内容正文:
备考精练5 热与能
题组一 基础知识精练
一、单项选择题
1.(2024·盐城)将两个表面光滑的铅块相互挤压,它们会粘在一起,不容易拉开。这一现象说明( )
A.分子间有空隙 B.分子在运动
C.分子间有斥力 D.分子间有引力
2.(2024·广东)如图是古代省油灯的示意图。它下层盛水,能减慢上层油的消耗。点灯后,水在升温的过程中( )
A.吸热,内能增加
B.吸热,内能减少
C.放热,内能增加
D.放热,内能减少
3.(2024·福建)水约占人体体重的60%~ 70%,有助于调节体温,原因之一是水具有较大的( )
A.热值 B.密度
C.温度 D.比热容
4.(2024·宜宾)下列描述中属于扩散现象的是( )
A.桂花花香四溢
B.雪花漫天飘舞
C.灰尘空中飞扬
D.江面雾气弥漫
5.(2024·福建)“煮”的篆体写法如图,表示用火烧煮食物。下列实例与“煮”在改变物体内能的方式上相同的是( )
A.热水暖手 B.钻木取火
C.搓手取暖 D.擦燃火柴
6.(2024·青海)我们常吃的月饼是在烤箱里“烤”的,但根据南宋《武林旧事》记载,最早的月饼出自笼屉,青海就保留着用蒸笼“蒸”月饼的传统习俗。下列情境中,改变物体内能的方式与“蒸”“烤”相同的是( )
A.弯折铁丝 B.钻木取火
C.压缩空气 D.酒精灯加热
7.(2024·山西)二氧化碳(CO2)爆破技术是现代工程建设中非常环保的技术,起爆前高压泵将CO2压缩成高压气体,液化后输入爆破筒内。如图所示,爆破时电加热管发热。使筒内的液态CO2迅速汽化,形成的高压气体从泄气孔中喷出,实施爆破。下列说法正确的是( )
A.高压泵压缩CO2,气体内能增大,温度降低
B.高压泵压缩CO2,气体内能减小,温度升高
C.高压CO2气体喷出时,内能增大,温度升高
D.高压CO2气体喷出时,内能减小,温度降低
8.(2024·广安)内燃机的发明是第二次工业革命中应用技术领域的一项重大成就。如图所示为单缸四冲程汽油机的一个冲程示意图,若该汽油机的效率为30%,飞轮每分钟转动1 800圈
(q汽油=4.6× 107 J/kg),则下列说法正确的是( )
A.图中所示冲程是做功冲程
B.若该汽油机完全燃烧5 kg汽油,则汽油机做的有用功为6.9×107 J
C.该汽油机在1 s内做功30次
D.汽油机消耗的燃料越少,效率一定越高
9.(2024·湖南)2024年4月25日,搭载着神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭(如图)在酒泉卫星发射中心成功发射。下列说法正确的是( )
A.火箭的燃料燃烧得越充分,热值越大
B.火箭发动机工作过程中的热机效率是100%
C.火箭“体内”的液氢燃料温度低至-253 ℃,内能为零
D.火箭搭载着飞船升空的过程中,飞船的重力势能越来越大
10.(2024·湖南)有关能量的转移、转化和利用,下列说法正确的是( )
A.电烤炉取暖,是电能转移到人体
B.钻木取火,是内能转化为机械能
C.中医提倡的热水泡脚,是通过热传递的方式增大脚部的内能
D.用嘴对着手哈气取暖,主要是通过做功的方式增大手的内能
二、填空题
11.(2024·绥化)感冒发烧时可用冷毛巾给头部降温,是利用 的方式改变内能。一台某型号四冲程汽油机飞轮转速是1 800 r/min,该汽油机工作时每秒对外做功 次。
12.(2024·达州)在标准大气压下,小明用天然气灶将质量1 kg的水,从20℃加热到沸腾,水吸收的热量是 J。他家天然气热水器的热效率是70%,他某次洗澡,耗水20 kg,热水器进水温度是22℃,出水温度是42℃,他这次洗澡消耗天然气 m3。已知水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值是3.2×107 J/m3。
三、实验题
13.(2024·齐齐哈尔)小姜利用如图1所示的装置“比较不同物质吸热的情况”。
图1 图2 图3
(1)器材:相同规格的电加热器、烧杯、温度计各两个,以及 (填测量工具)、托盘天平(含砝码)、水和煤油。
(2)选取两个相同规格的电加热器进行实验,目的是通过比较 来比较物质吸收热量的多少。
(3)实验中选取初温不同、 相同的水和煤油,分别倒入烧杯中,用电加热器加热,当它们吸收相同的热量时,通过比较 来比较不同物质吸热能力的强弱。
(4)如图2所示,小姜正确使用温度计测量液体的温度,按照图中 (选填“A”“B”或“C”)方法读数是正确的;实验中某时刻温度计示数如图3所示为 ℃。
(5)部分实验数据如表所示,分析数据可得出结论: (选填“水”或“煤油”)的吸热能力更强。
加热时间/min
0
1
2
3
4
……
10
水的温度/℃
30
34
38
42
46
……
70
煤油温度/℃
10
18
26
34
42
……
90
14.(2023·福建)利用低温箱和温度传感器探究不同温度的水降温的快慢,温度传感器可实时监测并自动记录水温,如图甲所示。
甲 乙
(1)实验时,在三个相同的杯子中加入 相同、初温不同的水。将温度传感器的探头浸没水中测量水温时,应注意探头不要 。
(2)将三杯水同时放入-30 ℃的低温箱中冷却,箱内的风扇可使箱内气流稳定循环,使得三杯水受冷环境 。
(3)同时用三个温度传感器分别监测三杯水的温度,并获得温度随时间变化的图像如图乙。分析图像可知:在其他条件相同的情况下,初温高的水降温 (选填“快”或“慢”);水在凝固过程中, 热量,温度保持
不变。
(4)为提高实验结论的普遍性,实验时应在每杯水中放入多个探头,对杯子中不同 的水进行测量。
四、计算题
15.(2024·西安雁塔区模拟)为保障今年夏粮增产丰收,我市部分县区利用植保无人机对小麦开展“一喷三防”喷洒作业。如图所示,某品牌植保无人机,加满农药和汽油后总质量为20 kg。在某次喷洒作业中,该无人机以5 m/s的水平速度匀速喷洒3 min,消耗汽油100 mL。(已知ρ汽油=0.71×103 kg/m3,q汽油=4.6×107 J/kg,g取10 N/kg)求:
(1)3 min内飞行的水平路程。
(2)3 min内消耗的汽油完全燃烧放出的热量。
16.(2024·武威凉州区模拟)小明家新买来一台容积为80 L的天然气热水器,小明学习了热效率的知识后,尝试估测该热水器的热效率,当它进满水时,且“出水温度”设置为40 ℃后,开始加热,当水温达到40 ℃时,自动停止加热,已知当时自来水的温度是20 ℃,加热前天然气表的示数为69.9 m3,停止加热后变为70.1m3,天然气的热值q天然气=4.2×107 J/m3,水的比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃),1 L=
10-3 m3。求:
(1)水箱中水的质量;
(2)水箱中水吸收的热量。
题组二 综合能力提升
一、多项选择题
1.(2024·湖南改编)小明在劳动技术课上学会了烹饪一道经典湘菜——辣椒炒肉。下列说法正确的是( )
A.解冻时冻肉向温水传递热量
B.磨刀可以增大切肉时的受力面积
C.切肉时是力改变了物体形状
D.炒肉时闻到香味属于扩散现象
2.(2024·长沙改编)冬至时节煮饺子,小明发现其中蕴含了很多物理知识。下列说法正确的
是( )
A.冷冻饺子中的分子不运动
B.冷冻饺子升温过程中内能增大
C.煮熟的饺子香气四溢是扩散现象
D.煮熟的饺子冷却是通过做功的方式改变内能
3.(2024·陕西改编)“五一”假期,小明乘车回老家看望亲人。一家人在一起摘槐花、吃槐花麦饭……这些都是小明最真切的童年记忆。下列有关说法正确的是( )
A.刚出锅的槐花麦饭很烫,是因为麦饭的温
度高
B.槐树叶看上去呈绿色,是因为叶子吸收了
绿光
C.小明在行驶的车上看到槐树向后运动,是以地面为参照物的
D.槐花香气四溢,是因为分子在永不停息地做无规则运动
4.(2024·甘肃改编)在“生活处处有物理”的综合实践活动中,小明观察了厨房的一些设备和现象,下列解释正确的是( )
A.用煤气灶煲汤,在沸腾时调小火焰能使汤的温度升高
B.用高压锅炖煮食物熟得快,是因为锅内水的沸点会随气体压强增大而升高
C.切菜的刀磨得很锋利,是通过减小受力面积的方式增大压强
D.刚出锅的馒头入嘴时很烫,是因为馒头含有的热量很高
5.(2024·泸州改编)姐姐和弟弟在玩成语游戏,一些成语蕴含了生活中的物理知识,下列说法错误的是( )
A.“震耳欲聋”形容声音响度很大
B.“立竿见影”是光的直线传播形成的
C.“钻木取火”是利用了热传递的方式来改变木头的内能
D.“刻舟求剑”以运动的船为参照物,水底的剑是静止的
6.(2024·遂宁改编)端午节是我国的传统节日,有吃粽子的习俗,对煮粽子过程中涉及的物理知识描述正确的是( )
A.锅周边“白气”的形成是液化现象
B.水沸腾后持续加热,水的温度会继续升高
C.粽子的内能是通过做功的方式增加的
D.“粽香四溢”说明分子在永不停息地做无规则运动
7.(2024·新疆改编)下列运载工具中,需要利用热机的是( )
A.喷气式飞机 B.柴油拖拉机
C.纯电动汽车 D.长征系列火箭
8.(2024·兰州改编)如图所示,用酒精灯对试管加热,等水沸腾后,可以看到蒸气把软木塞顶跑。下列说法正确的是( )
A.用酒精灯加热试管,水内能的增加是通过热传递的方式实现的
B.蒸气把软木塞顶跑的过程,实现了内能向机械能的转化
C.蒸气把软木塞顶跑的过程,相当于汽油机的排气冲程
D.试管口出现的白雾是水汽化后形成的水蒸气
9.(2024·齐齐哈尔)关于单缸四冲程汽油机,下列说法正确的是( )
A.加润滑油可以减小汽油机零部件间的摩擦
B.通过改进可以使汽油机的效率达到100%
C.除做功冲程外,其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的
D.若飞轮的转动速度为1 200 r/min,则该汽油机每秒钟对外做功40次
10.(2024·滨州)2024年5月3日17时27分,长征五号遥八运载火箭携带嫦娥六号月球探测器从中国文昌航天发射场成功发射。飞行约37分钟后,将嫦娥六号探测器送入地月转移轨道,由此开启世界首次月背“挖宝”之旅。下列说法正确的是( )
A.火箭应选用密度小、热值大的燃料
B.火箭点火时,底座的温度升高,含有的热量增大
C.火箭升空时,向下喷气获得推力与内燃机的压缩冲程相似
D.地面监控通信系统通过电磁波监控火箭发射过程
二、填空题
11.(2024·凉山州)如图是四冲程汽油机工作过程中 冲程示意图,实际生活中常用 (选填“密度”“比热容”或“热值”)较大的液体作为汽油机降温的冷却剂。
12.(2024·扬州)拖拉机轮胎表面刻有花纹,是通过增大 来增大摩擦。选用水来冷却拖拉机的发动机,是因为水的比热容
(选填“大”或“小”),如果水箱装有质量为
20 kg的水,水温从20 ℃上升到70 ℃,水吸收了 J的热量。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
三、实验题
13.(2024·包头模拟)在“探究物质的吸热能力”实验中,实验装置如图:
(1)记录实验数据如下表:
物理量
质量/g
加热前温度/℃
加热时间/min
加热后温度/℃
甲液体
150
20
5
30
乙液体
150
20
5
42
分析可知, (选填“甲”或“乙”)液体的吸热能力较强,理由是 。
(2)若质量为m的甲液体中比热容为c,通电一段时间t后,电子温度计的示数变化量为Δt,电热丝功率为P,则甲液体电流中的电热丝的加热效率η= (用所给出的物理量写出表达式)。
(3)若在两烧杯中分别装入质量相等的煤油,并接入两根阻值不同的电阻丝,可用这个装置来探究通电时间一定时,电流产生的热量与
的关系。
14.(2023·广元)某实验小组用如图所示的实验装置比较a、b两种液体的吸热情况,甲、乙两装置使用规格相同的电加热器、玻璃杯、温度计,两玻璃杯内的液体质量和初温都相同。实验中记录的数据如表。
甲 乙
记录次数
1
2
3
4
升高的温度(℃)
5
7.5
10
12.5
加热a的时间(min)
2
3
4
5
加热b的时间(min)
1
1.5
2
2.5
(1)分析表中数据可得:质量相等的液体a和液体b,升高相同的温度,a吸收的热量 (选填“>”“=”或“<”)b吸收的热量。
(2)本实验运用的物理学研究方法主要有 和转换法。
四、计算题
15.(2024·齐齐哈尔)如图所示为我国研制的四座氢燃料内燃机飞机验证机。该飞机使用氢为燃料,高压储氢罐可储氢4 kg,最大起飞质量可达1.2×103 kg。已知飞机静止在水平地面上时,轮胎与地面的总接触面积为0.2 m2;在空中以180 km/h的速度匀速直线巡航时,前置螺旋桨为飞机提供的牵引力为2×103 N。已知氢的热值为1.4×108 J/kg。求:
(1)发动机未工作前,飞机静止在水平地面上,达到最大起飞质量时对地面的压强;
(2)高压储氢罐内4 kg的氢完全燃烧放出的
热量;
(3)飞机以180 km/h的速度匀速直线巡航0.5 h,
前置螺旋桨为飞机提供的牵引力做的功。
16.(2024·济南历城区模拟)中国首个火星探测器“天问一号”的成功发射,是我国综合国力和创新能力提升的重要标志。如图是某次火箭发射时的场景。
甲 乙
目前运载火箭一般使用液态氢作为燃料、液态氧作为助燃剂,液态氢的热值为1.4×108 J/kg。火箭发射时的炙热火焰温度可超过3 300 ℃。为了保护发射台,在其下方建有一个巨大的“双向导流槽”(图甲),里面可储存500 t水。请通过计算回答:
(1)在标准大气压下,将500 t初温20 ℃的水加热至沸腾,水需要吸收的热量是多少焦?[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
(2)假设液态氢完全燃烧所放出的热量只有50%被这些水吸收,则这一过程中所消耗液态氢的质量是多少?
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备考精练5 热与能
题组一 基础知识精练
1. D 2. A 3. D 4. A 5. A 6. D 7. D 8. B 9. D 10. C
11. 热传递 15
12. 3.36×105 0.075
13. (1)秒表 (2)加热时间 (3)质量 升高的温度 (4)B 66 (5)水
14. (1)质量 接触杯底和杯壁 (2)相同 (3)快 放出
(4)位置(或深度)
15. (1)900 m (2)3.266×106 J
【解析】(1)3 min内飞行的水平路程
s=vt=5 m/s×3× 60 s=900 m
(2)消耗的汽油的质量为
m=ρ汽油V=0.71×103 kg/m3×100×10-6 m3=0.071 kg
3 min内消耗的汽油完全燃烧放出的热量
Q放=q汽油m=4.6×107 J/kg×0.071 kg=3.266×106 J
16. (1)80 kg (2)6.72×106 J
【解析】(1)水箱中水的体积V=80 L=80 dm3=80× 10-3 m3,
由ρ=得,水箱中水的质量
m水=ρV=1×103 kg/m3×80×10-3 m3=80 kg
(2)由题意可得, 水吸收的热量为
Q吸=c水m水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)× 80 kg ×(40 ℃ -
20 ℃ )=6.72×106 J
题组二 综合能力提升
1. CD 2. BC 3. AD 4. BC 5. CD 6. AD 7. ABD 8. AB
9. AC 10. AD
11. 压缩 比热容
12. 接触面的粗糙程度 大 4.2×106 J
13. (1)甲 质量相同的两种液体,加热相同时间,吸收的热量相同,甲温度变化小,故甲的吸热能力更强 (2)
(3)电阻
14. (1)> (2)控制变量法
15. (1)6×104 Pa (2)5.6×108 J (3)1.8×108 J
【解析】(1)飞机对水平地面的压力
F=G=mg=1.2×103 kg×10 N/kg=1.2×104 N
飞机对水平地面的压强
p===6×104 Pa
(2)氢气完全燃烧放出的热量为
Q放=m氢气q氢气=4 kg×1.4×108 J/kg=5.6×108 J
(3)由v=可得,飞机航行0.5 h的距离为
s=vt=180 km/h×0.5 h=90 km=9×104 m
牵引力做的功W=Fs=2×103 N×9×104 m=1.8×108 J
16. (1)1.68×1011 J (2)2.4×103 kg
【解析】(1)水需要吸收的热量Q吸=cm(t-t0)=4.2×
103 J/(kg·℃)×500×103 kg×(100 ℃-20 ℃)=1.68×1011 J。
(2)液态氢完全燃烧放出的热量Q放= = =3.36×1011 J,
完全燃烧的液态氢的质量m氢= = =2.4× 103 kg。
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