内容正文:
第1讲 内能 内能的利用
【基础作业】
1.(原创)端午包粽子是中国民间传统习俗。煮粽子时能闻到浓浓的粽香味说明分子在永不停息地做 ;煮好的粽子剥开后,糯米很容易粘在粽叶上,说明 。
2.信阳毛尖是中国十大名茶之一。泡茶时能闻到浓浓茶香,这是 现象,温度越高,茶香越浓,说明这种现象的剧烈程度与 有关。拿起杯盖,杯盖内表面会沾有很多小水珠不掉落,这说明分子间存在 (选填“引力”或“斥力”)。
3.(2024·信阳模拟)如图所示的是《天工开物》中古人榨油时炒蒸油料的场景,人们将油料在锅中不断翻炒,目的是通过 (选填“做功”或“热传递”)的方式改变油料的内能,在翻炒的过程中,人们能闻到油料的香味,这属于 现象。
4.(改编)在如图所示的四幅图中,甲、乙是课堂上看到的两个演示实验的示意图;丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的其中两个过程示意图。利用内能来做功的冲程是 图;与压缩冲程原理相同的是 图所示的演示实验。
甲 乙 丙 丁
5.(2024·南阳模拟)课外阅读时,陈明同学摘录了一条信息:通常人体的温度高于周围环境的温度,人体以红外线的方式不断向外辐射热量。每小时人体释放的热量,能使相当于自身质量的水的温度升高2 ℃。陈明同学的质量是50 kg,每小时向外释放的热量等于 J;相当于完全燃烧 g酒精放出的热量。[c水=4.2×103 J/(kg·℃),q酒精=3.0×107 J/kg]
6.为了节能环保,“圆梦”小组想设计一种“自动发电的电动车”代替传统燃油车,将一小型发电机紧靠车轮处放置,转动的车轮可以带动发电机运转发电,发出的电又继续供给电动机,这样电动车就可以一直自动运动下去。请你判断该设计方案是 (选填“可行”或“不可行”)的,你判断的理由是 。
7.固体很难被压缩,主要是因为 ( )
A.固体分子在不停地运动
B.固体分子间存在引力
C.固体分子间存在斥力
D.固体分子间没有空隙
8.通过可直接感知的现象,推测无法直接感知的物理规律,这是物理学中常用的探究方法。下列根据所列现象进行的推测既合理又符合事实的是 ( )
A.现象:空气中沙尘飞舞。推测:分子在做无规则运动
B.现象:用手捏海绵,海绵的体积变小了。推测:分子之间有空隙
C.现象:破镜不能重圆。推测:分子之间存在斥力
D.现象:将两块表面平滑的铅块压紧后,它们会粘在一起。推测:分子间存在引力
【素养作业】
9.(2024·洛阳模拟)某同学家使用煤气灶烧水时,煤气的 能转化为水的内能,这是通过 的方式增加了水的内能;水在烧开过程中时吸收6.72×105 J的热量,若不计热量损失,此过程需要完全燃烧 kg的煤气。(煤气的热值q煤气=4.2×107 J/kg)
10.“曲水流觞”是古代诗酒唱酬的一种雅事。酒盏装有质量为50 g的酒,在溪水上随溪流动时会降低酒的温度,则酒的内能 (选填“变大”“变小”或“不变”),这是通过 方式在改变酒的内能;在漂流过程中,酒的温度从30 ℃降低至26 ℃,会放出 J的热量。[c酒=3.4×103 J/(kg·℃)]
11.如图所示,在空气压缩引火仪的玻璃筒底部,放入一小团干燥的硝化棉,用力把活塞迅速压下,硝化棉会燃烧,该过程中筒内空气的内能 (选填“增大”或“减小”),其能量转化情况与汽油机的 冲程相同。某汽车百公里耗油5 kg,这些汽油完全燃烧可放出的热量是 J。 (q汽油=4.6×107 J/kg)
12.如图所示的是某单缸四冲程汽油机的 冲程;若该汽油机每1秒钟对外做功25次,那么该汽油机飞轮的转速为 r/min;把质量为2 kg、温度为25 ℃的水加热到75 ℃,水吸收的热量为 J,若这些热量由效率为20%的火炉燃烧焦炭来提供,则需要燃烧 kg的焦炭。[q焦炭=3.0×107 J/kg,c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
13.为了比较两种燃料的热值,小明采用如图甲所示的两套完全相同的装置进行实验,烧杯内水的初温和质量相同,实验中忽略热量的损失。
甲 乙 丙
(1)实验前调整铁夹A的位置,其目的是使 (选填“陶土网”或“温度计”)处于适当的高度。
(2)实验中应控制燃料燃烧的 (选填“时间”或“质量”)相同,根据 比较燃料燃烧放出热量的多少。
(3)小明选用了燃料a和燃料b进行实验。当燃料燃尽时,小明记下了各个时刻烧杯中的水温,绘制了如图乙所示的图像,则可初步判断燃料 的热值大。
(4)另一组的小华也用图甲所示的两套完全相同的装置进行实验,比较燃料c和燃料d的热值,并重新在烧杯内加入初温和质量相同的水,在燃料烧完后也画出了水的温度随时间变化的图像如图丙,燃料c在6 min时水就沸腾了,水过早沸腾的原因可能是 。分析图像可知,燃料c燃烧10 min放出的热量 (选填“大于”“等于”或“小于”)燃料d燃烧15 min放出的热量。
(5)你认为根据图丙 (选填“能”或“不能”)比较两种燃料热值的大小。
(6)小华实验前用天平测出了烧杯中水的质量及燃料c的质量并根据记录的数据,利用公式Q吸= cm(t-t0)计算出了水吸收的热量,他想通过这些数据计算出燃料c的热值,你认为他的计算结果与真实值相比 (选填“偏大”“偏小”或“相等”),因为 。
14.(2024·焦作二模)如图所示的是某款智能纯电动轿车,相关参数如下表所示,驾驶该车在平直公路上匀速行驶,百公里消耗电能15 kW·h,其中有80%的电能用于车辆行驶。(g取10 N/kg)
整车质量
2 200 kg
最高时速
265 km/h
电池容量
100 kW·h
车轮与地面的总接触面积
400 cm2
(1)该轿车空载且静止在水平地面上时,对地面的压强是多少?
(2)该轿车匀速行驶时受到的阻力是多少?
(3)若该电动轿车行驶百公里消耗的电能由效率为30%的汽油机提供,则需消耗多少千克的汽油?(q汽油=4.5×107 J/kg)
【创新作业】
15.为有效解决山顶的矿藏运输过程中节能降碳的技术问题,创新小组同学们设计了节能方案:由车载蓄电池提供电能驱动卡车空载上山,载满矿石后下山途中,车轮转动带动车载发电机发电,将电能储存在车载蓄电池中。卸车后,卡车利用蓄电池提供的电能再次空载上山。这样跟使用燃油卡车运输矿石相比,就更节能环保。从物理角度上看,你认为这种方案是否可行?
(选填“可行”或“不可行”),你判断的依据是 。
【参考答案】
1.无规则运动 分子间存在引力
2.扩散 温度 引力
3.热传递 扩散
4.丁 甲
5.4.2×105 14
6.不可行 违背了能量守恒定律
7.C
8.D
9.化学 热传递 0.016
10.变小 热传递 680
11.增大 压缩 2.3×108
12.压缩 3 000 4.2×105 0.07
13.(1)陶土网
(2)质量 温度计上升的示数
(3)b
(4)燃料c的燃烧过程比较快 大于
(5)能
(6)偏小 燃料不一定完全燃烧,且放出的热量不可能全部被水吸收,有热量损失
14.解:(1)该车静止在水平地面上时,对地面的压力:
F=G=mg=2 200 kg×10 N/kg=22 000 N
对地面的压强:p===5.5×105 Pa
(2)该车牵引力做的功:
W有=ηW总=80%×15×3.6×106 J=4.32×107 J
行驶距离s=100 km=1×105 m,
由W有=Fs可得牵引力:F===432 N
因为车在平直公路上匀速行驶,受到阻力和牵引力是一对平衡力,大小相等,所以阻力大小f=F=432 N;
(3)该车百公里消耗电能:
W电=15 kW·h=15×3.6×106 J=5.4×107 J
汽油放出的热量:Q放===1.8×108 J
根据Q放=mq得需消耗汽油的质量:
m===4 kg
15.可行 能量可以相互转化
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