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第十三章 内能
主题一:物理与日常生活
1. (2分)下列自然现象中,属于扩散现象的是( C )
A. 春天柳絮飞舞 B. 夏天荷叶露珠
C. 秋天桂花飘香 D. 冬天雪花飞舞
C
2. (2分)桂花糕是用糯米粉、糖和桂花蜜为原料制作而成的中国特色传统小吃。以下描述中错误的是( B )
A. 糯米粉、糖和桂花蜜都是由分子构成的
B. 熟桂花糕可以用肉眼看出有气孔,说明分子间有间隙
C. 闻到桂花的清香,说明分子在做无规则运动
D. 熟桂花糕中的糯米粉粘在一起,说明分子之间存在引力
B
3. (2分)礼花筒利用筒内的压缩空气膨胀,将彩带喷向空中,产生喜庆效果,如图所示。在压缩空气膨胀的过程中,下列说法正确的是( C )
A. 通过热传递的方式改变了空气的内能
B. 分子的热运动加剧
C. 压缩空气对外做功,内能减少
D. 筒内气体的温度升高
C
4. (2分)在运输水果等易变质产品时,经常使用保鲜冰袋。在运输过程中,有关冰袋的说法正确的是( B )
A. 0 ℃的冰袋不具有内能
B. 在冰袋吸热的过程中,内能增大
C. 冰袋含有的热量比食品多
D. 温度从食品传到冰袋
B
5. (2分)【跨学科】在沿海地区,炎热、晴朗的天气里常常出现“海陆风”,当出现如图所示风向时,通常( D )
A. 发生在白天,且陆地温度较高
B. 发生在白天,且海洋温度较高
C. 发生在夜晚,且陆地温度较高
D. 发生在夜晚,且海洋温度较高
D
6. (2分)学校为了方便师生饮水,购置了饮水机,课间小健同学往甲、乙两个杯子中装入等质量的热水,同时开始计时,测得水温随时间变化的图像如图2所示。可推测( B )
B
A. 乙杯中的热水先降至60 ℃
B. 甲杯中的水在0~10 min放出的热量比乙杯的多
C. 两杯水的质量及初温相同,降温速度不同是因为两杯水的比热容不同
D. 由上述实验可得结论:两杯热水降温快慢不同唯一
的原因是两个杯子的材料不同
主题二:物理与社会发展
7. (3分)中医是我国的四大国粹之一,在当今世界
上越来越被重视。拔火罐能有效治疗某些疾病,使用
时先加热火罐中气体,再按图所示方法迅速将火罐按到皮肤上,一段时间后,罐内气体的内能 (选填“增大”“减小”或“不变”);艾灸时闻到浓浓的艾草药香是
现象;慢火熬制中药,等药汤沸腾后,药香味更加浓郁,这说明温度越高,分子的运动越 (选填
“剧烈”或“缓慢”)。
减小
扩散
剧烈
8. (3分)在古代民间,我国劳动人民发明了一种“省油灯”,如图所示。其原理是夹层里水的 较大,与其他物质相比,升高相同温度,水吸收的热量较 (选填“多”或“少”),所以可以快速 (选填“升高”或“降低”)油的温度,进而减缓油的挥发速度,能节省25%~30%的油耗,达到省油环保的目的。
比热容
多
降低
9. (3分)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,压缩CO2过程气体的内能 。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。高压CO2气体喷出时,通过 的方式改变气体的内能,温度 。
增大
做功
降低
主题三:物理与科学探究
10. (7分)如图甲是小东探究“不同物质的吸热能力”的实验装置:
(1)两个相同的烧杯中装有 (选填“质量”或“体积”)相同且初温相同的水和煤油,用 (选填
“相同”或“不同”)规格的酒精灯对它们加热;
质量
相同
(2)实验中选择上述规格的酒精灯,可以认为在相同时间内水和煤油 相同,然后通过比较水和煤油
来完成探究实验;
吸收的热量
升高
相同的温度时加热的时间长短
(3)根据实验数据,小东作出了水和煤油的温度随加热时间变化的图像(见图乙)。由图乙可知,杯中的水和煤油,升高相同的温度时,吸收的热量 (选填“相同”或“不同”),进一步分析可知 的吸热能力更强;
(4)计算出煤油的比热容是 。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
不同
水
2.1×103 J/(kg·℃)
11. (4分)深圳一天的外卖量高达百万单,图甲是常用的两种外卖包装袋。针对不同外卖包装的保温能力,开展项目式学习。
【驱动问题】哪一种材料的包装袋保温能力更强?
【项目研究】准备大小和厚度相同的牛皮纸包装袋和铝箔复合包装袋各一个,两个杯子盛有初温相同的热水,插入温度计后密封进两个包装袋中,如图乙所示,并用停表计时。
(1)图乙的设计的错误之处 ..
. ;
(2)改正后,测得两杯热水的温度随时间变化的图像如图丙所示。
杯子的大小和杯内水的质量不
相等
【分析解释】
(3)由图丙可知保温能力更强的是 包装袋,判断的依据是 ;
(4)为了缩短探究时间,你改进的方法是: .
. 。
铝箔复合
用铝箔复合包装袋的水温降低得慢
减少水的质
量、降低水的初温或使用比热容更小的液体进行实验
主题四:物理与工程实践
12. (7分)《天工开物》中提到我国的淬火工艺,它是指将高温工件浸入冷的淬火介质,使其完全冷却,以提高金属工件的性能的一种工艺。如图所示,是古人锻造铁器的情景,把一质量为1 kg、温度为20 ℃的成型的合金钢刀具,
放入836 ℃的炉火中煅烧足够长时间,迅速取
出放入5 kg、20 ℃的水中冷却。最后与水达到
共同的温度[不计过程中的热量损失,c水=4.2
×10 3 J/(kg·℃),c合金钢=0.42×103 J/(kg·℃)]求:
解:(1)合金钢刀具放入836 ℃的炉火中煅烧足够长时间,达到热平衡,温度相同,所以,合金钢刀具的末温t=
836 ℃,则此刀具在火炉中吸收的热量Q合吸=c合金钢m合金钢(t-t0)=0.42×103 J/(kg·℃)×1 kg×(836 ℃-20 ℃)=3.4 272×105 J;
(1)此刀具在火炉中吸收了多少热量;
(2)淬火后水的温度。
解:(2)将煅烧后的刀具迅速取出放入20 ℃的水中冷却,最后刀具与水达到共同的温度,设为t',则有Q水吸=Q合放,即c水m水(t'-t0')=c合金钢m合金钢(t-t'),代入数据:4.2×103 J/(kg·℃)×5 kg×(t'-20 ℃)=0.42×103 J/(kg·℃)×1 kg×(836 ℃-t'),解得:t'=36 ℃。
13. (8分)如图1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为1 000 J。现将甲、乙(蓖麻油)两种液体分别倒入A、B杯中,其中甲液体的质量为200 g,加热过程中甲、乙两种液体的温度T随加热时间t的变化曲线如图2所示。分析回答下列问题:
(1)加热60 s时,乙吸收的热量;
解:(1)加热60 s时,加热器放出热量Q放=1 000 J/s×60 s=6×104 J,根据题意可知,乙液体吸收的热量
Q乙吸=Q放×90%=6×104 J×90%=5.4×104 J;
(2)甲液体的比热容;
解:(2)由图2可知,加热20 s时,甲液体的温度从10 ℃升高到40 ℃,甲液体在20 s内吸收的热量
Q甲吸=Q放'×90%=1 000 J/s×20 s×90%=1.8×104 J,
甲液体的比热容c甲==
=3×103J/(kg·℃);
(3)蓖麻油的质量。[c蓖麻油=1.8×103 J/(kg·℃)]
解:(3)由图2可知,加热60 s时,乙液体的温度从10 ℃升高到60 ℃,蓖麻油的质量m蓖麻油===0.6 kg。
14. (6分)如图甲所示,为一款新型水杯——55度杯,若把100 ℃的开水倒入杯中,摇一摇(约1 min),便可使水温速降至55 ℃左右,并保温3 h。其内部结构如图乙:在杯壁的不锈钢夹层中,储存晶体传热材质,它在常温下是固态,会随着温度的变化发生可逆的固液转换。
(1)这种传热材质的熔点是 ℃,把开水倒入水杯时通过 的方式改变传热材质的内能而升温。当传热材质温度升到55 ℃ 吸热而不升温。如果不喝,放在一边,当水的温度略低于55 ℃这个温度时,杯壁夹层的传热材质 放出热量,从而达到保温的作用;(后二空填物态变化名称)
55
热传递
熔化
凝固
(2)若水杯容积为300 mL,则水杯装满水时水的质量是
kg,100 ℃的水降温到55 ℃时放出的热量是
J。[ρ水=1.0×103 kg/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
0.3
5.67×104
15. (10分)阅读材料,回答问题。
汽车防冻液
汽车在行驶时,发动机的温度会升得很高,为了确保安全,可用水循环进行冷却。实际上,水中往往还要加入不易挥发的防冻液(原液),加入防冻液后的混合液冬天不容易凝固,长时间开车也不容易沸腾。有关资料表明,防冻液与水按不同的比例混合,混合液的凝固点、沸点不同,具体数值参考如表(表中防冻液含量是指防冻液在混合液中所占质量的百分比)。
防冻液含量/% 30 40 50 60 70 80 90
混合液的凝固点/℃ -17 -28 -37 -49 -48 -46 -28
混合液的沸点/℃ 103 104 107 111 117 124 141
在给汽车水箱中加防冻液时,宜使混合液的凝固点比当地常年最低气温低10~15 ℃。考虑到混合液比热容的减小会影响散热效果。因此,混合液中防冻液的含量不宜过高。
(1)汽车发动机用水来冷却,这是因为水的 较大;
(2)在混合液中,如果防冻液含量由30%逐渐增大到90%,则混合液凝固点的变化情况是 ;
A. 逐渐升高 B. 逐渐降低
C. 先升高后降低 D. 先降低后升高
比热容
D
(3)若某地常年最低气温为-15 ℃,对该地区的汽车来说,在下列不同防冻液含量的混合液中,宜选 ;
A. 30% B. 40%
C. 60% D. 90%
B
(4)请在图表中作出混合液沸点与防冻液含量的关系图像(2分)。由图像可以推知,防冻液的含量达到75%时,混合液的沸点大约是 ℃(2分);
120
(5)长时间使用后,汽车水箱中的混合液会减少,与原来相比,混合液的沸点 (选填“升高”“降低”或“不变”),其原因是 .
. 。(2分)
升高
水由于汽化而减少,防冻液占混合液的百
分比增大
$