综合01 热学综合突破培优（竞赛精练）-2024-2025学年初中物理竞赛能力培优精练（九年级）

综合01 热学综合突破培优 全国初中物理竞赛试题精编 一、单选题 1．已知物体的动能表达式为EK=mv2，其中m 为物体的质量，v 为物体的运动速度。如图所示，质量m1=8kg的平顶小车静止在光滑的水平轨道上，车顶与左侧光滑平台等高，平台上放置质量m2=2kg的小物块，小物块以5m/s 的初速度向右运动，滑上小车。最终小物块静止在小车上，并以1m/s 的速度一起向右运动。若此过程中机械能全 部转化为内能，且全部被小物块吸收，则能使小物块的温度升高多少?[小物块的比热容为2×103J/（kg·℃）] （　　） A．2.5×10-4℃ B．1×10-3℃ C．5×10-3℃ D．6.25×10-3℃ 2．用同样的酒精灯加热初温相同（未知）、质量均为100g的两种物质甲、乙，已知6~8min消耗酒精的质量为0.4g，它们的温度随时间变化的图像如图所示，物质甲、乙单位时间吸收的热量相等，物质甲的比热容为，酒精的热值为（单位时间消耗酒精的质量相同）。下列说法正确的是（　　） A．物质甲的沸点一定为80℃，物质乙的沸点一定为40℃ B．0~6min酒精灯对物质甲的加热效率约为33.3% C．物质甲、乙的初温为20℃ D．物质乙的比热容为 3．某固态物体的质量为m，其物质的比热容为c，用稳定的热源对它加热（物体在相同时间内吸收的热量相等），到时刻停止加热，然后让其冷却．上述过程中记录不同时刻的温度，最后绘制出温度随时间变化的图像（如图），下列说法正确的是（   ） A．在时间段，该物体吸收的热量为 B．在时间段，该物质的比热容先增大后减小 C．在时间段，该物体放出的热量为 D．在时间段，该物体吸收的热量为 4．已知A、B两金属块比热容之比为，把他们都加热到100℃，然后分别投入到装有质量相同、初温都为30℃的C、D两杯水中，测量结果：金属块A使C杯的水温升高了20℃，金属块B使D杯的水温升高了30℃。整个过程中不考虑热量损失。则与的比值为（　　） A．15∶16 B．1∶1 C．16∶15 D．4∶3 二、多选题 6．如图所示，规格相同的甲、乙两容器中分别装有3kg和2kg的水，并用不同的加热器加热，不计热损失，得到如图丙所示的水温与加热时间的关系图像分别为A和B。下列说法正确的是（　　） A．甲、乙两容器中的水的内能是通过做功的方式来增加的 B．甲、乙两容器中的加热器每分钟放出的热量不相同 C．加热相同的时间，甲、乙两容器中的水升高的温度之比为3:2 D．将甲、乙两容器中的水从20℃加热至沸腾所需要的时间之比为3:2 7．如图甲所示是某款SUV汽车油箱内测定油量的装置，其中R0为定值电阻，R为压敏电阻，其阻值随所受压力变化的图像如图乙所示。油量表由量程为0~3V的电压表改装而成。已知油箱重100N，压敏电阻R能够承受的最大压力为800N，且压敏电阻受到最大压力时，电压表的示数U0达到最大值，电源电压保持6V不变。已知该汽车最大功率为140kW，加满油后以最大功率行驶，2h后燃油耗完。（g取10N/kg，燃油的热值为4.5×107J/kg）下列说法中正确的是（　　） A．定值电阻R0的阻值为80 B．该汽车发动机的效率为32% C．压敏电阻最大电功率可达到0.45W D．U0和燃油体积V的关系为伏 8．我校某同学查阅资料了解到质量为1kg的某种晶体物质在完全熔化时所吸收的热量叫做该物质的熔化热，不同晶体的熔化热一般不同。老师鼓励小红去探究冰的熔化热。小红在实验室利用电热器加热，完成了冰的熔化实验，并描绘出冰的温度随加热时间变化的关系图线如图所示。实验时，冰的质量为0.5kg，相同时间冰和水吸收的热量相同。水的比热容为，下列说法中正确的是（　　） A．CD段水吸收的热量是 B．AB段冰吸收的热量是 C．根据上述信息算出冰的比热容 D．根据图中信息，冰的熔化热是 三、填空题 9．如图所示图A、B、C、D是四冲程汽油机的工作示意图，图E、F是演示实验的示意图，B图是 冲程，与它原理相同的是 图所示的演示实验，此冲程将 能转化为 能，若它在1s内完成20个工作循环，则飞轮的转速为 r/min。 10．(1)如图是汽油机的能量流向图，以下说法正确的有______（选填以下正确选项的字母）； A．E1=E2+E3 B．E1=E2+E3+E4+E5+E6+E7 (2)一辆小轿车行驶了一段路程，汽油机共消耗汽油5kg，汽油机输出的机械能为4.6×107J。此过程中该汽油机的效率是 ；（汽油的热值q汽油=4.6×107J/kg） (3)汽车发动机冷却液的主要成分是水，这是利用了水的 较大； (4)某初温为50℃的固态物体每相同时间吸收相同的热量且不对外做功，它的温度随时间变化的图像如图，由此可知该物体 （填写以下正确描述的序号）。 ①沸点是80℃ ②是晶体 ③10min至25min时，内能保持不变 ④10min至25min时，分子运动剧烈程度不变 11．兴趣小组同学们一起设计并制作了“简易孔明灯”，结构如图所示，四个铁架台支架撑起一个垃圾袋，使其成为一个长宽各25cm、高30cm下端开口的长方体。在垃圾袋下端燃烧皿中加入适量的酒精，通过烧杯中水位的高度调节燃烧皿的高度，烧杯放在电子秤上实时监测质量的变化。经测量，已知一个垃圾袋的质量为3g，室温为20℃，当孔明灯刚起飞时，电子秤示数变化了0.2g，酒精燃烧放出热量 J，该“垃圾袋”受到的重力为 ，“孔明灯”刚好起飞时，灯内空气温度约为 ℃；从加热到起飞的过程中，加热效率至少为 %。（已知空气的比热容）；酒精的热值；g取10N/kg；垃圾袋的厚度忽略不计；不同温度下空气密度如下表所示） 空气温度/℃ 20 25 30 35 40 45 50 55 60 空气密度/ 1.20 1.17 1.15 1.12 1.10 1.07 1.04 1.01 0.98 12．如图甲所示，一段粗糙程度相同的水平面和一个光滑的圆弧槽在B点处相连.质量为m的物体从离水平面高h的A点由静止释放，最后静止于水平面上的C点，长为，如图乙所示，若在水平面上的D点处再连接一个光滑的圆弧槽，且长为，物体从A点由静止释放，第一次到达左侧圆弧槽的E点，之后再下滑直至最终静止。甲图中，物体在段运动时，克服阻力做功，将动能转化为 能，直至动能为零；乙图中，最后物体静止于水平面上的位置距B点 m。 四、实验题 13．小明在探究“比较不同物质吸热情况”的实验中，采用了如图-1所示的实验装置。 加热时间/min 0 1 2 3 4 甲的温度/℃ 30 34 38 42 46 乙的温度/℃ 10. 18 26 34 42 (1)小明在两个相同的烧杯中分别装入 相等的甲、乙两种液体，用规格相同的电加热器加热，并用玻璃棒不断搅拌，每隔相同时间读取一次温度，并记录在表格内。为了完成该实验，除天平和温度计外，还需要一个测量工具是 。 (2)分析表格可知，两温度计示数都升高到42℃时，甲增加的内能 （选填“>”“=”或“<”）乙增加的内能；若使甲、乙升高相同的温度，则吸收更多热量的是 。 (3)图-2中①是乙加热时温度随时间变化的图线，如果将初温相同的乙物质质量增加到原来的2倍，不考虑热损失，用相同的加热器加热，再绘制出一条温度随时间变化的图线，则为图2中的 （选填“①”“②”或“③”）。 (4)为了表示不同物质在这种性质上的差异，物理学中引入了比热容这一物理量。在沿海地区炎热晴朗天气里，由于海水和陆地的比热容不同，易形成海风或陆风。如图-3甲所示是风力发电机独特的尾翼结构，能使其旋翼自动迎风，仅在海陆风因素的影响下，如图乙所示风力发电站出现的情形是在 （选填“白天”或“夜晚”）。 14．为减少碳排放，我国大力推行电动汽车。汽车上的很多元件都涉及了很多物理知识，比如，“油门”系统、刹车系统、转向灯等。 (1)如图乙中的O、E、F为变阻器的三个接线柱，如果要使驾驶员踩下“油门”时，电路中变阻器阻值减小，电流变大而加快电动机的转速，应该要将变阻器上的 两个接线柱分别接入电路M、N处。把开关S改接到电流表和电动机之间的位置上，它的控制作用是 的（选填“改变”或“不变”）。如果将E和F分别与M和N连接，我们会发现： 。 (2)汽车转向前，司机会拨动转向横杆，汽车同侧前后两个转向灯会同时闪亮、同时熄灭，其中一个灯损坏，另一个仍能正常工作，这两个转向灯在电路中的连接方式为 ，转向横杆相当于电路中的 ；司机踩刹车时，刹车片温度会升高，是因为部份机械能转化为内能，此时能量是 的（最后一个空选填“守恒”或“不守恒”）。 (3)为了提醒驾驶员汽车后备箱的开、关情况、汽车上设置了“后备箱指示灯”以提醒驾驶员。当后备箱关好时，相当于闭合开关，指示灯不亮：后备箱未关好时，相当于断开开关，指示灯发光，下列电路图符合要求的是（　　） A． B． C． D． 五、综合题 15．两块初温相同的金属块甲、乙，其放热时间与温度变化情况如图所示，该过程金属块甲、乙不发生物态变化，且每秒放出的热量相同。 (1)在0-16分钟，金属块甲放出的热量 （填大于、等于或小于）金属块乙放出的热量 (2)能否判断甲、乙比热容哪一个大？若可以请写出判断依据，若不可以请写出理由 。 (3)若初温相同的金属块甲、乙，吸收相同的热量，且不发生物态变化，则__________（填字母） A．甲的末温比乙的低 B．甲的末温比乙的高 C．甲、乙末温相同 D．无法判断甲、乙末温情况 16．随着人们生活水平的提高，汽车已经进入千家万户，它给我们的生活提供了便利， 特征不容易促进了社会的发展。请你解答： (1)汽车发动要用水来散热主要是利用了水的 大（选填“比热容”、“密度”）这一特点； (2)汽车发动机的一个工作循环包括如图所示的四个冲程，图 所示的冲程是给汽车提供动力的：这四个冲程中按一个工作循环的先后顺序最后一个完成的是 ； (3)国产某种型单缸四冲程汽油机满负荷工作时，其燃料完全燃料放出的热量流向如下图所示，若每分钟消耗10g汽油，则这10g汽油完全燃烧放出 J的热量，能够提供 J的有用机械能（汽油的热值为4.5×107J/kg）； (4)若按（3）所述的单缸四冲程汽油机的工作情况及参数，将效率提高10%，则满负荷工作10小时可以节省汽油 kg。 六、计算题 17．小天收集了一些货运汽车的数据，如表。 品牌型号 东风xx 外型尺寸 5×1.9×23（m） 变速箱 A85 空车质量 1.5吨 最高车速 120km/h 满载时载货量 2.5吨 空载百公里油耗 12L 燃油密度 满载百公里油耗 25L 燃油热值 如果该车满载货物后在平直的公路上1min匀速行驶100m，货车受到的阻力是汽车总重的0.1倍。那么在此过程中：（g取10N/kg） (1)牵引力所做的功是多少？ (2)如果该发动机转速为2400r/min，则一个做功冲程做功多少焦耳？ (3)该货车发动机的效率是多少？ 18．技术创新促进“中国制造”高质量稳步发展。如图所示是我省某企业生产的轮式装载机。 (1)轮式装载机以柴油为燃料，柴油燃烧时将 能转化为 能； (2)某次修整路面时，装载机以1m/s的速度水平匀速行驶5m，若装载机的输出功率为9×104W，求装载机该过程所做的功 ； (3)装载机某次进行推土作业时，匀速行驶30m消耗柴油0.125kg，柴油机的效率为36%，求装载机推土时的牵引力 ；（柴油的热值为4×107J/kg） (4)装载机在作业中，主要功能是对松散物料进行铲装及短距离运输，结合物理知识，给出一条提高装载机工作效率的建议 。 19．一辆质量为1.6t的小轿车以恒定的功率在高速公路上做直线运动，其所受阻力为车重的0.1倍，汽车运动的v－t图像如图所示，汽车在第12s时速度达到30m/s，通过的路程为150m。已知汽油的热值大约为。求： (1)在0~12s内汽车的平均速度； (2)若阻力不变，在0~12s内牵引力对小轿车做的功； (3)若发动机的效率为40%，则小轿车行驶20s时需要消耗汽油的质量。 七、科普阅读题 20．读下面短文并回答问题 混合动力汽车 如图是我国自主研制生产的一种环保混合动力实验汽车启动时，内燃机不工作，车内蓄电池输出能量；当高速行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输出能量，同时可以向蓄电池充电；当车辆需要全力加速时，内燃机、蓄电池可以同时向车轮输出能量。测试人员驾驶该车在平直公路上以50km/h的速度匀速行驶1h，观察仪表盘，发现这段时间内燃机消耗燃油10kg，蓄电池储存的能量由最大值的60%增大至最大值。该车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图甲所示，蓄电池的参数如图乙所示。 输出电压/V 300 额定功率/kW 25 最大容量/J 质量/kg 120                        乙 (1)下列说法错误的是（　　） A．蓄电池充电时电能转化为化学能 B．方向盘上适当增加花纹是为了增大摩擦力 C．使轮胎形变的力是轮胎对地面的压力 D．汽车设计为流线型，则该车在高速行驶时对路面的压力会比静止时小 (2)在交通运输中，常用“客运效率”来反映交通工具的某项效能，“客运效率”指每消耗单位能量时对应的载客数和行驶路程的乘积，即客运效率=人数×路程/消耗能量。1人骑电动自行车，每消耗106J的能量可行驶30km，则此电动自行车与这辆汽车（测试过程汽车内有两人）的客运效率之比是 。（汽油的热值为4.6×107J/kg） (3)测试过程中该车内燃机能量转化效率为 （结果保留一位小数），若内燃机不工作，该车 （填“能”或“不能”）保持50km/h的速度匀速行驶。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 综合01 热学综合突破培优 全国初中物理竞赛试题精编 一、单选题 1．已知物体的动能表达式为EK=mv2，其中m 为物体的质量，v 为物体的运动速度。如图所示，质量m1=8kg的平顶小车静止在光滑的水平轨道上，车顶与左侧光滑平台等高，平台上放置质量m2=2kg的小物块，小物块以5m/s 的初速度向右运动，滑上小车。最终小物块静止在小车上，并以1m/s 的速度一起向右运动。若此过程中机械能全 部转化为内能，且全部被小物块吸收，则能使小物块的温度升高多少?[小物块的比热容为2×103J/（kg·℃）] （　　） A．2.5×10-4℃ B．1×10-3℃ C．5×10-3℃ D．6.25×10-3℃ 【答案】C 【知识点】能量的转化、计算物体温度变化时的吸放热 【详解】小物块原来的动能 小物块后来的动能 因为原来小车速度为零，所以原来小车的动能也为零，小车动能的增加量 小物块增加的内能 由知道，小物块升高的温度 故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 2．用同样的酒精灯加热初温相同（未知）、质量均为100g的两种物质甲、乙，已知6~8min消耗酒精的质量为0.4g，它们的温度随时间变化的图像如图所示，物质甲、乙单位时间吸收的热量相等，物质甲的比热容为，酒精的热值为（单位时间消耗酒精的质量相同）。下列说法正确的是（　　） A．物质甲的沸点一定为80℃，物质乙的沸点一定为40℃ B．0~6min酒精灯对物质甲的加热效率约为33.3% C．物质甲、乙的初温为20℃ D．物质乙的比热容为 【答案】B 【知识点】熔化和凝固的图像、计算物体温度变化时的吸放热、热机效率的计算、热值的公式及相关计算 【详解】A．由图示知，甲和乙都温度保持不变的情况，而晶体在熔化时，温度不变，液体沸腾时，温度也保持不变，而甲和乙的物态未知，无法判断甲和乙在加热过程的状态，故A错误； B．由图示知，甲在6min到8min，温度变化为 在这2min内，甲吸收的热量 消耗酒精放出的热量 甲和乙单位时间吸收的热量相等，酒精燃烧放出的热量相等，所以0~6min，酒精灯对甲的加热效率 故B正确； C．0~6min这6分钟内，吸收的热量是6min~8min内吸收热量的3倍，即 则甲的初温 故C错误； D．甲和乙和初温相同，则乙在0~6min升温40摄氏度，吸收的热量为12000J，乙的比热容 故D错误。 故选B。 3．某固态物体的质量为m，其物质的比热容为c，用稳定的热源对它加热（物体在相同时间内吸收的热量相等），到时刻停止加热，然后让其冷却．上述过程中记录不同时刻的温度，最后绘制出温度随时间变化的图像（如图），下列说法正确的是（   ） A．在时间段，该物体吸收的热量为 B．在时间段，该物质的比热容先增大后减小 C．在时间段，该物体放出的热量为 D．在时间段，该物体吸收的热量为 【答案】D 【知识点】计算物体温度变化时的吸放热 【详解】A．由于实验中用稳定的热源加热，物体在相同时间内吸收的热量相等，由图可知，在0~t1时间段，该物体的温度由T1升高至T2，物质的比热容为c，所以物体单位时间吸收热量为 故在0~t2时间段，该物体吸收的热量为 故A错误； B．由图可知，该物体在t2~t4时间段，处于液态，由于比热容只与物质的种类、状态有关，所以在t2~t4时间段，该物质的比热容不变，故B错误； CD．t4~t5时间段该物质处于凝固过程，物质凝固过程中放出的热量等于该物质熔化过程中吸收的热量，即在t4~t5时间段该物体放出的热量等于在t1~t2时间段该物体吸收的热量，所以该物体放出的热量为 故C错误，D正确。 故选D。 4．已知A、B两金属块比热容之比为，把他们都加热到100℃，然后分别投入到装有质量相同、初温都为30℃的C、D两杯水中，测量结果：金属块A使C杯的水温升高了20℃，金属块B使D杯的水温升高了30℃。整个过程中不考虑热量损失。则与的比值为（　　） A．15∶16 B．1∶1 C．16∶15 D．4∶3 【答案】C 【知识点】计算物体温度变化时的吸放热 【详解】整个过程中不考虑热量损失，则金属放出的热量全部被水吸收，则金属块A放出的热量为 同理，金属B放出的热量为 则放出的热量之比为 经整理可知，与的比值为 故C符合题意；ABD不符合题意。 故选C。 二、多选题 6．如图所示，规格相同的甲、乙两容器中分别装有3kg和2kg的水，并用不同的加热器加热，不计热损失，得到如图丙所示的水温与加热时间的关系图像分别为A和B。下列说法正确的是（　　） A．甲、乙两容器中的水的内能是通过做功的方式来增加的 B．甲、乙两容器中的加热器每分钟放出的热量不相同 C．加热相同的时间，甲、乙两容器中的水升高的温度之比为3:2 D．将甲、乙两容器中的水从20℃加热至沸腾所需要的时间之比为3:2 【答案】BC 【知识点】热传递改变物体的内能、计算物体温度变化时的吸放热 【详解】A．加热器工作时，放出热量，烧杯中的水吸收热量，温度升高，内能增大，是通过热传递的方式增加内能的，故A错误； B．据Q吸=cm(t-t0)由图丙知，甲烧杯中的水在2min内吸收的热量 Q甲吸=c×3kg×(40-20)℃=60kg∙℃×c 不计热损失，水吸收的热量等于加热器放出的热量，1min内加热器放出的热量 同理，乙烧杯中加热器放出的热量 所以甲、乙两容器中加热器每分放出的热量不同，故B正确； C．加热相同时间，甲、乙两容器中水吸收热量之比 升高温度之比 故C正确； D．加热到沸腾，甲、乙中水需要吸收的热量之比 所需的时间之比 故D错误。 故选BC。 7．如图甲所示是某款SUV汽车油箱内测定油量的装置，其中R0为定值电阻，R为压敏电阻，其阻值随所受压力变化的图像如图乙所示。油量表由量程为0~3V的电压表改装而成。已知油箱重100N，压敏电阻R能够承受的最大压力为800N，且压敏电阻受到最大压力时，电压表的示数U0达到最大值，电源电压保持6V不变。已知该汽车最大功率为140kW，加满油后以最大功率行驶，2h后燃油耗完。（g取10N/kg，燃油的热值为4.5×107J/kg）下列说法中正确的是（　　） A．定值电阻R0的阻值为80 B．该汽车发动机的效率为32% C．压敏电阻最大电功率可达到0.45W D．U0和燃油体积V的关系为伏 【答案】ABD 【知识点】功的计算和估算、欧姆定律的应用、热机效率的计算 【详解】A．压敏电阻受到最大压力是800N，由图乙可知，此时的压敏电阻对应的电阻值是80Ω，电压表为最大示数即，此时和串联，则： 则 此时电路中的电流 故A 正确； B．压敏电阻R能够承受的最大压力为800N，油箱自重为100N，所以油箱加满时汽油重700N，由可得 又有得，汽油燃烧释放的热量为 已知汽车加满油后以最大功率行驶，2h后燃油耗完，由可得 效率 故B正确； C． 通过压敏电阻的电流 压敏电阻两端的电压 可得 由数学关系可知，当R=80Ω时，P取最大值，P=0.1125W， 故C错误； D．由可得，，由，此时压敏电阻所受的压力 由图乙可知 由题意可知， 故D正确。 故选ABD。 8．我校某同学查阅资料了解到质量为1kg的某种晶体物质在完全熔化时所吸收的热量叫做该物质的熔化热，不同晶体的熔化热一般不同。老师鼓励小红去探究冰的熔化热。小红在实验室利用电热器加热，完成了冰的熔化实验，并描绘出冰的温度随加热时间变化的关系图线如图所示。实验时，冰的质量为0.5kg，相同时间冰和水吸收的热量相同。水的比热容为，下列说法中正确的是（　　） A．CD段水吸收的热量是 B．AB段冰吸收的热量是 C．根据上述信息算出冰的比热容 D．根据图中信息，冰的熔化热是 【答案】CD 【知识点】熔化和凝固的图像、计算物体温度变化时的吸放热 【详解】A．CD段水吸收的热量计算可得 故A错误； B．相同加热器相同时间释放热量相同，CD段10min电加热器释放热量为4.2×104J，则AB段5min电加热器释放热量为2.1×104J，AB段冰吸收的热量是2.1×104J, 故B错误； C．AB段冰吸收的热量是2.1×104J，温度变化了20℃，根据上述信息算出冰的比热容 故C正确； D．由题知0.5kg冰从B开始融化到C完全融化，并且每5min冰吸收的热量是2.1×104J，共经历40min完全融化,则1kg冰完全融化总共吸热，即冰的熔化热为 故D正确。 故选CD。 三、填空题 9．如图所示图A、B、C、D是四冲程汽油机的工作示意图，图E、F是演示实验的示意图，B图是 冲程，与它原理相同的是 图所示的演示实验，此冲程将 能转化为 能，若它在1s内完成20个工作循环，则飞轮的转速为 r/min。 【答案】 压缩 E 机械 内 2400 【知识点】通过做功改变物体内能时，能量的转化、汽油机的构造与工作过程、热机工作过程中的能量转化 【详解】[1][2][3][4]A图中，气门一开一闭，活塞下行，气体流入汽缸，是吸气冲程；B图中，两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，此冲程将机械能转化为内能；C图中，两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，此冲程将内能转化为机械能；D图中，气门一开一闭，活塞上行，气体流出汽缸，是排气冲程。E图是用力将活塞压下，活塞对空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧。是通过对物体做功来增大物体内能的，即是将机械能转化为内能的过程；F图是水蒸气膨胀对外做功，将塞子冲出，是内能转化为机械能。故与图B原理相同的是图E所示的演示实验。 [5]1s完成20个工作循环，所以1min完成1200个工作循环，一个工作循环飞轮转两周，1200个工作循环飞轮转2400周，可知1min飞轮转2400周，即转速为2400r/min。 10．(1)如图是汽油机的能量流向图，以下说法正确的有______（选填以下正确选项的字母）； A．E1=E2+E3 B．E1=E2+E3+E4+E5+E6+E7 (2)一辆小轿车行驶了一段路程，汽油机共消耗汽油5kg，汽油机输出的机械能为4.6×107J。此过程中该汽油机的效率是 ；（汽油的热值q汽油=4.6×107J/kg） (3)汽车发动机冷却液的主要成分是水，这是利用了水的 较大； (4)某初温为50℃的固态物体每相同时间吸收相同的热量且不对外做功，它的温度随时间变化的图像如图，由此可知该物体 （填写以下正确描述的序号）。 ①沸点是80℃ ②是晶体 ③10min至25min时，内能保持不变 ④10min至25min时，分子运动剧烈程度不变 【答案】(1)A (2)20% (3)比热容 (4)②④ 【知识点】热机效率的计算、热机燃料燃烧能量走向示意图、热值的公式及相关计算、水的比热容特点及应用、熔化和凝固的图像 【详解】（1）由图可知 E1=E2+E3 E2=E4+E5+E6+E7 故选A。 （2）汽油燃烧放出的热量为 Q放=mq=5kg×4.6×107J/kg=2.3×108J 该汽油机的效率 （3）汽车发动机冷却液的主要成分是水，这是因为水的比热容较大，质量相同的水与其他物质相比，在升高相同温度时可以吸收更多的热量。 （4）①该物质是固态物体，加热熔化以后才会变为液体，所以80℃是该物质的熔点，故①错误； ②由图可知，该物质有固定的熔点，是晶体，故②正确； ③t为10 min~25 min时，不断吸收热量，内能增加，故③错误； ④t为10 min~25 min时，该物质吸收热量，温度不变，分子运动剧烈程度不变，故④正确。 故选②④。 11．兴趣小组同学们一起设计并制作了“简易孔明灯”，结构如图所示，四个铁架台支架撑起一个垃圾袋，使其成为一个长宽各25cm、高30cm下端开口的长方体。在垃圾袋下端燃烧皿中加入适量的酒精，通过烧杯中水位的高度调节燃烧皿的高度，烧杯放在电子秤上实时监测质量的变化。经测量，已知一个垃圾袋的质量为3g，室温为20℃，当孔明灯刚起飞时，电子秤示数变化了0.2g，酒精燃烧放出热量 J，该“垃圾袋”受到的重力为 ，“孔明灯”刚好起飞时，灯内空气温度约为 ℃；从加热到起飞的过程中，加热效率至少为 %。（已知空气的比热容）；酒精的热值；g取10N/kg；垃圾袋的厚度忽略不计；不同温度下空气密度如下表所示） 空气温度/℃ 20 25 30 35 40 45 50 55 60 空气密度/ 1.20 1.17 1.15 1.12 1.10 1.07 1.04 1.01 0.98 【答案】 6000 0.03 50 9.75 【知识点】重力的计算与估算、利用阿基米德原理计算浮力、密度及质量、计算物体温度变化时的吸放热、热值的公式及相关计算、热机效率的计算 【详解】[1]当孔明灯刚起飞时，电子秤示数变化了0.2g，则酒精燃烧的质量为0.2g，故酒精完全燃烧放出的热量为 [2]该垃圾袋受到的重力为 [3]垃圾袋排开空气的体积为 孔明灯受到向上的浮力和垃圾袋重力与袋内空气的重力，“孔明灯”刚好起飞时，受力平衡，可得 由于室温为20℃，室内空气密度为，则有 即 解得“孔明灯”刚好起飞时，袋内空气密度。由表可知，“孔明灯”刚好起飞时，灯内空气温度约为50℃。 [4]袋内空气吸收的热量为 则从加热到起飞的过程中，加热效率至少为 12．如图甲所示，一段粗糙程度相同的水平面和一个光滑的圆弧槽在B点处相连.质量为m的物体从离水平面高h的A点由静止释放，最后静止于水平面上的C点，长为，如图乙所示，若在水平面上的D点处再连接一个光滑的圆弧槽，且长为，物体从A点由静止释放，第一次到达左侧圆弧槽的E点，之后再下滑直至最终静止。甲图中，物体在段运动时，克服阻力做功，将动能转化为 能，直至动能为零；乙图中，最后物体静止于水平面上的位置距B点 m。 【答案】 内 0.2 【知识点】功的计算和估算、物体运动过程中各种机械能的变化情况、做功改变物体的内能、能量守恒定律 【详解】[1]物体在粗糙水平面上滑动，克服摩擦做功，将机械能转化为内能。 [2]因为圆弧槽是光滑的，对在它上面运动的物体没有阻力，故物体在光滑的圆弧槽上滑动时，本身机械能不会减小。甲中，物体在A点开始运动，它具有的机械能在粗糙的平面上克服摩擦运动了3m后消耗尽。在乙图中，物体依然是在A点开始运动，它具有的机械能依然是在粗糙的水面上运动3m后全部转化为内能，故物体自A点开始下滑，到达E点后，再次下滑运动到右面的圆弧槽上某点再次下滑……直到在平面上的运动距离之和为3m时静止。它在水平面上运动时，第一次自B运动到D的距离为0.7m，第二次自D运动到B的距离为0.7m，第三次自B运动到D的距离为0.7m，第四次自D运动到B的距离为0.7m，这四次运动的距离之和为 第五次物体离开B点开始运动，运动的距离为 故物体离开B点运动0.2m后静止，即它静止时离B的距离为0.2m。 四、实验题 13．小明在探究“比较不同物质吸热情况”的实验中，采用了如图-1所示的实验装置。 加热时间/min 0 1 2 3 4 甲的温度/℃ 30 34 38 42 46 乙的温度/℃ 10. 18 26 34 42 (1)小明在两个相同的烧杯中分别装入 相等的甲、乙两种液体，用规格相同的电加热器加热，并用玻璃棒不断搅拌，每隔相同时间读取一次温度，并记录在表格内。为了完成该实验，除天平和温度计外，还需要一个测量工具是 。 (2)分析表格可知，两温度计示数都升高到42℃时，甲增加的内能 （选填“>”“=”或“<”）乙增加的内能；若使甲、乙升高相同的温度，则吸收更多热量的是 。 (3)图-2中①是乙加热时温度随时间变化的图线，如果将初温相同的乙物质质量增加到原来的2倍，不考虑热损失，用相同的加热器加热，再绘制出一条温度随时间变化的图线，则为图2中的 （选填“①”“②”或“③”）。 (4)为了表示不同物质在这种性质上的差异，物理学中引入了比热容这一物理量。在沿海地区炎热晴朗天气里，由于海水和陆地的比热容不同，易形成海风或陆风。如图-3甲所示是风力发电机独特的尾翼结构，能使其旋翼自动迎风，仅在海陆风因素的影响下，如图乙所示风力发电站出现的情形是在 （选填“白天”或“夜晚”）。 【答案】(1) 质量 秒表 (2) < 甲液体 (3)③ (4)夜晚 【知识点】水的比热容特点及应用、不同物质的吸热本领 【详解】（1）[1]在比较不同物质吸热情况的实验中，为了便于比较，在两个相同的烧杯中分别装入质量相等的甲、乙两种液体，用规格相同的电加热器加热，使液体在相同时间吸收的热量相同，比较升高的温度，从而判断物质的吸热能力的大小。 [2]为了完成该实验，除天平和温度计外，还需要一个测量工具时间的工具，是秒表。 （2）[1][2]分析表格可知，两温度计示数都升高到42℃时，乙液体的加热时间长，吸收的热量多，甲增加的内能小于乙增加的内能；若使甲、乙升高相同的温度，甲液体用时2min，温度变化8℃，乙液体用时1min，温度变化8℃，甲的加热时间长，则吸收更多热量的是甲液体。 （3）如果将初温相同的乙物质质量增加到原来的2倍，不考虑热损失，用相同的加热器加热，由于液体的质量增加，加热相同的时间液体的温度上升的比原来慢，则为图2中的③为温度随时间变化的图线。 （4）根据图甲可知，如图乙所示风力发电站的风由陆地吹向大海，说明此时陆地温度较低，空气密度大而下沉，大海温度高，空气密度小而上升，由于水的比热容较大，白天，吸收相同的热量，水的温度上升的比较小，因此陆地温度高，海面温度低，风由大海吹向陆地；而晚上，放出相同的热量，水的温度下降的比较小，因此海面温度高，陆地温度低，风由陆地吹向大海，因此如图乙所示风力发电站出现的情形是在夜晚。 14．为减少碳排放，我国大力推行电动汽车。汽车上的很多元件都涉及了很多物理知识，比如，“油门”系统、刹车系统、转向灯等。 (1)如图乙中的O、E、F为变阻器的三个接线柱，如果要使驾驶员踩下“油门”时，电路中变阻器阻值减小，电流变大而加快电动机的转速，应该要将变阻器上的 两个接线柱分别接入电路M、N处。把开关S改接到电流表和电动机之间的位置上，它的控制作用是 的（选填“改变”或“不变”）。如果将E和F分别与M和N连接，我们会发现： 。 (2)汽车转向前，司机会拨动转向横杆，汽车同侧前后两个转向灯会同时闪亮、同时熄灭，其中一个灯损坏，另一个仍能正常工作，这两个转向灯在电路中的连接方式为 ，转向横杆相当于电路中的 ；司机踩刹车时，刹车片温度会升高，是因为部份机械能转化为内能，此时能量是 的（最后一个空选填“守恒”或“不守恒”）。 (3)为了提醒驾驶员汽车后备箱的开、关情况、汽车上设置了“后备箱指示灯”以提醒驾驶员。当后备箱关好时，相当于闭合开关，指示灯不亮：后备箱未关好时，相当于断开开关，指示灯发光，下列电路图符合要求的是（　　） A． B． C． D． 【答案】(1) E、O 不变 “油门”系统无效 (2) 并联 开关 守恒 (3)D 【知识点】辨析电路的串并联、能量的转化、串联电路的设计、开关在串并联电路中的作用 【详解】（1）[1]驾驶员踩下“油门”，电路中变阻器阻值减小，则应把O、E接入电路，此时接入电路中的电阻丝变短电路中变阻器阻值减小，电流变大而加快电动机的转速。 [2]开关控制电路的通断，把开关S改接到电流表和电动机之间的位置上，它的控制作用是不变的。 [3]如果将E和F分别与M和N连接，电阻的阻值最大，滑片不起作用，驾驶员踩下“油门”，电动机的转速不变，所以会发现“油门”系统无效。 （2）[1][2]汽车同侧的前后两个转向灯会同时闪亮、同时熄灭，但转向灯也可以单独工作，所以它们是并联的；司机拨动横杆，转向灯才会工作，所以这根杆子起到开关的作用。 [3]根据能量守恒定律，能量在转移和转化的过程中，能量的总和不变，司机踩刹车时，刹车片温度会升高，是因为部份机械能转化为内能，此时能量是守恒的。 （3）由题意知道，当后备箱关好时，相当于闭合开关，指示灯不亮；后备箱未关好时，相当于断开开关，指示灯发光；这说明指示灯与开关S并联，但整个电路不会出现短路，即电路中必须串联一个电阻保护电路。 故选D。 五、综合题 15．两块初温相同的金属块甲、乙，其放热时间与温度变化情况如图所示，该过程金属块甲、乙不发生物态变化，且每秒放出的热量相同。 (1)在0-16分钟，金属块甲放出的热量 （填大于、等于或小于）金属块乙放出的热量 (2)能否判断甲、乙比热容哪一个大？若可以请写出判断依据，若不可以请写出理由 。 (3)若初温相同的金属块甲、乙，吸收相同的热量，且不发生物态变化，则__________（填字母） A．甲的末温比乙的低 B．甲的末温比乙的高 C．甲、乙末温相同 D．无法判断甲、乙末温情况 【答案】(1)等于 (2)不能，由Q=cm△t，m关系未知，不能判断 (3)A 【知识点】不同物质的吸热本领 【详解】（1）在0-16分钟，两块初温相同的金属块甲、乙放在相同的室温环境中，热源相同，放热时间相同，所以金属块甲放出的热量等于金属块乙放出的热量。 （2）若在内，金属块甲、乙放出相同热量，由图可知，，根据，由于甲、乙的质量大小关系未知，所以无法判断甲、乙比热容大小关系。 （3）由图可知，在内，金属块甲、乙放出相同热量，，所以若初温相同的金属块甲、乙，吸收相同的热量，则，所以甲的末温比乙的低。 故选A。 16．随着人们生活水平的提高，汽车已经进入千家万户，它给我们的生活提供了便利， 特征不容易促进了社会的发展。请你解答： (1)汽车发动要用水来散热主要是利用了水的 大（选填“比热容”、“密度”）这一特点； (2)汽车发动机的一个工作循环包括如图所示的四个冲程，图 所示的冲程是给汽车提供动力的：这四个冲程中按一个工作循环的先后顺序最后一个完成的是 ； (3)国产某种型单缸四冲程汽油机满负荷工作时，其燃料完全燃料放出的热量流向如下图所示，若每分钟消耗10g汽油，则这10g汽油完全燃烧放出 J的热量，能够提供 J的有用机械能（汽油的热值为4.5×107J/kg）； (4)若按（3）所述的单缸四冲程汽油机的工作情况及参数，将效率提高10%，则满负荷工作10小时可以节省汽油 kg。 【答案】(1)比热容 (2) 丁 乙 (3) 4.5×105 1.35×105 (4)1.5 【知识点】热机效率的计算、热值的公式及相关计算、汽油机的构造与工作过程、水的比热容特点及应用 【详解】（1）水的比热容远大于空气，根据，因此能够有效地吸收和带走热量，故水冷系统因其高效的热交换能力而被广泛使用；则汽车发动要用水来散热主要是利用了水的比热容大的特点。 （2）[1]给汽车提供动力的是做功冲程，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压气体。高温高压气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功，此过程内能转化为机械能，故图中丁为做功冲程。 [2]四个冲程中按一个工作循环的先后顺序最后一个完成的是排气冲程，进气门关闭，排气门打开。活塞向上运动，故排气冲程是图中的乙。 （3）[1]根据计算10g燃料完全燃料放出的热量为 [2]由图可知有用功占比为 有用机械能为 （4）效率提高10%变为 每分钟有用功仍旧为，所需燃料放出热量为 每分钟所需所需燃料质量为 每分钟节约燃料质量为 工作10小时可以节省的燃料质量为 六、计算题 17．小天收集了一些货运汽车的数据，如表。 品牌型号 东风xx 外型尺寸 5×1.9×23（m） 变速箱 A85 空车质量 1.5吨 最高车速 120km/h 满载时载货量 2.5吨 空载百公里油耗 12L 燃油密度 满载百公里油耗 25L 燃油热值 如果该车满载货物后在平直的公路上1min匀速行驶100m，货车受到的阻力是汽车总重的0.1倍。那么在此过程中：（g取10N/kg） (1)牵引力所做的功是多少？ (2)如果该发动机转速为2400r/min，则一个做功冲程做功多少焦耳？ (3)该货车发动机的效率是多少？ 【答案】(1) (2)333.3J (3)40% 【知识点】热机效率的计算、热值的公式及相关计算、功的计算和估算 【详解】（1）由题目可知车子在水平路面做匀速直线运动，因此牵引力与阻力二力平 1min匀速行驶100m牵引力所做的功是 （2）如果该发动机转速为2400r/min，由于做一次功飞轮转两圈，那么1min做功次数为1200次，由[1]可知1min做功，那么一个做功冲程做功为 （3）由表格数据可知，货车满载百公里油耗为25L，即货车行驶100km消耗燃油的体积为 燃油质量为 燃油放热为 由[1]可知100m做功,100km做功 发动机效率为 答：（1）牵引力所做的功是。 （2）如果该发动机转速为2400r/min，则一个做功冲程做功约333.3J焦耳。 （3）该货车发动机的效率是40%。 18．技术创新促进“中国制造”高质量稳步发展。如图所示是我省某企业生产的轮式装载机。 (1)轮式装载机以柴油为燃料，柴油燃烧时将 能转化为 能； (2)某次修整路面时，装载机以1m/s的速度水平匀速行驶5m，若装载机的输出功率为9×104W，求装载机该过程所做的功 ； (3)装载机某次进行推土作业时，匀速行驶30m消耗柴油0.125kg，柴油机的效率为36%，求装载机推土时的牵引力 ；（柴油的热值为4×107J/kg） (4)装载机在作业中，主要功能是对松散物料进行铲装及短距离运输，结合物理知识，给出一条提高装载机工作效率的建议 。 【答案】(1) 化学 内 (2)4.5×105J (3)6000N (4)答案见解析 【知识点】功的计算和估算、热值的公式及相关计算、热机效率的计算、能量的转化 【详解】（1）轮式装载机以柴油为燃料，柴油燃烧时向外释放能量，将化学能转化为内能。 （2）该装载机行驶的时间 装载机所做的功 （3）消耗的柴油完全燃烧放出的热量 做的有用功 装载机推土时的牵引力 （4）每次铲土铲斗尽量装满，通过增大有用功提高工作效率（或装载机机械部分保持良好的润滑，通过减小额外功提高工作效率）。 19．一辆质量为1.6t的小轿车以恒定的功率在高速公路上做直线运动，其所受阻力为车重的0.1倍，汽车运动的v－t图像如图所示，汽车在第12s时速度达到30m/s，通过的路程为150m。已知汽油的热值大约为。求： (1)在0~12s内汽车的平均速度； (2)若阻力不变，在0~12s内牵引力对小轿车做的功； (3)若发动机的效率为40%，则小轿车行驶20s时需要消耗汽油的质量。 【答案】(1) (2) (3) 【知识点】热机效率的计算、P=Fv 【详解】（1）根据路程和时间求平均速度 （2）先求阻力，为车重的0.1倍 汽车在12s以后做匀速直线运动，则汽车受到的牵引力和阻力平衡，即 汽车的功率 因汽车功率恒定，则在0~12s内牵引力对小轿车所做的功 （3）小轿车行驶20s做的功 汽油燃烧放出的热量 消耗汽油的质量 七、科普阅读题 20．读下面短文并回答问题 混合动力汽车 如图是我国自主研制生产的一种环保混合动力实验汽车启动时，内燃机不工作，车内蓄电池输出能量；当高速行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输出能量，同时可以向蓄电池充电；当车辆需要全力加速时，内燃机、蓄电池可以同时向车轮输出能量。测试人员驾驶该车在平直公路上以50km/h的速度匀速行驶1h，观察仪表盘，发现这段时间内燃机消耗燃油10kg，蓄电池储存的能量由最大值的60%增大至最大值。该车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图甲所示，蓄电池的参数如图乙所示。 输出电压/V 300 额定功率/kW 25 最大容量/J 质量/kg 120                        乙 (1)下列说法错误的是（　　） A．蓄电池充电时电能转化为化学能 B．方向盘上适当增加花纹是为了增大摩擦力 C．使轮胎形变的力是轮胎对地面的压力 D．汽车设计为流线型，则该车在高速行驶时对路面的压力会比静止时小 (2)在交通运输中，常用“客运效率”来反映交通工具的某项效能，“客运效率”指每消耗单位能量时对应的载客数和行驶路程的乘积，即客运效率=人数×路程/消耗能量。1人骑电动自行车，每消耗106J的能量可行驶30km，则此电动自行车与这辆汽车（测试过程汽车内有两人）的客运效率之比是 。（汽油的热值为4.6×107J/kg） (3)测试过程中该车内燃机能量转化效率为 （结果保留一位小数），若内燃机不工作，该车 （填“能”或“不能”）保持50km/h的速度匀速行驶。 【答案】(1)C (2)125.04:1 (3) 31.1% 不能 【知识点】能量的转化、热机效率的计算、热值的公式及相关计算、功的计算和估算、压强公式的简单应用 【详解】（1）A．蓄电池充电过程是电能转化为电池内部的化学能，故A正确，不符合题意； B．方向盘上适当增加花纹是为了增大粗糙度从而增大摩擦力，故B正确，不符合题意； C．轮胎对地面产生压力，施力物体是轮胎，使轮胎形变的力是地面对轮胎的支持力，施力物体是地面，故C错误，符合题意； D．小汽车外型是流线型，当汽车高速行驶时，车身上方空气流速大，压强小，小汽车受到了一个向上的升力，减小了小汽车对地面的压力，故D正确，不符合题意； 故选AC。 （2）由客运效率=人数×路程/消耗能量，可知自行车的客运效率为 测试过程中车消耗燃油产生能量为 蓄电池储存的能量由最大值的60%增大至最大值，蓄电池的最大容量为，则转化成的电能为 则测试过程中车实际消耗能量为 车的客运效率为 则此电动自行车与这辆汽车（测试过程车内有两人）的客运效率之比是 （3）[1]当测试人员驾驶该车在平直公路上以50km/h的速度匀速行驶时，根据图表可知此时车受摩擦阻力为2000N，由水平方向上二力平衡可知，车的牵引力也是2000N，则测试过程中该车有用功为 总的有用功包括牵引力做功与转化成的蓄电池电能，则内燃机能量转化效率为 [2]测试过程中该车牵引力功率为 而蓄电池的额定功率为25kW，则若内燃机不工作，该车不能保持50km/h的速度匀速行驶。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $$