内容正文:
【第十四章内能与热机】
第一节内能及其改变
一、单选题
1.下列关于内能、热量、温度的说法,其中错误的是( )
A.物体放出热量,它的内能一定减少
B.物体吸收热量,它的温度可能升高
C.物体温度升高,它的内能一定增加
D.物体温度越低,所含的热量越多
2.如图所示,在一个配有活塞的厚玻璃筒内放一小团硝化棉,迅速下压活塞,硝化棉燃烧.下列说法正确的是( )
A.迅速向上抽活塞,硝化棉也能燃烧
B.此实验只通过热传递改变筒内空气的内能
C.下压活塞的过程,空气的内能转化为活塞的机械能
D.硝化棉燃烧,是因为玻璃筒内空气的温度升高,内能增大
3.关于温度、热量和内能,下列说法正确的是( )
A.物体吸收热量,内能增加,温度一定升高
B.温度高的物体内能一定比温度低的物体内能大
C.热量可能从内能小的物体传递给内能大的物体
D.物体的温度保持不变,其内能一定保持不变
4.下列关于内能的说法,正确的是( )
A.0℃的冰块内能为零
B.温度低的物体一定比温度高的物体内能小
C.内能不可能通过做功的方式完全转化为机械能
D.热传递一定是从内能多的物体传给内能少的物体
5.关于温度、内能、热量,下列说法中正确的是( )
A.物体温度越高,含有的热量越多
B.物体运动越快,内能越大
C.一切物体都有内能
D.0℃的冰块,其内能为零
6.描述二十四节气的诗句中蕴含着丰富的物理知识,以下说法正确的是( )
A.立春:“大地阳和暖气生”,大地内能的增加是太阳通过做功的方式实现的
B.清明:“清明时节雨纷纷”,雨的形成是凝固现象
C.秋分:“丹桂小菊万径香”,桂花飘香说明分子在永不停息地做无规则运动
D.霜降:“一朝秋暮露成霜”,霜的形成需要吸热
7.如图是某晶体的物态变化过程,其中甲、乙、丙分别表示三种物态。下列分析正确的是( )
A.丙状态时内能较小 B.乙状态为气体
C.甲状态的温度较高 D.丙→乙的过程放出热量
8.关于温度、热量、内能的关系,下列说法正确的是( )
A.物体的温度升高,内能一定增加
B.物体的温度升高,一定是从外界吸收了热量
C.对物体做功,它的内能一定增加,温度不一定升高
D.冰熔化时吸收热量,内能增加,分子的运动越来越剧烈
二、多选题
9.北京冬奥会采用了二十四节气来进行倒计时,配合着古诗文、谚语或俗语,华夏大地的魅力风光和冰雪健儿的运动场景交相辉映。描述二十四节气的诗句中蕴含着丰富的物理知识,以下说法正确的是( )
A.立春:泥融飞燕子,沙暖睡鸳鸯,沙地内能的增加是太阳通过做功的方式实现的
B.小暑:荷风送香气,竹露滴清响,荷花飘香说明分子在做无规则运动
C.白露:露从今夜白,月是故乡明,露是由空气凝华形成的
D.大雪:地白风色寒,雪花大如手,雪是凝华形成的,这一过程会放出热量
10.下列关于温度、热量和内能的说法中正确的是( )
A.零摄氏度的物体,它一定有内能
B.物体温度不变,它的内能可能改变
C.热传递过程中,热量多的物体将内能传递给热量少的物体
D.物体内能增加,它可能吸收热量,也可能外界对它做了功
11.很多同学在课间玩扭转矿泉水瓶的游戏,如图所示,在瓶里装有少量的水,使劲拧瓶的下部,使其严重变形(对着没人的方向),瓶盖弹出数米远,看到瓶口和瓶内有白雾产生。下列分析正确的是( )
A.瓶盖被弹出,说明瓶内气体对瓶盖做了功
B.用力拧瓶的下部时,瓶内气体的内能增加,温度降低
C.“白气”现象说明瓶内气体的内能变小了
D.用力拧瓶子时,越拧越费劲,说明内能的增加是有限度的
12.以下关于同一个物体的内能、热量、温度的说法,正确的是( )
A.物体内能增大,温度一定升高
B.物体温度升高,一定吸收了热量
C.物体温度升高,内能一定增大
D.物体内能增大,可能吸收了热量
13.下列关于温度、内能、热量的说法,不正确的是( )
A.物体温度升高,它的内能一定增大
B.要使物体内能增加,一定要吸收热量
C.要使物体内能增加,一定要对物体做功
D.物体内能增加,它的温度一定升高
14.下列现象和推断符合实际的是( )
A.现象:抽去玻璃板,两瓶中的气体都会变成红棕色 推断:分子在不停地做无规则运动
B.现象:稍稍用力向上拉玻璃板,弹簧测力计示数变大 推断:分子间只有引力没有斥力
C.现象:棉花被点燃 推断:外界对物体做功,物体的内能增大,温度升高
D.现象:当塞子跳起时瓶内出现白雾 推断:物体对外界做功,物体内能减小,温度降低
15.有一种用来取暖的热水袋,它的表面有许多长条状的橡胶突起部分,这些突起部分相互平行且突起的高度较大(如图所示),作成这种外形的主要目的是( )
A.使热水袋美观大方,起到装饰作用
B.使热水袋能同时具有传导、对流和辐射的传热递功能
C.减小热水袋与人体的直接接触面积,以降低热水袋的放热速度,实现缓慢放热
D.这种突起具有良好的弹性,在外界压力作用下容易发生弹性形变,以防止在某种重压下,袋内热水将热水袋胀破
三、填空题
16.2023年的这个春天,“淄博烧烤”凭借小葱、小饼、小火炉的“烧烤灵魂三件套”爆火出圈。如图关于烧烤过程中,食材香气四溢,属于 现象,该过程通过 的方式改变食材的内能。
17.如图所示是中国姑娘李坚柔在2014年2月13日晚索契冬奥会短道速滑比赛中夺金的场景。在滑行的过程中,以冰面为参照物李坚柔是 的(选填“运动”或“静止”);冰刀与冰面之间的摩擦是 摩擦(选填“滑动”或“滚动”);由于摩擦,冰刀的温度升高,这是通过 方式增加了冰刀的内能。
18.如图,将一根铁丝快速反复弯折数十次,铁丝弯折处会发热,表明铁丝弯折处的温度升高,内能增大.说明 可以改变物体的内能.
19.2024年4月30日,神舟17号载人飞船返回舱成功着陆。飞船距离地面几十公里的时,会和大气层高速摩擦,这主要是通过 (选填“做功”或“热传递”)的方式来改变飞船的内能;如图所示,返回航随降落伞一起匀速下落过程中,它们的机械能将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
20.如图所示,压缩空气除尘罐是一种能够快速清除键盘等物品缝隙内灰尘的产品。在使用时,罐内的高压空气从喷嘴喷出,从而对外 ,导致罐体表面的温度会 (选填“升高”、“降低”或“不变”)。
21.“开车不喝酒,喝酒不开车”,交通法规明令禁止“酒驾”!一司机酒后开车,交警检查时能闻到酒味,这是 现象。高速行驶的汽车刹车时刹车片会发热,这是通过 的方式改变物体内能的。
22.如图所示,在玻璃试管里,装上一小半试管的沙子,将温度计插在沙子中.用力晃动试管十余下,发现温度计示数升高,说明沙子的内能 ,这是通过 方式改变物体的内能。
四、计算题
23.太阳能热水器具有安全、节能、经济和环保等优点,当它吸收太阳能后,水的温度将会升高,这是通过 的方式改变了水的内能。某太阳能热水器盛有100kg水,若水温由20℃升高50℃,则水箱里的水吸收热量为 。
24.发生交通事故的一个重要原因是遇到意外情况时车不能立即停止。发现情况时,司机从视觉感知到踩制动器刹车的这段时间叫反应时间;在反应时间内汽车保持原速前进的一段距离叫反应距离。某司机没有饮酒时的反应时间为0.3s,喝了一瓶啤酒半个小时后在尚能驾车的情况下反应时间变为0.7s。
(1)刹车过程中轮胎发热升温, 能增加,这是由 引起的。
(2)若他驾车以20m/s的速度行驶,没有饮酒时的反应距离是多少? 喝了一瓶啤酒半个小时后的反应距离比没有饮酒时的反应距离多多少?
五、作图题
25.如图所示,用打气筒向瓶内打气,一段时间后瓶塞从瓶口冲出且瓶口冒出少许“白气”请你根据这一现象画出:从开始打气到“白气”消失一段时间后的过程中玻璃瓶内空气温度随时间变化关系的大致图像。(环境温度为t0)
26.如图甲所示,用打气筒向瓶内打气,一段时间后瓶塞从瓶口冲出且瓶口冒出少许“白气”。请你根据这一现象在图乙中画出:从开始打气到“白气”消失一段时间后的过程中玻璃瓶内空气温度随时间变化关系的大致图象。(环境温度为t0)
27.如图甲所示是一个内壁光滑且密闭绝热的金属圆筒,左端固定在墙上,现在先用力F向左推活塞,使活塞从A位置运动到最左端C 位置。撤去力F后,活塞又被圆筒内的气体推回到A位置。请在图乙的坐标图中作出活塞从A位置运动到C位置再返回A位置的过程中,金属圆筒内的气体的内能随位置变化的大致关系图像。(绝热:表示没有热量传递。坐标原点表示内能为零)
六、实验探究题
28.根据图甲、图乙实验现象,回答问题:
(1)如图甲所示,将两个铅块的底面削平,然后用力压紧,可使它们结合在一起,即使下端吊着重物也不能把它们拉开,这说明分子间存在 。
(2)如图乙所示,在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉,把活塞迅速压下去,观察到的现象是筒内棉花被点燃,说明活塞对筒内空气做功,筒内空气内能 。
29.小明发现用打气筒给篮球打气时外壁有些发热,于是他想,是什么原因导致打气筒的外壁发热呢?小明就这个问题与同学小红进行了交流,联系所学物理知识,他们提出了以下两个猜想:
A.活塞在筒内往复运动时,与筒壁摩擦导致发热
B.活塞在筒内往复运动时,不断压缩气体做功导致发热
于是他们设计了实验进行探究,选用的实验器材有:打气筒、测温枪、计时器、气压不足的篮球等,分别在打气筒的上部和下部标注两个测温点,如图所示。
请回答下列问题:
(1)打气筒内壁的热量是通过 的方式传递到外壁。
(2)活塞在打气筒内向下运动时,对活塞的力 (做/不做)功,这一过程相当于四冲程内燃机的压缩冲程。
(3)小明的实验方案是:用打气筒往气压不足的篮球内打气,10秒内使活塞在筒内往复运动20次,立即用测温枪测出此时两个测温点的温度。待打气筒外壁温度降至室温(25℃)后,放出篮球中的部分气体,使其内部气压与打气前相同,重复上述操作,实验数据记录如表:
实验次数
时间t/s
活塞往复次数
上部温度t/℃
下部温度t/℃
1
10
20
30.7
36.6
2
10
20
30.2
36.2
3
10
20
30.5
36.3
小明分析表中实验数据可以初步验证猜想 (A/B)是导致打气筒外壁发热的原因。
小红回顾整个实验过程,分析实验数据,认为小明得出的结论不够严谨,理由是在实验过程中,活塞向下运动压缩空气做功时,同时也要 做功,所以无法准确的确定外壁发热的原因。于是他们对实验进行改进,对猜想A再次进行探究,打气筒 (与/不与)篮球连接,让活塞在相同的时间内往复运动相同的次数,用测温枪测出打气筒外壁的温度,若上部和下部温度 (相同/不同),则说明猜想A是正确的。
七、综合题
30.在“二氧化碳跨临界直冷制冰”技术中,技术原理简化为以下的流程图。其中,二氧化碳经过压缩机时被压缩;经过冷凝器时被冷却;经过膨胀阀时向外膨胀;经过蒸发器时会蒸发。根据材料,完成:
(1)二氧化碳经过 时,没有发生物态变化;
A.压缩机
B.冷凝器
C.膨胀阀
D.蒸发器
作出上述判断的依据是: ;
(2)一定质量的二氧化碳经过 后,内能变大(选填:“压缩机”“冷凝器”),其内能的改变方式是 (选填:“做功”“热传递”)。
31.如图甲所示,在一个配有活塞的玻璃筒内放一团硝化棉,用力下压活塞,硝化棉被点燃:
(1)这是通过 的方式使玻璃筒内空气的内能 (选填“增大”或“减小”)
(2)请在图乙中画出活塞下行过程中受到的摩擦力的示意图(力的作用点画在O点).
32.小华的爸爸最近购买了一辆某品牌的小汽车,如图甲所示。
实验次数
1
2
3
4
5
速度/(km/h)
40
60
80
100
120
制动距离/m
8
18
32
50
(1)某次自驾游的过程中,遇到一座比较高的桥。他爸爸在汽车开始上桥时立即加大油门同时减档降速,其目的是为了 牵引力(选填“增大”或“减小”);
(2)小华上网查得该型号汽车在某次启动性能测试的有关数据,汽车以恒定功率的启动在水平路面上做直线运动,运动过程中受到的阻力为3000N且保持不变,运动速度v与时间t的关系如图乙所示。则在0~5s内,汽车运动60m,此过程汽车的机械能 (选填“变大”“变小”“不变”);汽车匀速运动过程中牵引力的功率是 W;
(3)在紧急刹车时,刹车片会发烫,这是通过 的方式增加物体的内能;
(4)小华还查到该型号轿车的行驶速度与对应的制动距离(即从操纵制动刹车到车停下来的距离),数据如表格所示;根据表中数据所反映的规律可知,当轿车速度为120km/h时对应的制动距离是 m。制动距离是衡量汽车安全性能的重要参数之一。图丁中所示的图线分别为甲、乙不同品牌汽车在同一路面上紧急刹车过程中的实际制动距离s与刹车前的车速v的关系图象。图中 (选填“甲”或“乙”)车的刹车性能较好。
答案解析部分
1.【答案】D
2.【答案】D
3.【答案】C
【解析】【解答】A.物体吸收热量,内能增加,温度不一定升高,如晶体熔化过程中,持续吸热,内能增大,温度保持不变,A不符合题意;
B.内能的大小与物质的质量、温度、状态有关,所以温度高的物体内能不一定比温度低的物体内能大,B不符合题意;
C.内能的大小与物质的质量、温度、状态有关,内能小的物体可能温度高,所以内能小的物体也可能将内能传递给内能大的物体,C符合题意;
D.物体的温度保持不变,其内能可以改变,例如晶体的熔化过程,温度不变,吸收热量,内能变大,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】物体吸收热量,温度不一定升高;内能的大小与物体的质量、温度、状态有关;热传递的条件:存在温度差。
4.【答案】C
【解析】【解答】A、一切物体都具有内能,故℃的冰也有内能,A不符合题意;
B、影响内能大小的因素除了温度以外,还有物体的质量、体积和状态。所以在不确定其它因素都相同的情况下,只凭温度无法比较内能的大小,所以说温度低的物体不一定比温度高的物体内能小,B不符合题意;
C、在做功冲程中,燃料燃烧的化学能转化为内能,高温高压的燃气推动活塞做功,将内能转化为机械能,但不能完全转化为机械能,C符合题意;
D、热传递是从高温物体传向低温物体,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】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.内能只能说“有”,不能说“无”.只有当物体内能改变,并与做功或热传递相联系时,才有数量上的意义.
改变物体的内能两种方法:做功和热传递,这两种方法对改变物体的内能是等效的.物体对外做功,物体的内能减小;外界对物体做功,物体的内能增大.物体吸收热量,当温度升高时,物体内能增大;物体放出热量,当温度降低时,物体内能减小.
5.【答案】C
【解析】【解答】A.热量是过程量,只能使用吸收或者释放来描述,故A错误;
B、内能的大小与物体的机械运动情况无关,因此,运动得快,内能不一定大,故B错误;
CD.一切物体都有内能,0℃的冰块的内能不为零,故C正确,D错误。
故选C。
【分析】1、内能和物体的质量、温度和状态有关,一切物体都具有内能。
2、温度、内能、热量的关系中只有温度的改变会引起内能改变.
6.【答案】C
【解析】【解答】 :A、“大地阳和暖气生”大地内能的增加是大地吸收太阳的热量,温度升高,内能增加,是通过热传递的方式实现,故A错误;
B、雨的形成是空气中的水蒸气遇冷液化成的小水滴,故B错误;
C、“丹桂小菊万径香”,是扩散现象,说明分子在不停地做无规则运动,故C正确;
D、霜是空气中的水蒸气遇冷凝华为固体的冰晶,凝华属于放热过程,故D错误;
故选:C。
【分析】物质由气态直接变为固态叫凝华,凝华放热;由气态变为液态叫液化;由液态变为固态叫凝固;扩散现象说明分子在不停地做无规则运动。
7.【答案】D
8.【答案】A
9.【答案】B,D
【解析】【解答】A.沙地内能的增加是太阳通过热传递的方式实现的,因为只涉及能量的转移,没有能量转化,A不符合题意;
B.荷花飘香说明香味分子在做无规则运动,我们之所以能够闻到各种气味,是气味分子在做无规则运动,B符合题意;
C.露是由水蒸气变为液态的小水珠,是液化现象,C不符合题意;
D.雪是水蒸气遇冷直接变为固态的,是凝华现象,凝华时放出热量,D符合题意。
故答案为:BD。
【分析】闻到气味说明分子不停的无规则运动;气体变为固体,是凝华现象。
10.【答案】A,B,D
【解析】【解答】温度是表示物体的冷热程度,热量是在热传递的过程中传递内能的多少,内能是指物体内部所有分子的动能和势能的总和.物体在任何温度下都有内能,所以零摄氏度的物体,它一定有内能,A说法正确;内能跟温度有关,但是晶体在熔化和凝固过程中,吸收或放出了热量,内能发生了变化,温度是不变的,B说法正确;热传递的条件是有温度差,热量是一个过程量,在热传递的过程中体现的是内能的改变,C说法错误;做功和热传递都可以改变物体的内能,物体内能增加,它可能吸收热量,也可能外界对它做了功,D说法正确.
故答案为:ABD.
【分析】这道题目主要考查的是温度、热量和内能三者之间的关系,温度是衡量物体冷热程度的物理量,内能是指组成物体的分子动能和势能的总和,任何物体都具有内能,在热传递过程中,传递的内能叫做热量,物体吸收热量,温度不一定升高,比如说晶体熔化时吸收热量,但温度不变。
11.【答案】A,C
【解析】【解答】A.是瓶内气体将瓶盖弹出,故对其做了功,A正确;
B.压缩瓶内气体做功,内能增加,温度升高。故B错误;
C.出现“白气”,说明水蒸气液化,水蒸气液化说明温度降低,故内能减小,C正确;
D. 越拧越费劲 ,说明弹力的大小与物体弹性形变的程度有关。故D错误。
【分析】本题考查了做功可以改变内能:压缩气体,对气体做功,气体内能增加,温度升高;气体对外做功内能减小,温度降低。“白气”的现象是水蒸气液化产生的小水滴。同时说明了瓶内的温度降低。拧瓶子使其发生弹性形变,形变的程度越大,产生的弹力就越大,那么克服弹力越拧越费劲。结合所学的知识,透过现象分析问题的本质是学生必备的能力之一。
12.【答案】C,D
13.【答案】B,C,D
【解析】【解答】A.对于同一物体,温度越高,分子运动越剧烈,内能越大,所以,物体温度升高,它的内能一定增大,故A正确,A不符合题意;
BC.要使物体内能增加,可以使它吸收热量,也可以对它做功,故BC错误,BC符合题意;
D.物体内能增加,它的温度不一定升高,如晶体熔化时,吸收热量,内能增大,温度保持不变,故D错误,D符合题意。
故选BCD。
【分析】物体的内能和物体的质量、温度、状态等有关;改变内能的方式有做功和热传递。
14.【答案】A,C,D
15.【答案】C,D
【解析】【解答】热水袋主要的作用是通过热传递改变与它接触的物体内能的,热水袋表面有许多长条状的橡胶突起,因为这种突起具有良好的弹性,所以在外界压力作用下容易发生弹性形变,可以防止在某种重压下,袋内热水将热水袋胀破;另一方面减少热水袋与人体的直接接触面积,以降低热水袋的放热速度,实现缓慢放热,CD符合题意 .
故答案为:CD .
【分析】从热传递及压力两个方面进行分析解答 . 这种突起具有良好的弹性,可以防止在某种重压下,袋内热水将热水袋胀破、减少热水袋与人体的直接接触面积,以降低热水袋的放热速度 .
16.【答案】扩散;热传递
17.【答案】运动;滑动;做功
18.【答案】做功
19.【答案】做功;变小
20.【答案】做功;降低
【解析】【解答】根据题意可知,当高压空气从喷嘴中喷出时,储存罐内的压缩空气对外做功,将内能转化为机械能,从而自身的内能会减小,温度降低。
【分析】外界对物体做功,则内能增大,温度升高;物体对外界做功,则内能减小,温度降低。
21.【答案】扩散;做功
22.【答案】增大;做功
【解析】【解答】将装有一小半沙子的试管用力晃动多次,观察到温度计的示数升高,是沙子克服摩擦做功,机械能转化为内能,内能增大,温度升高,是做功方式改变物体的内能。
故答案为:增大;做功【分析】改变物体的内能有两种方式﹣﹣做功和热传递.对物体做功,物体的内能增大,温度升高。
23.【答案】热传递;
24.【答案】内;克服摩擦做功;6m;8m
25.【答案】
26.【答案】
【解析】【解答】根据题意可知,用打气筒向瓶内打气时,活塞对瓶内的气体做功,将机械能转化为内能,则瓶内气体的内能变大,温度升高。瓶塞从瓶口冲出后,气体对瓶塞做功,将内能转化为机械能,则气体的内能减小,温度降低,那么瓶内气体中的水蒸气液化成“白气”,最终瓶内气体的温度等于环境温度t0,如图所示:
【分析】物体对外界做功,内能减小,温度降低;外界对物体做个,内能增大,温度升高,据此对题目描述的过程中瓶内气体的温度变化规律进行分析即可。
27.【答案】
28.【答案】(1)引力
(2)增加
29.【答案】(1)热传递
(2)做
(3)B;克服摩擦;不与; 相同
30.【答案】A;CO2经过压缩机前后,均为气态;压缩机;做功
31.【答案】(1)做功;增大
(2)解:示意图如下:
【解析】【解答】解:(1)迅速向下压活塞,活塞会压缩空气做功,使空气的内能增加,温度升高,当温度达到硝化棉的燃点时,硝化棉就会燃烧,通过此实验可说明做功可以改变物体的内能;(2)活塞竖直向下运动,摩擦力的方向和活塞运动方向相反,竖直向上,做出摩擦力示意图如下:
故答案为:(1)做功;增大;(2)如上图.
【分析】(1)做功可以使内能与机械能之间进行转化:对物体做功,物体内能会增加;物体对外做功,物体内能会减少;(2)活塞向下运动,摩擦力的方向和活塞运动方向相反,据此做出摩擦力示意图.
32.【答案】增大;变大;9×104;做功;72;乙
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