第十四章 内能与热机 拔尖测评-【拔尖特训】2025-2026学年新教材九年级全一册物理(沪科版2024)

物理(沪科版)九年级 3 第十四章拔尖测评 ◎ 满分:100分 ◎ 时间:60分钟 姓名: 得分: 一、 选择题(每小题3分,共30分) 1. 如图是帝企鹅爸爸将企鹅蛋夹在肚皮和脚掌之间进行孵化的情景, 企鹅爸爸要在-60℃的严寒中站立近两个月,以保证企鹅蛋不碰触 冰面。下列有关说法正确的是 ( ) A. 孵蛋过程中,企鹅爸爸会将自己的温度传递给企鹅蛋 B. 孵蛋过程中,企鹅爸爸自身的热量会减小 C. 企鹅蛋刚接触冰面时,企鹅蛋会将内能传递给冰面,温度降低 D. 企鹅蛋接触冰面会冻坏,说明冰面的内能一定小于企鹅蛋的 内能 (第1题) (第2题) 2. “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 3. 如图甲,利用相同规格的加热器加热等质量的a、b两种液体,得到 温度随时间变化的图像如图乙,分析可知 ( ) (第3题) A. 相同时间内a中加热器产生的热量比b中的多 B. a和b的吸热能力都随着温度的升高不断增大 C. 升高相同温度a所用时间比b少,a的吸热能力比b弱 D. 相同时间内a升高的温度比b多,a的吸热能力比b强 4. 某固态物体的质量为m,其比热容为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t3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0~t2时间段,该物体吸收的热量为cm(T2-T1) B. 在t2~t4时间段,该物体的比热容先增大后减小 (第4题) C. 在t4~t5 时间段,该物体放 出 的 热 量 为 cm(T2-T1)(t5-t4) t1 D. 该物体在t5~t6 时间段的比 热容等于在0~t1时间段的比热容 5. 以下过程不发生物态变化,初温相同的两块金属甲、乙吸收了相同 热量,甲的末温比乙的低,那么初温相同的甲、乙放出相同热量 ( ) A. 甲的末温比乙的低,但无法判断甲、乙比热容哪一个大 B. 甲的末温比乙的高,但无法判断甲、乙比热容哪一个大 C. 甲的末温比乙的高,且可以判断甲、乙比热容哪一个大 D. 无法判断甲、乙的末温哪一个高,且无法判断甲、乙比热容哪一 个大 6. 九年级的你体育锻炼完回到教室,用两个相同的杯子从饮水机分别 接了部分热水和部分冷水,准备用两杯水混合来得到温度适宜的饮 用水。已知热水有100g,且初温为93℃,你先将冷水杯内一半的 冷水倒入热水杯内,摇匀且稳定后,热水杯内水的温度降低到 63℃;你再将冷水杯内剩余冷水的一半倒入热水杯内,摇匀且稳定 后,热水杯内的水温降低到57℃;你最后将冷水杯内剩余的冷水全 部倒入热水杯内,摇匀且稳定后,终于温度适中(整个过程中水没有 溢出杯子,不计水的质量变化、状态变化和热量损失)。混合前冷水 的质量和最终混合后水的温度为 ( ) A. 25g 21℃ B. 50g 21℃ C. 100g 53℃D. 200g 53℃ 7. 19世纪人类发明了汽油机。一台四冲程汽油机的一个冲程中,火花 塞点火,燃料猛烈燃烧,产生高温高压的气体推动活塞对外做功,则 该冲程 ( ) A. 是压缩冲程 B. 气体对外做功,内能转化为机械能 C. 活塞依靠飞轮的惯性而运动 D. 气体对外做功,气体的内能增加 8. 一台单缸四冲程柴油机的转速是800r/min,做功冲程时推动活塞 一次做功1500J,那么,这台柴油机的功率为 ( ) A. 10kW B. 15kW C. 20kW D. 1200kW 9. 下列关于燃料热值的说法正确的是 ( ) A. 燃料燃烧越充分,其热值越大 B. 燃料的热值越小,完全燃烧放出的热量越少 C. 一瓶酒精用去1 3 ,剩余酒精的热值将减小 D. 焦炭的热值是3.0×107J/kg,表示1kg焦炭完全燃烧能放出 3.0×107J的热量 10. 如图所示是汽油机的能量流向图,对照此图,下列说法不正确的是 ( ) (第10题) A. 废气带走的热量所占的比例 最大,减少该部分能量损失 可以提高热机效率 B. 冷却水能量的二次利用可以 提高能量的利用率 C. 增加该汽油机的工作时间会 提高其机械效率 D. 该汽油机的效率为30% 二、 填空题(每空2分,共30分) 11. 如图所示,小宇做了一个简单的思维导图来弄清楚“热量”“内能” 与“温度”的关系,请补充图中① ,② (选填“一 定”或“不一定”)两处空白。 (第11题) (第13题) 12. 小明家有两口轻重不同的铁锅,长期使用的过程中发现:把菜倒入 “火辣辣”的锅中,如果用重的那口,火力依旧,很适合“爆炒”;如果 用轻的那口,火力大减,立刻就变得“温吞吞”的。这是因为重的那 口锅,内能较 ,温度降低得较 。 13. 小明在做“探究不同物质吸热升温特点”的实验时,用同一酒精灯 分别给质量相等的水和食用油加热,可以认为单位时间内它们吸 收的热量 (选填“相等”或“不相等”)。用实验测得的数据 画出它们升高的温度ΔT 随时间t变化的图像如图所示,它们都是 过原点的直线,即ΔT=kt,温度升高ΔT1 过程中食用油吸收的热 量 (选填“大于”“小于”或“等于”)水吸收的热量;用m 表 示水的质量,c1 和c2 分别表示水和食用油的比热容,则两条直线 的k值之比k水∶k食用油等于 。 14. 已知砂石和水的比热容之比为1∶4,砂石和水的密度之比为3∶ 2。当质量相等的砂石和水升高相同的温度时,它们吸收的热量之 比为 。 当相同体积的砂石和水吸收相同的热量时,它们升 高的温度之比为 。(吸热过程中没有发生物态变化) 15. 如图所示是四冲程汽油机工作过程中 冲程示意图,实际 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 4 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。 (第15题) (第17题) 16. 在1个标准大气压下,小明用天然气灶将质量为1kg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20kg,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4.2×103J/(kg·℃),天然气的热值是3.2×107J/m3] 17. 氢能是新能源利用的新潮流,加快氢能产业发展成为实现“碳达 峰、碳中和”的重要举措。如图所示是市场上的某品牌氢能自行 车,一次性充满0.02kg氢气,2h能匀速骑行50km,氢能自行车 与骑行者总质量为84kg,骑行时受到的阻力为总重的5%,氢气热 值为1.4×108J/kg。氢气完全燃烧产生的热量是 J,氢气 的利用效率是 。(g取10N/kg) 三、 实验题(10分) 18. 如图是“探究水和煤油的吸热能力”的实验装置,实验数据记录 如表。 (第18题) 物 质 初温/℃ 加热时间/min 末温/℃ 水 20 4 30 煤油 20 4 40 (1) 实验中利用相同规格的电加热器给水和煤油加热,需要控制水 和煤油的 (选填“质量”或“体积”)相等。 (2) 本实验是通过比较 来反映水和煤油吸热能力 的强弱的。分析数据可知 (选填“水”或“煤油”)的吸热能 力较强。 (3) 若实验中水的质量是200g,加热4min,水吸收的热量为 J。[c水=4.2×103J/(kg·℃)] (4) 汽车发动机用水作为冷却剂,这是利用了水 的性质。 四、 解答题(共30分) 19. (6分)很多同学在课间做过扭转矿泉水瓶的物理小实验,如图所 示,在瓶里装有少量的水,盖紧瓶盖,使劲拧瓶的下部,使其严重变 形,然后快速拧松瓶盖(对着没人的方向),瓶盖被弹飞数米远,同 时观察到瓶口和瓶内有白雾产生。请你用学过的物理知识解释瓶 盖为什么被弹飞? 为什么有白雾产生? (第19题) 20. (10分)如图(a)所示,A、B 是两个底部装有完全相同的加热器的 容器,加热器产生的热量90%可以被容器中的液体吸收,已知加热 器每秒钟放出热量1000J。现将甲、乙两种液体分别倒入A、B 容 器中,其中甲液体的比热容为2×103J/(kg·℃);让两个加热器同 时开始工作,60s后停止加热,然后立即将质量为2.7kg的合金球 迅速放入乙液体中(从球放入到达到热平衡不计热损失),它们的 温度随时间变化图像如图(b)所示。则: (1) 加热20s时,乙液体吸收的热量为多少? (2) 甲液体的质量为多少? (3) 合金球的比热容为多少? (第20题) 21. (6分)某建筑工地上,起重机在10s内将质量为2.15t的重物沿竖 直方向匀速提升6m,此过程起重机消耗柴油0.01kg。柴油的热 值q取4.3×107J/kg,g取10N/kg。 (1) 求重物上升的速度。 (2) 求起重机提升重物的功率。 (3) 若将起重机提升重物做的功与消耗的柴油完全燃烧释放的热 量之比定义为其提升效率,用字母η表示,求起重机的提升效率。 22. (8分)阅读短文,回答问题。 航速优化 化石燃料的广泛应用加快了人类文明的进程,但同时也污染 了环境。因为大量燃烧化石燃料,大气中CO2 浓度增加,引起温 室效应而导致全球变暖。人们意识到环境保护的重要性,开始从 各个方面着手减少碳排放。 船舶航行大多使用柴油发动机,航行时受到的阻力通常和航 行速度的平方成正比。降低航速可以大大减小航行阻力,发动机 对推进设备做功的功率即推进功率就会大大减小,从而减少燃油 消耗。但航速不是越小越好,因为船舶航行过程中除了推进设备, 还有其他辅助设备工作,需要发动机做功。航速减小后,一段航程 所需的航行时间就会延长,虽然推进功减少,但辅助功增加了。发 动机要做的功包括推进功和辅助功两部分。航速优化就是要找到 适合的航速,使发动机做的总功减少,达到节能减排的目的。 (1) 在柴油发动机的工作循环中,排出 CO2 等气体的冲程 是 。 (2) 若船舶以速度v匀速直线航行,航行时受到的阻力f=kv2(k 为常 量),则 理 想 情 况 下,推 进 功 率 和 速 度 的 关 系 为 P推= 。 (3) 某船舶航行时,每公里航程的推进功、辅助功和航速的关系如 图所示,则最省油的航速约为 m/s。 (第22题) (4) 若题(3)中船舶的最大航速为10m/s,柴油发动机的效率为 40%,柴油的热值为4.3×107J/kg,则航速从最大航速降低到最省 油航速,每公里航程少消耗柴油约为 kg。(结果保留两位 小数) 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 续熔化 解析:(1) 采用水浴法可使 试管内的固态物质受热均匀,且固态 物质的温度变化较慢,易于观察与记 录。(2) 海波是晶体,在熔化过程中, 温度保持不变,故a是海波的熔化图 像。由图乙可知,第4~12min,海波 在熔化过程中,处于固液共存态;熔化 过程所用时间为12min-4min= 8min。(3) 由图像可知,海波在熔化 时,温度保持48℃不变,此温度是海 波的熔点。(4) 停止加热时,烧杯内 水的温度没有立刻降下来,仍高于海 波的熔点,所以海波可以从水中吸收 热量,继续熔化,所以小明的结论不 可信。 18. (1) BC 固液共存 (2) 凝华 低于 解析:(1) 根据题图乙所示的 图像中BC 段可知,冰在熔化过程中, 温度保持不变,说明冰是晶体;晶体在 熔化 过 程 中 处 于 固 液 共 存 状 态。 (2) 白霜是空气中的水蒸气遇冷迅速 降温凝华形成的小冰晶;水蒸气遇到 低于0℃的物体凝华形成小冰晶,所 以冰与盐水混合物的温度低于0℃。 19. 水中杂质越多,水的凝固点越低 护路工人常在路面上撒大量的盐,以 避免“夜冻昼化”现象,即在相同气温 条件下,冰雪熔化成的水的凝固点降 低,不再结冰 取相同的三个杯子,盛 相同体积的清水、淡盐水、浓盐水,放 入冰箱里,每隔5min用温度计测一 次温度,并观察是否有结冰现象,若结 冰,结冰的先后顺序是否是清水、淡盐 水、浓盐水 20. (1) 需要 (2) 升高 不变 低 于 (3) c (4) C 四、 21. 解析:(1) 据第一自然段可 知,晶体的熔点与其所含杂质多少有 关;据第二自然段可知,晶体熔点与其 所受压强的大小有关。(2) 据第二自 然段可知,滑冰鞋上加冰刀,可以增大 对冰的压强,使接触面上冰的熔点降 低,熔化成液体,减小了接触面的粗糙 程度,从而减小了摩擦力的作用,使得 运动员滑得更远、更省力。 第十四章拔尖测评 一、 1. C 解析:孵蛋过程中,企鹅爸 爸会将热量传递给企鹅蛋,传递的是 热量,不是温度,故A错误;孵蛋过程 中,企鹅爸爸自身的内能会减小,内能 是状态量,热量是过程量,企鹅爸爸自 身具有的能量是内能,故B错误;企 鹅蛋刚接触冰面时,由于企鹅蛋与冰 之间存在温度差,企鹅蛋会将内能传 递给冰面,温度降低,故C正确;内能 的大小不仅与温度有关,还与物质的 种类、状态、质量等因素有关,只由温 度不能判断内能的大小,故D错误。 2. A 解析:“煮”是通过热传递改变 物体内能的。热水暖手是通过热传递 来改变内能,与“煮”在改变物体内能 的方式上相同,A符合题意;钻木取 火、搓手取暖、擦燃火柴都是通过做功 来改变内能,与“煮”在改变物体内能 的方式上不相同,B、C、D 不 符 合 题意。 3. C 解析:加热器规格相同,所以相 同时间内a、b中加热器产生的热量 相同,故A错误;物体的吸热能力与 物质的种类和状态有关,与吸收热量 的多少和温度的升高多少都无关,故 B错误;升高相同温度a所用时间比b 少,说明a吸收的热量少,a的吸热能 力弱,故C正确;相同时间内a、b吸 收热量相同,a升高的温度比b多,说 明a 的吸热能力弱,故D错误。故 选C。 4. D 解析:由图可知,图像为晶体熔 化和凝固时的温度与时间关系的图 像;在0~t1时间段,该物体的温度由 T1升高至T2,物体的比热容为c,物 体吸收的热量Q1=cm(T2-T1),在 t1~t2 时间段,物体熔化的过程继续 吸收热量,所以0~t2 时间段,该物体 吸收的热量大于cm(T2-T1),故A 错误;由图可知,该物体在t2~t4 时 间段,均处于液态,物体的状态不变, 其比热容不变,故B错误;由于该物 体熔化过程中吸收的热量等于液态该 物质凝固过程中放出的热量,在t4~ t5时间段,该物体放出的热量等于在 t1~t2 时间段吸收的热量,该物体在 t1~t2 时间段吸收的热量为Q2,由题 意知物体在相同时间内吸收的热量相 等,即 Q2 t2-t1 = Q1 t1 ,解 得 Q2 = cm(T2-T1)(t2-t1) t1 ,故C错误;由 图可知,该物体在t5~t6 时间段,处 于固态,该物体在0~t1 时间段,也处 于固态,物体的状态相同,比热容相 同,故D正确。 5. B 解析:初温相同的两块金属甲、 乙吸收了相同热量,甲的末温比乙的 低,说明吸收相同的热量,甲温度变化 比乙温度变化慢,由此可知,初温相同 的甲、乙放出相同热量,甲、乙温度都 降低,由于甲温度变化比乙温度变化 慢,所以甲的末温比乙的末温高,但由 于不知道甲、乙两块金属的质量关系, 所以无法判断甲、乙的比热容哪一个 大,故 A、C、D不符合题意,B符合 题意。 6. D 解析:设热水的质量为m1,冷 水的质量为m2,冷水的初始温度为 t0,将冷水杯内一半的冷水倒入热水 杯内,摇匀且稳定后,热水杯内水的温 度降低到63℃,根据冷水吸收的热量 等于热水放出的热量,即Q吸=Q放 可 得c水× m2 2 × (63℃-t0)=c水 × m1×(93℃-63℃) ①;再将冷水 杯内剩余冷水的一半倒入热水杯中, 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 56 摇匀且稳定后,热水杯内水的温度降 低到57℃,同理可得c水 × m2 4 × (57℃-t0)=c水 × m1+m22 × (63℃-57℃) ②,联立①②解得:t0= 33℃,m1∶m2=1∶2,则m2=200g; 设当最后将冷水杯内剩余的冷水全部 倒入热水杯内后的最终温度是t,则 c水× m2 4 × (t-t0)=c水 × m1+ 3m2 4 ×(57℃-t) ③,把t0= 33℃、m1=100g、m2=200g代入③ 式,解得t=53℃。故选D。 7. B 解析:火花塞点火,燃料猛烈燃 烧,产生高温高压的气体推动活塞对 外做功,将内能转化为机械能,这是做 功冲程,故A不符合题意,B符合题 意;在做功冲程中,是高温高压的气体 推动活塞运动,而不是活塞依靠飞轮 的惯性运动,故C不符合题意;在做 功冲程中,气体对外做功,其内能会减 小,故D不符合题意。故选B。 8. A 解析:飞轮转速为800r/min, 因为一个工作循环中活塞往复2次, 飞轮转动2r,做功1次,所以该柴油 机1min内对外做功400次,该柴油 机1min内 做 的 总 功 W =400× 1500J=6×105J,柴油机的功率P= W t= 6×105J 60s =1×10 4W=10kW。 9. D 解析:热值是燃料的属性,燃料 的热值仅与燃料的种类有关,与燃料 的燃烧程度无关,A错误;根据Q= mq可知,放出的热量与热值、质量有 关,B错误;一瓶酒精用去13 后,质量 减小,但是热值不变,C错误;焦炭的 热值是3.0×107J/kg,它表示的意思 是1kg的焦炭完全燃烧时放出的热 量是3.0×107J,D正确。 10. C 二、 11. ① 热传递 ② 不一定 解析:改变内能的方式:做功和热传 递;做功是能量的转化,热传递是能量 的转移;同一物体,温度升高(降低), 内能一定增加(减少);但内能增加(减 少),温度不一定升高(降低),如晶体 熔化时,吸收热量,内能增加,温度 不变。 12. 大 慢 13. 相等 小于 c2∶c1 解析:用 同一酒精灯分别给质量相等的水和食 用油加热,可以认为相同时间(或单位 时间)内它们吸收的热量相等。由图 像可知,在温度升高ΔT1 的过程中, 食用油的加热时间较短,食用油吸收 的热量小于水吸收的热量。由ΔT= kt可知,当t相同(即Q吸 相同)时, k水 k食用油= ΔT水 ΔT食用油 ① 。由ΔT= Q吸 cm 可 知,当Q吸、m相同时, ΔT水 ΔT食用油= c2 c1 ② , 由①②可得 k水 k食用油= c2 c1 。 14. 1∶4 8∶3 解析:砂石和水的 质量相等,升高的温度相同,由Q= cmΔt可得 Q砂石 Q水 = c砂石mΔt c水mΔt = c砂石 c水 = 1 4 ;砂石和水的体积相同,由ρ= m V 可 得 m砂石 m水 = ρ砂石V ρ水V =ρ 砂石 ρ水 =32 ,由Q= cmΔt可得,砂石和水吸收相同的热 量 时 升 高 的 温 度 之 比 Δt砂石 Δt水 = Q c砂石m砂石 Q c水m水 = c水m水 c砂石m砂石= 4×2 1×3= 8 3 。 15. 压缩 比热容 16. 3.36×105 0.075 17. 2.8×106 75% 解析:氢气完 全燃烧产生的热量Q放=m氢气q氢气= 0.02kg×1.4×108J/kg=2.8×106J; 骑行时受到的阻力f=0.05G总 = 0.05m总g=0.05×84kg×10N/kg= 42N,自行车匀速直线行驶,受到的牵 引力与阻力是一对平衡力,则牵引力 F=f=42N,牵引力做的功 W= Fs=42N×50×103m=2.1×106J, 氢气的利用效率η= W Q放 ×100%= 2.1×106J 2.8×106J×100%=75% 。 三、 18. (1) 质量 (2) 水和煤油温 度的变化 水 (3) 8.4×103 (4) 比热容大 解析:(1) 根据控制 变量法可知,探究水和煤油的吸热能 力的实验中,应保证水和煤油的质量 相等。(2) 本实验中用相同规格的电 加热器对初温和质量相同的水和煤油 加热相同时间,水和煤油吸收热量相 同,末温不同,即升高的温度不同,所 以本实验通过水和煤油温度的变化反 映水和煤油吸热能力的强弱;由表中 数据可知,加热4min,水的温度升高了 10℃,煤油的温度升高了20℃,所以 水的吸热能力强。(3) 水吸收的热量 Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)× 0.2kg×(30℃-20℃)=8.4× 103J。(4) 因为水的比热容大,和相 同质量的其他物质相比,升高相同的 温度,水吸收的热量多,所以汽车发动 机用水作为冷却剂。 四、 19. 解析:使劲拧瓶的下部时,瓶 子内的体积变小,此时压缩瓶内气体 做功,机械能转化为内能,瓶内气体内 能增大,温度升高,瓶中的部分水变成 水蒸气;拧松瓶盖,瓶内空气对瓶盖做 功,内能转化为机械能,所以瓶盖被弹 飞;当瓶盖弹飞时,瓶内及瓶口有白 雾,这是因为瓶内气体(包含水蒸气) 对外做功,内能减小,温度降低,水蒸 气液化形成了小水滴。 20. 解析:(1) 加热20s时,加热器放出 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 66 热量Q放=1000J/s×20s=2×104J; 乙液体 吸 收 的 能 量 Q乙吸 =Q放 × 90%=2×104J×90%=1.8×104J。 (2) A、B 是两个底部装有完全相同 的加热器的容器,故加热20s时,甲 液体吸收的热量等于乙液体吸收的热 量,Q甲吸=Q乙吸=1.8×104J,甲液体 的 质 量 m甲 = Q甲吸 c甲(t-t0) = 1.8×104J 2×103J/(kg·℃)×(40℃-10℃) = 0.3kg。(3) 由图乙可知,加热60s乙 液体升高的温度 Δt乙升 =60℃- 10℃=50℃,加热60s乙液体吸收的 热量Q乙吸'=3Q乙吸=3×1.8×104J= 5.4×104J;合金球放入乙液体后,乙 液体 放 热 时 降 低 的 温 度 Δt乙降 = 60℃-40℃=20℃,合金球放入乙 液体后,乙液体放出的热量Q乙放= c乙m乙Δt乙降,则两过程中乙液体放出 的热 量 与 其 吸 收 的 热 量 的 比 值 Q乙放 Q乙吸'= c乙m乙Δt乙降 c乙m乙Δt乙升= Δt乙降 Δt乙升= 20℃ 50℃= 2 5 ,所 以 Q乙放 = 25Q乙吸'= 2 5 × 5.4×104J=2.16×104J;从球放入到 达到热平衡,不计热损失,则Q球吸= Q乙放=2.16×104J,由图像可知,合 金球放入乙液体后,合金球的温度从 20℃升高到40℃,则合金球升高的 温度Δt球升=40℃-20℃=20℃,由 Q=cmΔt 可得,合 金 球 的 比 热 容 c球 = Q球吸 m球Δt球升 = 2.16×104J 2.7kg×20℃ = 400J/(kg·℃)。 21. 解析:(1) 重物上升的速度v= s t= 6m 10s=0.6m /s。(2) 起重机对 重物 所 做 的 有 用 功 W有 =Gh= mgh=2.15×103kg×10N/kg× 6m=1.29×105J,则起重机提升重 物的功率P= W有 t = 1.29×105J 10s = 1.29×104W。(3) 消耗的柴油完全 燃烧 放 出 的 热 量 Q放 =m柴油q= 0.01kg×4.3×107J/kg=4.3×105J, 起重机的提升效率η= W有 Q放×100%= 1.29×105J 4.3×105J×100%=30% 22. (1) 排气冲程 (2) kv3 (3) 6 (4) 26.16 解析:(1) 在柴油发动机 的工作循环中,排出CO2 等气体的冲 程是排气冲程。(2) 若船舶以速度v 匀速直线航行,航行时受到的阻力与 牵引力是一对平衡力,大小相等,根据 P=Wt = Fs t =Fv 可知,推进的功率 P推 =Fv=fv=kv2 ×v=kv3。 (3) 根据图像可知,当推进功为2× 108J,辅助功为5×108J时,推进功和 辅助功的和是7×108J,是最小的,此 时对应的速度为6m/s。(4) 由图可 知,v'=10m/s时的推进功为8× 108J,辅助功为3.5×108J,与最省油 时相比,节省的功W'=8×108J+ 3.5×108J-2×108J-5×108J= 4.5×108J;柴油发动机的效率为 40%,则节省的柴油放出的热量Q= W' η =4.5×10 8J 40% =1.125×10 9J;每公 里航程少消耗柴油的质量m=Qq = 1.125×109J 4.3×107J/kg ≈26.16kg。 第十五章拔尖测评 一、 1. A 解析:用摩擦的方法可以 使物体带电,脱毛衣时,头发与毛衣发 生摩擦,电子发生转移,得到电子的物 体带负电,失去电子的物体带正电,所 以头发和毛衣摩擦后带上了电,故A 正确;头发“粘”在脸上的原理是带电 体有吸引轻小物体的性质,故B错 误;若头发带负电荷,与脸接触的瞬间 负电荷从头发转移到脸上,则电流方 向从脸到头发,故C错误;若毛衣带 正电荷,说明它失去了电子,故D错 误。故选A。 2. C 解析:用导线连接d、f,再闭合 开关S,灯泡L2 和电流表接入电路 中,灯泡L1 没有接入电路中,只有灯 泡L2亮,故A不符合题意;用导线连 接b、f,再闭合开关S,灯泡L2 和电 流表接入电路中,灯泡L1没有接入电 路中,只有灯泡L2 亮,故B不符合题 意;用一根导线连接e、g,用另一根导 线连接d、f,再闭合开关S,两个灯泡 并联,两个灯泡都亮,故C符合题意; 用一根导线连接e、f,用另一根导线 连接d、g,再闭合开关S,两个灯泡被 短路,两个灯泡都不亮,故D不符合 题意。故选C。 3. B 4. C 5. C 解析:先闭合开关S1,只有L2 工作,电流表测通过L2 的电流,电压 表测电源电压,再闭合开关S2,L1 和 L2 并联,电流表测干路电流,电压表 测电源电压,则电压表示数不变,根据 并联电路电流规律可知,干路电流变 大,即电流表示数变大,故C符合题 意,ABD不符合题意。故选C。 6. B 解析:等效电路图如图所示。 根据电路图可知,L1、L2、L3 并联,若 互换L2、L3 的位置,两电流表的示数 不变,则L2与L3中的电流相等,因为 电流表A1 的示数为3A,所以I2= I3=1.5A;因为电流表A2 的示数为 2A,则I1+I2=2A;所以通过L1 的 电流I1=0.5A;通过A 点的电流I= 3A+0.5A=3.5A。若互换L1、L2 的位置,两电流表的示数不变,则L1 与L2中的电流相等,因为电流表A2 的示数为2A,所以I1'=I2'=1A;因 为电流表A1 的示数为3A,则I2'+ I3'=3A,所以I3'=2A;通过A 点的 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 76