内容正文:
暑季研思・九年级全一册物理暑期培优专项讲义
13.3内能 知识归纳与题型总结
考点01 内能
一、定义:物体内部所有分子热运动的分子动能与分子势能的总和,叫做物体的内能。
1、因为一切物质分子都在不停地做无规则的运动,所以物体的内能不可能为零, 任何物体在任何情况下都具有内能。
2、物体内大量分子做无规则热运动所具有的能量称为分子动能。物体的温度越高,分子运动得越快,它们的动能越大。同一个物体(物态不变),温度越高,内能越大。
3、由于分子之间具有一定的距离,也具有一定的作用力,因而分子具有势能,称为分子势能。分子间距发生变化时,物体的体积也会变,其内能会发生变化。所以分子势能与物体的体积有关。
4、内能大小与物体的质量、温度、状态等有关。
注:任何温度下物体的内能都不可能为0,温度越高,物体的内能越大,不要以为温度为0的时候物体就没有内能了。
考向01 内能的概念
【例1】关于分子动理论与内能,下列说法正确的是( )
A.的物体内能为零 B.温度越高,分子无规则运动越剧烈
C.固体分子间只有引力,没有斥力 D.物体吸热,温度一定升高
【答案】B
【详解】A.一切物体在任何温度下都具有内能,0℃的物体内能不为零,故A错误;
B.分子无规则运动的剧烈程度和温度有关,温度越高,分子无规则运动越剧烈,故B正确;
C.分子间同时存在相互作用的引力和斥力,故C错误;
D.物体吸热后温度不一定升高,比如晶体熔化、水沸腾的过程中,物质持续吸热但温度保持不变,故D错误。
故选B。
【对点1】许多优美词句都蕴含着物理知识,下列分析合理的是( )
A.“清寒小雪前”,雪的温度很低,它的内能为零
B.“沙暖睡鸳鸯”,同样日照下,砂石比水升高的温度高,说明砂石的比热容更大
C.“床前明月光,疑是地上霜”,霜是固态,霜的形成需要放出热量
D.“大地阳和暖气生”,大地内能的增加是通过做功方式实现的
【答案】C
【详解】A.内能是物体内所有分子热运动的动能和分子势能的总和,一切物体在任何温度下都具有内能,雪的温度很低,它的内能不为零,故A不符合题意;
B.“沙暖睡鸳鸯”,同样日照下,砂石和水吸收相同热量,砂石升温快、温度高,水升温慢、温度低,这说明水的比热容比砂石大,故B不符合题意;
C.霜是空气中的水蒸气遇冷凝华形成的小冰晶,凝华过程需要放出热量,故C符合题意;
D.“大地阳和暖气生”,大地内能的增加是通过太阳的热传递(辐射)实现的,故D不符合题意。
故选C。
考点02 内能的改变的两种方法
一、内能的改变的两种方法:做功和热传递。
1、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。
2、热传递发生的条件:存在温度差;能量(内能)从高温物体转移到低温物体。
(1)高温物体内能减小,温度降低,放出热量。
(2)低温物体内能增大,温度升高,吸收热量。
3、做功和热传递在改变内能方面是等效的,但实质不同:做功改变内能属于能的转化,热传递改变内能属于能的转移。
注:热传递使物体内能发生改变的实质是同一种形式的能量(内能)发生了转移;其转移的规则是内能从高温物体转移到低温物体,或从物体的高温部分转移到低温部分。
考向01 影响物体内能大小的因素
【例1】研究冰熔化时温度的变化规律。
(1)安装图甲装置时,应按 __________(选填“自下而上”或“自上而下”)的顺序组装;
(2)图乙为冰的温度随时间变化关系图像,分析图像可得,冰熔化时温度 __________,由此判断冰是 __________(选填“晶体”或“非晶体”);
(3)试管内物体在第3 min具有的内能 __________在第5 min具有的内能。
【答案】(1)自下而上
(2) 不变 晶体
(3)小于
【详解】(1)安装实验装置时,需要先根据酒精灯的外焰高度确定铁圈及陶土网的位置,再依次向上安装试管、温度计,所以应按自下而上的顺序组装。
(2)[1]从图乙可以看出,冰在熔化过程中温度保持不变。
[2]根据晶体有固定熔点,熔化时温度不变,可以判断冰是晶体。
(3)冰在熔化过程中持续吸热,内能会不断增加,第到第冰处于熔化过程中,所以第的内能小于第的内能。
考向02 热量的概念
【例2】图为目前流行的自热火锅。该自热火锅配有发热包,发热包的主要成分包括生石灰、活性炭、硅藻土和铝粉等。将发热包放到冷水中,生石灰与水产生化学反应,生成氢氧化钙,并放出大量的热,从而加热上层食物。下列有关自热火锅的说法正确的是( )
A.冷水没有与生石灰产生化学反应时没有内能
B.食物被加热时是通过做功的方式使其内能增加的
C.食物在被加热的过程中,食物中所含有的热量增加
D.食物被加热后的香味更浓郁,是因为分子热运动快慢与温度有关
【答案】D
【详解】A.一切物体在任何情况下都具有内能,冷水未发生反应时也具有内能,故A错误;
B.食物被加热时,热量从发热包传递给食物,是通过热传递的方式增加食物内能,故B错误;
C.热量是过程量,只能描述为“吸收或放出热量”,不能说物体“含有热量”,故C错误;
D.分子热运动的快慢与温度有关,温度越高,分子无规则运动越剧烈,扩散越快,因此加热后食物香味更浓郁,故D正确。
故选D。
考向03 热传递的条件及方向
【例3】下列说法正确的是( )
A.热量总是从内能大的物体传递给内能小的物体
B.热量总是从温度高的物体传递给温度低的物体
C.物体温度升高,一定吸收了热量
D.物体吸收热量,温度一定升高
【答案】B
【详解】AB.热传递的条件是物体间存在温度差,热量总是自发从温度高的物体传递给温度低的物体,内能大的物体温度不一定更高,故A错误,B正确;
C.改变物体内能的方式有做功和热传递两种,物体温度升高,内能增加,可能是外界对物体做功,不一定是吸收热量,故C错误;
D.物体吸收热量,温度不一定升高,如晶体熔化过程中,物体吸热但温度保持不变,故D错误。
故选B。
考向04 热传递改变物体的内能
【例4】如图,烧烤时肉串的内能是通过__________的方式改变的,闻到肉串的香味是__________现象。
【答案】 热传递 扩散
【详解】烤肉串时,肉串内能增加,是利用热传递的方式将炭火的内能传给羊肉;
闻到肉串的香味,说明分子在不停地做无规则运动,这是扩散现象。
考向05 做功改变物体的内能
【例5】如图所示的四幅图中,能用大气压强解释的是( )
A.吹气时,两张纸靠拢
B.橡胶塞被推出去
C.福建舰漂浮在水面上
D.吸盘被压在墙面上
【答案】D
【详解】A.向两张纸中间吹气,纸张中间空气流速变大、压强变小,小于纸外侧的大气压,在压强差作用下两张纸靠拢,该现象原理是流体压强与流速的关系,不能用大气压强解释,故A错误;
B.橡胶塞被推出去,是因为试管内水蒸气受热膨胀,对橡胶塞做功,将内能转化为机械能,不能用大气压强解释,故B错误;
C.福建舰漂浮在水面上,利用的是水的浮力,漂浮时浮力等于自身重力,是浮力原理,不能用大气压强解释,故C错误;
D.吸盘压在墙面上时,需要先挤出吸盘内的空气,使吸盘内部气压小于外界大气压,在大气压的作用下吸盘被牢牢压在墙面上,该现象可以用大气压强解释,故D正确。
故选D。
考向06 做功和热传递的区别
【例6】如图所示是商代后期用于蒸煮的青铜器——甗(yǎn),下列改变内能的方式与甗相同的是( )
A.搓手取暖 B.钻木取火 C.炉火温茶 D.捶铁升温
【答案】C
【详解】青铜器“甗”用于蒸煮,是通过吸收火的热量来增加食物的内能,其核心本质是热传递改变内能。
A.搓手取暖是通过克服摩擦做功,将机械能转化为内能,属于做功改变物体内能,故A不符合题意;
B.钻木取火是通过克服摩擦做功使木材内能增加、温度升高,属于做功改变物体内能,故B不符合题意;
C.炉火温茶是茶水从炉火中吸收热量导致内能增加,属于热传递改变物体内能,故C符合题意;
D.捶铁升温是通过对铁块敲击做功,将机械能转化为内能,属于做功改变物体内能,故D不符合题意。
故选C。
考向07 通过做功改变物体内能时,能量的转化
【例7】如图所示,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,然后略松开瓶盖,瓶盖被弹出,同时观察到瓶口和瓶内有白雾产生。下列分析正确的是( )
A.用力拧瓶的下部时,瓶内气体内能减少,温度降低
B.用力拧瓶的下部时,瓶内气体内能是通过做功的方式改变的
C.瓶盖被弹出的过程中,瓶内气体内能全部转化为瓶盖的动能
D.瓶盖被弹出的过程中,气体内能增加,温度降低,水蒸气汽化
【答案】B
【详解】A.用力拧瓶的下部时,人对瓶内气体做功,根据改变内能的规律:对物体做功,物体内能增加,温度升高,因此瓶内气体内能增加,温度升高,故A错误;
B.用力拧瓶的下部时,人通过压缩瓶内气体做功,将机械能转化为瓶内气体的内能,是通过做功的方式改变瓶内气体内能,故B正确;
C.瓶盖被弹出的过程中,瓶内气体对瓶盖做功,内能转化为瓶盖的动能,但转化过程中存在能量损耗(克服摩擦、内能散失等),不可能全部转化为瓶盖的动能,故C错误;
D.瓶盖被弹出的过程中,瓶内气体对瓶盖做功,瓶内气体内能减少,温度降低,瓶内水蒸气遇冷液化形成小水滴,即观察到的白雾,故D错误。
故选B。
【对点1】随着物流业的蓬勃发展,穿梭于城市间的冷链运输车保障着生鲜食品的品质。如图为从某冷藏车车厢内卸下的货箱,装有大量冰块用于给货物降温。冰块在熔化过程中吸收热量,从而使货物温度保持在较低状态。某时段,2kg的冰块从阳光照射处转移到阴凉处,其温度由-5℃升高到-1℃(未熔化),则这块冰的内能_______(选填“增大”“减小”或“不变”),在这个过程中冰块通过_________的方式改变了内能。
【答案】 增大 热传递
【详解】[1][2]冰从周围空气中吸收热量,温度升高,内能增大,这是通过热传递的方式改变了内能。
【对点2】如图所示,红茶加工包含“萎凋”“揉捻”“发酵”“烘干”等工序。下列说法正确的是( )
A.“萎凋”时摊开茶叶可加快水分的升华
B.“揉捻”茶叶卷缩,说明分子间存在引力
C.“发酵”时闻到的气味是分子在不停地运动
D.“烘干”是通过热传递方式减小茶叶所含的热量
【答案】C
【详解】A.萎凋时茶叶中的水分是液态,摊开茶叶增大了蒸发面积,加快的是水分的蒸发(汽化);升华是指物质由固态直接变为气态的过程,故A错误;
B.揉捻使茶叶卷缩是外力作用改变物体形状,茶叶是宏观物体,该过程不能说明分子间存在引力,故B错误;
C.发酵时闻到气味属于扩散现象,扩散现象说明分子在不停地做无规则运动,故C正确;
D.热量是过程量,只能描述为“吸收或放出热量”,不能说物体“含有热量”,故D错误。
故选C。
【对点3】(多选)下列说法中,正确的是( )
A.两个物体升高相同的温度,吸收的热量一定相同
B.在热传递的过程中,吸收热量的物体内能一定增加
C.温度低的物体一定比温度高的物体具有的内能少
D.内能大小相同的两个物体之间也可能发生热传递
【答案】BD
【详解】A.根据可知,两个物体升高相同的温度,但如果它们的比热容或质量不同,吸收的热量也会不同,故A错误;
B.热传递是内能从高温物体转移到低温物体的过程,在纯热传递过程中不考虑做功的情况,吸收热量的物体其内能必然增加,故B正确;
C.内能是物体内所有分子动能和势能的总和,它不仅与温度有关,还与物体的质量、状态、物质种类等因素有关,温度低的物体内能不一定少,故C错误;
D.热传递发生的条件是存在温度差,与内能大小无关。即使两个物体内能相同,只要温度不同,仍可发生热传递,故D正确。
故选BD。
【对点4】图甲为一彩球“温度计”,其密闭玻璃容器内装有一种特殊液体,随着温度升高,这种液体的密度会减小。液体中有5个挂有温度标牌的彩球,彩球体积(包括标牌)相等,其热胀冷缩可以忽略。当有彩球悬浮时,悬浮的彩球标牌上的温度值就是所测得的当前环境温度。图乙为这个温度计的示意图,编号为④的彩球标牌所标温度值为22℃,相邻编号的彩球标牌上的温度值间隔为2℃。
(1)环境温度升高时,通过________方式使液体温度升高,液体的内能________(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(2)编号为③的彩球标牌所标温度值为________℃;
(3)当温度降低到20℃时,①号彩球受到的浮力将________(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(4)请在图乙画出编号为④的小球所受力的示意图。
【答案】(1) 热传递 变大
(2)24
(3)不变
(4)
【详解】(1)环境温度升高时,液体从周围环境吸收热量,这是通过热传递的方式使液体温度升高。
液体吸收热量后温度升高,其内部微粒的热运动加剧,液体的内能随之变大。
(2)由于特殊液体的密度随温度升高而减小,且图乙中③号球漂浮,说明③号球的密度小于当前悬浮的④号球(22℃)的密度,因此③号球需要在更高的温度下,即液体密度变得更小时才能悬浮,结合相邻彩球标牌温度间隔为2℃,可知其所标温度值为24℃。
(3)当温度降低到20℃时,液体密度变大,原本在22℃时就漂浮的①号彩球依然会保持漂浮状态,根据物体的浮沉条件,漂浮时物体所受浮力始终等于其自身重力,因彩球重力不变,故其受到的浮力不变。
(4)题干指出编号为④的彩球在液体中处于悬浮状态,受力平衡,因此它受到竖直向下的重力 G与竖直向上的浮力作用,这两个力大小相等、方向相反且作用在同一直线上,作图时两条线段长度应相等。
【对点5】如图所示,这是我国自主研制的盾构机工作时的模拟场景。盾构机前端安装了“削铁如泥”的刀盘,刀盘旋转工作时会产生大量的热,这是通过______的方式改变物体内能的。工作时,在地下掘进的过程中破碎的泥土、石块被不断地送到地面,此时泥土、石块的重力势能_____(选填“增大”“不变”或“减小”)。
【答案】 做功 增大
【详解】盾构机的刀盘旋转击碎石料的过程中,刀盘与石料摩擦,将机械能转化为内能,是通过做功方式改变了刀盘的内能。
工作时,在地下掘进的过程中破碎的泥土、石块被不断地送到地面,它们的质量不变,高度增大,重力势能增大。
【对点6】(多选)下列实例中,通过做功的方式来改变内能的是( )
A.冬天搓手取暖 B.滑滑梯臀部发热
C.炒菜时铁锅变热 D.烧热的工件放入冷水中降温
【答案】AB
【详解】A.双手克服摩擦做功,机械能转化为内能,属于做功改变内能,故A符合题意;
B.臀部与滑梯克服摩擦做功,机械能转化为内能,属于做功改变内能,故B符合题意;
C.热量从火焰传递给铁锅,是内能的转移,属于热传递改变内能,故C不符合题意;
D.热量从工件传递给冷水,是内能的转移,属于热传递改变内能,故D不符合题意。
故选AB。
【对点7】如图所示,在试管内装适量水,用橡胶塞塞住管口,将水加热一段时间,橡胶塞被推出,管口出现大量“白气”。下列说法正确的是( )
A.水被加热的过程中,水的内能是通过做功的方式改变的
B.管口出现的“白气”是水蒸气
C.橡胶塞被推出的过程中,水蒸气含有的热量减少
D.橡胶塞被推出的过程中,橡胶塞的动能是由水蒸气的内能转化来的
【答案】D
【详解】A.水被加热的过程中,是通过热传递的方式改变水的内能,不是做功。故A错误。
B.管口出现的“白气”不是水蒸气,而是水蒸气遇冷液化形成的小水滴。故B错误。
C.热量是一个过程量,只能说“吸收或放出热量”,不能说“含有热量”,故C错误。
D.橡胶塞被推出的过程中,水蒸气膨胀对外做功,将自身的内能转化为橡胶塞的机械能(动能)。故D正确。
故选D。
考点03 热量的简单计算
1、物体温度升高,内能一定增大,但不一定吸收热量,因为做功也可以使物体的内能增大。
2、物体内能增大,温度不一定升高,也不一定吸收热量,因为内能增大有可能是因为状态改变造成的,做功也可以使物体的内能增大。
3、物体吸收热量,内能一定增大,但温度可能升高,也可能不变,因为吸收热量有可能改变物体的状态。
注:温度、热量与内能的关系(热量是一个过程量,一般说传递热量;内能是一个状态量一般说具有内能;温度是一个状态量,一般说升高或者降低温度)
【归纳总结】内能是物体内所有分子热运动的动能与分子势能的总和,其改变方式包括热传递(能量转移,如热传导、对流、辐射)和做功(能量转化,如摩擦生热、压缩气体),二者在改变内能上等效,是理解物体热状态变化及能量转化的核心知识。
考向01 温度、热量与内能的区别与联系
【例1】如图是甲乙两种物质的熔化实验图像,以下说法正确的是( )
A.甲熔化过程用时12min
B.甲在ab段温度不变,不吸收热量
C.乙是晶体
D.乙随着温度升高,内能不断变大
【答案】D
【详解】AB.由图可知,甲熔化过程中温度保持不变,有固定的熔化温度,因此甲是晶体,熔化过程,温度不变,但需要持续吸收热量;甲从第4min开始熔化,第8min熔化结束,熔化用时为
故AB错误;
CD.乙熔化过程中温度一直升高,没有固定的熔化温度,因此乙是非晶体;熔化过程中持续吸收热量,温度不断升高,内能不断变大,故C错误,D正确。
故选D。
【对点1】学校开展“探寻文化根脉,定格春节记忆”活动,同学们分享了题图照片,下列说法正确的是( )
A.图甲冷却后的红糖糍粑,内能为零
B.图乙制作“糖画”过程,糖先熔化后凝华
C.图丙的汤圆很烫,是因为汤圆含有很高的热量
D.图丁摩擦可点燃“擦炮”,是通过做功的方式使其内能增大
【答案】D
【详解】A.一切物体在任何情况下都具有内能,冷却后的红糖糍粑内能减小,但不为零,故A错误;
B.制作糖画时,固态糖受热变成液态是熔化,液态糖冷却后变成固态糖画是凝固,所以是先熔化后凝固,故B错误;
C.热量是过程量,只能描述为“吸收或放出热量”,故C错误;
D.摩擦擦炮时,克服摩擦做功,机械能转化为内能,是通过做功的方式使擦炮内能增大、温度升高达到燃点点燃,故D正确。
故选D。
一、选择题
1.中华文明源远流长,博大精深。古诗词是我国传统文化瑰宝,有些优美词句还与我们的物理知识有联系。下列词句与对应的物理知识叙述正确的是( )
A.“大地阳和暖气生”,大地的内能增加时所含的热量增多
B.“沙暖睡鸳鸯”,同样日照下,砂石的温度高,说明砂石的比热容大
C.“花气袭人知骤暖”,温度越高,分子运动越剧烈
D.“疑是地上霜”,霜实际是固态,由水蒸气凝固形成
【答案】C
【详解】A.热量是热传递过程中内能转移的量,属于过程量,不能说物体“含有”热量,只能说物体具有内能,故A错误;
B.同样日照(吸收相同热量)时,砂石温度升高更快,根据公式,可得砂石的比热容更小,不是更大,故B错误;
C.“花气袭人知骤暖”是分子的扩散现象,温度越高,分子无规则运动越剧烈,扩散越快,故C正确;
D.“疑是地上霜”,霜实际是固态,由水蒸气凝华形成,故D错误。
故选C。
2.下列关于我国传统节日习俗中涉及的物理现象,分析正确的是( )
A.春节写春联:墨迹未干的春联会散发出淡淡墨香,是因为分子不停地做无规则运动
B.元宵节煮汤圆:燃气灶工作将燃料的化学能全部转化为内能
C.端午节赛龙舟:龙舟的船桨是碳纤维做成的,原因是碳纤维的强度大、密度大
D.中秋节放孔明灯:孔明灯在匀速升空过程中,所受浮力变大
【答案】A
【详解】A.墨迹未干的春联散发出墨香,是墨汁分子不停地做无规则运动,扩散到空气中,故A正确;
B.燃气燃烧时化学能转化为内能,但不可能全部转化,有部分转化成光能等,无法全部转化为内能,故B错误;
C.龙舟的船桨用碳纤维制作,是因为碳纤维强度大、密度小,根据,在体积相同时,密度小则质量更小,使用更轻便,故C错误;
D.匀速升空时,浮力 = 重力(不变),但空气密度随高度增加略减小,浮力会略微减小,但一般说浮力不变;题中认为变大错误,故D错误。
故选 A。
3.下列所描述的现象中,改变物体内能的方式与其他三个不同的是( )
A.木工用锯子锯木头时,锯条发烫 B.用煤气炉给水加热,水的温度升高
C.发烧时,用冷毛巾给头部降温 D.天冷时对手“哈气”,手会感到暖和
【答案】A
【详解】A.木工用锯子锯木头时,锯条与木头之间存在摩擦,克服摩擦力做功,将机械能转化为内能,使锯条温度升高、发烫。此过程是通过做功改变物体内能;
B.用煤气炉给水加热时,煤气燃烧释放的热量通过热传递的方式转移到水中,使水的内能增加、温度升高。此过程是通过热传递改变物体内能;
C.发烧时用冷毛巾给头部降温,头部温度高于冷毛巾,热量从头部通过热传递转移到冷毛巾,使头部内能减少、温度降低。此过程是通过热传递改变物体内能;
D.天冷时对手“哈气”,口中呼出的较高温度的水蒸气在手上发生液化,放出大量的热,通过热传递的方式使手的内能增加、温度升高。此过程是通过热传递改变物体内能。
综上,A与其他三个选项不同,故选A。
4.下列关于温度、热量和内能的说法,正确的是( )
A.发生热传递时,温度总是从高温物体传递给低温物体
B.一块的冰熔化成的水,内能增大
C.在相同温度下,1kg的水比1kg的冰含有的热量多
D.物体温度升高,一定是吸收了热量
【答案】B
【详解】A.发生热传递时,热量从高温物体向低温物体传递,而温度是表示物体冷热程度的物理量,不能被传递,故A错误;
B.冰在熔化过程中,温度保持不变,却需要不停吸收热量,所以一块的冰熔化成的水,内能一定增大,故B正确;
C.热量是过程量,不能表述成含有热量的多少,故C错误;
D.物体温度升高,内能一定增加,但内能改变可能是物体吸收了热量,也可能是外界对物体做了功,故D错误。
故选B。
5.如图所示的四个示例中,使物体内能增大的方式与其他三个不同的是( )
A.甲图,碎纸片点燃后,杯中水温升高 B.乙图,金属汤勺放在热汤中,温度升高
C.丙图,取暖器通电后,电热丝温度升高 D.丁图,太阳辐射后,热水器中水温升高
【答案】C
【详解】碎纸片燃烧放热,通过热传递使杯中水的内能增大、温度升高;
金属汤勺从热汤中吸收热量,通过热传递(热传导)使自身内能增大、温度升高;
取暖器通电后,电流通过电热丝做功,将电能转化为内能,通过做功的方式使电热丝内能增大、温度升高;
热水器中的水吸收太阳辐射的热量,通过热传递(热辐射)使内能增大、温度升高。
因此,C选项使物体内能增大的方式为做功,ABD选项使物体内能增大的方式为热传递,故选C。
6.如图所描述的现象中,通过做功改变物体内能的是( )
A.炎热的夏天,柏油路面温度升高
B.冬天,在阳光下做日光浴
C.星体碎片坠入大气层,成为流星
D.用嘴对手呵气,手感觉到暖和
【答案】C
【详解】A.炎热的夏天,柏油路面温度升高,是太阳辐射使路面吸收热量,属于热传递改变内能。故A不符合题意;
B.冬天,在阳光下做日光浴,是人体吸收太阳传来的热量,属于热传递改变内能。故B不符合题意;
C.星体碎片坠入大气层时,与空气剧烈摩擦,机械能转化为内能,温度升高,属于做功改变内能。故C符合题意;
D.用嘴对手呵气,手吸收热空气传来的热量,属于热传递改变内能。故D不符合题意。
故选C。
7.如图所示,碳酸饮料易拉罐的拉环被拉断后,小强将A4纸反复对折出一个硬角并快速摩擦拉环附近的凹槽。一段时间后,易拉罐自动“炸开”。下列说法错误的是( )
A.易拉罐自动“炸开”时,罐内饮料分子的热运动减慢
B.摩擦过程中,通过做功的方式增大了易拉罐拉环附近的内能
C.小强闻到饮料的味道,这是扩散现象
D.摩擦过程中,易拉罐所含热量增加
【答案】D
【详解】A.易拉罐自动“炸开”时,罐内气体对外做功,内能减小,温度降低。温度是分子热运动剧烈程度的标志,温度降低,分子热运动减慢,故A正确;
B.用A4纸快速摩擦拉环附近的凹槽,属于克服摩擦做功,机械能转化为内能,增大了易拉罐拉环附近的内能,故B正确;
C.小强闻到饮料的味道,是饮料分子在空气中不停地做无规则运动,扩散到人的鼻腔中,属于扩散现象,故C正确;
D.热量是一个过程量,只能说“吸收或放出热量”,不能说“物体所含热量”,物体含有的是内能,故D错误。
本题选择描述错误的,故选D。
8.小红经常帮妈妈做饭,在端午节帮妈妈煮粽子过程中,她总结的一些说法,其中正确的是( )
A.煮粽子的过程是利用做功的方法改变粽子内能的
B.用高压锅能更快煮熟粽子,是因为锅内气压增大,水的沸点降低
C.煮粽子时,粽子的温度升高,所含的热量增加
D.能闻到粽子的香味是扩散现象
【答案】D
【详解】A.煮粽子的过程是利用热传递的方法改变粽子内能的;故A错误;
B.水的沸点随气压的增大而升高,故B错误;
C.粽子的温度升高,所含的内能增加,热量是一个动态量,不能表述为含有热量,故C错误;
D.闻到香味是扩散现象,故D正确。
故选D。
9.压缩空气蓄能电站是一种新型电能存储系统,通过压缩空气储存与释放,实现电网负荷调节。其工作原理是:利用电网用电低谷时,将剩余电力驱动电动压缩机压缩空气,将其储存在高压密封设施内;在用电高峰时释放压缩空气,驱动汽轮机带动发电机发电。下列说法正确的是( )
A.储能过程中,对空气做功,空气内能减小
B.储能过程中,电能最终转化为内能
C.释能过程中,空气膨胀对外做功,空气内能增大
D.释能过程中,内能最终全部转化为电能
【答案】B
【详解】AB.储能过程中,利用电网用电低谷时,将剩余电力驱动电动压缩机压缩空气,将其储存在高压密封设施内,对空气做功,将电能最终转化为空气的内能,空气内能增加,故A错误,B正确;
C.释能过程中,空气膨胀对外做功,内能能转化为机械能,空气内能减小,故C错误;
D.释能过程中,内能最终转化为电能,过程中存在一定能量损失,不可能全部转化,故D错误。
故选B。
10.利用某仪器观测质量相等的X、Y两个物体的放热情况,两物体的温度随时间变化的图像如图甲所示,用时41min,它们在这段时间内放出的热量如图乙所示,则( )
A.物体X的比热容大于物体Y的比热容
B.物体X的温度变化大于物体Y的温度变化
C.物体X减少的内能比物体Y减少的内能更少
D.第16min时,物体X的分子比物体Y的分子运动更剧烈
【答案】A
【详解】A.由图甲可知,在内,物体和物体初温相同,末温也相同,所以两物体温度变化量相同。由图乙可知,在内,物体放出的热量比物体多。已知两物体质量相等,根据比热容公式,变形可得。因为、都相同,,所以物体的比热容大于物体的比热容,故A符合题意;
B.从图甲能明显看出,在内,物体和物体温度变化量是相同的,故B不符合题意;
C.因为物体放出热量,其内能会减少,且放出热量越多,内能减少得越多。由图乙知物体在内放出的热量比物体少,所以物体内能减少得比物体少,故C不符合题意;
D.分子热运动的剧烈程度与温度有关,温度越高,分子运动越剧烈。在第时,从图甲能看出物体的温度较高,所以应该是物体的分子比物体的分子运动更剧烈,故D不符合题意。
故选A。
二、填空题
11.我国某数据中心采用“液冷”技术为服务器散热,将冷却液泵入服务器内部直接吸收热量。与风冷相比,液冷技术效率更高,主要是因为冷却液具有较大的______;如果散热器中装有的水10kg,在温度升高的过程中,水吸收的热量是______J。水吸热过程中,内能______(选填“不变”“变大”或“变小”)。【水的比热容】
【答案】 比热容 变大
【详解】液冷技术依靠冷却液高效散热,核心原因是冷却液的比热容较大。在质量和升高温度相同的情况下,比热容大的物质能吸收更多热量,因此散热效率更高。
水吸收的热量
热传递是改变物体内能的方式之一,水在吸热过程中,通过热传递获得能量,其内能会变大。
12.把200 g水从20℃加热到70℃,则水吸收的热量为________J;冬天把加热的水灌进热水袋,热水袋能暖和双手,这是通过________的方式改变内能。(c水=4.2×103 J/(kg·℃))
【答案】 热传递
【详解】水吸收的热量为
热水袋暖和双手时,内能从温度高的热水袋转移到温度低的双手,该方式是通过热传递的方式改变内能。
13.如图甲所示为《天工开物》中制酒的场景,图乙为装置示意图。地锅内盛有发酵混合物(含酒精和水),利用火焰加热地锅,通过___________的方式增加混合物的内能,因为酒精的沸点比水___________,会先沸腾变成酒精蒸汽,酒精蒸汽上升遇到上方装有冷水的天锅,液化成液态酒精;过程中会闻到酒香,这属于___________现象。
【答案】 热传递 低 扩散
【详解】[1]火焰加热地锅,热量从火焰转移到混合物,是通过热传递的方式增加混合物的内能。
[2]酒精的沸点(约78℃)比水的沸点(100℃)低,所以加热时酒精会先沸腾变成酒精蒸气。
[3]闻到酒香,是酒精分子在空气中做无规则运动,进入人的鼻腔,这属于扩散现象。
14.如图将质量相同、材料不同的三块金属甲、乙、丙加热到相同的温度后,放到表面平整的冰块上。经过一段时间后,冰块形状基本不再变化时如图所示。由此可知这三块金属中,______的比热容最小,此时剩余冰块的温度_______(选填“大于”“小于”或“等于”)这三块金属的温度。
【答案】 甲 等于
【详解】[1][2]甲、乙、丙加热到相同的温度后,放到冰块上,经过一段时间后,冰块形状基本不再变化时,说明金属块与冰之间的热传递停止,此时金属块的末温度等于冰的温度,所以三块金属的末温度相同均等于冰的温度。由于它们的初温度相同,则三块金属降低了相同的温度,由图可知金属甲熔化的冰最少,故其放出的热量最少。三块金属的质量相同,降低的温度相同,则由可知三块金属中甲的比热容最小。
15.如图所示,是某液体的凝固图像,第15分钟的内能______(填“大于”“小于”或“等于”)第10分钟的内能;若500g该物质从B点到C点,内能的变化量为______J。(该物质液态时比热容;该物质在图中全过程相等时间内内能变化量相同。)
【答案】 小于
【详解】[1]从图像可以看出,BC段是凝固过程,晶体凝固时温度不变,但会持续向外放热,内能减小,第10分钟和第15分钟都处于凝固过程,因此第15分钟的内能小于第10分钟的内能。
[2]由图像可知,500g该物质从A点到B点,用时5min,温度变化了,该物质液态时比热容为,这个过程中,该物质放出的热量为
因此物质每分钟释放热量为
由题意可知该物质在图中全过程相等时间内内能变化量相同,物质从B点到C点,用时
在这个过程中物质内能的变化量为
三、实验题
16.(一)物理兴趣小组的同学进行“凸透镜成像规律”的探究。
(1)如图甲,用一束平行于主光轴的平行光作光源,移动光屏,直至在光屏上得到一个最小最亮的光斑,则凸透镜的焦距为___________;
(2)当凸透镜、光屏和烛焰的位置如图乙所示时,光屏上能成一清晰的像,此时所成像与___________(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)的成像特点相同;
(3)该实验使用的凸透镜可用来矫正___________(选填“近视眼”或“远视眼”);
(二)图甲是某兴趣小组“探究冰熔化时温度的变化规律”的实验。
(4)某时刻温度计的示数如图乙所示,其示数为___________;
(5)根据实验数据绘制的温度随时间变化关系图像如图丙所示,在B点时冰的内能___________(选填“大于”“小于”或“等于”)在C点时水的内能;
(6)冰在熔化过程中的特点是持续吸热,温度___________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】(1)10.0
(2)照相机
(3)远视眼
(4)−4
(5)小于
(6)不变
【详解】(1)平行于主光轴的光经凸透镜会聚得到最小最亮的光斑,光斑到凸透镜光心的距离就是焦距。由图甲可知,凸透镜在刻度处,光斑在刻度处,所以焦距
(2)由图乙可知,物距
,根据凸透镜成像规律,此时成倒立、缩小的实像,和照相机成像特点相同。
(3)凸透镜对光有会聚作用,远视眼的成因是晶状体折光能力太弱,像成在视网膜后方,需要用凸透镜矫正。
(4)由图乙可知,温度计分度值为,液柱在以下第4格,所以示数为。
(5)冰熔化过程中持续吸热,内能不断增大,B点熔化过程比C点早,吸收热量更少,因此B点冰的内能小于C点水的内能。
(6)冰是晶体,晶体熔化的特点是:持续吸热,温度不变。
17.物理小组的同学对水的沸腾特点展开探讨。组装了如图所示的装置,进行实验。
(1)装置中温度计的使用存在错误,请指出:________。
(2)改正错误后进行实验,某时刻温度计的示数如图乙所示,此时水的温度为________℃。
(3)持续加热至水沸腾,观察到冒泡的景象,这是一种剧烈的汽化现象。根据图像丙可知水沸腾时的温度特点是________;图丁中的________(填“①”或“②”)所示的情形可表示水正在沸腾;为了缩短加热至沸腾的时间,你建议采取的方法是______________。(写出一种即可)
(4)根据实验数据绘制出水温随加热时间变化的图像,如图丙所示,该实验地点可能在________(选填字母序号)。
A.拉萨 B.郑州
(5)同学们又利用图戊所示装置探究酒精在沸腾前后温度变化的特点时,发现当试管内的酒精沸腾时烧杯中的亚麻仁油却没有沸腾,由此可知亚麻仁油的沸点比酒精的沸点________。酒精沸腾过程中,忽略质量变化,酒精的内能________。
【答案】(1)温度计玻璃泡碰到杯壁
(2)92
(3) 温度不变 ① 提高水的初温
(4)A
(5) 高 增大
【详解】(1)观察图甲,温度计的玻璃泡接触到了烧杯的侧壁,导致测量结果不准确。正确的做法是玻璃泡应全部浸入被测液体中,不能碰到容器底或容器壁。
(2)观察图乙,温度计的分度值是1℃。示数为92℃,则水的温度为92℃。
(3)根据图丙可知,水在加热过程中,温度先升高,达到80℃后,虽然继续加热,但温度保持不变。则液体沸腾时特点:继续吸热,温度保持不变。
图①中,气泡在上升过程中体积逐渐变大,这是水沸腾时的现象。图②中,气泡在上升过程中体积逐渐变小,这是水沸腾前的现象。故选填①。
为了让水更快沸腾,可以减少需要加热的水的质量,或者提高水的初温,或者给烧杯加盖以减少热量散失。
(4)由图丙可知,水的沸点是80℃。标准大气压下水的沸点是100℃。气压越低,沸点越低。拉萨海拔高,气压低,沸点低。郑州海拔较低,接近标准大气压,沸点接近100℃。所以该地点可能在拉萨,故选A。
(5)图戊中,烧杯中的亚麻仁油直接受热,试管中的酒精通过亚麻仁油受热。当酒精沸腾时,说明酒精达到了沸点并继续吸热。此时亚麻仁油没有沸腾,说明亚麻仁油的温度虽然高于酒精的沸点,但还没有达到亚麻仁油的沸点。因此,亚麻仁油的沸点比酒精的沸点高;酒精在沸腾过程中,虽然温度不变,但需要持续吸热。物体吸收热量,内能增加。
四、计算题
18.高能聚合油是一种安全、清洁、可再生的新型环保燃料。某次用160g高能聚合油将10kg的水从20℃加热到100℃。已知水的比热容是4.2×103J/(kg•℃),高能聚合油的热值约为4.2×107J/kg。求:
(1)这些水吸收的热量;
(2)完全燃烧了160g高能聚合油放出的热量;
(3)此次烧水的效率。
【答案】(1)
(2)
(3)50%
【详解】(1)水吸收的热量为
(2)高能聚合油完全燃烧放出的热量为
(3)烧水的效率为
19.热量的单位有两种,一种是国际单位焦耳,简称“焦”;另一种是“卡路里”,简称“卡”,这个单位被广泛使用在营养计量和健身手册上。“卡”是这样规定的:在1个大气压下,将1克水温度升高1摄氏度所需要吸收的热量。
(1)1卡合多少焦耳;
(2)茗茗每天健步走消耗的能量约相当于消耗能量多少卡?
(3)若运动员在长跑训练中汗水蒸发吸收热量,使质量为50kg的运动员体温下降,求汗水蒸发吸收的热量。[人体主要成分是水,水的比热容为]
【答案】(1)4.2J
(2)卡
(3)
【详解】(1)由题知,1卡定义为在1个大气压下,1g水温度升高1℃吸收的热量。水的比热容,质量,温度变化。吸收热量公式为,代入计算
故
(2)已知消耗能量,由(1)知1卡=4.2J。卡数计算公式为,
故消耗能量为卡。
(3)汗水蒸发吸收热量等于运动员体温下降释放的热量。运动员质量,体温下降,人体比热容取水的比热容。吸收热量公式为,代入计算
故汗水蒸发吸收的热量为。
20.小丽用相同的电加热器分别对质量均为0.2kg的水和另一种液体加热,得到的实验数据如图所示。[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
(1)给水加热是通过_______的方式使水的内能增加;
(2)水在16min内吸收的热量为多少J;
(3)另一种液体的比热容为多少J/(kg·℃)。
【答案】(1)热传递
(2)
(3)
【详解】(1)用电加热器给水加热,是通过热传递的方式,将电加热器的内能转移给水,从而使水的内能增加,温度升高。
(2)由图像可知,水在16min内温度从10℃升高到40℃,即温度变化量为
水吸收的热量为
(3)用相同的电加热器加热,表示在相同的时间内,水和另一种液体吸收的热量相等,由图可知,在8min内,另一种液体的温度从20℃升高到50℃,温度变化量
又因为水加热8min吸收的热量等于加热16min时吸收热量的一半,所以加热8min,液体吸收的热量
根据可得,该液体的比热容
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13.3内能 知识归纳与题型总结
考点01 内能
一、定义:物体内部所有分子热运动的分子动能与分子势能的总和,叫做物体的内能。
1、因为一切物质分子都在不停地做无规则的运动,所以物体的内能不可能为零, 任何物体在任何情况下都具有内能。
2、物体内大量分子做无规则热运动所具有的能量称为分子动能。物体的温度越高,分子运动得越快,它们的动能越大。同一个物体(物态不变),温度越高,内能越大。
3、由于分子之间具有一定的距离,也具有一定的作用力,因而分子具有势能,称为分子势能。分子间距发生变化时,物体的体积也会变,其内能会发生变化。所以分子势能与物体的体积有关。
4、内能大小与物体的质量、温度、状态等有关。
注:任何温度下物体的内能都不可能为0,温度越高,物体的内能越大,不要以为温度为0的时候物体就没有内能了。
考向01 内能的概念
【例1】关于分子动理论与内能,下列说法正确的是( )
A.的物体内能为零 B.温度越高,分子无规则运动越剧烈
C.固体分子间只有引力,没有斥力 D.物体吸热,温度一定升高
【对点1】许多优美词句都蕴含着物理知识,下列分析合理的是( )
A.“清寒小雪前”,雪的温度很低,它的内能为零
B.“沙暖睡鸳鸯”,同样日照下,砂石比水升高的温度高,说明砂石的比热容更大
C.“床前明月光,疑是地上霜”,霜是固态,霜的形成需要放出热量
D.“大地阳和暖气生”,大地内能的增加是通过做功方式实现的
考点02 内能的改变的两种方法
一、内能的改变的两种方法:做功和热传递。
1、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。
2、热传递发生的条件:存在温度差;能量(内能)从高温物体转移到低温物体。
(1)高温物体内能减小,温度降低,放出热量。
(2)低温物体内能增大,温度升高,吸收热量。
3、做功和热传递在改变内能方面是等效的,但实质不同:做功改变内能属于能的转化,热传递改变内能属于能的转移。
注:热传递使物体内能发生改变的实质是同一种形式的能量(内能)发生了转移;其转移的规则是内能从高温物体转移到低温物体,或从物体的高温部分转移到低温部分。
考向01 影响物体内能大小的因素
【例1】研究冰熔化时温度的变化规律。
(1)安装图甲装置时,应按 __________(选填“自下而上”或“自上而下”)的顺序组装;
(2)图乙为冰的温度随时间变化关系图像,分析图像可得,冰熔化时温度 __________,由此判断冰是 __________(选填“晶体”或“非晶体”);
(3)试管内物体在第3 min具有的内能 __________在第5 min具有的内能。
考向02 热量的概念
【例2】图为目前流行的自热火锅。该自热火锅配有发热包,发热包的主要成分包括生石灰、活性炭、硅藻土和铝粉等。将发热包放到冷水中,生石灰与水产生化学反应,生成氢氧化钙,并放出大量的热,从而加热上层食物。下列有关自热火锅的说法正确的是( )
A.冷水没有与生石灰产生化学反应时没有内能
B.食物被加热时是通过做功的方式使其内能增加的
C.食物在被加热的过程中,食物中所含有的热量增加
D.食物被加热后的香味更浓郁,是因为分子热运动快慢与温度有关
考向03 热传递的条件及方向
【例3】下列说法正确的是( )
A.热量总是从内能大的物体传递给内能小的物体
B.热量总是从温度高的物体传递给温度低的物体
C.物体温度升高,一定吸收了热量
D.物体吸收热量,温度一定升高
考向04 热传递改变物体的内能
【例4】如图,烧烤时肉串的内能是通过__________的方式改变的,闻到肉串的香味是__________现象。
考向05 做功改变物体的内能
【例5】如图所示的四幅图中,能用大气压强解释的是( )
A.吹气时,两张纸靠拢
B.橡胶塞被推出去
C.福建舰漂浮在水面上
D.吸盘被压在墙面上
考向06 做功和热传递的区别
【例6】如图所示是商代后期用于蒸煮的青铜器——甗(yǎn),下列改变内能的方式与甗相同的是( )
A.搓手取暖 B.钻木取火 C.炉火温茶 D.捶铁升温
考向07 通过做功改变物体内能时,能量的转化
【例7】如图所示,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,然后略松开瓶盖,瓶盖被弹出,同时观察到瓶口和瓶内有白雾产生。下列分析正确的是( )
A.用力拧瓶的下部时,瓶内气体内能减少,温度降低
B.用力拧瓶的下部时,瓶内气体内能是通过做功的方式改变的
C.瓶盖被弹出的过程中,瓶内气体内能全部转化为瓶盖的动能
D.瓶盖被弹出的过程中,气体内能增加,温度降低,水蒸气汽化
【对点1】随着物流业的蓬勃发展,穿梭于城市间的冷链运输车保障着生鲜食品的品质。如图为从某冷藏车车厢内卸下的货箱,装有大量冰块用于给货物降温。冰块在熔化过程中吸收热量,从而使货物温度保持在较低状态。某时段,2kg的冰块从阳光照射处转移到阴凉处,其温度由-5℃升高到-1℃(未熔化),则这块冰的内能_______(选填“增大”“减小”或“不变”),在这个过程中冰块通过_________的方式改变了内能。
【对点2】如图所示,红茶加工包含“萎凋”“揉捻”“发酵”“烘干”等工序。下列说法正确的是( )
A.“萎凋”时摊开茶叶可加快水分的升华
B.“揉捻”茶叶卷缩,说明分子间存在引力
C.“发酵”时闻到的气味是分子在不停地运动
D.“烘干”是通过热传递方式减小茶叶所含的热量
【对点3】(多选)下列说法中,正确的是( )
A.两个物体升高相同的温度,吸收的热量一定相同
B.在热传递的过程中,吸收热量的物体内能一定增加
C.温度低的物体一定比温度高的物体具有的内能少
D.内能大小相同的两个物体之间也可能发生热传递
【对点4】图甲为一彩球“温度计”,其密闭玻璃容器内装有一种特殊液体,随着温度升高,这种液体的密度会减小。液体中有5个挂有温度标牌的彩球,彩球体积(包括标牌)相等,其热胀冷缩可以忽略。当有彩球悬浮时,悬浮的彩球标牌上的温度值就是所测得的当前环境温度。图乙为这个温度计的示意图,编号为④的彩球标牌所标温度值为22℃,相邻编号的彩球标牌上的温度值间隔为2℃。
(1)环境温度升高时,通过________方式使液体温度升高,液体的内能________(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(2)编号为③的彩球标牌所标温度值为________℃;
(3)当温度降低到20℃时,①号彩球受到的浮力将________(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(4)请在图乙画出编号为④的小球所受力的示意图。
【对点5】如图所示,这是我国自主研制的盾构机工作时的模拟场景。盾构机前端安装了“削铁如泥”的刀盘,刀盘旋转工作时会产生大量的热,这是通过______的方式改变物体内能的。工作时,在地下掘进的过程中破碎的泥土、石块被不断地送到地面,此时泥土、石块的重力势能_____(选填“增大”“不变”或“减小”)。
【对点6】(多选)下列实例中,通过做功的方式来改变内能的是( )
A.冬天搓手取暖 B.滑滑梯臀部发热
C.炒菜时铁锅变热 D.烧热的工件放入冷水中降温
【对点7】如图所示,在试管内装适量水,用橡胶塞塞住管口,将水加热一段时间,橡胶塞被推出,管口出现大量“白气”。下列说法正确的是( )
A.水被加热的过程中,水的内能是通过做功的方式改变的
B.管口出现的“白气”是水蒸气
C.橡胶塞被推出的过程中,水蒸气含有的热量减少
D.橡胶塞被推出的过程中,橡胶塞的动能是由水蒸气的内能转化来的
考点03 热量的简单计算
1、物体温度升高,内能一定增大,但不一定吸收热量,因为做功也可以使物体的内能增大。
2、物体内能增大,温度不一定升高,也不一定吸收热量,因为内能增大有可能是因为状态改变造成的,做功也可以使物体的内能增大。
3、物体吸收热量,内能一定增大,但温度可能升高,也可能不变,因为吸收热量有可能改变物体的状态。
注:温度、热量与内能的关系(热量是一个过程量,一般说传递热量;内能是一个状态量一般说具有内能;温度是一个状态量,一般说升高或者降低温度)
【归纳总结】内能是物体内所有分子热运动的动能与分子势能的总和,其改变方式包括热传递(能量转移,如热传导、对流、辐射)和做功(能量转化,如摩擦生热、压缩气体),二者在改变内能上等效,是理解物体热状态变化及能量转化的核心知识。
考向01 温度、热量与内能的区别与联系
【例1】如图是甲乙两种物质的熔化实验图像,以下说法正确的是( )
A.甲熔化过程用时12min
B.甲在ab段温度不变,不吸收热量
C.乙是晶体
D.乙随着温度升高,内能不断变大
【对点1】学校开展“探寻文化根脉,定格春节记忆”活动,同学们分享了题图照片,下列说法正确的是( )
A.图甲冷却后的红糖糍粑,内能为零
B.图乙制作“糖画”过程,糖先熔化后凝华
C.图丙的汤圆很烫,是因为汤圆含有很高的热量
D.图丁摩擦可点燃“擦炮”,是通过做功的方式使其内能增大
一、选择题
1.中华文明源远流长,博大精深。古诗词是我国传统文化瑰宝,有些优美词句还与我们的物理知识有联系。下列词句与对应的物理知识叙述正确的是( )
A.“大地阳和暖气生”,大地的内能增加时所含的热量增多
B.“沙暖睡鸳鸯”,同样日照下,砂石的温度高,说明砂石的比热容大
C.“花气袭人知骤暖”,温度越高,分子运动越剧烈
D.“疑是地上霜”,霜实际是固态,由水蒸气凝固形成
2.下列关于我国传统节日习俗中涉及的物理现象,分析正确的是( )
A.春节写春联:墨迹未干的春联会散发出淡淡墨香,是因为分子不停地做无规则运动
B.元宵节煮汤圆:燃气灶工作将燃料的化学能全部转化为内能
C.端午节赛龙舟:龙舟的船桨是碳纤维做成的,原因是碳纤维的强度大、密度大
D.中秋节放孔明灯:孔明灯在匀速升空过程中,所受浮力变大
3.下列所描述的现象中,改变物体内能的方式与其他三个不同的是( )
A.木工用锯子锯木头时,锯条发烫 B.用煤气炉给水加热,水的温度升高
C.发烧时,用冷毛巾给头部降温 D.天冷时对手“哈气”,手会感到暖和
4.下列关于温度、热量和内能的说法,正确的是( )
A.发生热传递时,温度总是从高温物体传递给低温物体
B.一块的冰熔化成的水,内能增大
C.在相同温度下,1kg的水比1kg的冰含有的热量多
D.物体温度升高,一定是吸收了热量
5.如图所示的四个示例中,使物体内能增大的方式与其他三个不同的是( )
A.甲图,碎纸片点燃后,杯中水温升高 B.乙图,金属汤勺放在热汤中,温度升高
C.丙图,取暖器通电后,电热丝温度升高 D.丁图,太阳辐射后,热水器中水温升高
6.如图所描述的现象中,通过做功改变物体内能的是( )
A.炎热的夏天,柏油路面温度升高
B.冬天,在阳光下做日光浴
C.星体碎片坠入大气层,成为流星
D.用嘴对手呵气,手感觉到暖和
7.如图所示,碳酸饮料易拉罐的拉环被拉断后,小强将A4纸反复对折出一个硬角并快速摩擦拉环附近的凹槽。一段时间后,易拉罐自动“炸开”。下列说法错误的是( )
A.易拉罐自动“炸开”时,罐内饮料分子的热运动减慢
B.摩擦过程中,通过做功的方式增大了易拉罐拉环附近的内能
C.小强闻到饮料的味道,这是扩散现象
D.摩擦过程中,易拉罐所含热量增加
8.小红经常帮妈妈做饭,在端午节帮妈妈煮粽子过程中,她总结的一些说法,其中正确的是( )
A.煮粽子的过程是利用做功的方法改变粽子内能的
B.用高压锅能更快煮熟粽子,是因为锅内气压增大,水的沸点降低
C.煮粽子时,粽子的温度升高,所含的热量增加
D.能闻到粽子的香味是扩散现象
9.压缩空气蓄能电站是一种新型电能存储系统,通过压缩空气储存与释放,实现电网负荷调节。其工作原理是:利用电网用电低谷时,将剩余电力驱动电动压缩机压缩空气,将其储存在高压密封设施内;在用电高峰时释放压缩空气,驱动汽轮机带动发电机发电。下列说法正确的是( )
A.储能过程中,对空气做功,空气内能减小
B.储能过程中,电能最终转化为内能
C.释能过程中,空气膨胀对外做功,空气内能增大
D.释能过程中,内能最终全部转化为电能
10.利用某仪器观测质量相等的X、Y两个物体的放热情况,两物体的温度随时间变化的图像如图甲所示,用时41min,它们在这段时间内放出的热量如图乙所示,则( )
A.物体X的比热容大于物体Y的比热容
B.物体X的温度变化大于物体Y的温度变化
C.物体X减少的内能比物体Y减少的内能更少
D.第16min时,物体X的分子比物体Y的分子运动更剧烈
二、填空题
11.我国某数据中心采用“液冷”技术为服务器散热,将冷却液泵入服务器内部直接吸收热量。与风冷相比,液冷技术效率更高,主要是因为冷却液具有较大的______;如果散热器中装有的水10kg,在温度升高的过程中,水吸收的热量是______J。水吸热过程中,内能______(选填“不变”“变大”或“变小”)。【水的比热容】
12.把200 g水从20℃加热到70℃,则水吸收的热量为________J;冬天把加热的水灌进热水袋,热水袋能暖和双手,这是通过________的方式改变内能。(c水=4.2×103 J/(kg·℃))
13.如图甲所示为《天工开物》中制酒的场景,图乙为装置示意图。地锅内盛有发酵混合物(含酒精和水),利用火焰加热地锅,通过___________的方式增加混合物的内能,因为酒精的沸点比水___________,会先沸腾变成酒精蒸汽,酒精蒸汽上升遇到上方装有冷水的天锅,液化成液态酒精;过程中会闻到酒香,这属于___________现象。
14.如图将质量相同、材料不同的三块金属甲、乙、丙加热到相同的温度后,放到表面平整的冰块上。经过一段时间后,冰块形状基本不再变化时如图所示。由此可知这三块金属中,______的比热容最小,此时剩余冰块的温度_______(选填“大于”“小于”或“等于”)这三块金属的温度。
15.如图所示,是某液体的凝固图像,第15分钟的内能______(填“大于”“小于”或“等于”)第10分钟的内能;若500g该物质从B点到C点,内能的变化量为______J。(该物质液态时比热容;该物质在图中全过程相等时间内内能变化量相同。)
三、实验题
16.(一)物理兴趣小组的同学进行“凸透镜成像规律”的探究。
(1)如图甲,用一束平行于主光轴的平行光作光源,移动光屏,直至在光屏上得到一个最小最亮的光斑,则凸透镜的焦距为___________;
(2)当凸透镜、光屏和烛焰的位置如图乙所示时,光屏上能成一清晰的像,此时所成像与___________(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)的成像特点相同;
(3)该实验使用的凸透镜可用来矫正___________(选填“近视眼”或“远视眼”);
(二)图甲是某兴趣小组“探究冰熔化时温度的变化规律”的实验。
(4)某时刻温度计的示数如图乙所示,其示数为___________;
(5)根据实验数据绘制的温度随时间变化关系图像如图丙所示,在B点时冰的内能___________(选填“大于”“小于”或“等于”)在C点时水的内能;
(6)冰在熔化过程中的特点是持续吸热,温度___________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
17.物理小组的同学对水的沸腾特点展开探讨。组装了如图所示的装置,进行实验。
(1)装置中温度计的使用存在错误,请指出:________。
(2)改正错误后进行实验,某时刻温度计的示数如图乙所示,此时水的温度为________℃。
(3)持续加热至水沸腾,观察到冒泡的景象,这是一种剧烈的汽化现象。根据图像丙可知水沸腾时的温度特点是________;图丁中的________(填“①”或“②”)所示的情形可表示水正在沸腾;为了缩短加热至沸腾的时间,你建议采取的方法是______________。(写出一种即可)
(4)根据实验数据绘制出水温随加热时间变化的图像,如图丙所示,该实验地点可能在________(选填字母序号)。
A.拉萨 B.郑州
(5)同学们又利用图戊所示装置探究酒精在沸腾前后温度变化的特点时,发现当试管内的酒精沸腾时烧杯中的亚麻仁油却没有沸腾,由此可知亚麻仁油的沸点比酒精的沸点________。酒精沸腾过程中,忽略质量变化,酒精的内能________。
四、计算题
18.高能聚合油是一种安全、清洁、可再生的新型环保燃料。某次用160g高能聚合油将10kg的水从20℃加热到100℃。已知水的比热容是4.2×103J/(kg•℃),高能聚合油的热值约为4.2×107J/kg。求:
(1)这些水吸收的热量;
(2)完全燃烧了160g高能聚合油放出的热量;
(3)此次烧水的效率。
19.热量的单位有两种,一种是国际单位焦耳,简称“焦”;另一种是“卡路里”,简称“卡”,这个单位被广泛使用在营养计量和健身手册上。“卡”是这样规定的:在1个大气压下,将1克水温度升高1摄氏度所需要吸收的热量。
(1)1卡合多少焦耳;
(2)茗茗每天健步走消耗的能量约相当于消耗能量多少卡?
(3)若运动员在长跑训练中汗水蒸发吸收热量,使质量为50kg的运动员体温下降,求汗水蒸发吸收的热量。[人体主要成分是水,水的比热容为]
20.小丽用相同的电加热器分别对质量均为0.2kg的水和另一种液体加热,得到的实验数据如图所示。[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
(1)给水加热是通过_______的方式使水的内能增加;
(2)水在16min内吸收的热量为多少J;
(3)另一种液体的比热容为多少J/(kg·℃)。
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