内容正文:
专题05 内能及其利用
一、填空题
1.(2025安徽)小张同学利用如图所示的实验装置测量煤油的比热容。实验中,在一段时间内电阻丝产生400 J的热量,质量为0.04 kg的煤油温度升高了5 ℃,若电阻丝产生的热量全部被煤油吸收,则煤油的比热容为_____________J/(kg·℃)。
【答案】2.0×103
【解析】本题考查热量的相关计算。由题意可知,电阻丝产生的热量全部被煤油吸收,则煤油吸收的热量为400 J,煤油的比热容=2.0×103J/(kg•℃)。
2.(2024 安徽)一保温杯中装有质量为200 g、温度为25 ℃的水。将一个质量为100 g、温度为100 ℃的金属块放入杯中,一段时间后杯内水和金属块的温度稳定在30 ℃,假设金属块放出的热量全部被水吸收,已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),则该金属块的比热容为 J/(kg·℃)。
【答案】0.6×103
【解析】本题考查热学的相关计算。质量为200 g、温度为25 ℃的水升高到30 ℃吸收的热量Q吸=c水m水Δt水=4.2×103 J/(kg·℃)×0.2 kg×(30 ℃-25 ℃)=4.2×103 J,质量为100 g的金属块从100 ℃降低到30 ℃放出的热量Q放=c金m金Δt金=c金×0.1 kg×(100 ℃-30 ℃)。由金属块放出的热量全部被水吸收可得,Q吸=Q放,即c金×0.1 kg×(100 ℃-30 ℃)=4.2×103 J,解得金属块的比热容c金=0.6×103 J/(kg·℃)。
【一题多解】由金属块放出的热量全部被水吸收可得,Q吸=Q放
即c水m水Δt水=c金m金Δt金
则c金=×c水=×c水=×c水=c水=0.6×103 J/(kg·℃)。
3.(2022安徽)小明利用家中的燃气表和温度计测量燃气灶烧水的效率。将1 kg的水从20 ℃加热到60 ℃,消耗了0.01 m3的天然气(假设天然气完全燃烧),已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值为4.0×107 J/m3,则此次燃气灶烧水的效率为 。
【答案】42%
【解析】本题考查燃料燃烧放热及热传递过程中的吸、放热计算。水吸收的热量Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(60 ℃-20 ℃)=1.68×105 J;天然气完全燃烧放出的热量Q放=Vq=0.01 m3×4.0×107 J/m3=4×105 J;燃气灶烧水的效率η=×100%=×100%=42%。
4.(2021安徽)沙漠地区昼夜温差大,主要原因是砂石的比热容较小。初温为20 ℃、质量为50 kg的砂石吸收3.6×106 J的热量后,温度升高到 ℃ 。[砂石的比热容为0.9×103 J/(kg·℃)]
【答案】100
【解析】本题考查吸放热公式的应用。根据Q吸=cm(t-t0),代入数据得3.6×106 J=0.9×103 J/(kg·℃)×50 kg×(t-20 ℃),解得t=100 ℃。
5.(2020安徽)某同学家使用燃气热水器,平均每天需将100kg的水从18℃加热到58℃。若天然气完全燃饶放出热量的70%被水吸收,则热水器平均每天消耗天然气________m³。[c水=4.2×103J/(kg⋅℃),q天然气=4.0×107J/m³]。
【答案】0.6
【解析】用燃气热水器给水加热,水吸收的热量
Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg⋅℃)×100kg×(58℃-18℃)=1.68×107J
燃烧天燃气放出的热量
则每天消耗的天然气的质量
6.(2019安徽)假如完全燃烧0.2m3天然气放出的热量全部被100 kg初温为25℃的水吸收,可以使水的温度升高到_______℃.[已知=4.2×103J(kg·℃),=4.2×107J/m3].
【答案】45
【解析】天然气完全燃烧放出的热量Q放=Vq=0.2 m3×4.2×107 J/m3=8.4×106 J。因为天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收,所以Q吸=Q放=8.4×106 J。由Q=cm(t-t0)可得,t-t0==20 ℃,所以t=20 ℃+25 ℃=45 ℃。
7.(2018安徽)如图所示,在一个配有活塞的厚壁玻璃筒中放一小团硝化棉,迅速向下压活塞,硝化棉就燃烧起来.这是因为活塞压缩空气做功____________________,达到了硝化棉的燃点.
【答案】增加了空气的内能,使空气温度升高
【解析】当把活塞迅速压下去后,活塞压缩气体做功,气体的内能增加,温度也会随之升高,当温度达到棉花的燃点时,会看到硝化棉燃烧;
8.(2017安徽) 农作物的秸秆可以回收加工制成秸秆煤。完全燃烧0.5kg的秸秆煤可放出 J的热量;若这些热量完全被质量为100kg,初温为200C的水吸收,可使水温升高到 0C [已知q秸秆煤=2.1×107J/kg,C水=4.2×103J/(kg· 0C)]。
【答案】1.05×107 45
【解析】(1)秸秆煤完全燃烧放出的热量Q=qm=2.1×107J/kg×0.5kg=1.05×107J。
(2)由Q吸=cmΔt可得,
所以水吸收热量温度升高到t1=t0+25℃=45℃。
二、选择题
9.(2025·安徽)下列现象中能够说明分子间有引力的是 ( )
A.液体很难被压缩 B.铁丝很难被拉伸
C.墨水在热水中扩散得较快 D.水与酒精混合后总体积减小
【答案】B
【解析】本题考查分子动理论。液体很难被压缩说明分子间存在斥力,A项错误;墨水在热水中扩散得较快,说明温度越高,分子的热运动越剧烈,扩散越快,C项错误;水与酒精混合后总体积减小说明分子间存在间隙,D项错误
10.(2022安徽)2022年4月16日,“神舟十三号”载人飞船从空间站成功返回地面,圆满完成各项任务。下列说法正确的是( )
A.太空中的载人飞船没有内能
B.空间站与地面间是通过电磁波传递信息的
C.空间站中的航天员没有惯性
D.返回舱在返回的过程中始终处于平衡状态
【答案】B
【解析】本题考查内能的概念、电磁波在信息传递中的应用、物体的惯性、物体平衡状态的相关知识。任何物体都有内能,太空中的载人飞船具有内能,A项错误;电磁波可以在真空中传播,所以空间站与地面间是通过电磁波传递信息的,B项正确;一切物体在任何时候都有惯性,在空间站中的航天员具有惯性,C项错误;返回舱在返回的过程中并不是始终做匀速直线运动,因此不可能始终处于平衡状态,D项错误。
11.(2020安徽)关于温度、热量和内能,下列说法正确的是( )
A. 0℃的物体也具有内能
B. 只要物体放出热量,温度就一定降低
C. 物体温度越高,含有的热量越多
D. 热量总是从内能大的物体传递给内能小的物体
【答案】A
【解析】一切物体在任何情况下都具有内能,故A正确;物体放出热量同时如果外界对物体做功,那么物体温度不一定降低,故B错误;热量是过程量,只能在热传递过程中体现,不能表述成含有热量,只能表述成放出热量或吸收热量,可以表述成物体温度越高,具有内能越大,故C错误;热传递的方向是高温物体放出热量,低温物体吸收热量,故D错误。
12.(2019安徽).封闭在容器内的气体,是由大量的气体分子组成的,这些分子都在不停地做无规则运动.下列有关说法正确的是( )
A. 温度一定时,气体分子的运动速度大小都相同
B. 温度一定时,向各个方向运动的气体分子都有
C. 温度升高时,每个气体分子的运动速度都增大
D. 温度降低时,所有气体分子的运动方向都相同
【答案】B
【解析】温度一定时,气体分子的运动速度大小没有规律,故A错;温度一定时,分子运动没有规律分子运动朝各个方向,故B正确;温度升高时,大部分气体分子速度增大,不是每个气体分子速度增大,故C错;温度降低时,气体分子运动还是朝各个方向,故D错。
13.(2016安徽)下列说法正确的是( )
A 物体的内能增加,则一定是外界对物体做了功
B.物体的温度升高.则一定是从外界吸收了热量
C物体的温度越高.含有的热量越多
D.内能是物体内所有分子动能和势能的总和
【答案】D
【解析】物体内能增加,温度升高,可能是因为吸收了热量,也可能是因为外界对物体做了功,A、B项错误;热量是过程量,只可以说吸收热量或放出热量,不可以说含有热量,C项错误;内能是物体内所有分子动能和势能的总和,D项正确。
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