 牛奶 m t=2.5103 J/(kg) 0.25 kg(40 -20 ) =1.25104 J。8.小于 2解析 由图像可知, BC 段温度不随时间的变化而变化, 且整个图像是上升的趋势,因此这是晶
13、体的熔化图像。 BC 段是该晶体的熔化过程,晶体熔化时吸收热量,温度不变,内能增加,因此 第 6 min 时的内能小于第 8 min 时的内能;根据 Q吸 = cm(t-t0),有 cABm0 -(-10 ) =cCDm(5 -0 ),解得 = ,即 CD 段比热容是 AB 段比热容的 2 倍。cCDcAB219.A 小于 大 解析 根据公式 Q=cm t 可知,质量相同的砂石和水,从太阳处吸收相同的热量后 ,升高的温度 t 和比热容 c 成反比,砂石的比热容小于水的比热容,因此吸收相同热量后砂石温度变化大,水的温度变化小,从题图可以看出曲线 A 的温度变化大,因此曲线 A 是内陆城市一天气温
14、变化所对应的曲线, B 是沿海城市一天气温变化所对应的曲线。10.机械 内11.C 解析 柳枝吐芽是植物的生长现象,不是分子的运动,故 A 不符合题意;山涧瀑布是水在重力作用下流动形 成的,是机械运动,故 B 不符合题意;菊香满园是花香分子不停地做无规则运动的结果,故 C 符合题意;雪花飘飘是物体的运动,不是分子的运动,分子的运动是肉眼看不到的,故 D 不符合题意。12.A13.D 解析 任何物体都有一定的温度,只是温度有高有低而已,故 A 错误;任何物体在任何情况下都具有内能,故 B错误;固态的冰会升华为气态的水蒸气,故空气中充满了水蒸气,故 C 错误、D 正确。14.C 解析 物体吸收热量
15、,温度不一定升高,比如晶体熔化过程,吸热,但温度不变,故 A 错误。热量是过程量,不能说“含有热量”,故 B 错误。两个不同温度的物体间发生热传递时,热量总是从 高温物体传给低温物体,故 C 正确。物体内能增加,可能是外界对物体做功,也有可能是发生了热传递,故 D 错误。15.A 解析 对试管加热,试管内水从酒精灯火焰上吸收热量,水温升高,是通过热传递的方式改变水的内能,故 A 正确;冬天搓手,手会变暖,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内能,故 B 错误;从滑梯滑下,臀部与滑梯摩擦,机械能转化为内能,使臀部发热,这是利用做功来改变物体内能的,故 C 错误;迅速下压活塞时
16、,对筒内气体做功,机械能转化为内能,筒内气体温度升高,因此是通过做功改变物体的内能,故 D 错误。16.C17.B 解析 据公式 Q=cm t 可得 c= ,金属块的质量不同,放出的热量相同,其变化的温度相同,所以质量大的金属Qm t块的比热容一定小。18.C 19.C20.(1)通过塞子上方的开口向瓶里打气,使瓶内物体内能增加,是用做功的方式改变了物体内能;瓶内气体把瓶塞冲出,对瓶塞做了功,瓶内气体的内能转化为瓶塞的机械能,同时瓶内气体内能减少,温度降低。(2)当塞子跳起时,瓶口出现的“白雾”是怎么形成的?塞子跳出时,瓶内气体对外做功,内能减少,温度降低,使瓶内水蒸气遇冷发生液化形成小水珠,
17、瓶口出现“白雾” 。21.解:(1)标准大气压下水的沸点为 100 ,即需将水 加热至 100 ,水吸收的热量 Q 吸 =c 水 m 水 (t-t0)=4.2103 J/(kg) 0.1 kg(100 -20 ) =3.36104 J。(2)3 g 酒精完全燃烧释放的热量 Q 放 =m 酒精 q=310-3 kg3.0107 J/kg=9104 J,酒精灯烧水的热效率 = = 37 .3 %。Q吸Q放 3.36104J9104J(3)1 g、100 的水汽化成同温度的水蒸气需要吸收 2.26103 J 的热量,则 5 g、100 的水汽化成同温度的水蒸气需要吸收的热量 Q=5 g2.26103
18、 J/g=1.13104 J。22.解:(1)汽车行驶的路程 s=9.6 km=9600 m,所用时间 t=8 min=480 s,汽车的速度 v= = =20 m/s。st9600m480s(2)已知汽车的功率 P=60 kW=6104 W,根据 P= = =Fv 可得,汽车的牵引力 F= = =3103 N。WtFst Pv6104W20m/s(3)汽车行驶过程中所做的功 W=Pt=6104 W480 s=2.88107 J,消耗燃油的质量 m=V= 0.8103 kg/m3310-3 m3=2.4 kg,燃油完全燃烧放出的热量 Q=qm=3107 J/kg2.4 kg=7.2107 J,汽车发动机的效率 = = =40%。WQ2.88107J7.2107J23.(1)质量 (2)加热时间 (3)温度 (4)2.1104(5)1.9103解析 (4)加热 6 min 水的温度变化量为 t=45 -20 =25 ,水吸收的热量 Q 吸 =c 水 m t=4.2103 J/(kg )0.2 kg25 =2.1104 J。(5)因为加热 6 min 水和色拉油吸收的热量相等,因此由 Q= cm t 可得 c 油 = =Q吸m油 t1 .9103 J/(kg)。2.1104J0.2kg(75 -20)