内容正文:
第11讲 内能
内容导航——预习三步曲
第一步:学
析教材 学知识:教材精讲精析、全方位预习
练习题 讲典例:教材习题学解题、快速掌握解题方法
练考点 强知识:核心考点精准练
第二步:记
串知识 识框架:思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握
第三步:测
过关测 稳提升:小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升
知识点1 物体的内能
1.下面的几幅图运用了______的方法说明分子也具有动能和势能。
2.分子由于______而具有的能叫做分子的动能。由于分子之间存在着相互______而具有的能,叫做分子的势能。物体内部______的________和________的总和叫做物体的内能。物体的温度越______,物体的内能越______。
3.对于如图所示中两只企鹅的对话,你有什么看法?
答:________________________________________。
知识点2 改变内能的方式
1.改变物体内能有______和______两种方式,二者在改变物体的内能上是______(选填“等效”或“不等效”)的。
2.热传递有______、______和______三种方式。
3.冬天,双手反复摩擦,手会感到暖和;用嘴对着双手“呵气”,手也会感到暖和。前者是利用______方式增加了手的内能,后者是利用______方式增加了手的内能。
4.如图所示,一个配有活塞的厚玻璃筒里放有一小团蘸了乙醚的棉花,把活塞迅速压下去,棉花燃烧起来了,在这个过程中,是通过______方式使空气内能______,温度______,达到棉花的燃点使棉花燃烧。
科
教材习题01
改变物体内能的方式有______和热传递两种,这两种方式改变物体内能的效果是______。其中热传递有三种方式,分别是______、______和______。
解题方法
改变物体内能有做功和热传递两种方式,做功是其他形式能与内能转化,热传递是内能转移,二者改变内能效果等效;热传递的三种基本方式就是热传导(如金属棒一端加热另一端变热 )、热对流(如烧开水时水的循环流动传递热量 )、热辐射(如太阳向地球传递热量 )。
【答案】做功;等效的;热传导、热对流、热辐射
教材习题02
如图 12-1-5 所示,放在热汤中的金属勺子很快变得烫手,这说明金属勺子的内能______(选填 “减少”“不变” 或 “增加”),这是通过______的方式改变了它的内能。
解题方法
热汤温度高,金属勺子温度低,存在温度差,通过热传递,内能从热汤转移到勺子,勺子内能增加,所以会烫手。
【答案】增加;热传递
教材习题03
当小朋友从滑梯上面滑下时,臀部的温度会升高,这是通过什么方式改变内能的?
解题方法
小朋友从滑梯滑下,臀部与滑梯间存在摩擦力,克服摩擦力做功,机械能转化为内能,使臀部内能增加、温度升高,是通过做功改变内能。
【答案】做功
教材习题04
某名同学用打气筒给篮球充气后,发现打气筒外壁的温度升高了,请解释这个现象产生的原因。
解题方法
充气过程包含两个做功改变内能的情况,一是活塞对筒内气体做功,二是活塞和筒壁间的摩擦做功,最终导致打气筒外壁温度上升。
【答案】用打气筒给篮球充气时,活塞压缩气体做功,使气体内能增加、温度升高,气体通过热传递使打气筒外壁温度升高;同时,活塞与打气筒壁之间摩擦做功,也会使打气筒外壁内能增加、温度升高
教材习题05
比较图 12-1-6 中三杯水的内能大小,并加以解释。
解题方法
内能的影响因素是质量、温度、状态等(这里是同一种物质水,状态相同),控制变量比较,先比温度相同看质量,再比质量相同看温度,从而得出三杯水内能大小关系 。
【答案】内能大小关系为(a)<(b)<(c)。因为内能与质量和温度有关,(a)(b)温度相同,(b)质量大,所以(b)内能大于(a);(b)(c)质量相同,(c)温度高,所以(c)内能大于(b)
考点一 改变内能的两种方式
【典例1】如图所示,女同学通过往手上哈气来取暖,她是利用 的方式来改变内能的;男同学通过两手互相搓来取暖,他是利用 的方式来改变内能的。
考点二 结合现象分析内能的相关知识
【典例2】如图所示,在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉,迅速压下活塞,观察到硝化棉燃烧起来。关于该实验,下列说法正确的是 ( )
A.硝化棉被点燃,表明筒内气体的温度降低
B.下压活塞的过程中,筒内气体的内能减小
C.下压活塞的过程中,活塞对筒内气体做了功
D.下压活塞的过程中,气体的内能转化为活塞的机械能
知识导图记忆
知识目标复核
一、物体的内能
1. 理解分子具有能量:知道分子因无规则运动具有动能(类比运动的篮球 ),因分子间相互作用力具有势能(引力势能类比自由下落苹果与地球,斥力势能类比被压缩弹簧 ),能通过类比建立分子能量的认知。
2. 掌握内能定义:清晰表述 “物体内所有分子动能与分子势能的总和叫做物体的内能”,明确内能是对物体内分子能量的整体概括。
3. 熟知内能影响因素:牢记 “同一物体温度越高,内能越多;温度相同的同种物质,质量越大,内能越多”,能依据此判断物体内能变化情况。
二、改变物体内能的方式
(一)做功改变内能
1. 认识做功实例:准确列举 “钻头钻金属块发热、快速搓手升温、压活塞使蘸乙醚棉花球燃烧” 等实例,理解这些情境中做功与内能变化的关联 。
2. 理解做功实质:明白做功改变内能是其他形式的能(如机械能 )与内能相互转化的过程,能结合实例分析能量转化方向。
(二)热传递改变内能
1. 掌握热传递方式:识别热传递的传导(如酒精灯加热金属棒使水升温 )、对流(如烧水时水的热传递 )、辐射(如太阳辐射加热水 )三种形式,能对应实例判断传递方式 。
2. 知晓热传递实例与实质:清楚 “橙汁加冰块降温” 等热传递实例,理解其实质是内能从高温物体(或部分 )向低温物体(或部分 )转移,能分析热传递中内能的转移路径。
(三)两种方式的关系
1. 理解等效性:确认做功和热传递对改变物体内能具有等效性,即相同的内能变化,可通过做功或热传递实现 。
2. 牢记内能单位:记住内能单位是焦耳,与功的单位一致,构建内能与功在单位上的关联认知。
一、单选题
1.糖画不只是美味佳肴,还是一门中国传统艺术。如图甲所示,制作糖画时,艺人舀起高温的液态糖浆,在水平桌面上将糖浆绘制成各种图案,最后等糖浆慢慢变硬。图乙为糖浆的温度随时间的变化图像。下列说法正确的是( )
A.糖浆凝固时,温度不断降低
B.制作糖画使用的糖是晶体
C.在图像中BC段,糖浆既不吸热,也不放热
D.糖浆在慢慢变硬的过程中内能不变
2.下列生活实例中,通过做功改变物体内能的是( )
A.冬天人们常用双手互相摩擦取暖
B.夏天吃雪糕可以解热
C.利用太阳能热水器“烧水”
D.使用热水袋觉得暖和
3.中国传统文化博大精深,传统民间艺人会制作一种“糖画”,先把糖加热到液体状态,用它画成栩栩如生的小动物图案,如图所示,等晾干后就成为“糖画”。下列关于“糖画”制作的表述正确的是( )
A.把糖加热到液态是熔化,要放热
B.晾干成“糖画”是凝固,要吸热
C.整个制作过程糖先熔化然后凝固
D.制作过程中糖的内能一直在增加
4.以下四个事例中能量转化过程与其他不相同的是( )
A.瓶塞冲出
B.搓手取暖
C.压缩冲程
D.钻木取火
5.小明家聚餐时想打开一瓶红酒,但家中没有起瓶器。爸爸用如图所示的方法对瓶口附近加热,瓶塞飞出的同时瓶口附近有“白气”出现。下列说法正确的是( )
A.“白气”的运动是分子运动
B.“白气”是升华形成的
C.瓶塞飞出后瓶内空气内能增大
D.瓶塞飞出时内能转化为机械能
6.关于内能,下列说法正确的是( )
A.图甲中,覆盖火山的皑皑白雪温度很低,没有内能
B.图乙中,炙热的铁水将温度传递给了较冷的容器
C.图丙中,活塞向下运动时压缩空气做功,使空气的内能减小
D.图丁中,人从滑梯上滑下时臀部发热,这是通过做功方式改变物体内能
二、填空题
7.舰载机在起飞过程中,机壳外的温度会升高,这是通过 (选填“做功”或“热传递”)的方式改变了机壳的内能。
8.如图,在汽缸A中密封有压缩空气,B是一个被销钉K锁住的活塞,C是一支温度计。若活塞与汽缸壁间没有摩擦,当把销钉拔出后,活塞向 (填“左”或“右”)运动,汽缸A内气体对外做功,温度计的示数 。
9.吃粽子、挂艾蒿是端午节的传统习俗。我们闻到艾蒿的清香味儿,说明分子在不停地做 运动; 煮粽子是通过 (选填“做功”或“热传递”)的方式增加了粽子的内能, 煮熟后,糯米粒儿会粘在一起,说明分子间存在 。
10.如图所示的火柴是实验室常用的点火工具。我们常将火柴头与擦火皮摩擦点燃火柴,这种点燃火柴的方式是通过 的方式改变了火柴头的内能;火柴燃烧时我们能闻到一股味道,这与分子在 运动有关。
11.如图所示是小红同学向空中抛出一个篮球,篮球落地后在地面弹跳的过程,每隔相等时间曝光一次所拍摄的照片。A、B是同一高度的两点,则A点的重力势能 B点的重力势能(选填“大于”、“小于”或“等于”);A点的机械能 B点的机械能(选填“大于”、“小于”或“等于”),A点的内能 B点的内能(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
12.热爱劳动的津津学做天津特色菜“贴饽饽熬鱼”。烹饪时主要是通过 的方式来增大食材的内能(选填“做功”或“热传递”);锅内冒出的大量“白气”是水蒸气 形成的小水滴(填物态变化名称)。
13.如图所示,小强用一根筷子用力摩擦可乐易拉罐,居然将一罐掉了环的可乐打开了。这是因为在筷子摩擦易拉罐的过程中,将 能转化为内能。通过 的方式使易拉罐外壳的内能增大,再通过 的方式使易拉罐内部气体内能增大,形成高压气体,将易拉罐顶开。
三、实验题
14.如图所示,是研究做功与内能改变的一个实验装置,玻璃瓶内装入少量的水,用塞子把瓶口塞紧,并用打气筒往瓶内打气,瓶内压强增大到一定程度时,塞子会从瓶口跳起来。
(1)在这一实验中,你应该注意观察的是 ;
A.打气的过程 B.打气的过程中瓶中的情况
C.塞子跳起的高度 D.塞子跳起的瞬间,瓶内发生的变化
(2)玻璃瓶内装入少量水的目的是 ;
(3)你所观察到的现象是瓶内出现白雾,这一现象所能说明的问题是 。
15.如图是探究固体熔化时温度变化规律的实验装置,两支试管中分别为初温和质量相同的A、B两种固态物质。根据实验记录的数据画出了温度一时间图象如图乙所示。
(1)在实验过程中,下列操作是为了使A、B两物质受热均匀的是 (选填序号)。
①使用水浴加热法加热
②使用酒精灯外焰加热
③烧杯底部垫有石棉网
(2)由图乙可知物质 (选填“A”或“B”)是晶体,其在熔化过程中吸收热量,温度 。
(3)A物质在第6分钟时的内能比第4分钟时的内能 (选填“一样”“小”或“大”)。
16.为了探究做功与物体内能变化的关系,某小组同学利用气压式喷雾器、数字式温度计、小风扇等进行实验,如图所示。
(1)该实验通过 的变化来反映气体内能的变化,这里所运用的物理研究方法是 ;
(2)图乙中,用手按压活塞快速打气的目的是 ;
(3)图丙中,打开喷嘴处的阀门,迅速放出喷雾器内一部分气体时,喷雾器前的小风扇转动,此时气体的内能转化为风扇的 ;
(4)比较甲和乙两图可知,外界对气体做功,气体内能 ;比较甲、丙两图可知,气体对外界做功,气体内能 。(选填“增大”“减小”或“不变”)
四、简答题
17.用打气筒向广口瓶内打气,当瓶塞跳起来时,瓶内出现了“白雾”。此时,迅速塞上瓶塞,继续向瓶内打气,如图所示,瓶内的“白雾”又会快速消失。请解释“白雾”又快速消失的原因。
18.冬天的清晨,小明到操场晨练,他两手分别接触双杠的钢铁和木材部分,感觉到钢铁部分更冷一些,是不是钢铁比木材的温度低呢?你能否用物理知识来解释上述现象?
五、综合题
19.汽车制动液俗称刹车油,汽车刹车时,驾驶员踩踏板通过刹车管线内的制动液把压力传递到刹车块,刹车块和车轮上的鼓轮摩擦,制止车轮转动,制动时因摩擦产生的热量会使制动液温度升高,如果温度过高,达到沸点,制动液就会产生大量气体,造成制动失灵。制动液的沸点在遇潮吸水后会下降,因此国家规定制动液沸点不得低于140℃。如表为某种制动液的含水量和对应的沸点。
含水量/%
0
1
2
3
4
5
6
沸点/℃
210
180
158
142
132
124
120
(1)刹车时,刹车块是通过 方式增加内能;制动液温度会升高,这是通过 方式增加了制动液的内能;
(2)利用表格中给出的数据,在坐标图中作出沸点与含水量的关系图象 ;
(3)当含水量约为 时,这种制动液就必须更换。
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第11讲 内能
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第一步:学
析教材 学知识:教材精讲精析、全方位预习
练习题 讲典例:教材习题学解题、快速掌握解题方法
练考点 强知识:核心考点精准练
第二步:记
串知识 识框架:思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握
第三步:测
过关测 稳提升:小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升
知识点1 物体的内能
1.下面的几幅图运用了类比的方法说明分子也具有动能和势能。
2.分子由于运动而具有的能叫做分子的动能。由于分子之间存在着相互作用力而具有的能,叫做分子的势能。物体内部所有的分子动能和分子势能的总和叫做物体的内能。物体的温度越高,物体的内能越大。
3.对于如图所示中两只企鹅的对话,你有什么看法?
答:右边企鹅说得对,因为一切物体都有内能。
知识点2 改变内能的方式
1.改变物体内能有做功和热传递两种方式,二者在改变物体的内能上是等效(选填“等效”或“不等效”)的。
2.热传递有传导、对流和辐射三种方式。
3.冬天,双手反复摩擦,手会感到暖和;用嘴对着双手“呵气”,手也会感到暖和。前者是利用做功方式增加了手的内能,后者是利用热传递方式增加了手的内能。
4.如图所示,一个配有活塞的厚玻璃筒里放有一小团蘸了乙醚的棉花,把活塞迅速压下去,棉花燃烧起来了,在这个过程中,是通过做功方式使空气内能增加,温度升高,达到棉花的燃点使棉花燃烧。
科
教材习题01
改变物体内能的方式有______和热传递两种,这两种方式改变物体内能的效果是______。其中热传递有三种方式,分别是______、______和______。
解题方法
改变物体内能有做功和热传递两种方式,做功是其他形式能与内能转化,热传递是内能转移,二者改变内能效果等效;热传递的三种基本方式就是热传导(如金属棒一端加热另一端变热 )、热对流(如烧开水时水的循环流动传递热量 )、热辐射(如太阳向地球传递热量 )。
【答案】做功;等效的;热传导、热对流、热辐射
教材习题02
如图 12-1-5 所示,放在热汤中的金属勺子很快变得烫手,这说明金属勺子的内能______(选填 “减少”“不变” 或 “增加”),这是通过______的方式改变了它的内能。
解题方法
热汤温度高,金属勺子温度低,存在温度差,通过热传递,内能从热汤转移到勺子,勺子内能增加,所以会烫手。
【答案】增加;热传递
教材习题03
当小朋友从滑梯上面滑下时,臀部的温度会升高,这是通过什么方式改变内能的?
解题方法
小朋友从滑梯滑下,臀部与滑梯间存在摩擦力,克服摩擦力做功,机械能转化为内能,使臀部内能增加、温度升高,是通过做功改变内能。
【答案】做功
教材习题04
某名同学用打气筒给篮球充气后,发现打气筒外壁的温度升高了,请解释这个现象产生的原因。
解题方法
充气过程包含两个做功改变内能的情况,一是活塞对筒内气体做功,二是活塞和筒壁间的摩擦做功,最终导致打气筒外壁温度上升。
【答案】用打气筒给篮球充气时,活塞压缩气体做功,使气体内能增加、温度升高,气体通过热传递使打气筒外壁温度升高;同时,活塞与打气筒壁之间摩擦做功,也会使打气筒外壁内能增加、温度升高
教材习题05
比较图 12-1-6 中三杯水的内能大小,并加以解释。
解题方法
内能的影响因素是质量、温度、状态等(这里是同一种物质水,状态相同),控制变量比较,先比温度相同看质量,再比质量相同看温度,从而得出三杯水内能大小关系 。
【答案】内能大小关系为(a)<(b)<(c)。因为内能与质量和温度有关,(a)(b)温度相同,(b)质量大,所以(b)内能大于(a);(b)(c)质量相同,(c)温度高,所以(c)内能大于(b)
考点一 改变内能的两种方式
【典例1】如图所示,女同学通过往手上哈气来取暖,她是利用 的方式来改变内能的;男同学通过两手互相搓来取暖,他是利用 的方式来改变内能的。
【答案】热传递;做功。
【解析】(1)用哈气来取暖是通过把哈气的内能传递给手,故为热传递.;(2)两手互搓取暖为两手相互摩擦做功,故为做功改变物体内能。
考点二 结合现象分析内能的相关知识
【典例2】如图所示,在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉,迅速压下活塞,观察到硝化棉燃烧起来。关于该实验,下列说法正确的是 ( )
A.硝化棉被点燃,表明筒内气体的温度降低
B.下压活塞的过程中,筒内气体的内能减小
C.下压活塞的过程中,活塞对筒内气体做了功
D.下压活塞的过程中,气体的内能转化为活塞的机械能
【答案】C。
【解析】A.硝化棉被点燃说明活塞下压过程中温度升高时硝化棉自燃,故A错误;B.硝化棉被点燃说明活塞下压过程中温度升高,内能增大,故B错误;C.活塞下压挤压空气,压缩空气体积,对空气做了功故C正确;D.下压活塞过程中是活塞机械能转化为空的内能,故D错误。
故选C。
知识导图记忆
知识目标复核
一、物体的内能
1. 理解分子具有能量:知道分子因无规则运动具有动能(类比运动的篮球 ),因分子间相互作用力具有势能(引力势能类比自由下落苹果与地球,斥力势能类比被压缩弹簧 ),能通过类比建立分子能量的认知。
2. 掌握内能定义:清晰表述 “物体内所有分子动能与分子势能的总和叫做物体的内能”,明确内能是对物体内分子能量的整体概括。
3. 熟知内能影响因素:牢记 “同一物体温度越高,内能越多;温度相同的同种物质,质量越大,内能越多”,能依据此判断物体内能变化情况。
二、改变物体内能的方式
(一)做功改变内能
1. 认识做功实例:准确列举 “钻头钻金属块发热、快速搓手升温、压活塞使蘸乙醚棉花球燃烧” 等实例,理解这些情境中做功与内能变化的关联 。
2. 理解做功实质:明白做功改变内能是其他形式的能(如机械能 )与内能相互转化的过程,能结合实例分析能量转化方向。
(二)热传递改变内能
1. 掌握热传递方式:识别热传递的传导(如酒精灯加热金属棒使水升温 )、对流(如烧水时水的热传递 )、辐射(如太阳辐射加热水 )三种形式,能对应实例判断传递方式 。
2. 知晓热传递实例与实质:清楚 “橙汁加冰块降温” 等热传递实例,理解其实质是内能从高温物体(或部分 )向低温物体(或部分 )转移,能分析热传递中内能的转移路径。
(三)两种方式的关系
1. 理解等效性:确认做功和热传递对改变物体内能具有等效性,即相同的内能变化,可通过做功或热传递实现 。
2. 牢记内能单位:记住内能单位是焦耳,与功的单位一致,构建内能与功在单位上的关联认知。
一、单选题
1.糖画不只是美味佳肴,还是一门中国传统艺术。如图甲所示,制作糖画时,艺人舀起高温的液态糖浆,在水平桌面上将糖浆绘制成各种图案,最后等糖浆慢慢变硬。图乙为糖浆的温度随时间的变化图像。下列说法正确的是( )
A.糖浆凝固时,温度不断降低
B.制作糖画使用的糖是晶体
C.在图像中BC段,糖浆既不吸热,也不放热
D.糖浆在慢慢变硬的过程中内能不变
【答案】B
【解析】A.由图乙可知,制作糖画使用的糖由液态变为固态的过程中,温度先降低后不变,再降低,而不是一直降低,故A错误;
B.由图乙可知,制作糖画使用的糖由液态变为固态的过程中,温度先降低后不变,再降低,符合晶体凝固的特征,所以制作糖画使用的糖是晶体,故B正确;
C.图像中BC段是糖浆的凝固过程,该过程中糖浆温度不变,放出热量,故C错误;
D.糖浆慢慢变硬是凝固过程,凝固放出热量,内能减少,故D错误。
故选B。
2.下列生活实例中,通过做功改变物体内能的是( )
A.冬天人们常用双手互相摩擦取暖
B.夏天吃雪糕可以解热
C.利用太阳能热水器“烧水”
D.使用热水袋觉得暖和
【答案】A
【解析】A.冬天人们常用双手互相摩擦取暖,属于摩擦生热,是通过做功改变物体的内能,故A符合题意;
B.夏天吃雪糕可以解热,属于热传递改变物体的内能,故B不符合题意;
C.利用太阳能热水器“烧水”,属于热传递改变物体的内能,故C不符合题意;
D.使用热水袋觉得暖和,属于热传递改变物体的内能,故D不符合题意。
故选A。
3.中国传统文化博大精深,传统民间艺人会制作一种“糖画”,先把糖加热到液体状态,用它画成栩栩如生的小动物图案,如图所示,等晾干后就成为“糖画”。下列关于“糖画”制作的表述正确的是( )
A.把糖加热到液态是熔化,要放热
B.晾干成“糖画”是凝固,要吸热
C.整个制作过程糖先熔化然后凝固
D.制作过程中糖的内能一直在增加
【答案】C
【解析】A.把糖加热,糖从固态变为液态,这个过程叫熔化,熔化吸热,故A错误;
B.晾干成糖画,糖从液体变为固态,这个过程叫凝固,要放热,故B错误;
C.整个制作过程糖先从固态变为液体,再从液态变为固态,先熔化然后凝固,故C正确;
D.制作过程中糖先吸热后放热,内能先增加后减少,故D错误。
故选C。
4.以下四个事例中能量转化过程与其他不相同的是( )
A.瓶塞冲出
B.搓手取暖
C.压缩冲程
D.钻木取火
【答案】A
【解析】A.瓶塞冲出,试管内气体对塞子做功,内能转化为机械能;
B.搓手取暖,双手克服摩擦做功,机械能转化为内能;
C.压缩冲程,活塞压缩缸内气体,对气体做功,机械能转化为内能;
D.钻木取火,钻头克服摩擦做功,机械能转化为内能;
综上所述,能量转化过程与其他不相同的是瓶塞冲出,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
5.小明家聚餐时想打开一瓶红酒,但家中没有起瓶器。爸爸用如图所示的方法对瓶口附近加热,瓶塞飞出的同时瓶口附近有“白气”出现。下列说法正确的是( )
A.“白气”的运动是分子运动
B.“白气”是升华形成的
C.瓶塞飞出后瓶内空气内能增大
D.瓶塞飞出时内能转化为机械能
【答案】D
【解析】A.瓶口附近的“白气”是水蒸气遇冷液化形成的水珠,分子运动肉眼看不见,故A错误;
B.瓶口附近的“白气”是水蒸气遇冷液化形成的水珠,故B错误;
C.瓶塞飞出后,瓶内空气的内能对瓶塞做功,将内能转化为瓶塞的机械能,内能减小,故C错误;
D.瓶塞飞出过程与热机做功冲程能量转化相同,都将内能转化为机械能,故D正确。
故选D。
6.关于内能,下列说法正确的是( )
A.图甲中,覆盖火山的皑皑白雪温度很低,没有内能
B.图乙中,炙热的铁水将温度传递给了较冷的容器
C.图丙中,活塞向下运动时压缩空气做功,使空气的内能减小
D.图丁中,人从滑梯上滑下时臀部发热,这是通过做功方式改变物体内能
【答案】D
【解析】A.任何物体在任何情况下都具有内能,覆盖火山的皑皑白雪温度很低,也有内能,故A错误;
B.炙热的铁水将热量传递给了较冷的容器,故B错误;
C.活塞向下运动时压缩空气做功,将机械能转化为内能,使空气的内能增大,故C错误;
D.人从滑梯上滑下时臀部发热,克服摩擦做功,这是通过做功方式改变物体内能,故D正确。
故选D。
二、填空题
7.舰载机在起飞过程中,机壳外的温度会升高,这是通过 (选填“做功”或“热传递”)的方式改变了机壳的内能。
【答案】做功
【解析】舰载机在起飞过程中,机壳与空气摩擦,空气对机壳做功,使机壳温度升高,内能增大,这是通过做功的方式改变了机壳的内能。
8.如图,在汽缸A中密封有压缩空气,B是一个被销钉K锁住的活塞,C是一支温度计。若活塞与汽缸壁间没有摩擦,当把销钉拔出后,活塞向 (填“左”或“右”)运动,汽缸A内气体对外做功,温度计的示数 。
【答案】 右 减小
【解析】[1][2]由题意可知,若活塞与汽缸壁间没有摩擦,当把销钉拔出后,活塞向右运动,汽缸A内气体对外做功,内能减小,温度减小,温度计的示数减小。
9.吃粽子、挂艾蒿是端午节的传统习俗。我们闻到艾蒿的清香味儿,说明分子在不停地做 运动; 煮粽子是通过 (选填“做功”或“热传递”)的方式增加了粽子的内能, 煮熟后,糯米粒儿会粘在一起,说明分子间存在 。
【答案】 无规则 热传递 引力
【解析】[1]能够闻到艾蒿的味道,这是扩散现象,说明分子在不停地做无规则运动。
[2]煮粽子是热量从温度高的物体传递到温度低的物体,则煮粽子是通过热传递的方式增加粽子的内能。
[3]糯米粒儿的米分子间由于相互作用力的引力而使米粘在一起。
10.如图所示的火柴是实验室常用的点火工具。我们常将火柴头与擦火皮摩擦点燃火柴,这种点燃火柴的方式是通过 的方式改变了火柴头的内能;火柴燃烧时我们能闻到一股味道,这与分子在 运动有关。
【答案】 做功
无规则
【解析】[1]火柴引燃过程,克服摩擦做功,内能增大,通过做功的方式增大火柴头的内能。
[2]火柴燃烧时能闻到一股味道,是由于分子运动到空气中,说明分子在不停地做无规则运动。
11.如图所示是小红同学向空中抛出一个篮球,篮球落地后在地面弹跳的过程,每隔相等时间曝光一次所拍摄的照片。A、B是同一高度的两点,则A点的重力势能 B点的重力势能(选填“大于”、“小于”或“等于”);A点的机械能 B点的机械能(选填“大于”、“小于”或“等于”),A点的内能 B点的内能(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
【答案】 等于 大于 小于
【解析】[1]篮球位于A、B两点时,其质量不变,高度相等,故其所具有的重力势能相等。
[2]由图可以看出,该过程中篮球被反弹的高度逐渐变小,说明在反弹过程中有一部分机械能转化成了其他形势的能,故该过程中的机械能是减小的,所以A点的机械能大于B点的机械能。
[3]篮球在跳动的过程中,由于与空气摩擦不断有机械能转化为内能,篮球的内能逐渐变大,所以A点的内能小于B点的内能。
12.热爱劳动的津津学做天津特色菜“贴饽饽熬鱼”。烹饪时主要是通过 的方式来增大食材的内能(选填“做功”或“热传递”);锅内冒出的大量“白气”是水蒸气 形成的小水滴(填物态变化名称)。
【答案】 热传递 液化
【解析】[1]烹饪时锅下有燃料燃烧释放热量,锅中食物吸收热量,所以主要是通过热传递的方式来增大食材的内能。
[2]锅内冒出的大量“白气”是水蒸气变成的小水滴,由气体变成液体,所以是液化现象。
13.如图所示,小强用一根筷子用力摩擦可乐易拉罐,居然将一罐掉了环的可乐打开了。这是因为在筷子摩擦易拉罐的过程中,将 能转化为内能。通过 的方式使易拉罐外壳的内能增大,再通过 的方式使易拉罐内部气体内能增大,形成高压气体,将易拉罐顶开。
【答案】 机械 做功 热传递
【解析】[1][2]筷子在摩擦易拉罐时,需要克服摩擦做功,筷子的机械能转化为易拉罐的内能,所以易拉罐内能是通过做功方式增大的。
[3]易拉罐的内能增大,温度升高,温度高于内部气体的温度,内部气体吸收热量,内能增大,形成高压气体。气体的内能是通过热传递的方式增大的。
三、实验题
14.如图所示,是研究做功与内能改变的一个实验装置,玻璃瓶内装入少量的水,用塞子把瓶口塞紧,并用打气筒往瓶内打气,瓶内压强增大到一定程度时,塞子会从瓶口跳起来。
(1)在这一实验中,你应该注意观察的是 ;
A.打气的过程 B.打气的过程中瓶中的情况
C.塞子跳起的高度 D.塞子跳起的瞬间,瓶内发生的变化
(2)玻璃瓶内装入少量水的目的是 ;
(3)你所观察到的现象是瓶内出现白雾,这一现象所能说明的问题是 。
【答案】 D 见解析 物体对外做功,温度降低,内能减少
【解析】(1)[1]本实验需要观察瓶塞跳起的瞬间瓶内出现的现象,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
(2)[2]玻璃瓶内装入少量的水,用打气筒往瓶内打气,瓶内气体温度升高,瓶内水汽化,产生大量的水蒸气,当气体对瓶塞做功,瓶塞跳起时,观察水蒸气的液化现象。
(3)[3]当瓶内气体冲开瓶塞时,因为瓶内气体对塞子做功,内能减少,温度降低,瓶内的水蒸气液化形成雾,此现象说明物体对外做功,温度降低,内能减少。
15.如图是探究固体熔化时温度变化规律的实验装置,两支试管中分别为初温和质量相同的A、B两种固态物质。根据实验记录的数据画出了温度一时间图象如图乙所示。
(1)在实验过程中,下列操作是为了使A、B两物质受热均匀的是 (选填序号)。
①使用水浴加热法加热
②使用酒精灯外焰加热
③烧杯底部垫有石棉网
(2)由图乙可知物质 (选填“A”或“B”)是晶体,其在熔化过程中吸收热量,温度 。
(3)A物质在第6分钟时的内能比第4分钟时的内能 (选填“一样”“小”或“大”)。
【答案】(1)①③
(2) B 保持不变
(3)大
【解析】(1)为了使A、B两物质受热均匀,我们需要采取一些措施。其中,①使用水浴加热法加热是一个很好的选择,因为水浴加热可以确保试管中的物质受热均匀,避免局部过热或过冷。②使用酒精灯外焰加热虽然可以提高加热效率,但与受热均匀性关系不大。③烧杯底部垫有石棉网也是为了确保烧杯底部受热均匀,进而使试管中的物质受热均匀。
故选①③。
(2)从图象中可以看出,B物质在熔化过程中温度保持不变,这是晶体的典型特征。而A物质在熔化过程中温度不断升高,这是非晶体的特征。因此,我们可以判断A物质是非晶体,B物质是晶体。晶体在熔化过程中虽然吸收热量,但温度保持不变。
(3)内能是物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和。对于同一物体来说,温度越高,分子运动越剧烈,内能就越大。从图象中可以看出,A物质在第6分钟时的温度高于第4分钟时的温度,因此第6分钟时的内能也比第4分钟时的内能大。
16.为了探究做功与物体内能变化的关系,某小组同学利用气压式喷雾器、数字式温度计、小风扇等进行实验,如图所示。
(1)该实验通过 的变化来反映气体内能的变化,这里所运用的物理研究方法是 ;
(2)图乙中,用手按压活塞快速打气的目的是 ;
(3)图丙中,打开喷嘴处的阀门,迅速放出喷雾器内一部分气体时,喷雾器前的小风扇转动,此时气体的内能转化为风扇的 ;
(4)比较甲和乙两图可知,外界对气体做功,气体内能 ;比较甲、丙两图可知,气体对外界做功,气体内能 。(选填“增大”“减小”或“不变”)
【答案】(1) 温度计示数 转换法
(2)对气体做功
(3)机械能
(4) 增大 减小
【解析】(1)[1][2]由题意知,实验中有数字式温度计,可以测量气体的温度,因此根据转换法,该实验是通过温度计示数的变化来反映气体内能的变化。
(2)做功可以改变物体的内能,所以用手按压活塞快速打气,此时活塞对气体做功,使气体的内能变大。
(3)打开喷嘴处的阀门,迅速放出喷雾器内一部分气体时,里面的气体对外做功,喷雾器前的小风扇转动,所以气体的内能转化为风扇的机械能。
(4)[1]比较甲、乙两图,用手按压活塞,对喷雾器内气体做功,观察到气体温度上升,即气体内能增大,所以外界对气体做功,气体的内能增大
[2]比较甲、丙两图,气体被放出,使得风扇转动,即气体对外界做功,此时,观察到喷雾器内气体温度下降,即气体内能减小,所以气体对外界做功,气体内能减小。
四、简答题
17.用打气筒向广口瓶内打气,当瓶塞跳起来时,瓶内出现了“白雾”。此时,迅速塞上瓶塞,继续向瓶内打气,如图所示,瓶内的“白雾”又会快速消失。请解释“白雾”又快速消失的原因。
【答案】见解析
【解析】再次打气时,活塞对瓶内气体做功,使瓶内的气体内能增加,温度升高,瓶内气体的温度高于小水珠温度, 小水珠从瓶内气体吸热,温度也升高,小水珠的温度越高,蒸发得越快,小水珠很快又变为水蒸气,所以快速消失。
18.冬天的清晨,小明到操场晨练,他两手分别接触双杠的钢铁和木材部分,感觉到钢铁部分更冷一些,是不是钢铁比木材的温度低呢?你能否用物理知识来解释上述现象?
【答案】见解析
【解析】在冬天清晨,环境温度较低,双杠的钢铁部分和木材部分处于相同环境,经过热传递后,它们的温度是相同的 。小明感觉钢铁部分更冷,原因在于:钢铁是热的良导体,当手接触钢铁时,手上的热量能迅速被传导出去,手的温度快速下降,所以感觉更冷;而木材是热的不良导体,手接触木材时,热量传导较慢,手的温度下降相对缓慢,感觉就没有那么冷。
五、综合题
19.汽车制动液俗称刹车油,汽车刹车时,驾驶员踩踏板通过刹车管线内的制动液把压力传递到刹车块,刹车块和车轮上的鼓轮摩擦,制止车轮转动,制动时因摩擦产生的热量会使制动液温度升高,如果温度过高,达到沸点,制动液就会产生大量气体,造成制动失灵。制动液的沸点在遇潮吸水后会下降,因此国家规定制动液沸点不得低于140℃。如表为某种制动液的含水量和对应的沸点。
含水量/%
0
1
2
3
4
5
6
沸点/℃
210
180
158
142
132
124
120
(1)刹车时,刹车块是通过 方式增加内能;制动液温度会升高,这是通过 方式增加了制动液的内能;
(2)利用表格中给出的数据,在坐标图中作出沸点与含水量的关系图象 ;
(3)当含水量约为 时,这种制动液就必须更换。
【答案】 做功 热传递 3.2%
【解析】(1)[1]制动时,刹车块和车轮上的鼓轮摩擦产生热量,刹车块是通过做功方式增加内能的。
[2]刹车时产生的热量会通过热传递传给制动液,使得制动液内能增加温度升高。
(2)[3]利用描点法作图,如图:
(3)[4]当制动液沸点为140℃时,对应的含水量约为3.2%,此时制动液必须更换。
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