专题01 内能及其利用(期中真题汇编,广东专用)九年级物理上学期
2026-09-17
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摘要:
**基本信息**
初中物理期中试题汇编,聚焦内能及其利用8大高频考点,精选广东多地期中真题,以“海陆风”“蓄冷剂实验”“简易热机模型制作”等真实情境和跨学科实践为载体,考查物理观念与科学探究能力。
**题型特征**
|题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色|
|----|-----------|----------|----------|
|选择|约30题|热量比热容、分子动理论、内能等8大考点|结合沿海内陆气温差异、汽车热机等生活实例,考查物理观念|
|填空|约15题|能量转化、热机冲程等|以“风光互补路灯”“压气储能电站”等科技情境,体现能量观念|
|实验探究|约10题|比较不同物质吸热、热机效率测量|设计“砂石与土壤吸热”“热机模型制作”等探究,培养科学思维与探究能力|
|计算|约5题|热量计算、热机效率|联系燃气灶烧水、汽车能耗等实际问题,强化应用能力|
内容正文:
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让教与学更高效
专题01内能及其利用
考点1热量比热容
1.【答案】D
2.【答案】D
3.【答案】D
4.【答案】D
5.【答案】B
6.【答案】A
7.【答案】B
8.【答案】D
9.【答案】①比热容
②热传递
③放出
10.【答案】(1)1.05×10J:(2)0.25m3
》
考点2分子动理论的初步知识
1.【答案】D
2.【答案】A
3.【答案】D
4.【答案】c
116
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让教与学更高效
5.【答案】B
6.【答案】A
7.【答案】A
(25-26九上·广州中学·期中)如图所示,将相同体积的蓝色硫酸铜溶液和无色清水先后放在透明玻璃容
器中,盖上盖子,静置几天后,两种液体的界面逐渐变得模糊不清:30天后,容器中液体颜色为浅蓝色。
已知水的密度比硫酸铜密度小,根据以上信息完成下面小题
透明玻璃容器
无色清水
硫酸铜溶液
9.【答案】8.C9.D
10.【答案】D
11.【答案】C
》
考点3内能
1.【答案】c
2.【答案】B
3.【答案】D
4.【答案】D
5.【答案】c
6.【答案】c
216
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让教与学更高效
7.【答案】B
8.【答案】C
9.【答案】①变小
②做功
③液化
10.【答案】①热传递
②做功
③等效
考点4能量的转化与守恒
1.【答案】C
2.【答案】A
3.【答案】B
4.【答案】C
5.【答案】D
6.【答案】B
7.【答案】①不变
②变大
③变大
8.【答案】①变大
②变大
③变小
9.【答案】①太阳
②电
③负极流向正极
10.【答案】(1)①内
②方向
(2)①0-0.6A
②变小
(3)①
40°%
②不会
考点5热机
1.【答案】B
316
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2.【答案】①做功
②40
③160
3.【答案】①内
②机械
③比热容大
④热
⑤汽化
⑥动能
4.【答案】①15
②惯性
③降低
5.【答案】①做功
②机械
③压缩
6.【答案】①内
②机械
③做功
7.【答案】(1)①做功
②惯性
(2)水的比热容大
(3)①
高
②燃料燃烧更充分
(4)B
8.【答案】(1)C
(2)①燃烧
②少
③高
(3)①排
气
②温度升高
9.【答案】(1)①增大
②做功
(2)B
(3)B
(4)①
4.32×1010
②2160
10.【答案】(1)①做功
②丁
③20
(2)③⑤
考点6热机的效率
1.【答案】D
2.【答案】A
3.【答案】c
4.【答案】D
5.【答案】B
6.【答案】(1)①乙
②惯性
(2)①30
②BD
(3)①
416
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750
②15001.5×103
③20
7.【答案】(1)6.3×10J
(2)1.8×10J
(3)35%
8.【答案】(1)降低
(2)①丙、甲、丁、乙
②丁
(3)①
750
②4.5×10
③20
9.【答案】(1)42×10J:(2)25%;(3)336m.
10.【答案】(1)①220
②半导体
③并
(2)3.6×10
(3)
热水器部件吸收的热量
(4)C
》
考点7跨学科实践:制作简易热机模型
1.【答案】(1)不变
(2)不停地做无规则运动
(3)①机械
②做
功
(4)①减小
②降低
2.【答案】(1)①下
②增大
(2)①内能转化为机械能
②
(3)BCD
2》
考点8比较不同物质吸热的情况
1.【答案】(1)质量
(2)①热传递
②均匀
③47
(3)
小
(4)4.2×103
2.【答案】(1)自下而上
(2)质量
(3)加热的时间
(4)①等
于
②砂石
③土壤
(5)土壤湿度
3.【答案】①相等
②加热时间
③大于
④2.1×103
⑤小
⑥
比热容
4.【答案】(1)①甲、丙
②质量
③加热的时间
(2)①8.4×104
②偏小
(3)①吸收的热量
②2.1×103
5.【答案】(1)温度计
(2)①质量
②初温
(3)水升高的温
516
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度
(4)①酒精
②酒精
6.【答案】(1)①质量
②加热时间
(2)①高
②水
(3)转
换
(4)①水的比热容
②C
(5)1.05×103
7.【答案】(1)质量
(2)秒表
(3)吸收的热量
(4)加热时间
(5)①水
②水
③2.1×103
8.【答案】(1)①加热时间
②煤油
③水
(2)2.1×10
(3)①
甲、乙
②液体升高的温度
③大
9.【答案】(1)①质量
②秒表
(2)加热的时间
(3)
A
(4)③
(5)没有标注时间和温度的单位
10.【答案】(1)①质量
②吸收的热量
(2)①高
②水
(3)
①B
②B
616
专题01 内能及其利用
8大高频考点
1. 热量 比热容
2. 分子动理论的初步知识
3. 内能
4. 能量的转化与守恒
5. 热机
6. 热机的效率
7. 跨学科实践:制作简易热机模型
8. 比较不同物质吸热的情况
考点1 热量 比热容
1.(25-26九上·广东汕头·期中)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( )
A. 发生在白天,且陆地温度较高
B. 发生在白天,且海水温度较高
C. 发生在夜晚,且陆地温度较高
D. 发生在夜晚,且海水温度较高
2.(25-26九上·肇庆中学·期中)图是根据某沿海城市和某内陆城市一年内气温随月份变化的图线。下列说法正确的是( )
A. 虚线是内陆城市的气温图线,因为砂石的比热容较小
B. 虚线是内陆城市的气温图线,因为砂石的比热容较大
C. 虚线是沿海城市的气温图线,因为水的比热容较小
D. 虚线是沿海城市的气温图线,因为水的比热容较大
3.(25-26九上·广东揭阳·期中)根据图所示的天气状况和地表环境信息,推断昼夜温差最小的是( )
A. B.
C. D.
4.(25-26九上·广东汕头·期中)小宇找来了质量相等的水和煤油各一杯,已知它们的比热容之比为2∶1,用电热器各加热一段时间,发现它们升高的温度之比为3∶2,则它们吸收的热量之比为( )
A. 3∶4
B. 3∶2
C. 2∶1
D. 3∶1
5.(25-26九上·广东中山·期中)关于内能、比热容和热值,下列说法正确的是( )
A. 比热容与物质吸收或放出的热量有关,吸收或放出的热量越多,物质的比热容越大
B. 物体的内能是物体内所有分子的分子动能和分子势能的总和
C. 热量总是从内能大的物体传向内能小的物体
D. 天然气燃烧越充分,其热值越大
6.(25-26九上·广东实验中学·期中)如图是相邻的A、B两地同一天中气温随时间的变化曲线,两地的日照情况基本相同。通过地理课的学习同学们发现,A地沿海地区的海水比较多,B地内陆地区的砂石比较多,从物理学的角度分析,下列说法正确的是( )
A. A地气候温差小是因为海水的比热容大
B. A地气候温差小是因为海水吸收热量少
C. B地气候温差大是因为砂石的比热容大
D. B地气候温差大是因为砂石放出热量多
7.(25-26九上·广州二中·期中)有两个温度和质量都相同的金属球,先把a球放入盛有热水的杯中,热平衡后,水温降低了,把a球取出,再将b球放入杯中,热平衡后水温又降低了(忽略过程中的热量损失和水的质量损失),则a球的比热容和b球的比热容大小关系是( )
A.
B.
C.
D. 无法确定
8.(25-26九上·广州多校·期中)蓄冷剂是食品运输和保鲜过程中的重要降温试剂。现有A、B两种蓄冷剂,小光同学和小爽同学为了探究其蓄冷效果,进行了如下的实验探究:小光首先将质量均为100g的两种蓄冷剂分别装入完全相同的塑料袋中,标明A、B,放入冰箱中冷冻为相同温度的固体制成冰袋。在容器①、②中分别加入质量为500g且温度相同的水,将冰袋从冰箱中拿出放入水中,并用隔热材料密封。小爽同学通过温度传感器每隔一定时间测量蓄冷剂及水的温度,如图是小爽记录的A、B两蓄冷剂及容器①、②中水的温度随时间的变化曲线。以下同学分析正确的是( )
A. 蓄冷剂熔化前温度在升高,其分子运动的动能减小
B. ,水和蓄冷剂之间发生热传递,其热传递方向为:从蓄冷剂到水
C. ,蓄冷剂B吸热更快
D. ,容器①中水的温度降低10℃,若热量全部被冰袋吸收,每克蓄冷剂A吸收的热量为210J
9.(25-26九上·惠州二中·期中)汽车在行驶时,发动机的温度会升得很高。为了确保安全,可用循环水进行冷却,用水来冷却是因为水的 较大,这是通过 的方式来改变发动机的内能。内能从高温的发动机转移到低温的水。在这过程中,发动机会 (选填“吸收”或“放出”)热量,内能减小,温度下降。
10.(25-26九上·广东汕头·期中)某工地用燃气灶烧水,使50kg水从20°C升高到70°C (已知水的比热容为4. 2×103J/ (kg·°C),燃气的热值为4.2×107J/m3)求此过程中:
(1)水吸收的热量是多少?
(2)不计热损失,需要完全燃烧多少m3的燃气?
考点2 分子动理论的初步知识
1.(25-26九上·惠州二中·期中)关于分子,下列说法错误的是 ( )
A. 常见的物质是由大量的分子、原子构成的
B. 分子永不停息地做无规则运动
C. 分子之间存在相互作用力
D. 有的分子之间只有引力,有的分子之间只有斥力
2.(25-26九上·中山纪念中学·期中)“遥知不是雪,为有暗香来”诗中描绘的梅花香可以传播到远处,这是因为( )
A. 分子在不停地做无规则运动
B. 分子之间存在引力
C. 分子之间存在斥力
D. 分子之间有间隙
3.(25-26九上·深圳外国语学校·期中)十一假期,乐乐给家人“露了一手”,做了一道可乐鸡翅。以下是他对一些物理现象的分析,其中正确的是( )
A. 从冰箱冷冻室里拿出来的鸡翅温度低,内能为零
B. 鸡翅从生做到熟,主要是利用做功的方式改变内能
C. 鸡翅温度升高,含有的热量越大
D. 做好的可乐鸡翅香味弥漫整个厨房,说明分子在不停地做无规则运动
4.(25-26九上·广东实验中学·期中)下面能体现分子在不停地做无规则运动的词语是 ( )
A. 骏马奔驰
B. 尘土飞扬
C. 花香满园
D. 水滴石穿
5.(25-26九上·深圳多校·期中)下列说法中正确的是( )
A. 雪花在寒风中飞舞,是因为构成雪花的分子在做杂乱无章的热运动
B. 温度越高扩散现象进行得越快,说明分子热运动的剧烈程度跟温度有关
C. 气球内的气体对气球有压力作用,说明球内气体分子之间存在斥力
D. 装满石子的瓶子还可装进许多细沙,说明分子之间有距离
6.(25-26九上·江门华侨中学·期中)下列现象能说明分子在永不停息地做无规则运动的是( )
A. 粽叶飘香
B. 落叶缤纷
C. 尘土飞扬
D. 炊烟袅袅
7.(25-26九上·广东汕头·期中)下列对一年四季情景的描述中,能说明分子在不停地做无规则运动的是( )
A. 春意盎然,花香四溢
B. 初夏时节,柳絮纷飞
C. 秋风四起,尘土飞扬
D. 寒冬腊月,雪花飘落
(25-26九上·广州中学·期中)如图所示,将相同体积的蓝色硫酸铜溶液和无色清水先后放在透明玻璃容器中,盖上盖子,静置几天后,两种液体的界面逐渐变得模糊不清;30天后,容器中液体颜色为浅蓝色。已知水的密度比硫酸铜密度小,根据以上信息完成下面小题
8.30天后,容器中液体变为浅蓝色,这是由于( )
A. 分子之间存有斥力
B. 分子之间存有引力
C. 分子在不停地做无规则运动
D. 物质是由分子、原子构成的
9.下列说法正确的是( )
A. 若密封后迅速摇匀液体,静置足够长的时间,容器中的液体将会重新分层
B. 若对调清水和硫酸铜的位置,容器中的液体颜色迅速变为浅蓝色是扩散现象
C. 若将容器放在温度较低(液体不凝固)的环境中,将不会发生材料中描述的现象
D. 第30天瓶内液面比第1天的低
10.(25-26九上·广州二中·期中)如图所示是由微颗粒(直径为1~50nm)制备得到的新型防菌“纳米纸”。在“纳米纸”的表面,细菌无法停留且“油水不沾”,下列说法正确的是( )
A. 水分子和“纳米纸”分子之间只有斥力
B. 细菌的无规则运动是分子的热运动
C. 组成“纳米纸”的分子之间没有间隙,所以水不能沾湿“纳米纸”
D. 组成“纳米纸”的分子和水分子都在不停地做无规则运动
11.(25-26九上·珠海市第九中学·期中)关于如图所示实例的描述正确的是( )
A. 对试管内的水加热,水蒸气将软木塞冲出,内能增加 B. 厚玻璃筒内的空气被压缩时,空气所含热量增大
C. 抽掉玻璃板后,观察到的现象能说明分子永不停息地做无规则运动 D. 把玻璃板拉出水面时弹簧测力计示数会变大,主要是大气压力的作用
考点3 内能
1.(25-26九上·中山纪念中学·期中)如图是“煮”的篆体写法,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不相同的是( )
A. 热水暖手
B. 围炉取暖
C. 搓手取暖
D. 冰敷降温
2.(25-26九上·江门华侨中学·期中)关于温度、热量和内能,下列说法正确的是( )
A. 物体的温度越高,所含的热量一定越多
B. 物体的温度不变,它的内能也可能增大
C. 对物体做功,物体的温度一定升高
D. 物体吸热,温度一定升高
3.(25-26九上·广东汕头·期中)关于温度、热量、内能,下列说法正确的是( )
A. 温度为0℃的物体内能为0
B. 物体的温度升高,它的热量一定增多
C. 物体的内能增加,一定从外界吸收了热量
D. 内能少的物体可以向内能多的物体传递热量
4.(25-26九上·广东惠州·期中)关于温度、内能、热量,下列说法中正确的是( )
A. 一块的铁块,可能不具有内能
B. 铝块的内能增加,它一定吸收了热量
C. 冰块熔化时温度不变,其内能一定不变
D. 温度相同的两杯水,它们的内能可能不同
5.(25-26九上·广东实验中学·期中)如图所示,(a),(b),(c)三个杯中的水内能最大的是( )
A. (a)杯中的水
B. (b)杯中的水
C. (c)杯中的水
D. 无法判断
6.(25-26九上·珠海市第九中学·期中)《天工开物》记载了古人煮海水制取海盐的过程,下列过程改变内能的方式与其一致的是( )
A. 弯折铁丝
B. 钻木取火
C. 烤火取暖
D. 擦燃火柴
7.(25-26九上·东莞五校·期中)关于温度、热量、内能,以下说法正确的是( )
A. 0℃的冰没有内能
B. 水沸腾时吸收热量,温度保持不变,内能增大
C. 物体的温度越低,所含的热量越少
D. 温度不变,物体的内能就一定不变
8.(25-26九上·中山纪念中学·期中)关于温度、内能、热量,下列说法正确的是( )
A. 温度越高的物体,具有的内能越多
B. 物体放出热量,温度一定降低
C. 0℃的水凝固成0℃的冰后,温度不变,内能减小
D. 热量总是从内能大的物体向内能小的物体转移
9.(25-26九上·茂名多校·期中)如图所示,往金属管内倒入少量酒精,然后用塞子塞紧管口,把一根绳子缠在金属管上,用手迅速来回拉动,很快发现塞子被向上弹出,金属管内及管口出现大量白雾。当金属管内的气体将塞子弹出的过程,管内气体的内能 (选填“变大”、“变小”或“不变”);这是通过 的方式改变内能;产生白雾的过程属于物态变化中的 。
10.(25-26九上·肇庆中学·期中)成语“炙手可热”是通过 的方式改变内能;“钻木取火”是通过 的方式改变内能(前两空均填“做功”或“热传递”),这两种改变内能的方法是 的。
考点4 能量的转化与守恒
1.(25-26九上·广东汕头·期中)图是德州开发区使用的“风光互补”景观照明灯.它“头顶”小风扇,“肩扛”光电池板,“腰挎”照明灯,“脚踩”蓄电池.下列解释合理的是
A. 光电池板是将电能转化为光能
B. 照明灯是将内能转化为电能
C. 小风扇利用风力发电,将机械能转化为电能
D. 蓄电池夜晚放电,将电能转化为化学能
2.(25-26九上·深圳外国语学校·期中)如图甲所示的某路灯,白天光伏电池对蓄电池充电,晚上蓄电池对路灯供电,图乙是这一过程中的能量转化图(图中a、b、c分别表示某种形式的能量)。下列判断正确的是( )
A. a是电能,b是电能,c是光能
B. a是电能,b是机械能,c是光能
C. a是机械能,b是内能,c是光能
D. a是内能,b是光能,c是电能
3.(25-26九上·广东揭阳·期中)我国风能资源丰富,利用风力发电机组可以进行发电。如图是某城市风力发电系统,将风能转化为电能,对蓄电池充电,再由蓄电池为路灯供电的过程,对图示方框中能量形式判断正确的是()
A. 甲和丙都是“电能”,而且大小相等
B. 甲和丙都是“电能”,而且大小不等
C. 乙是“电能”
D. 丁是“化学能”
4.(25-26九上·广东中山·期中)英国知名摄影师凯莱布·查兰的作品《回归灯光》系列,使用水果和蔬菜为LED灯供电,让人惊叹不已。下列有关说法错误的是( )
A. 可以利用发光二极管判断电源的正负极
B. 水果和蔬菜此时不断将化学能转化为电能
C. LED灯在发光时,导线中的自由电子在做无规则运动
D. 把水果和蔬菜串联起来可以提高电压
5.(25-26九上·广东中山·期中)如图是小明用塑料饮料瓶制作的水火箭:先在瓶里装适量水,然后将带有阀门的金属管插入瓶塞,旋紧瓶塞后用打气筒往瓶里打足气,打开阀门后,水从尾部的金属管向下喷出,水火箭向上飞向空中,水火箭加速上升时( )
A. 瓶内气体内能增大,温度升高
B. 能量的总量变大
C. 与内燃机的压缩冲程工作原理相似
D. 其机械能由高压气体内能转化而来
6.(25-26九上·广州中学·期中)如图所示是压气储能电站的工作原理简图:晚上电网用电低谷时,消耗发电站的电能驱动压缩机压缩常温空气,使空气的内能增加,再将高温的压缩空气储存在高压密封罐内,罐子外用水包裹,以储存高温空气对外放出的热量。白天在用电高峰时,释放压缩空气驱动膨胀机带动发电机发出电能,下列选项说法正确的是( )
①压缩机工作时,是利用做功方式改变空气的内能
②压缩空气通过膨胀机时,空气内能增大,与汽油机的做功冲程能量转化过程相同
③水的温度升高,是利用热传递方式改变水的内能
④
A. ①④
B. ①③
C. ②③
D. ①③④
7.(25-26九上·东莞五校·期中)热气球在匀速上升的过程中,动能 ,势能 ,机械能 。(选择“变大”、“变小”或“不变”)
8.(25-26九上·茂名多校·期中)如图所示,用细线系住小球悬挂在O点,将小球拉至A点释放,从A点经过B点运动到C点的过程中,小球的重力势能先变小后 ,动能先 后 .(选填“变大”、“变小”或“不变”)
9.(25-26九上·广州多校·期中)光伏发电简易原理如图,电池板上具有大量的不稳定电子,当太阳光照射到电池板上,这些电子获得能量会定向移动形成电流。光伏发电的主要能量转化是 能转化为 能。电池板中有两层纯硅掺杂形成的材料,其中电极相当于电源的负极,在电源内部负电荷移动的方向如图,则电流的方向是从电源的 (选填“正极流向负极”或“负极流向正极”)。
10.(25-26九上·珠海市第九中学·期中)据报道,珠海市每天产生的污水量约100万吨。污水处理厂在处理污水时会产生大量的沼气,而沼气的主要成分甲烷(CH4)是一种无色无味的气体燃料,可收集利用。科学研究表明,甲烷气体浓度(甲烷气体在空气中的体积分数)在5%~15%范围时,遇到明火则会发生爆炸。为此,污水处理厂装备了一套甲烷气体浓度检测系统,其工作原理如下图所示。其中,重要组成部分是气敏传感器Rx,它的阻值会随着空气中甲烷气体浓度的变化而变化(见下表),使用图示简单电路即可将甲烷气体浓度的变化转换为相对应的电信号。
甲烷气体浓度(%)
0
20
40
60
80
100
25
20
15
10
7
5
(1)甲烷气体燃烧是将化学能转化为 能,这些能量不能自发地转化回来变成化学能,说明能量的转化具有 性。
(2)如图,甲烷气体浓度检测系统中电压电源为6V,定值电阻的阻值为15Ω,则电流表应选择 (选填“0~0.6A”或“0~3A”)的测量范围。根据表格可知,当甲烷气体浓度增大时,的阻值将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)某污水处理厂利用该甲烷气体浓度检测系统检测甲烷气体的浓度时,电流表的示数为0.2A,此时甲烷气体浓度是 ,一旦遇到明火, (选填“会”或“不会”)发生爆炸。
考点5 热机
1.(25-26九上·茂名多校·期中)如图所示是汽油机的四个冲程,其中属于使汽车获得动力的冲程是( )
A. B.
C. D.
2.(25-26九上·茂名多校·期中)汽油机是热机的一种。下图是四冲程汽油机工作状态示意图,由图可以看出,此时它正处于 冲程;若该汽油机飞轮的转速为4800r/min,则在1s内,汽油机对外做功 次,包含 个冲程。
3.(25-26九上·茂名多校·期中)小蒋同学家购买了一辆自主品牌轿车,如图所示,汽车应用了许多物理知识。请你运用所学的物理知识解答下列问题:
(1)汽油机是汽车的“心脏”,汽油机的做功冲程是将 能转化为 能;
(2)汽车发动机是用水作冷却剂的,这是利用了水的 的性质;冬天,小蒋的父亲开车行驶在路上,不一会儿汽车挡风玻璃内侧出现了一层“白雾”,为了尽快消除“白雾”,你认为应该开启空调的 (选填“冷”或“热”)风,从而加快水的 ;
(3)开车上坡前,往往加大油门,以提高汽车的速度,这是为了增大 (选填“惯性”和“动能”)。
4.(25-26九上·广东中山·期中)某单缸四冲程的汽油机飞轮转速为1800r/min,该汽油机每秒钟对外做功的次数为 次,只有做功冲程对外做功,其他三个辅助冲程要靠飞轮的 来完成。当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”,这时发动机的效率 (选填“升高”“不变”或“降低”)。
5.(25-26九上·广东实验中学·期中)如图所示,在一配有活塞的厚壁玻璃筒里放一小团蘸了乙醚的棉花,当迅速下压活塞时,可看见筒内棉花燃烧起来。这是通过 (选填“做功”或“热传递”)的方式使玻璃筒内空气的内能增加,此过程中将活塞的 (选填“机械”或“内”)能转化为筒内空气的内能,这一过程与内燃机的 (选填“吸气”,“压缩”,“做功”或“排气”)冲程的能量转化相同。
6.(25-26九上·广东汕头·期中)如图所示,为“走马灯”,点燃底部蜡烛,热空气上升驱动扇叶转动,观众惊奇地看到纸片小马的影子动了起来。热空气上升驱动扇叶转动的这个过程中, 能转化为 能,这与四冲程汽油机的 冲程的能量转化情况相同。
7.(25-26九上·广东汕头·期中)随着生活水平的提高,汽车已经进入平常百姓家庭,它给我们的生活提供了便利,促进了社会经济的发展;汽车应用了许多物理知识,请你运用所学的物理知识解答下列问题:
(1)汽油机是汽车的“心脏”,汽油机工作中要完成四个冲程,其中只有 冲程燃气推动活塞做功,其他三个冲程是靠飞轮转动的 来完成的。
(2)在工作时,发动机的温度会升得很高,通常在发动机外装有水套,用水作为冷却剂的主要原因是 。
(3)在挑选汽车时,发动机(汽油机)效率的高低是区分汽车优劣的重要指标之一,有经验的司机可以通过闻尾气的气味做出初步的判断,输出功率相同时,汽油味越淡,汽车发动机效率越 ,原因是 。
(4)汽车给我们带来交通便利的同时,也给我们带来了环境污染等一些社会问题,人们已经致力于研究利用电能来做动力的新型汽车,工作过程中,负责将电能转化为机械能的部件是( )
A. 刹车系统
B. 电动机
C. 发电机
D. 蓄电池
8.(25-26九上·广东汕头·期中)热机发明后,一直在持续的改进和发展中。
材料一:1769年,法国人居纽制造出蒸汽机推动的三轮汽车(图甲),传统蒸汽机的燃料在汽缸外部燃烧(图乙),热效率为5%~8%。
材料二:1862年,法国人德罗夏提出内燃机(内燃指燃料在汽缸内燃烧)的四冲程循环理论:①汽缸的活塞向外运动造成的真空将混合气体燃料吸入汽缸;②通过汽缸的向内运动对进入汽缸里的燃料进行压缩;③高压燃烧气体产生巨大爆发力;④将已经燃烧的废气从汽缸中排出。
材料三:1876年,德国人奥托制造出以四冲程为依据的煤气内燃机,利用飞轮的惯性使四冲程自动实现循环往复,内燃机的效率达到14%。
(1)四冲程循环理论提及的“巨大爆发力”由图中的______(选填字母)冲程实现;
A. B.
C. D.
(2)德罗夏提到的内燃方式是基于燃料在汽缸内 ,热量损失较 ,热机效率相对较 的猜想;
(3)老师在重复演示“做功改变内能”实验(图丙)之前,需在拔出活塞后将厚玻璃筒甩几下,其目的与内燃机的 (选填“吸气”“压缩”“做功”或“排气”)冲程的原理相似,该实验将活塞迅速压下去后,硝化棉燃烧了起来,是因为活塞压缩气体做功,使空气的内能增大, 。
9.(25-26九上·中山纪念中学·期中)阅读短文,回答问题。
涡轮喷气发动机
如图甲,是我国首架自行研制、拥有自主知识产权的喷气式客机C919。
如图乙所示,为客机C919使用的轴流式涡轮喷气发动机,其结构是由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成,其中压气机与涡轮装在同一条转轴上工作,空气首先进入发动机的进气道,当飞机飞行时,由于飞机飞行的速度是变化的,而进入压气机气流速度有一定限制,使进入进气道的气体全部通过可调管道,空气流过压气机时被压气机的旋转叶片压缩后进入燃烧室,燃料在燃烧室燃烧后产生的高温高压气流推动涡轮,一边带动压气机正常工作,一边从尾喷管喷出高速气流推动飞机飞行。
客机搭载的涡轮喷气发动机,其部分参数如下表,其中热效率是指涡轮喷气发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比;推进效率指推力克服空气阻力所做的功与其获得的机械能之比。
热效率
推进效率
航空燃油热值
(1)涡轮喷气发动机在工作中,空气流过压气机时被压气机的旋转叶片压缩后的内能 (选填“增大”、“减小”或“不变”),这部分气体与燃料混合后在燃烧室中燃烧,燃烧产生的高温高压气流推动涡轮;此过程的能量转化相当于热机的 冲程;
(2)关于涡轮喷气发动机,下列说法不正确的是_______;
A. 进气道中吸入的是空气 B. 燃料耗尽后还可以利用压气机压缩气体推动涡轮转动
C. 燃料燃烧时,是将化学能转化为内能 D. 尾喷管中喷出的高速气流对飞机做功
(3)涡轮喷气发动机使混合气体压缩后在燃烧室燃烧直到膨胀的气体再从尾部喷出过程中,燃气的温度是不断变化的,下列能大致反映混合气体温度随时间而变化的是图______。
A. B.
C. D.
(4)已知涡轮喷气发动机所受空气阻力与运行速度的关系如图丙所示,当飞机以的速度水平匀速巡航1h的过程中,获得的机械能= J,需要消耗航空燃油 ;
10.(25-26九上·广州多校·期中)按要求完成下列填空:
(1)如图甲、乙是四冲程汽油机中某两冲程时的示意图,图乙是 冲程,它的原理与图 的演示实验相同(选填“丙”或“丁”),曲轴转动40圈,对外做功 次。
(2)汽油机的能量流向如图所示,以下说法正确的是 。(选填以下对应的序号)
① ② ③
④热机效率 ⑤热机效率
考点6 热机的效率
1.(25-26九上·惠州二中·期中)内燃机的能量流向图如图所示。内燃机的效率为( )
A. 7%
B. 28%
C. 31%
D. 34%
2.(25-26九上·广州中学·期中)甲、乙两辆汽车的热机效率;η甲<η乙,在水平高速公路上匀速行驶时动力相同。甲车行驶50km消耗的汽油为4L,则乙车行驶100km消耗的汽油可能为( )
A. 7L
B. 8L
C. 9L
D. 10L
3.(25-26九上·广东惠州·期中)下列与小汽车有关的说法错误的是( )
A. 汽油机顶部有火花塞,柴油机顶部有喷油嘴
B. 使燃料燃烧更充分,可以提高热机效率
C. 如果四冲程内燃机的转速是600r/min,那么它每秒做功10次,共有40个冲程
D. 在对外做功相同的情况下,热机的效率越高,消耗的燃料越少
4.(25-26九上·广州二中·期中)下图是甲、乙两汽油机某次工作的相关参数图,从图中可知( )
A. 甲汽油机的有用机械能比乙的少
B. 乙汽油机对外做功的功率更高
C. 在消耗质量相同的同种燃料时,乙输出的有用机械能比甲的少
D. 甲汽油机废气带走的能量比乙的多
5.(25-26九上·广州多校·期中)如图为某汽油机工作时的能量流向图,汽油的热值q取。以下说法正确的是( )
A. 汽油未完全燃烧时的热值比完全燃烧时的小
B. 完全燃烧10kg汽油可放出的热量
C. 在做功冲程,该汽油机气缸中的气体内能增大
D. 该汽油机工作效率可达65%
6.(25-26九上·东莞五校·期中)(多选)目前小型汽车上使用的发动机是以汽油作为燃料的汽油机。汽油机的特点是转速高、结构简单、质量轻、造价低廉、运转平稳、使用维修方便。汽油机在汽车上,特别是小型汽车上大量使用。
(1)如图是汽油机的四个冲程,把机械能转化为内能的是 图,除做功冲程外的其他冲程活塞的往复运动是靠飞轮的 完成的;
(2)小明同学阅读了某品牌汽车发动机的说明书后,将内燃机的能量流向制成如图丙所示的图表,请根据给出的信息,计算该内燃机输出的有用功为燃料释放热量的 :汽车发动机有涡轮增压和自然吸气两种,相比于自然吸气发动机,涡轮增压发动机通过压缩空气来增加进气量,可以燃烧更多的汽油,提高发动机的输出功率,获得更强的动力。关于这两种发动机,下列说法正确的是 :
A.涡轮增压发动机效率可达到100%
B.涡轮增压发动机压缩空气时,空气的内能增加
C.涡轮增压发动机能提高汽油的热值来增强动力
D.用水循环来降低发动机的温度主要是利用水的比热容大
(3)国产某型号单缸四冲程汽油机满负荷工作时一个做功冲程对外做功,120J,飞轮的转速是1500r/min,每分钟消耗10g汽油。1分钟内,做 次功。满负荷工作时该汽油机的功率是 W,满负荷工作时热机的效率是 %(汽油的热值为)。
7.(25-26九上·惠州二中·期中)学为学生供应开水,用锅炉将200kg的水从25℃加热到100℃,燃烧了6kg的无烟煤。假设无烟煤的热值是3.0×107J/kg。c水=4.2×103J/(kg•℃)求:
(1)锅炉内的水吸收的热量是多少?
(2)无烟煤完全燃烧放出的热量是多少?
(3)此锅炉的效率是多少。
8.(25-26九上·江门华侨中学·期中)随着人们生活水平的提高,汽车已经进入千家万户,它给我们的生活提供了便利,特别是促进了社会的发展。请你解答:
(1)当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”,这时发动机的效率会 (选填“升高”“降低”或“不变”);
(2)汽车发动机的一个工作循环包括如图所示的四个冲程。请按一个工作循环的过程,将四个冲程图重新排序: ,其中,图 所示的冲程是给汽车提供动力的。
(3)国产某种型号单缸四冲程汽油机满负荷工作时一个做功冲程对外做功120J,飞轮的转速是,每分钟消耗10g汽油。1分钟内,做 次功。若完全燃烧,则1分钟汽油放出的热量是 J;满负荷工作时热机的效率是 %(汽油的热值为)。
9.(25-26九上·广东惠州·期中)燃气灶烧水时,把质量为2kg、初温为20℃的水加热到70℃,共燃烧了0.02m3天然气(假设天然气完全燃烧).已知水的比热容为4.2×103J/(kg.℃),天然气的热值为8.4×107J/m3 .
求:
(1)水吸收的热量;
(2)燃气灶烧水时的效率;
(3)如果一清洁能源汽车发动机天然气燃烧的能量转化为机械能的效率是40%,汽车以72km/h匀速行驶,受到的阻力位2000N,这些天然气可以让这辆汽车行驶多少m?
10.(25-26九上·广东揭阳·期中)阅读短文,回答问题。
燃气热水器
燃气热水器是一种方便、快捷且不受天气影响的洗浴设备。如图甲所示为某款燃气热水器的结构和工作原理示意图。使用热水器时先通电,绿色指示灯亮,再打开冷水阀和燃气管上的燃气阀,此时电子点火器点火,燃气在燃烧器内燃烧,产生1700℃的高温烟气,红色指示灯亮,同时风机工作,使高温烟气上升并流经热交换器,将从A点处流入热交换器的冷水加热,产生的热水从B点处源源不断地流出热交换器,低温烟气从排烟管排出。关闭热水阀时,热水器停止加热。研究发现,热交换器中烟气与水之间单位时间内传递的热量随热交换器中水管表面积的增大而增大。
该燃气热水器的部分技术参数如表所示,其中“额定耗气量”的含义是热水器正常工作1h消耗的燃气体积。
适用燃气
天然气
适用燃气的热值
额定耗气量
热水产出率
(1)热水器由家庭电路直接供电,正常工作时热水器两端的电压为 V;热水器的两个指示灯是二极管灯泡,该灯泡由 (选填“导体”“半导体”或“超导体”)材料制成,它们应 联在电路中。
(2)某次洗浴时设定热水器的热水管出水温度为45℃,热水器正常工作15min。若该过程中燃气完全燃烧,则放出的热量为 J。
(3)现实生活中,燃气完全燃烧放出的热量有如图乙所示的几种流向,则图乙中横线处应填: 。
(4)下列措施能提高热水器的加热效率的是___________。
A. 使水管中的进水量减小
B. 提高进水口冷水的初温
C. 加长热交换器中水管的长度
D. 提高排出的低温烟气的温度
考点7 跨学科实践:制作简易热机模型
1.(25-26九上·惠州二中·期中)如图所示是某老师的自制教具,他在矿泉水瓶的侧壁上钻一个孔,把电火花发生器紧紧塞进孔中,实验时从瓶口喷入酒精并盖上锥形纸筒,按动电火花发生器的按钮,点燃瓶内酒精后,纸筒即刻飞出。关于此实验的下列分析:
(1)酒精不完全燃烧时热值将 (选填“变大”、“变小”、“不变”);
(2)能闻到酒精的气味说明分子在 ;
(3)燃气推动纸筒飞出的过程中将内能转化为 能,相当于内燃机的 冲程;
(4)纸筒飞出后瓶内气体的内能将 (选填“增大”、“不变”、“减小”),温度将 (选填“升高”、“降低”)。
2.(25-26九上·广州二中·期中)跨学科实践小组利用酒精灯、易拉罐、去掉笔芯和尾塞的中性笔、小风扇等材料组装成汽轮机模型(如图)。实验时,向易拉罐内注入适量水,密封罐口后用酒精灯加热,当水蒸气从中性笔管喷出时,能推动小风扇的扇叶转动。
(1)组装汽轮机模型时把易拉罐平放在支架上,应将留着“喷气孔”的中性笔管位于罐子靠 (选填“上”或“下”)部分。将风扇平放在水平桌面,调整支架高度,使中性笔的“喷气孔”正对风扇扇叶,点燃酒精灯加热易拉罐,观察到水沸腾后有“白气”喷出,风扇转动,同时扇叶温度升高,扇叶内能 (选填“增大”或“减小”);
(2)汽轮机模型工作时,罐内的水蒸气通过中性笔喷出,推动风扇转动时发生的能量转化是 ,这与下图中汽油机的 (选填字母)冲程相似;
(3)同学们在测试过程中,发现扇叶转动得很慢。同学们交流后认为,这是蒸汽喷射力不足造成的。以下几种解决方案中可以提升扇叶转速的有______。
A. 增加酒精灯的高度,用其内焰加热
B. 更换一个更轻的扇叶
C. 更换一个“喷气孔”更大的中性笔管
D. 用密封胶密封易拉罐和笔管的间隙,减少漏气
考点8 比较不同物质吸热的情况
1.(25-26九上·茂名多校·期中)夏季,炎炎烈日之下,海滩上的沙子热得烫脚,但海水却非常凉爽。晓丽对此非常好奇,于是设计了如图甲所示的装置,与小宇一起探究“水和沙子吸热的情况”。
(1)两只相同的烧杯中装入初温、 相同的水和沙子。
(2)用两盏相同的酒精灯同时加热水和沙子,通过 的方式改变水和沙子的内能;加热过程中用玻璃棒不断搅拌,目的是使水和沙子受热 。测得的数据如表:
加热时间/min
0
1
2
3
4
温度/℃
水
20
21
23
25
27
沙子
20
24
32
40
第4min末,沙子的温度如图乙所示,其温度为 ℃。
(3)烈日下,沙子热得烫脚,海水却很凉爽,是因为沙子的比热容海水的比热容 。
(4)在本次实验中,烧杯中水的质量为200g,那么0~3min时间内,水吸收的热量为 J。
2.(25-26九上·中山纪念中学·期中)板鸭是一道客家名菜,被誉为腊味之王。立冬到立春期间昼夜温差大,是制作板鸭的最佳时期。小黎同学实地参观某板鸭晾晒场,如图甲所示,发现晾晒区的地面上铺了厚厚的一层砂石。技术人员告诉他,砂子比土壤更易增大昼夜间的温度差,于是小黎收集了该处的砂石和土壤用于探究它们的吸热、放热性能实验。
(1)小黎组装如图乙所示装置进行探究,其组装顺序是 (选填“自上而下”或“自下而上”)。
(2)如图乙所示装置中,用相同的酒精灯分别给初温相同且 相等的砂石和土壤加热。
(3)实验中,通过比较 (选填“升高的温度”或“加热的时间”)来比较砂石和土壤吸收热量的多少。
(4)根据实验数据,小黎绘制了砂石和土壤的温度-时间图像如图丙所示。由图像可知,砂石和土壤都加热t时间,则砂石吸收的热量 土壤吸收的热量(选填“大于”、“小于”或“等于”),温度升高较多的是 ,可以得出 的吸热能力更强。(均选填“砂石”或“土壤”)
(5)小黎查阅了有关土壤比热容的相关资料,整理出如下表所示的数据:
土壤湿度
干土壤
土壤湿度10%
土壤湿度15%
土壤湿度20%
比热容/[J/(kg⋅℃)]
0.84×103
1.15×103
1.4×103
1.8×103
分析数据可知,土壤的比热容并不是固定值,还受 的影响。
3.(25-26九上·江门华侨中学·期中)为探究水和食用油的吸热能力,某实验小组同学用如图所示两套完全相同的电加热装置进行实验探究。
(1)开始实验,在两烧杯中分别加入质量和初温 (选填“相等”或“不相等”)的水和食用油;
(2)实验中选用规格相同的电加热器加热,通过比较 (填“加热时间”或“升高温度”)来反映液体吸收热量的多少;
(3)实验开始后,小明每隔1min记录一次水和食用油的温度,得到如图所示的图像,分析可得:质量相同的水和食用油,升高相同的温度,水吸收的热量 (选填“大于”“小于”或“等于”)食用油吸收的热量;
(4)根据图像数据可知,食用油的比热容为 J/(kg·℃);
(5)小明联想到家中的电热油汀能够速热是利用了油的比热容较 (填大或小)。夏天海边昼夜温差小,这是因为水的 大。
4.(25-26九上·广东汕头·期中)小明同学探究了“不同物质吸热升温的现象”,他设计的实验装置如图所示:
(1)比较不同物质吸热升温的特点:应选择 两图进行实验;在两个相同的烧杯中加入初温相同、 (选填“质量”或“体积”)相同的不同物质;此实验是通过比较 (选填“加热的时间”或“升高的温度”)来判断吸热能力强弱的。
(2)若烧杯中装有1kg的水,酒精完全燃烧放出的热量全部被水吸收时。温度计示数升高了20℃,水的比热容为,则酒精放出的热量是 J。实际由于酒精未完全燃烧及热量散失,这种方法测出的燃料热值与实际相比 (选填“偏大”“偏小”或“一样”);
(3)某同学用同一个加热装置分别给质量和初温都相同的两种液体a和b加热,分别记录加热时间和温度,相同的加热时间表示 相同,根据记录的数据作出了两种液体a和b的温度(T)随时间(t)变化的图像(如图丁)。若液体b的比热容是,液体a的比热容是 。
5.(25-26九上·广东汕头·期中)小明采用如图所示的装置探究“质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”。
燃料
加热前的水温/℃
燃料燃尽后的水温/℃
酒精
25
65
碎纸片
25
44
(1)实验中需要用到的测量工具是 。
(2)探究过程中,要控制两套装置中燃料的 、水的 和水的质量相等;
(3)实验后,可以通过比较 (选填“加热时间”或“水升高的温度”)来比较酒精和碎纸片放出的热量多少;
(4)从表格中数据可以发现,质量相同的酒精和碎纸片都充分燃烧后, 放出的热量多。说明 的热值更大。
6.(25-26九上·肇庆中学·期中)某学习小组探究沙子和水的吸热能力。
(1)设计如图甲所示装置探究沙子和水的吸热能力。在完全相同两箱子中装入初温和 相同的水和沙子,用规格相同的白炽灯模拟太阳对箱中的水和沙子加热,可以用 来反映吸收热量的多少;
(2)依据实验数据描绘的水和沙子的温度随时间变化的图像如图乙所示,可知在质量,吸收热量相同时,沙子升高的温度比水升高的温度 ,说明 的吸热能力强;
(3)该实验中除了用到控制变量法外,还用了 法;
(4)在受太阳照射的条件相同时,内陆地区昼夜温差比沿海地区大,这是因为水和沙土相比, 较大,下列事例中属于应用水的这种特性的是 ;
A.夏天给教室洒水,感觉凉
B.用盐水腌蛋,一段时间后蛋会变咸
C.用水冷却汽车的发动机
D.冰熔化成水需要吸收热量
(5)水的比热容为,则可以算出沙子的比热容为 。
7.(25-26九上·广东惠州·期中)为了探究“不同物质的吸热能力”,小明在两个相同的烧杯中分别加入水和食用油,并且用两个规格相同的电加热器进行加热,并用玻璃棒不断搅拌,如题图所示,记录的数据如下表。
加热时间/min
0
1
2
3
温度/℃
食用油
20
22
24
26
水
20
21
22
23
(1)应控制水和食用油的初温、 相同。
(2)除了题图中所给的实验器材外,还需要的测量工具有天平和 。
(3)加热时要用相同规格的电加热器加热,这样做的目的是保证相同时间内水和食用油 相等。
(4)加热过程中,水和食用油吸热的多少是通过 (选填“温度计示数”或“加热时间”)来反映的。
(5)分析实验数据可知,如果要使水和食用油的末温相同,就要给 加热更长的时间,这说明 的吸热能力更强,若不考虑热量损失,水的比热容为,则食用油的比热容为 。
8.(25-26九上·广东中山·期中)如图,甲、乙、丙三图装置完全相同,燃料的质量、烧杯中液体的质量和初温都相同;
(1)为了比较水和煤油的吸热本领的大小,实验时要用相同的热源对它们加热,通过比较 (选填“加热时间”或“温度计示数变化”)来判断它们吸热的多少;小东作出了水和煤油的温度随加热时间的变化图像(如图丁),由图可知, 的温度升高得快, 的吸热能力更强;
(2)已知水的比热容是4.2×10³J/(kg·℃),则煤油的比热容是 J/(kg·℃);
(3)为了比较酒精和煤油的热值,应该选择 两图进行实验。完全燃烧等质量的燃料后,通过比较 来判断燃料放出热量的多少;放出的热量越多,说明此燃料的热值越 。
9.(25-26九上·珠海市第九中学·期中)如1图所示,在比较“不同液体吸热本领大小”的实验中,小华将两支相同的试管(分别盛有初温相同的A、B两种液体)放入同一个红外加热器中,两个温度传感器的探头部分与两试管内的液体接触良好,并通过数据采集线与计算机相连接。利用红外加热器对两试管内的液体加热,在其沸腾前记录到A、B两种液体温度随时间变化如下表格。
加热时间
0
1
2
3
4
A的温度
10
14
18
22
26
B的温度
10
18
26
34
42
(1)实验中应取 (选填“质量”或“体积”)相同的A、B两种液体;本实验需要的测量工具除温度计、天平外还需要 。
(2)实验中通过比较两种液体 (选填“升高的温度”或“加热的时间”)来比较甲和乙两种液体吸收热量的多少;
(3)根据表格实验数据可知, (选填“A”或“B”)液体的吸热能力强;
(4)2图中①是B液体加热时温度随时间变化的图线,如果将初温相同的B液体质量增加到原来的2倍,不考虑热损失,用相同的加热器加热,再绘制出一条温度随时间变化的图线,则为图中的第 条(选填“①”“②”或“③”);
(5)本题中的实验数据表格存在的缺陷是 ;
10.(25-26九上·广州多校·期中)某项目式学习小组探究海陆风的成因。
(1)利用如图所示装置探究沙子和水的吸热能力。在两箱子中装入 相等且初温相同的水和沙子,用规格相同的白炽灯模拟太阳对箱中的水和沙子加热,是为了保证相同时间内水和沙子 相同。
(2)依据实验数据描绘的水和沙子的温度随时间变化的图像如图所示,可知在相同时间内,沙子升高的温度比水升高的温度 ,说明 的吸热能力强。
【任务二】实验模拟海陆风的形成
信息窗:空气因受热体积膨胀,密度变小而上升,冷空气会从四面八方流过来,从而形成风。
(3)取下两箱子的封口盖,在两个箱子的侧面分别开一小孔后,连接上一个两端开口的透明细管AB,点燃一支香放在细管中(如图),通过白烟的流向模拟日晒下海边的风向。阅读信息窗中的知识并分析判断:相同条件下,加热一段时间后,烟将会从管的 (填“A”或“B”)管口冒出。依据实验和理论分析,可推断夜间海风是 (填选项前字母)。
A.从大海吹向陆地 B.从陆地吹向大海
试卷第1页,共3页
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专题01 内能及其利用
8大高频考点
1. 热量 比热容
2. 分子动理论的初步知识
3. 内能
4. 能量的转化与守恒
5. 热机
6. 热机的效率
7. 跨学科实践:制作简易热机模型
8. 比较不同物质吸热的情况
考点1 热量 比热容
1.(25-26九上·广东汕头·期中)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( )
A. 发生在白天,且陆地温度较高
B. 发生在白天,且海水温度较高
C. 发生在夜晚,且陆地温度较高
D. 发生在夜晚,且海水温度较高
【答案】D
【详解】水的比热容较大,同样质量的水和沙石,吸收相同的热量(接受相同的太阳辐射能),沙石的温度升高得多,陆面上空空气迅速增温而上升,海面上空的气温相对较冷,冷空气下沉并在近地面流向附近较热的陆面,补充那儿因热空气上升而造成的空缺,形成风。同理,在晚上相同受冷的情况下,陆地的温度低于海洋的温度,从而形成从陆地吹向海洋的风,故这样形成了海陆风。由图可知,风从陆地吹向海洋,则应发生在夜晚,故D符合题意,ABC不符合题意。故选D。
2.(25-26九上·肇庆中学·期中)图是根据某沿海城市和某内陆城市一年内气温随月份变化的图线。下列说法正确的是( )
A. 虚线是内陆城市的气温图线,因为砂石的比热容较小
B. 虚线是内陆城市的气温图线,因为砂石的比热容较大
C. 虚线是沿海城市的气温图线,因为水的比热容较小
D. 虚线是沿海城市的气温图线,因为水的比热容较大
【答案】D
【详解】根据比热容的定义可知,相同质量的不同物质吸收相同的热量,比热容大的物质温度变化小,由图可得,实线温度变化大,是内陆城市的气温图线,因为砂石的比热容较小;虚线温度变化小,是沿海城市的气温图线,因为水的比热容较大,故D正确,ABC错误。故选D。
3.(25-26九上·广东揭阳·期中)根据图所示的天气状况和地表环境信息,推断昼夜温差最小的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】水的比热容比砂石的比热容大,相同质量的水和砂石,在相同受热或者放热的情况下,温度变化小,所以海洋比陆地的昼夜温度小,同时天气晴朗时,白天地面吸收的热量多,夜晚地面放出的热量多,天气为多云时,白天由于云层的阻挡,地面吸收太阳的热量较少,夜晚地面放出的热量由于云层的阻挡,散失的热量较少,所以昼夜温差最小的是天气为多云时的海洋,故ABC不符合题意,D符合题意。故选D。
4.(25-26九上·广东汕头·期中)小宇找来了质量相等的水和煤油各一杯,已知它们的比热容之比为2∶1,用电热器各加热一段时间,发现它们升高的温度之比为3∶2,则它们吸收的热量之比为( )
A. 3∶4
B. 3∶2
C. 2∶1
D. 3∶1
【答案】D
【详解】它们吸收的热量之比故D符合题意,ABC不符合题意。故选D。
5.(25-26九上·广东中山·期中)关于内能、比热容和热值,下列说法正确的是( )
A. 比热容与物质吸收或放出的热量有关,吸收或放出的热量越多,物质的比热容越大
B. 物体的内能是物体内所有分子的分子动能和分子势能的总和
C. 热量总是从内能大的物体传向内能小的物体
D. 天然气燃烧越充分,其热值越大
【答案】B
【详解】A.比热容是物质的一种物理属性,与物质的种类和物质的状态有关,与物质吸收或放出的热量无关,故A错误;B.组成物体的分子在不停地做无规则运动,运动的分子具有动能;分子间存在相互作用力,分子间具有势能;内能是物体内部所有分子的动能和分子势能的总和,故B正确;C.热量传递的方向由温度高低决定,而非内能大小。 即使一个物体内能大,但如果温度低于另一个物体,热量仍会从温度高的物体传向温度低的物体,故C错误;D.某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比叫做这种燃料的热值,数值上等于1kg的某种燃料完全燃烧时放出的热量,天然气的热值是一个定值,与是否完全燃烧无关,故D错误。故选B。
6.(25-26九上·广东实验中学·期中)如图是相邻的A、B两地同一天中气温随时间的变化曲线,两地的日照情况基本相同。通过地理课的学习同学们发现,A地沿海地区的海水比较多,B地内陆地区的砂石比较多,从物理学的角度分析,下列说法正确的是( )
A. A地气候温差小是因为海水的比热容大
B. A地气候温差小是因为海水吸收热量少
C. B地气候温差大是因为砂石的比热容大
D. B地气候温差大是因为砂石放出热量多
【答案】A
【详解】A地气候温差小是因为沿海地区海水比较多,B气候温差大是因为内陆地区的砂石比较多,而水的比热容比砂石的比热容大,当比热容大的物体和比热容小的物体都吸收相同的热量,或放出相同的热量时,比热容大的物体温度变化小。两地日照情况相同,则吸放热情况也相同。故A正确,BCD错误。故选A 。
7.(25-26九上·广州二中·期中)有两个温度和质量都相同的金属球,先把a球放入盛有热水的杯中,热平衡后,水温降低了,把a球取出,再将b球放入杯中,热平衡后水温又降低了(忽略过程中的热量损失和水的质量损失),则a球的比热容和b球的比热容大小关系是( )
A.
B.
C.
D. 无法确定
【答案】B
【详解】假设ab球的初温为t,热水的初温为T,先把a球放入盛有热水的杯中,热平衡后,水温降低了Δt,水的末温为,a球升温根据吸放热相等,可得整理得a球的比热容为再将b球放入杯中,热平衡后水温又降低了Δt,水现在的末温为,b球升温根据吸放热相等,可得整理得b球的比热容为两球质量相等,因此,故ACD不符合题意,B符合题意。故选B。
8.(25-26九上·广州多校·期中)蓄冷剂是食品运输和保鲜过程中的重要降温试剂。现有A、B两种蓄冷剂,小光同学和小爽同学为了探究其蓄冷效果,进行了如下的实验探究:小光首先将质量均为100g的两种蓄冷剂分别装入完全相同的塑料袋中,标明A、B,放入冰箱中冷冻为相同温度的固体制成冰袋。在容器①、②中分别加入质量为500g且温度相同的水,将冰袋从冰箱中拿出放入水中,并用隔热材料密封。小爽同学通过温度传感器每隔一定时间测量蓄冷剂及水的温度,如图是小爽记录的A、B两蓄冷剂及容器①、②中水的温度随时间的变化曲线。以下同学分析正确的是( )
A. 蓄冷剂熔化前温度在升高,其分子运动的动能减小
B. ,水和蓄冷剂之间发生热传递,其热传递方向为:从蓄冷剂到水
C. ,蓄冷剂B吸热更快
D. ,容器①中水的温度降低10℃,若热量全部被冰袋吸收,每克蓄冷剂A吸收的热量为210J
【答案】D
【详解】A.温度越高,分子热运动越剧烈,蓄冷剂熔化前温度在升高,其分子热运动速度变大,故A错误;B.热传递总是从温度高的物体向温度低的物体传递,0∼t1,蓄冷剂温度更低,水和蓄冷剂之间发生热传递方向为从水到蓄冷剂,故B错误;C.根据题图可知:0∼t1,蓄冷剂A吸热更快,温度上升快,故C错误;D.水的温度降低10℃,水放出的热量Q放=cmΔt=4.2×103J/(kg•℃)×0.5kg×10℃=21000J若热量全部被冰袋吸收,每克蓄冷剂A吸收的热量为故D正确。故选D。
9.(25-26九上·惠州二中·期中)汽车在行驶时,发动机的温度会升得很高。为了确保安全,可用循环水进行冷却,用水来冷却是因为水的 较大,这是通过 的方式来改变发动机的内能。内能从高温的发动机转移到低温的水。在这过程中,发动机会 (选填“吸收”或“放出”)热量,内能减小,温度下降。
【答案】① 比热容 ② 热传递 ③ 放出
【详解】[1][2]因为水的比热容较大,相同质量的水和其它物质比较,升高相同的温度,水吸收的热量多,所以汽车发动机用水来冷却,这是通过的热传递的方式来改变发动机的内能。[3]发动机的温度较高,水的温度较低,内能从高温的发动机转移到低温的水,发动机放出热量,水吸收热量。
10.(25-26九上·广东汕头·期中)某工地用燃气灶烧水,使50kg水从20°C升高到70°C (已知水的比热容为4. 2×103J/ (kg·°C),燃气的热值为4.2×107J/m3)求此过程中:
(1)水吸收的热量是多少?
(2)不计热损失,需要完全燃烧多少m3的燃气?
【答案】(1) 1.05×107J;(2) 0.25m3
【详解】
(1)水吸收的热量Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×50kg×(70℃-20℃)=1.05×107J
(2)若不计热损失,则需要完全燃烧燃气的体积答:(1)水吸收的热量是1.05×107J;
(2)不计热损失,需要完全燃烧0.25m3的燃气。
考点2 分子动理论的初步知识
1.(25-26九上·惠州二中·期中)关于分子,下列说法错误的是 ( )
A. 常见的物质是由大量的分子、原子构成的
B. 分子永不停息地做无规则运动
C. 分子之间存在相互作用力
D. 有的分子之间只有引力,有的分子之间只有斥力
【答案】D
【分析】【详解】A.物质是由分子组成的,一部分物质如金属是由原子直接构成的,故A正确,不符合题意;B.分子永不停息地做无规则运动,即分子热运动,故B正确,不符合题意;C.分子间存在相互作用的引力和斥力,故C正确,不符合题意;D.分子间的引力和斥力是同时存在的,故D错误,符合题意。故选D。
2.(25-26九上·中山纪念中学·期中)“遥知不是雪,为有暗香来”诗中描绘的梅花香可以传播到远处,这是因为( )
A. 分子在不停地做无规则运动
B. 分子之间存在引力
C. 分子之间存在斥力
D. 分子之间有间隙
【答案】A
【详解】在远处能闻到花香,是由于花香分子进入鼻子的扩散现象,说明分子在不停地做无规则运动,故A符合题意,BCD不符合题意。故选A。
3.(25-26九上·深圳外国语学校·期中)十一假期,乐乐给家人“露了一手”,做了一道可乐鸡翅。以下是他对一些物理现象的分析,其中正确的是( )
A. 从冰箱冷冻室里拿出来的鸡翅温度低,内能为零
B. 鸡翅从生做到熟,主要是利用做功的方式改变内能
C. 鸡翅温度升高,含有的热量越大
D. 做好的可乐鸡翅香味弥漫整个厨房,说明分子在不停地做无规则运动
【答案】D
【详解】A.一切物体在任何情况下都具有内能,从冰箱冷冻室里拿出来的鸡翅虽然温度较低,但仍具有内能,故A错误;B.鸡翅从生到熟,鸡翅吸收热量,温度升高,内能增大,是通过热传递的方式改变内能的,故B错误;C.热量是个过程量,只有发生在热传递中才有意义,因此不能说“含有”热量,只能说物体吸收热量或放出热量,故C错误;D.做好的可乐鸡翅香味弥漫整个厨房,属于扩散现象,说明分子在永不停息地做无规则的运动,故D正确。故选D。
4.(25-26九上·广东实验中学·期中)下面能体现分子在不停地做无规则运动的词语是 ( )
A. 骏马奔驰
B. 尘土飞扬
C. 花香满园
D. 水滴石穿
【答案】C
【详解】A.骏马奔驰是宏观物体的机械运动,与分子无规则运动无关,故A不符合题意;B.尘土飞扬是固体颗粒的机械运动,并非分子运动,故B不符合题意;C.花香满园是花香分子扩散到空气中,属于分子的无规则运动,故C符合题意;D.水滴石穿是水的机械作用或化学侵蚀,与分子无规则运动无直接关系,故D不符合题意。故选C。
5.(25-26九上·深圳多校·期中)下列说法中正确的是( )
A. 雪花在寒风中飞舞,是因为构成雪花的分子在做杂乱无章的热运动
B. 温度越高扩散现象进行得越快,说明分子热运动的剧烈程度跟温度有关
C. 气球内的气体对气球有压力作用,说明球内气体分子之间存在斥力
D. 装满石子的瓶子还可装进许多细沙,说明分子之间有距离
【答案】B
【详解】A.雪花可见,而分子的直径约为10-10m,肉眼是看不见的,故雪花不是分子,故A错误;B.温度越高扩散现象进行得越快,温度越高,分子运动得越快,故B正确;C.气体间的距离比较远,几乎可以忽略不计,而气球内的气体对气球有压力作用,是由于球内气体分子频繁碰撞气球壁而产生的,故C错误;D.分子之间的间距也很小,是不可见的,而石头间的空隙可见,故不是分子间隙,故D错误。故选B。
6.(25-26九上·江门华侨中学·期中)下列现象能说明分子在永不停息地做无规则运动的是( )
A. 粽叶飘香
B. 落叶缤纷
C. 尘土飞扬
D. 炊烟袅袅
【答案】A
【详解】A.粽叶飘香为扩散现象,说明构成物质的分子不停地做无规则运动,故A符合题意;B.落叶缤纷,属于宏观机械运动,不属于分子运动,故B不符合题意;CD.尘土飞扬、炊烟袅袅是固态小颗粒运动,不属于分子运动,故CD不符合题意。故选A。
7.(25-26九上·广东汕头·期中)下列对一年四季情景的描述中,能说明分子在不停地做无规则运动的是( )
A. 春意盎然,花香四溢
B. 初夏时节,柳絮纷飞
C. 秋风四起,尘土飞扬
D. 寒冬腊月,雪花飘落
【答案】A
【详解】A.花香四溢,是香味分子进入鼻子的扩散现象,说明分子在不停地做无规则运动,故A符合题意;B.柳絮纷飞是柳絮在做机械运动,不是分子的热运动,故B不符合题意;C.尘土飞扬,是尘土在做机械运动,不是分子的热运动,故C不符合题意;D.雪花飘落是雪花在做机械运动,不是分子的热运动,故D不符合题意。故选A。
(25-26九上·广州中学·期中)如图所示,将相同体积的蓝色硫酸铜溶液和无色清水先后放在透明玻璃容器中,盖上盖子,静置几天后,两种液体的界面逐渐变得模糊不清;30天后,容器中液体颜色为浅蓝色。已知水的密度比硫酸铜密度小,根据以上信息完成下面小题
8.30天后,容器中液体变为浅蓝色,这是由于( )
A. 分子之间存有斥力
B. 分子之间存有引力
C. 分子在不停地做无规则运动
D. 物质是由分子、原子构成的
9.下列说法正确的是( )
A. 若密封后迅速摇匀液体,静置足够长的时间,容器中的液体将会重新分层
B. 若对调清水和硫酸铜的位置,容器中的液体颜色迅速变为浅蓝色是扩散现象
C. 若将容器放在温度较低(液体不凝固)的环境中,将不会发生材料中描述的现象
D. 第30天瓶内液面比第1天的低
【答案】8. C 9. D
【讲解】(1)题详解:
A.分子之间存在斥力,通常体现在分子间距离较小时的相互排斥,比如物体难以被压缩,和液体颜色变化无关。故A错误;
B.分子之间存在引力,一般表现在分子间距离适当时的相互吸引,像固体很难被拉伸,与液体颜色变化没有直接联系。故B错误;
C.分子在不停地做无规则运动,不同物质的分子会彼此进入对方,这种现象叫做扩散现象。容器中液体过一段时间变为浅蓝色,就是因为构成液体的分子在不停地做无规则运动,发生了扩散,故C正确;
D.物质是由分子、原了构成的,这是物质的微观构成结论,不能解释液体颜色随时间变化的现象。故D错误。
故选C。
(2)题详解:
A.由于发生扩散现象时,分子在不停息地做无规则运动,一旦混合均匀就不会重新分层,故A错误;
B.扩散现象是不同物质自发地彼此进入对方的过程。若对调清水和硫酸铜的位置,是硫酸铜在重力作用下向下运动,使容器中的液体颜色迅速变为浅蓝色,不是扩散现象,故B错误;
C.分子热运动的剧烈程度与温度有关,温度越高,分子热运动越剧烈,扩散就越快。若将容器放在温度较低的环境中,分子热运动变缓,扩散速度减慢,会发生材料中描述的现象,只是速度更慢,故C错误;
D.由于分子间存在间隙,两种液体混合后总体积会减小,根据,S为容器底面积,h为液面高度,在S不变的情况下,V减小则h减小,所以第30天瓶内液面比第1天的低,故D正确。
故选D。
10.(25-26九上·广州二中·期中)如图所示是由微颗粒(直径为1~50nm)制备得到的新型防菌“纳米纸”。在“纳米纸”的表面,细菌无法停留且“油水不沾”,下列说法正确的是( )
A. 水分子和“纳米纸”分子之间只有斥力
B. 细菌的无规则运动是分子的热运动
C. 组成“纳米纸”的分子之间没有间隙,所以水不能沾湿“纳米纸”
D. 组成“纳米纸”的分子和水分子都在不停地做无规则运动
【答案】D
【详解】A.分子间的引力和斥力是同时存在的,水分子和“纳米纸”分子之间有引力,也有斥力,故A错误;B.细菌不是分子,细菌的运动是机械运动,不是分子热运动,故B错误;C.分子间存在间隙,组成“纳米纸”的分子间也存在间隙,故C错误;D.分子在永不停息地做无规则运动,组成“纳米纸”的分子和水分子都在不停地做无规则运动,故D正确。故选D。
11.(25-26九上·珠海市第九中学·期中)关于如图所示实例的描述正确的是( )
A. 对试管内的水加热,水蒸气将软木塞冲出,内能增加 B. 厚玻璃筒内的空气被压缩时,空气所含热量增大
C. 抽掉玻璃板后,观察到的现象能说明分子永不停息地做无规则运动 D. 把玻璃板拉出水面时弹簧测力计示数会变大,主要是大气压力的作用
【答案】C
【详解】A.对试管内的水加热,水蒸气将软木塞冲出,水蒸气的内能转化为软木塞的机械能,水蒸气对外做功,内能减小,故A错误;B.厚玻璃筒内的空气被压缩,是通过做功的方式使空气的内能增大。热量是在热传递过程中,传递能量的多少,是一个过程量,不能说“含有热量”,故B错误;C.抽掉玻璃板后,观察到空气和二氧化氮气体逐渐混合均匀,这是扩散现象,能说明分子永不停息地做无规则运动,故C正确;D.把玻璃板拉出水面时弹簧测力计示数会变大,主要是因为分子间存在引力,而不是大气压力的作用,故D错误。故选C。
考点3 内能
1.(25-26九上·中山纪念中学·期中)如图是“煮”的篆体写法,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不相同的是( )
A. 热水暖手
B. 围炉取暖
C. 搓手取暖
D. 冰敷降温
【答案】C
【详解】“煮” 是通过热传递(高温物体向低温物体传递热量)改变物体内能。A.热水暖手,是通过热传递改变内能,与 “煮” 的方式相同,故A不符合题意;B.围炉取暖,是通过热传递改变内能,与 “煮” 的方式相同,故B不符合题意;C.搓手取暖,是通过克服摩擦力做功,将机械能转化为内能,属于做功改变内能,与 “煮” 的方式不同,故C符合题意;D.冰敷降温,是通过热传递改变内能,与 “煮” 的方式相同,故D不符合题意。故选C。
2.(25-26九上·江门华侨中学·期中)关于温度、热量和内能,下列说法正确的是( )
A. 物体的温度越高,所含的热量一定越多
B. 物体的温度不变,它的内能也可能增大
C. 对物体做功,物体的温度一定升高
D. 物体吸热,温度一定升高
【答案】B
【详解】A.热量发生在热传递过程中,是一个过程量,在描述热量时只能说“吸收”或“放出”,不能说“含有”或“具有”,故A错误;BD.晶体熔化时吸热内能增加温度不变,所以物体的温度不变,它的内能也可能增大,故D错误,B正确;C.如果对物体做功的同时,物体向外放出热量,那么物体内能也可能不变或减小,故C错误。故选B。
3.(25-26九上·广东汕头·期中)关于温度、热量、内能,下列说法正确的是( )
A. 温度为0℃的物体内能为0
B. 物体的温度升高,它的热量一定增多
C. 物体的内能增加,一定从外界吸收了热量
D. 内能少的物体可以向内能多的物体传递热量
【答案】D
【详解】A.一切物体都具有内能,0℃的物体也具有内能,故A错误;B.热量是一个过程量,不能说含有、具有多少热量,既物体温度升高,它的内能增大,故B错误;C.物体的内能增加,可能从外界吸收了热量,也可能外界物体对物体做功,故C错误;D.只要两个物体之间存在温度差,就会发生热传递,内能与温度、质量和状态有关,内能小的可能温度高,内能大的可能温度低,所以内能少的物体可以向内能多的物体传递热量,故D正确。故选D。
4.(25-26九上·广东惠州·期中)关于温度、内能、热量,下列说法中正确的是( )
A. 一块的铁块,可能不具有内能
B. 铝块的内能增加,它一定吸收了热量
C. 冰块熔化时温度不变,其内能一定不变
D. 温度相同的两杯水,它们的内能可能不同
【答案】D
【详解】A.任何物体都具有内能,故A错误;B.铝块的内能增加,可能是外界对其做功,也可能是吸收了热量,故B错误;C.冰块熔化时温度不变,但是不断吸热,其内能增加,故C错误;D.温度相同的两杯水,质量未知,故它们的内能可能相同,也可能不同,故D正确。故选D。
5.(25-26九上·广东实验中学·期中)如图所示,(a),(b),(c)三个杯中的水内能最大的是( )
A. (a)杯中的水
B. (b)杯中的水
C. (c)杯中的水
D. 无法判断
【答案】C
【详解】物体的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。对于同一种物质,其内能的大小与物体的质量和温度都有关系。在状态不变的情况下,物体的质量越大、温度越高,其内能就越大。比较(a)杯和(c)杯:两杯水的温度相同,均为60℃,但(c)杯水的质量大于(a)杯水的质量,因此(c)杯水的内能大于(a)杯水的内能;比较(b)杯和(c)杯:两杯水的质量相同,但(c)杯水的温度高于(b)杯水的温度,因此(c)杯水的内能大于(b)杯水的内能。因此(c)杯水的内能最大。故C符合题意,ABD不符合题意。故选C。
6.(25-26九上·珠海市第九中学·期中)《天工开物》记载了古人煮海水制取海盐的过程,下列过程改变内能的方式与其一致的是( )
A. 弯折铁丝
B. 钻木取火
C. 烤火取暖
D. 擦燃火柴
【答案】C
【详解】煮海水制取海盐的过程,是通过热传递来改变海水的内能的。A.弯折铁丝,机械能转化为内能,是通过做功的方式改变物体内能的,故A不符合题意;B.钻木取火,机械能转化成内能,是通过做功的方式改变物体内能的,故B不符合题意;C.烤火取暖,人吸收热量,是通过热传递的方式改变内能的,故C符合题意;D.擦燃火柴,是通过克服摩擦做功的方式增加火柴的内能,故D不符合题意。故选C。
7.(25-26九上·东莞五校·期中)关于温度、热量、内能,以下说法正确的是( )
A. 0℃的冰没有内能
B. 水沸腾时吸收热量,温度保持不变,内能增大
C. 物体的温度越低,所含的热量越少
D. 温度不变,物体的内能就一定不变
【答案】B
【详解】A.内能是物体内所有分子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,因此的冰也有内能,故A错误;B.水沸腾的特点是持续吸收热量,但温度保持沸点不变;吸收的热量会使水的内能增大,故B正确;C.热量是热传递过程中能量转移的量,属于过程量,不能说物体“所含”热量,只能描述物体吸收/放出热量,故C错误;D.内能不仅和温度有关,还和质量、物态有关,例如晶体熔化时温度保持不变,但吸热后内能增大,因此温度不变时物体内能不一定不变,故D错误。故选B。
8.(25-26九上·中山纪念中学·期中)关于温度、内能、热量,下列说法正确的是( )
A. 温度越高的物体,具有的内能越多
B. 物体放出热量,温度一定降低
C. 0℃的水凝固成0℃的冰后,温度不变,内能减小
D. 热量总是从内能大的物体向内能小的物体转移
【答案】C
【详解】A.内能由质量、温度、状态等决定,温度高的物体质量可能较小,内能不一定多,故A错误;B.物体放出热量,温度不一定降低,例如冰是晶体,水凝固成冰的过程中,放出热量,温度不变,故B错误;C.冰是晶体,0℃的水凝固成0℃的冰时,放出热量,温度不变,内能减少,故C正确;D.发生热传递的条件是存在温度差,即热量由高温物体向低温物体或物体的高温部分向低温部分传递。而内能由质量、温度、状态等决定,温度高的物体质量可能较小,内能可能较小,所以热量可能从内能小的物体向内能大的物体转移,故D错误。故选C。
9.(25-26九上·茂名多校·期中)如图所示,往金属管内倒入少量酒精,然后用塞子塞紧管口,把一根绳子缠在金属管上,用手迅速来回拉动,很快发现塞子被向上弹出,金属管内及管口出现大量白雾。当金属管内的气体将塞子弹出的过程,管内气体的内能 (选填“变大”、“变小”或“不变”);这是通过 的方式改变内能;产生白雾的过程属于物态变化中的 。
【答案】① 变小 ② 做功 ③ 液化
【讲解】(1) 题详解: [1][2][3]由题可知,拉动绳子时,克服摩擦对金属管做功,从而使金属管发热,酒精吸收热量温度升高从而汽化, 管内气体压强增大,达到一定程度时冲开塞子。塞子被弹出时,气体对外做功(将塞子推出),气体内能减小,温度降低,酒精蒸气遇冷又液化为小液滴飘在空气中形成白雾。
10.(25-26九上·肇庆中学·期中)成语“炙手可热”是通过 的方式改变内能;“钻木取火”是通过 的方式改变内能(前两空均填“做功”或“热传递”),这两种改变内能的方法是 的。
【答案】① 热传递 ② 做功 ③ 等效
【详解】[1]“炙手可热”意思是手从高温物体(如炙热的东西)吸收热量,内能增加,因此通过热传递的方式改变内能。[2]“钻木取火”是通过做功的方式改变内能,通过克服摩擦力做功,将机械能转化为内能。[3]做功和热传递对改变物体的内能效果是等效的,故这两种改变内能的方法是等效的。
考点4 能量的转化与守恒
1.(25-26九上·广东汕头·期中)图是德州开发区使用的“风光互补”景观照明灯.它“头顶”小风扇,“肩扛”光电池板,“腰挎”照明灯,“脚踩”蓄电池.下列解释合理的是
A. 光电池板是将电能转化为光能
B. 照明灯是将内能转化为电能
C. 小风扇利用风力发电,将机械能转化为电能
D. 蓄电池夜晚放电,将电能转化为化学能
【答案】C
【详解】光电池板是将光能转化为电能;照明灯是将电能转化为光能;小风扇利用风力发电,将机械能转化为电能;蓄电池夜晚放电,将化学能转化为电能.所以C项正确.
2.(25-26九上·深圳外国语学校·期中)如图甲所示的某路灯,白天光伏电池对蓄电池充电,晚上蓄电池对路灯供电,图乙是这一过程中的能量转化图(图中a、b、c分别表示某种形式的能量)。下列判断正确的是( )
A. a是电能,b是电能,c是光能
B. a是电能,b是机械能,c是光能
C. a是机械能,b是内能,c是光能
D. a是内能,b是光能,c是电能
【答案】A
【详解】太阳能电池白天将太阳能转化为电能,对蓄电池充电,晚上蓄电池对路灯供电,其能量转化过程如下:太阳能→电能→化学能→电能→光能,所以a是电能,b是电能,c是光能。故A正确,BCD错误。故选A。
3.(25-26九上·广东揭阳·期中)我国风能资源丰富,利用风力发电机组可以进行发电。如图是某城市风力发电系统,将风能转化为电能,对蓄电池充电,再由蓄电池为路灯供电的过程,对图示方框中能量形式判断正确的是()
A. 甲和丙都是“电能”,而且大小相等
B. 甲和丙都是“电能”,而且大小不等
C. 乙是“电能”
D. 丁是“化学能”
【答案】B
【详解】由风力发电、存储、使用的过程可知,风力发电系统,将风能转化为电能,对蓄电池充电,再由蓄电池为路灯供电,因此,甲为电能、乙为化学能、丙为电能、丁为光能。甲和丙虽然都是电能,但电能在转化为化学能的过程中和化学能再转化为电能的过程中,会有一部分能量转化为内能,因此,甲和丙的大小不相等,故B正确,ACD错误。故选B。
4.(25-26九上·广东中山·期中)英国知名摄影师凯莱布·查兰的作品《回归灯光》系列,使用水果和蔬菜为LED灯供电,让人惊叹不已。下列有关说法错误的是( )
A. 可以利用发光二极管判断电源的正负极
B. 水果和蔬菜此时不断将化学能转化为电能
C. LED灯在发光时,导线中的自由电子在做无规则运动
D. 把水果和蔬菜串联起来可以提高电压
【答案】C
【详解】A.发光二极管具有单向导电性:电流从正极流入、负极流出时发光;反之,电流从负极流入、正极流出时不会发光。因此,通过观察LED是否发光,可判断电源的正负极。故A正确,不符合题意;B.水果电池发电时,发生化学反应,将水果内部的化学能转化为电能,故B正确,不符合题意;C.导线是导体,导体中自由电子的定向移动形成电流。LED发光时,电路中有持续电流,导线中自由电子是定向运动(沿电流方向移动),而非无规则运动,故C错误,符合题意;D.串联电路中,总电压等于各部分电压之和。水果电池的电压较低,将多个水果电池串联,可使总电压升高,从而满足LED灯的电压需求。故D正确,不符合题意。故选C。
5.(25-26九上·广东中山·期中)如图是小明用塑料饮料瓶制作的水火箭:先在瓶里装适量水,然后将带有阀门的金属管插入瓶塞,旋紧瓶塞后用打气筒往瓶里打足气,打开阀门后,水从尾部的金属管向下喷出,水火箭向上飞向空中,水火箭加速上升时( )
A. 瓶内气体内能增大,温度升高
B. 能量的总量变大
C. 与内燃机的压缩冲程工作原理相似
D. 其机械能由高压气体内能转化而来
【答案】D
【详解】ACD.打开阀门后,瓶内的高压气体对水做功,使水从瓶内向下喷出,水火箭加速上升,气体的内能转化为水火箭机械能,瓶内气体内能减小,温度降低,与内燃机的做功冲程工作原理相似,故AC不符合题意,D符合题意;B.根据能量守恒定律可知,这个过程能量的总量保持不变,故B不符合题意。故选D。
6.(25-26九上·广州中学·期中)如图所示是压气储能电站的工作原理简图:晚上电网用电低谷时,消耗发电站的电能驱动压缩机压缩常温空气,使空气的内能增加,再将高温的压缩空气储存在高压密封罐内,罐子外用水包裹,以储存高温空气对外放出的热量。白天在用电高峰时,释放压缩空气驱动膨胀机带动发电机发出电能,下列选项说法正确的是( )
①压缩机工作时,是利用做功方式改变空气的内能
②压缩空气通过膨胀机时,空气内能增大,与汽油机的做功冲程能量转化过程相同
③水的温度升高,是利用热传递方式改变水的内能
④
A. ①④
B. ①③
C. ②③
D. ①③④
【答案】B
【详解】① 压缩机工作时,对空气做功,使空气的体积减小,压强增大,这个过程将机械能转化为空气的内能,使空气的内能增加,温度升高。这是通过做功的方式改变了空气的内能。故① 正确;② 压缩空气通过膨胀机时,空气对外做功,驱动膨胀机转动,这个过程将空气的内能转化为机械能,所以空气的内能会减小,温度降低。汽油机做功冲程中,是高温高压的燃气推动活塞做功,将内能转化为机械能。虽然能量转化过程相同,但该选项中“空气内能增大”的说法是错误的。故② 错误;③ 高温的压缩空气储存在罐内,罐子外用水包裹,高温空气通过热传递的方式将热量传递给水,使水的内能增加,温度升高。故③ 正确;④ 在整个能量储存和释放的过程中,包括压缩、储存、膨胀、发电等环节,每个环节都会有能量损失(如摩擦生热、热量散失到环境中等),所以最终发出的电能E3必然会小于当初消耗的电能E1,即E3<E1。故④ 错误。综上所述,正确的说法是① 和③ 。故ACD错误,B正确。故选B。
7.(25-26九上·东莞五校·期中)热气球在匀速上升的过程中,动能 ,势能 ,机械能 。(选择“变大”、“变小”或“不变”)
【答案】① 不变 ② 变大 ③ 变大
【详解】[1]在热气球在匀速上升的过程中,质量和速度都不变,所以动能不变。[2]在热气球在匀速上升的过程中,质量不变,高度变高,势能变大。[3]机械能是动能与势能之和,动能不变,势能变大,机械能变大。
8.(25-26九上·茂名多校·期中)如图所示,用细线系住小球悬挂在O点,将小球拉至A点释放,从A点经过B点运动到C点的过程中,小球的重力势能先变小后 ,动能先 后 .(选填“变大”、“变小”或“不变”)
【答案】① 变大 ② 变大 ③ 变小
【详解】由于重力势能的大小跟物体所处的高度有关,即物体所处的高度越高,其重力势能越大,反之则越小,所以小球从A点运动到B点再到C点的过程,其高度先变小再变大,故其重力势能先变小后变大;物体的动能跟其速度有关,即速度越大,动能越大,反之则越小;在小球由A点运动到B点时,其速度在变大,而由B点运动到C点时,其速度在变小,故小球的动能变化是先变大后变小.
9.(25-26九上·广州多校·期中)光伏发电简易原理如图,电池板上具有大量的不稳定电子,当太阳光照射到电池板上,这些电子获得能量会定向移动形成电流。光伏发电的主要能量转化是 能转化为 能。电池板中有两层纯硅掺杂形成的材料,其中电极相当于电源的负极,在电源内部负电荷移动的方向如图,则电流的方向是从电源的 (选填“正极流向负极”或“负极流向正极”)。
【答案】① 太阳 ② 电 ③ 负极流向正极
【详解】[1][2]光伏发电时消耗太阳能,产生电能,主要能量转化是太阳能转化为电能。[3]规定正电荷定向移动的方向是电流方向,由图可知,在电源内部负电荷移动的方向是从电源的正极流向负极,则电流的方向是从电源的负极流向正极。
10.(25-26九上·珠海市第九中学·期中)据报道,珠海市每天产生的污水量约100万吨。污水处理厂在处理污水时会产生大量的沼气,而沼气的主要成分甲烷(CH4)是一种无色无味的气体燃料,可收集利用。科学研究表明,甲烷气体浓度(甲烷气体在空气中的体积分数)在5%~15%范围时,遇到明火则会发生爆炸。为此,污水处理厂装备了一套甲烷气体浓度检测系统,其工作原理如下图所示。其中,重要组成部分是气敏传感器Rx,它的阻值会随着空气中甲烷气体浓度的变化而变化(见下表),使用图示简单电路即可将甲烷气体浓度的变化转换为相对应的电信号。
甲烷气体浓度(%)
0
20
40
60
80
100
25
20
15
10
7
5
(1)甲烷气体燃烧是将化学能转化为 能,这些能量不能自发地转化回来变成化学能,说明能量的转化具有 性。
(2)如图,甲烷气体浓度检测系统中电压电源为6V,定值电阻的阻值为15Ω,则电流表应选择 (选填“0~0.6A”或“0~3A”)的测量范围。根据表格可知,当甲烷气体浓度增大时,的阻值将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)某污水处理厂利用该甲烷气体浓度检测系统检测甲烷气体的浓度时,电流表的示数为0.2A,此时甲烷气体浓度是 ,一旦遇到明火, (选填“会”或“不会”)发生爆炸。
【答案】(1)① 内 ② 方向 (2)① 0~0.6A ② 变小 (3)① 40% ② 不会
【讲解】(1) [1]甲烷气体燃烧发生了化学反应同时对外放热。能量转化是化学能转化为内能。[2]能量的转化和转移具有方向性,甲烷气体燃烧对外放出的热量不能自动再次转化为燃料的化学能,这反映了能量的转化具有方向性。
(2) [1]由电路图可知,R0与Rx串联,电源电压为6V,定值电阻R0的阻值为15Ω,则电路电流一定小于则电流表的测量范围应选择0~0.6A。[2]根据表格数据可知,当甲烷气体浓度增大时,的阻值将变小。
(3) [1][2]当电流表的示数为0.2A时,电路的总电阻为因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,此时Rx电阻为 Rx=R﹣R0=30Ω﹣15Ω=15Ω由表格数据可知,甲烷的浓度约是40%,一旦遇到明火,不会发生爆炸。
考点5 热机
1.(25-26九上·茂名多校·期中)如图所示是汽油机的四个冲程,其中属于使汽车获得动力的冲程是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】A.图中进气门关闭,排气门打开,活塞向上运动,气体流出汽缸,属于排气冲程,故A不符合题意;B.图中进气门关闭,排气门关闭,活塞向下运动,火花塞点火,属于做功冲程,该冲程中内能转化成机械能,使汽车获得动力,故B符合题意;C.图中进气门关闭,排气门关闭,活塞向上运动,属于压缩冲程,该冲程中机械能转化为内能,故C不符合题意;D.图中进气门打开,排气门关闭,活塞向下运动,气体流入汽缸,属于吸气冲程,故D不符合题意。故选B。
2.(25-26九上·茂名多校·期中)汽油机是热机的一种。下图是四冲程汽油机工作状态示意图,由图可以看出,此时它正处于 冲程;若该汽油机飞轮的转速为4800r/min,则在1s内,汽油机对外做功 次,包含 个冲程。
【答案】① 做功 ② 40 ③ 160
【详解】[1]四冲程汽油机的四个冲程分别为吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程,由图可知,进气门和排气门都关闭,火花塞点火,活塞向下运动,符合做功冲程的特点,所以此时它正处于做功冲程。[2][3]四冲程汽油机一个工作循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程,飞轮转2圈,对外做功1次。若该汽油机飞轮的转速是4800r/min =80r/s,则在1s内,飞轮每秒80圈,因为飞轮转2圈,对外做功1次,完成4个冲程,所以,汽油机1s对外做功40次,完成40×4=160个冲程。
3.(25-26九上·茂名多校·期中)小蒋同学家购买了一辆自主品牌轿车,如图所示,汽车应用了许多物理知识。请你运用所学的物理知识解答下列问题:
(1)汽油机是汽车的“心脏”,汽油机的做功冲程是将 能转化为 能;
(2)汽车发动机是用水作冷却剂的,这是利用了水的 的性质;冬天,小蒋的父亲开车行驶在路上,不一会儿汽车挡风玻璃内侧出现了一层“白雾”,为了尽快消除“白雾”,你认为应该开启空调的 (选填“冷”或“热”)风,从而加快水的 ;
(3)开车上坡前,往往加大油门,以提高汽车的速度,这是为了增大 (选填“惯性”和“动能”)。
【答案】① 内 ② 机械 ③ 比热容大 ④ 热 ⑤ 汽化 ⑥ 动能
【详解】
(1)[1][2]汽油机的做功冲程中燃气对活塞做功,燃气的内能转化为活塞的机械能。
(2)[3]汽车发动机是用水作冷却剂的,这是因为水的比热容较大,在质量、升高的温度相同的情况下,可以吸收更多的热量,冷却效果好;[4][5]“白雾”是小水珠,开启空调的“热”风,小水珠更快吸收热量,从而加快水的汽化,尽快消除“白雾”。
(3)[6]开车上坡前,加大油门,提高汽车的速度,在汽车质量不变的情况下,增大了汽车的动能,上坡时转化为机械能,有利于汽车上坡。
4.(25-26九上·广东中山·期中)某单缸四冲程的汽油机飞轮转速为1800r/min,该汽油机每秒钟对外做功的次数为 次,只有做功冲程对外做功,其他三个辅助冲程要靠飞轮的 来完成。当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”,这时发动机的效率 (选填“升高”“不变”或“降低”)。
【答案】① 15 ② 惯性 ③ 降低
【详解】[1]某单缸四冲程的汽油机飞轮转速为1800r/min=30r/s飞轮和曲轴转2圈,对外做功一次,汽油机飞轮每秒转30圈,每秒钟对外做功15次。[2]汽油机工作过程中,只有做功冲程对外做功,其他三个辅助冲程要靠飞轮的惯性来完成。[3]当汽油在发动机内燃烧不充分冒“黑烟”时,有许多能量没有被利用,所以这时发动机的效率会降低。
5.(25-26九上·广东实验中学·期中)如图所示,在一配有活塞的厚壁玻璃筒里放一小团蘸了乙醚的棉花,当迅速下压活塞时,可看见筒内棉花燃烧起来。这是通过 (选填“做功”或“热传递”)的方式使玻璃筒内空气的内能增加,此过程中将活塞的 (选填“机械”或“内”)能转化为筒内空气的内能,这一过程与内燃机的 (选填“吸气”,“压缩”,“做功”或“排气”)冲程的能量转化相同。
【答案】① 做功 ② 机械 ③ 压缩
【详解】[1][2]图中,向下压活塞时,活塞压缩气体做功,将活塞的机械能转化为玻璃筒内空气的内能,气体的内能增大,温度升高,当达到棉花的燃点使棉花燃烧。[3]内燃机的压缩冲程能量转化也是机械能转化内能。
6.(25-26九上·广东汕头·期中)如图所示,为“走马灯”,点燃底部蜡烛,热空气上升驱动扇叶转动,观众惊奇地看到纸片小马的影子动了起来。热空气上升驱动扇叶转动的这个过程中, 能转化为 能,这与四冲程汽油机的 冲程的能量转化情况相同。
【答案】① 内 ② 机械 ③ 做功
【详解】[1][2]热空气上升驱动扇叶转动的这个过程中,热空气对扇叶做功,热空气内能转化为扇叶机械能。[3]由上述解析可知,是内能转化为机械能,而四冲程汽油机中的做功冲程,是内能转化为机械能,所以这与四冲程汽油机的做功冲程的能量转化情况相同。
7.(25-26九上·广东汕头·期中)随着生活水平的提高,汽车已经进入平常百姓家庭,它给我们的生活提供了便利,促进了社会经济的发展;汽车应用了许多物理知识,请你运用所学的物理知识解答下列问题:
(1)汽油机是汽车的“心脏”,汽油机工作中要完成四个冲程,其中只有 冲程燃气推动活塞做功,其他三个冲程是靠飞轮转动的 来完成的。
(2)在工作时,发动机的温度会升得很高,通常在发动机外装有水套,用水作为冷却剂的主要原因是 。
(3)在挑选汽车时,发动机(汽油机)效率的高低是区分汽车优劣的重要指标之一,有经验的司机可以通过闻尾气的气味做出初步的判断,输出功率相同时,汽油味越淡,汽车发动机效率越 ,原因是 。
(4)汽车给我们带来交通便利的同时,也给我们带来了环境污染等一些社会问题,人们已经致力于研究利用电能来做动力的新型汽车,工作过程中,负责将电能转化为机械能的部件是( )
A. 刹车系统
B. 电动机
C. 发电机
D. 蓄电池
【答案】(1)① 做功 ② 惯性 (2)水的比热容大 (3)① 高 ② 燃料燃烧更充分 (4)B
【讲解】(1) [1]汽油机工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。其中做功冲程中,火花塞点燃混合气,燃气急剧膨胀,产生巨大的力,推动活塞向下运动,内能转化为机械能,所以做功冲程是唯一对外做功、提供动力的冲程。[2]吸气、压缩、排气冲程中不产生动力。因为飞轮质量很大,做功冲程获得动能后,会保持转动状态,依次完成另外三个冲程,实现循环往复。所以是依靠飞轮的惯性。
(2) 水的比热容在常见物质中较大,水是理想的冷却剂。
(3) [1][2]输出相同功率时,汽油味越淡,则燃料燃烧得越充分,所以用于做有用功的能量占比更高,发动机效率更高。
(4) A.刹车系统在工作时,通过摩擦将汽车的机械能转化为内能,实现减速,故A不符合题意;B.电动机将电能转化为机械能,为电动汽车提供动力,故B符合题意;C.发电机将机械能转化为电能,给蓄电池充电,故C不符合题意;D.蓄电池放电将化学能转化为电能,充电将电能转化为化学能,而不直接转化为机械能,故D不符合题意。故选B。
8.(25-26九上·广东汕头·期中)热机发明后,一直在持续的改进和发展中。
材料一:1769年,法国人居纽制造出蒸汽机推动的三轮汽车(图甲),传统蒸汽机的燃料在汽缸外部燃烧(图乙),热效率为5%~8%。
材料二:1862年,法国人德罗夏提出内燃机(内燃指燃料在汽缸内燃烧)的四冲程循环理论:①汽缸的活塞向外运动造成的真空将混合气体燃料吸入汽缸;②通过汽缸的向内运动对进入汽缸里的燃料进行压缩;③高压燃烧气体产生巨大爆发力;④将已经燃烧的废气从汽缸中排出。
材料三:1876年,德国人奥托制造出以四冲程为依据的煤气内燃机,利用飞轮的惯性使四冲程自动实现循环往复,内燃机的效率达到14%。
(1)四冲程循环理论提及的“巨大爆发力”由图中的______(选填字母)冲程实现;
A. B.
C. D.
(2)德罗夏提到的内燃方式是基于燃料在汽缸内 ,热量损失较 ,热机效率相对较 的猜想;
(3)老师在重复演示“做功改变内能”实验(图丙)之前,需在拔出活塞后将厚玻璃筒甩几下,其目的与内燃机的 (选填“吸气”“压缩”“做功”或“排气”)冲程的原理相似,该实验将活塞迅速压下去后,硝化棉燃烧了起来,是因为活塞压缩气体做功,使空气的内能增大, 。
【答案】(1)C (2)① 燃烧 ② 少 ③ 高 (3)① 排气 ② 温度升高
【讲解】(1) 在四冲程内燃机中,提供动力的是做功冲程;由图可知,A中进气门打开,活塞下行,为吸气冲程;B中两个气门关闭,活塞上行,为压缩冲程;C中两个气门关闭,活塞下行,为做功冲程;D中排气门打开,活塞上行,为排气冲程;故“巨大爆发力”由C冲程实现。
(2) [1][2][3]德罗夏提到的内燃方式是指燃料在汽缸内燃烧。 传统蒸汽机的燃料在汽缸外部燃烧,在燃烧过程中热量会向周围环境大量散失,而燃料在汽缸内燃烧,热量损失相对较小,则用来做有用功的能量相对就多,热机效率相对较高。 所以德罗夏提到的内燃方式是基于燃料在汽缸内燃烧,热量损失较小,热机效率相对较高的猜想。
(3) [1]老师需在拔出活塞后将厚玻璃筒甩几下,其目的是排出里面的废气,相当于内燃机的排气冲程。[2]该实验将活塞迅速压下去后,硝化棉燃烧了起来,是因为活塞压缩气体做功,根据做功与内能的改变关系,对物体做功,物体的内能会增大,所以使空气的内能增大,温度升高,当温度达到硝化棉的着火点时,硝化棉就燃烧起来了。
9.(25-26九上·中山纪念中学·期中)阅读短文,回答问题。
涡轮喷气发动机
如图甲,是我国首架自行研制、拥有自主知识产权的喷气式客机C919。
如图乙所示,为客机C919使用的轴流式涡轮喷气发动机,其结构是由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成,其中压气机与涡轮装在同一条转轴上工作,空气首先进入发动机的进气道,当飞机飞行时,由于飞机飞行的速度是变化的,而进入压气机气流速度有一定限制,使进入进气道的气体全部通过可调管道,空气流过压气机时被压气机的旋转叶片压缩后进入燃烧室,燃料在燃烧室燃烧后产生的高温高压气流推动涡轮,一边带动压气机正常工作,一边从尾喷管喷出高速气流推动飞机飞行。
客机搭载的涡轮喷气发动机,其部分参数如下表,其中热效率是指涡轮喷气发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比;推进效率指推力克服空气阻力所做的功与其获得的机械能之比。
热效率
推进效率
航空燃油热值
(1)涡轮喷气发动机在工作中,空气流过压气机时被压气机的旋转叶片压缩后的内能 (选填“增大”、“减小”或“不变”),这部分气体与燃料混合后在燃烧室中燃烧,燃烧产生的高温高压气流推动涡轮;此过程的能量转化相当于热机的 冲程;
(2)关于涡轮喷气发动机,下列说法不正确的是_______;
A. 进气道中吸入的是空气 B. 燃料耗尽后还可以利用压气机压缩气体推动涡轮转动
C. 燃料燃烧时,是将化学能转化为内能 D. 尾喷管中喷出的高速气流对飞机做功
(3)涡轮喷气发动机使混合气体压缩后在燃烧室燃烧直到膨胀的气体再从尾部喷出过程中,燃气的温度是不断变化的,下列能大致反映混合气体温度随时间而变化的是图______。
A. B.
C. D.
(4)已知涡轮喷气发动机所受空气阻力与运行速度的关系如图丙所示,当飞机以的速度水平匀速巡航1h的过程中,获得的机械能= J,需要消耗航空燃油 ;
【答案】(1)① 增大 ② 做功 (2)B (3)B (4)① ②
【讲解】(1) [1]空气流过压气机时被压气机的旋转叶片压缩,对空气做功,根据做功可以改变物体内能,对物体做功,物体内能增大,所以空气的内能增大。[2]燃料燃烧产生的高温高压气流推动涡轮,此过程中内能转化为机械能,热机的做功冲程也是内能转化为机械能,所以这部分能量转化相当于热机的做功冲程。
(2) A.根据题中信息可知进气道中吸入的气体是空气,故A正确,不符合题意;B.燃料耗尽后,不会产生高温高压气流,无法推动涡轮,故B错误,符合题意;C.燃烧室中,燃料燃烧,将化学能转化为内能,故C正确,不符合题意;D.尾喷管中喷出的高速气流推进飞机前进,对飞机做功,故D正确,不符合题意。故选B。
(3) 从能量转化的角度看,内燃机在压缩冲程中,将机械能转化为内能,所以燃气的温度升高;在做冲程中,气体推动活塞对外做功,将气体的内能转化为活塞的机械能,燃气温度降低,所以混合气体温度随时间而变化先升高后降低,故B符合题意,ACD不符合题意。故选B。
(4) 由图可知,当飞机以200m/s的水平速度匀速巡航时,受到的阻力为,飞机受到推力和阻力是平衡力,所以推力在巡航的过程中克服阻力做的功推进效率为,获得的机械能热效率为,航空燃油完全燃烧放出的热量需要航空燃油的质量
10.(25-26九上·广州多校·期中)按要求完成下列填空:
(1)如图甲、乙是四冲程汽油机中某两冲程时的示意图,图乙是 冲程,它的原理与图 的演示实验相同(选填“丙”或“丁”),曲轴转动40圈,对外做功 次。
(2)汽油机的能量流向如图所示,以下说法正确的是 。(选填以下对应的序号)
① ② ③
④热机效率 ⑤热机效率
【答案】(1)① 做功 ② 丁 ③ 20 (2)③ ⑤
【讲解】(1) [1]根据题图可知,图乙中进气门和排气门都处于关闭状态,活塞向下运动,此时是做功冲程。[2]图丙对应的是压缩冲程,将机械能转化为内能,丁图对应的是做功冲程,将内能转化为机械能,故它的原理与图丁的演示实验相同。[3]四冲程汽油机1个工作循环完成4个冲程,飞轮和曲轴转2圈,对外做功1次;曲轴转动40圈,则对外做功20次。
(2) 根据题图可知实际放出的热量E2=E4+E5+E6,故① 错误;燃料完全燃烧放出的热量E1=E2+E3=E4+E5+E6+E3,故② ③ 错误;热机效率等于有用机械能比燃料完全燃烧放出的热量则,故④ 错误,⑤ 正确。故选③ ⑤ 。
考点6 热机的效率
1.(25-26九上·惠州二中·期中)内燃机的能量流向图如图所示。内燃机的效率为( )
A. 7%
B. 28%
C. 31%
D. 34%
【答案】D
【详解】内燃机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比,所以,结合能量流向图可知,该内燃机的效率为34%。故选D。
2.(25-26九上·广州中学·期中)甲、乙两辆汽车的热机效率;η甲<η乙,在水平高速公路上匀速行驶时动力相同。甲车行驶50km消耗的汽油为4L,则乙车行驶100km消耗的汽油可能为( )
A. 7L
B. 8L
C. 9L
D. 10L
【答案】A
【详解】甲、乙两辆汽车在水平高速公路上匀速行驶时动力相同,根据W=Fs可知,甲、乙行驶100km所做的有用功相等, 根据题意可知,甲车行驶100km消耗的汽油为8L, 已知η甲<η乙,根据可知,甲车汽油完全燃烧放出的热量大于乙车汽油完全燃烧放出的热量,即Q放甲>Q放乙, 根据Q放=mq=ρVq可知,甲车消耗汽油的体积大于乙车消耗汽油的体积,故A符合题意,BCD不符合题意。 故选A。
3.(25-26九上·广东惠州·期中)下列与小汽车有关的说法错误的是( )
A. 汽油机顶部有火花塞,柴油机顶部有喷油嘴
B. 使燃料燃烧更充分,可以提高热机效率
C. 如果四冲程内燃机的转速是600r/min,那么它每秒做功10次,共有40个冲程
D. 在对外做功相同的情况下,热机的效率越高,消耗的燃料越少
【答案】C
【详解】A.汽油机是靠汽缸顶部的火花塞来点火的,而柴油机的顶部是喷油嘴,其点火方式是压燃式,故A正确,不符合题意;B.使燃料燃烧更充分,做的有用功更多,可以提高热机效率,故B正确,不符合题意;C.如果四冲程内燃机的转速是600r/min,即1s内飞轮转10圈,四冲程内燃机飞轮转两圈,内燃机完成一个工作循环,经历四个冲程,做功一次,那么1s内飞轮转10圈,内燃机完成5个工作循环,经历20个冲程,做功5次,故C错误,符合题意;D.根据热机效率的公式,在对外做功相同的情况下,热机的效率越高,Q值越小,根据可知,消耗的燃料越少,故D正确,不符合题意。故选C。
4.(25-26九上·广州二中·期中)下图是甲、乙两汽油机某次工作的相关参数图,从图中可知( )
A. 甲汽油机的有用机械能比乙的少
B. 乙汽油机对外做功的功率更高
C. 在消耗质量相同的同种燃料时,乙输出的有用机械能比甲的少
D. 甲汽油机废气带走的能量比乙的多
【答案】D
【详解】由图甲,机械自身消耗能量600J,占比为则总能量为有用机械能为废气带走能量为甲的效率30%;由图乙,废气带走能量500J,占比为40%,则总能量为有用机械能为机械自身消耗能量为乙的效率40%;A.甲汽油机的有用机械能为900J,比乙的有用机械能500J多,故A不符合题意;B.功率是表示做功快慢的物理量,题中只给出了做功的多少,没有给出做功所用的时间,因此无法比较两汽油机的功率大小,故B不符合题意;C.在消耗质量相同的同种燃料时,意味着两汽油机消耗的总能量相同。甲的效率30%,乙的效率40%。所以在消耗相同总能量时,乙输出的有用机械能比甲的多,故C不符合题意;D.甲汽油机废气带走的能量为1500J,乙汽油机废气带走的能量为500J。所以甲汽油机废气带走的能量比乙的多,故D符合题意。故选D。
5.(25-26九上·广州多校·期中)如图为某汽油机工作时的能量流向图,汽油的热值q取。以下说法正确的是( )
A. 汽油未完全燃烧时的热值比完全燃烧时的小
B. 完全燃烧10kg汽油可放出的热量
C. 在做功冲程,该汽油机气缸中的气体内能增大
D. 该汽油机工作效率可达65%
【答案】B
【详解】A.燃料的热值只与燃料的种类有关,与燃料的燃烧情况无关,故A错误;B.完全燃烧10kg汽油放出的热量,故B正确;C.四冲程汽油机在做功冲程中,高温高压气体迅速膨胀对活塞做功,气体的内能减小,故C错误;D.由图可知,输出的有用功在总能量中所占的比例100%-33%-25%-7%=35%所以内燃机的效率为35%,故D错误。故选B。
6.(25-26九上·东莞五校·期中)(多选)目前小型汽车上使用的发动机是以汽油作为燃料的汽油机。汽油机的特点是转速高、结构简单、质量轻、造价低廉、运转平稳、使用维修方便。汽油机在汽车上,特别是小型汽车上大量使用。
(1)如图是汽油机的四个冲程,把机械能转化为内能的是 图,除做功冲程外的其他冲程活塞的往复运动是靠飞轮的 完成的;
(2)小明同学阅读了某品牌汽车发动机的说明书后,将内燃机的能量流向制成如图丙所示的图表,请根据给出的信息,计算该内燃机输出的有用功为燃料释放热量的 :汽车发动机有涡轮增压和自然吸气两种,相比于自然吸气发动机,涡轮增压发动机通过压缩空气来增加进气量,可以燃烧更多的汽油,提高发动机的输出功率,获得更强的动力。关于这两种发动机,下列说法正确的是 :
A.涡轮增压发动机效率可达到100%
B.涡轮增压发动机压缩空气时,空气的内能增加
C.涡轮增压发动机能提高汽油的热值来增强动力
D.用水循环来降低发动机的温度主要是利用水的比热容大
(3)国产某型号单缸四冲程汽油机满负荷工作时一个做功冲程对外做功,120J,飞轮的转速是1500r/min,每分钟消耗10g汽油。1分钟内,做 次功。满负荷工作时该汽油机的功率是 W,满负荷工作时热机的效率是 %(汽油的热值为)。
【答案】(1)① 乙 ② 惯性 (2)① 30 ② BD (3)① 750 ② 1500 ③ 20
【讲解】(1) 甲:进气门打开,排气门关闭,活塞向下运动,为吸气冲程;乙:两个气门都关闭,活塞向上运动,为压缩冲程,压缩冲程将机械能转化为内能;丙:两个气门都关闭,活塞向下运动,火花塞点火,为做功冲程,将内能转化为机械能;丁:排气门打开,进气门关闭,活塞向上运动,为排气冲程。 四个冲程中只有做功冲程主动对外做功,其余三个冲程依靠飞轮的惯性完成。
(2) 总能量为100%,减去各种能量损耗,可得有用功占比A.任何机械都不可避免有能量损耗,效率不可能达到100%,故A错误;B.压缩空气时,对空气做功,空气内能增加,故B正确;C.热值是燃料本身的性质,只和燃料种类有关,不会改变热值,故C错误;D.水的比热容较大,相同质量下升高相同温度可以吸收更多热量,适合给发动机降温,故D正确。故选BD。
(3) 四冲程汽油机飞轮每转2圈,对外做功1次,飞轮转速,因此1分钟做功次数,1分钟内总有用功功率1分钟消耗汽油质量,汽油完全燃烧放热:热机效率
7.(25-26九上·惠州二中·期中)学为学生供应开水,用锅炉将200kg的水从25℃加热到100℃,燃烧了6kg的无烟煤。假设无烟煤的热值是3.0×107J/kg。c水=4.2×103J/(kg•℃)求:
(1)锅炉内的水吸收的热量是多少?
(2)无烟煤完全燃烧放出的热量是多少?
(3)此锅炉的效率是多少。
【答案】(1)6.3×107J (2)1.8×108J (3)
【讲解】(1) 锅炉内的水吸收的热量是(2) 无烟煤完全燃烧放出的热量是(3) 此锅炉的效率是
8.(25-26九上·江门华侨中学·期中)随着人们生活水平的提高,汽车已经进入千家万户,它给我们的生活提供了便利,特别是促进了社会的发展。请你解答:
(1)当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”,这时发动机的效率会 (选填“升高”“降低”或“不变”);
(2)汽车发动机的一个工作循环包括如图所示的四个冲程。请按一个工作循环的过程,将四个冲程图重新排序: ,其中,图 所示的冲程是给汽车提供动力的。
(3)国产某种型号单缸四冲程汽油机满负荷工作时一个做功冲程对外做功120J,飞轮的转速是,每分钟消耗10g汽油。1分钟内,做 次功。若完全燃烧,则1分钟汽油放出的热量是 J;满负荷工作时热机的效率是 %(汽油的热值为)。
【答案】(1)降低 (2)① 丙、甲、丁、乙 ② 丁 (3)① 750 ② 4.5×105 ③ 20
【讲解】(1) 燃料燃烧不充分时,提供做同样的有用功的能量需要消耗更多的燃料,因此发动机的效率会降低。
(2) [1]甲图中活塞向上运动,两个气门关闭,为压缩冲程;图乙的活塞向上运动,进气门关闭,排气门打开,为排气冲程;图丙的活塞向下运动,进气门打开,排气门关闭,是吸气冲程;图丁中活塞向下运动,两气门关闭,是做功冲程。汽油机的一个工作循环中四个冲程按先后顺序为吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程,所以正确的顺序为丙、甲、丁、乙。[2]给汽车提供动力的是做功冲程,所以是图丁所示的冲程。
(3) [1]汽油机一个工作循环飞轮转2转,对外做功一次,所以1min内,飞轮转1500转,完成750个工作循环,对外做功750次。[2]满负荷工作lmin消耗10g汽油,完全燃烧释放的热量[3]1min内,汽油机满负荷工作时对外做功则满负荷工作时热机的效率是
9.(25-26九上·广东惠州·期中)燃气灶烧水时,把质量为2kg、初温为20℃的水加热到70℃,共燃烧了0.02m3天然气(假设天然气完全燃烧).已知水的比热容为4.2×103J/(kg.℃),天然气的热值为8.4×107J/m3 .
求:
(1)水吸收的热量;
(2)燃气灶烧水时的效率;
(3)如果一清洁能源汽车发动机天然气燃烧的能量转化为机械能的效率是40%,汽车以72km/h匀速行驶,受到的阻力位2000N,这些天然气可以让这辆汽车行驶多少m?
【答案】(1)4.2×105J;(2)25%;(3)336m.
【分析】(1)知道水的质量、水的比热容,求出水温度的升高值,利用吸热公式求水吸收的热量;
(2)由可求出天然气完全燃烧放出的热量,水吸收的热量跟天然气完全燃烧放出的热量之比等于燃气灶烧水的效率;
(3)由题知,清洁能源汽车发动机天然气燃烧的能量转化为机械能的效率是40%,可求转化为的机械能,由于汽车匀速行驶,汽车的牵引力等于受到的阻力,再利用求汽车行驶的路程.【详解】(1)水吸收的热量:;
(2)天然气完全燃烧放出的热量:;燃气灶的效率:.
(3)因为清洁能源汽车发动机天然气燃烧的能量转化为机械能的效率是40%,所以转化为的机械能:,因为汽车匀速行驶,汽车的牵引力:,由得汽车行驶的路程:答:(1)水吸收的热量为4.2×105J;
(2)燃气灶烧水时的效率为25%;
(3)这些天然气可以让这辆汽车行驶336m.【点睛】本题主要考查了燃料完全燃烧放热公式、吸热公式和效率公式的掌握和运用,虽然知识点多、综合性强,但都属于基础,难度不大.
10.(25-26九上·广东揭阳·期中)阅读短文,回答问题。
燃气热水器
燃气热水器是一种方便、快捷且不受天气影响的洗浴设备。如图甲所示为某款燃气热水器的结构和工作原理示意图。使用热水器时先通电,绿色指示灯亮,再打开冷水阀和燃气管上的燃气阀,此时电子点火器点火,燃气在燃烧器内燃烧,产生1700℃的高温烟气,红色指示灯亮,同时风机工作,使高温烟气上升并流经热交换器,将从A点处流入热交换器的冷水加热,产生的热水从B点处源源不断地流出热交换器,低温烟气从排烟管排出。关闭热水阀时,热水器停止加热。研究发现,热交换器中烟气与水之间单位时间内传递的热量随热交换器中水管表面积的增大而增大。
该燃气热水器的部分技术参数如表所示,其中“额定耗气量”的含义是热水器正常工作1h消耗的燃气体积。
适用燃气
天然气
适用燃气的热值
额定耗气量
热水产出率
(1)热水器由家庭电路直接供电,正常工作时热水器两端的电压为 V;热水器的两个指示灯是二极管灯泡,该灯泡由 (选填“导体”“半导体”或“超导体”)材料制成,它们应 联在电路中。
(2)某次洗浴时设定热水器的热水管出水温度为45℃,热水器正常工作15min。若该过程中燃气完全燃烧,则放出的热量为 J。
(3)现实生活中,燃气完全燃烧放出的热量有如图乙所示的几种流向,则图乙中横线处应填: 。
(4)下列措施能提高热水器的加热效率的是___________。
A. 使水管中的进水量减小
B. 提高进水口冷水的初温
C. 加长热交换器中水管的长度
D. 提高排出的低温烟气的温度
【答案】(1)① 220 ② 半导体 ③ 并 (2) (3)
热水器部件吸收的热量 (4)C
【讲解】(1) [1]家庭电路的电压为220V,热水器由家庭电路直接供电,所以正常工作时两端的电压为220V。[2]二极管是由半导体材料制成的,具有单向导电性。 [3]根据题意,绿色指示灯亮表示通电,红色指示灯亮表示燃气在燃烧,两个灯的功能不同,可以独立工作,因此它们之间是并联关系;若串联,一个灯损坏或不工作,另一个也无法工作。
(2) 由额定耗气量可知,工作15min消耗燃气的体积燃气完全燃烧释放的热量Q放=Vq=0.9m3×4×107J/m3=3.6×107J
(3) 由于不可避免会有能量的损失,除了图乙中的能量损失外,还有热水器部件吸收的热量也是能量损失之一,所以该燃气热水器热效率永远无法达到100%。
(4) AB.热水器加热效率是指被水吸收的热量与燃料完全燃烧产生的能量之比,只与水吸收的热量和燃料完全燃烧产生的能量有关,与进水口冷水的初温、水管中的进水量的多少等无关,故AB不符合题意;C.热交换器中,烟气与水之间单位时间传递的热量随交换器内水管表面积的增大而增大,所以加长热交换器中水管长度可以增加水吸收的热量,减少了热损失,可以提高热水器加热效率,故C符合题意 。D.提高排出的低温烟气的温度,意味着烟气带走的热量增多,热量损失增大,导致加热效率降低,故D不符合题意。故选C。
考点7 跨学科实践:制作简易热机模型
1.(25-26九上·惠州二中·期中)如图所示是某老师的自制教具,他在矿泉水瓶的侧壁上钻一个孔,把电火花发生器紧紧塞进孔中,实验时从瓶口喷入酒精并盖上锥形纸筒,按动电火花发生器的按钮,点燃瓶内酒精后,纸筒即刻飞出。关于此实验的下列分析:
(1)酒精不完全燃烧时热值将 (选填“变大”、“变小”、“不变”);
(2)能闻到酒精的气味说明分子在 ;
(3)燃气推动纸筒飞出的过程中将内能转化为 能,相当于内燃机的 冲程;
(4)纸筒飞出后瓶内气体的内能将 (选填“增大”、“不变”、“减小”),温度将 (选填“升高”、“降低”)。
【答案】(1)不变 (2)不停地做无规则运动 (3)① 机械 ② 做功 (4)① 减小 ② 降低
【讲解】(1) 热值是燃料的一种特性,其大小只与燃料的种类有关,与燃料是否充分燃烧无关,所以,酒精不完全燃烧时热值将不变。
(2) 能闻到酒精的气味,可知酒精分子飘散在空气中,使人闻到,这是一种扩散现象,说明分子在不停地做无规则运动。
(3) [1][2]燃气推动纸筒飞出的过程是燃气推动纸筒做功的过程,消耗内能,得到机械能,内能转化为机械能,相当于内燃机的做功冲程。
(4) [1][2]燃气推动纸筒做功,瓶内气体的内能转化为纸筒的机械能,所以,纸筒飞出后瓶内气体的内能减小,温度降低。
2.(25-26九上·广州二中·期中)跨学科实践小组利用酒精灯、易拉罐、去掉笔芯和尾塞的中性笔、小风扇等材料组装成汽轮机模型(如图)。实验时,向易拉罐内注入适量水,密封罐口后用酒精灯加热,当水蒸气从中性笔管喷出时,能推动小风扇的扇叶转动。
(1)组装汽轮机模型时把易拉罐平放在支架上,应将留着“喷气孔”的中性笔管位于罐子靠 (选填“上”或“下”)部分。将风扇平放在水平桌面,调整支架高度,使中性笔的“喷气孔”正对风扇扇叶,点燃酒精灯加热易拉罐,观察到水沸腾后有“白气”喷出,风扇转动,同时扇叶温度升高,扇叶内能 (选填“增大”或“减小”);
(2)汽轮机模型工作时,罐内的水蒸气通过中性笔喷出,推动风扇转动时发生的能量转化是 ,这与下图中汽油机的 (选填字母)冲程相似;
(3)同学们在测试过程中,发现扇叶转动得很慢。同学们交流后认为,这是蒸汽喷射力不足造成的。以下几种解决方案中可以提升扇叶转速的有______。
A. 增加酒精灯的高度,用其内焰加热
B. 更换一个更轻的扇叶
C. 更换一个“喷气孔”更大的中性笔管
D. 用密封胶密封易拉罐和笔管的间隙,减少漏气
【答案】(1)① 下 ② 增大 (2)① 内能转化为机械能 ② A (3)BCD
【讲解】(1) [1]组装汽轮机模型时,为了让水蒸气更好地喷出推动风扇,应将留着“喷气孔”的中性笔管位于罐子靠下部分。因为水在下方被加热,产生的水蒸气从下方的喷气孔喷出更顺畅。 [2]当水蒸气喷出推动风扇转动时,对扇叶做功,同时扇叶温度升高,扇叶的内能增大。
(2) [1][2]汽轮机模型工作时,罐内的水蒸气通过中性笔喷出,推动风扇转动,是水蒸气的内能转化为风扇的机械能,能量转化是内能转化为机械能。如图所示的四个冲程依次是做功冲程、排气冲程、压缩冲程、吸气冲程,其中做功冲程是内能转化为机械能,和汽轮机模型相似。故A符合题意,BCD不符合题意;故选A。
(3) A.增加酒精灯的高度,用其內焰加热,內焰温度低,会使水产生的水蒸气减少,蒸汽喷射力更不足,不能提升扇叶转速,故A不符合题意;B.更换一个更轻的扇叶,扇叶质量减小,在相同的蒸汽喷射力作用下,更容易转动,能提升扇叶转速,故B符合题意;C.更换一个“喷气孔”更大的中性笔管,能喷出更多的水蒸气,增大蒸汽喷射力,能提升扇叶转速,故C符合题意;D.用密封胶密封易拉罐和笔管的间隙,减少漏气,能使更多的水蒸气从喷气孔喷出,增大蒸汽喷射力,能提升扇叶转速,故D符合题意。故选BCD。
考点8 比较不同物质吸热的情况
1.(25-26九上·茂名多校·期中)夏季,炎炎烈日之下,海滩上的沙子热得烫脚,但海水却非常凉爽。晓丽对此非常好奇,于是设计了如图甲所示的装置,与小宇一起探究“水和沙子吸热的情况”。
(1)两只相同的烧杯中装入初温、 相同的水和沙子。
(2)用两盏相同的酒精灯同时加热水和沙子,通过 的方式改变水和沙子的内能;加热过程中用玻璃棒不断搅拌,目的是使水和沙子受热 。测得的数据如表:
加热时间/min
0
1
2
3
4
温度/℃
水
20
21
23
25
27
沙子
20
24
32
40
第4min末,沙子的温度如图乙所示,其温度为 ℃。
(3)烈日下,沙子热得烫脚,海水却很凉爽,是因为沙子的比热容海水的比热容 。
(4)在本次实验中,烧杯中水的质量为200g,那么0~3min时间内,水吸收的热量为 J。
【答案】(1)质量 (2)① 热传递 ② 均匀 ③ 47 (3)小 (4)4.2×103
【讲解】(1) 探究“水和沙子吸热的情况”时,根据控制变量法可知,要控制水和沙子的质量相同,故两只相同的烧杯中装入初温、质量相同的水和沙子。
(2) [1]用酒精灯加热水和沙子时,火焰温度比较高,热量从火焰传递到陶土网、烧杯底部,最后传递到水和沙子中,故是通过热传递的方式改变它们的内能。[2]用酒精灯加热水和沙子时,烧杯底部的温度比较高,用玻璃棒不断搅拌时,可以使不同温度的水、沙子充分混合,达到均匀受热的目的。[3]如图乙所示,温度计分度值为1℃,温度计中液柱液面在40℃上面第7小格处,故其温度为47℃。
(3) 在相同的日照条件下,沙子和海水吸收的热量相同,根据可知,在质量和吸收热量相同的情况下,比热容越小,温度升高得越多。因为沙子热得烫脚,海水却很凉爽,即沙子温度升高得多,所以沙子的比热容小于海水的比热容。
(4) 0~3min内烧杯内的水吸收的热量
2.(25-26九上·中山纪念中学·期中)板鸭是一道客家名菜,被誉为腊味之王。立冬到立春期间昼夜温差大,是制作板鸭的最佳时期。小黎同学实地参观某板鸭晾晒场,如图甲所示,发现晾晒区的地面上铺了厚厚的一层砂石。技术人员告诉他,砂子比土壤更易增大昼夜间的温度差,于是小黎收集了该处的砂石和土壤用于探究它们的吸热、放热性能实验。
(1)小黎组装如图乙所示装置进行探究,其组装顺序是 (选填“自上而下”或“自下而上”)。
(2)如图乙所示装置中,用相同的酒精灯分别给初温相同且 相等的砂石和土壤加热。
(3)实验中,通过比较 (选填“升高的温度”或“加热的时间”)来比较砂石和土壤吸收热量的多少。
(4)根据实验数据,小黎绘制了砂石和土壤的温度-时间图像如图丙所示。由图像可知,砂石和土壤都加热t时间,则砂石吸收的热量 土壤吸收的热量(选填“大于”、“小于”或“等于”),温度升高较多的是 ,可以得出 的吸热能力更强。(均选填“砂石”或“土壤”)
(5)小黎查阅了有关土壤比热容的相关资料,整理出如下表所示的数据:
土壤湿度
干土壤
土壤湿度10%
土壤湿度15%
土壤湿度20%
比热容/[J/(kg⋅℃)]
0.84×103
1.15×103
1.4×103
1.8×103
分析数据可知,土壤的比热容并不是固定值,还受 的影响。
【答案】(1)自下而上 (2)质量 (3)加热的时间 (4)① 等于 ② 砂石 ③ 土壤 (5)土壤湿度
【讲解】(1) 实验装置组装时,为了利用酒精灯外焰加热,应先点燃酒精灯,根据酒精灯外焰的高度确定石棉网的位置,再放烧杯……,按照自下而上的顺序组装器材。
(2) 探究不同物质(砂石和土壤)的吸热性能,需控制变量,除物质种类不同外,初温相同、质量也要相等,这样才能保证实验的科学性,只研究物质种类对吸热性能的影响。
(3) 选用相同的酒精灯加热,根据转换法,其目的是为了使砂石和土壤在相同时间内吸热相同。实验中,是通过比较加热的时间来间接反映砂石和土壤所吸收的热量。加热时间越长则物质吸收的热量越多。
(4) [1][2][3]使用相同的加热装置给砂石和土壤加热,砂石和土壤在相等的时间内吸热相等。由图丙可知,当砂石和土壤吸收相同热量(加热相同时间)时,砂石的温度升高得更多。可知若土壤升高的温度与砂石相同,则土壤需要加热更长时间,吸收更多热量。可以得出土壤和砂石质量相等,升高的温度也相同,土壤比砂石吸收的热量更多,即土壤的吸热能力更强。
(5) 观察表格数据,随着土壤湿度的变化,土壤的比热容数值也发生改变,这表明土壤的比热容不是固定值,会受到土壤湿度的影响。
3.(25-26九上·江门华侨中学·期中)为探究水和食用油的吸热能力,某实验小组同学用如图所示两套完全相同的电加热装置进行实验探究。
(1)开始实验,在两烧杯中分别加入质量和初温 (选填“相等”或“不相等”)的水和食用油;
(2)实验中选用规格相同的电加热器加热,通过比较 (填“加热时间”或“升高温度”)来反映液体吸收热量的多少;
(3)实验开始后,小明每隔1min记录一次水和食用油的温度,得到如图所示的图像,分析可得:质量相同的水和食用油,升高相同的温度,水吸收的热量 (选填“大于”“小于”或“等于”)食用油吸收的热量;
(4)根据图像数据可知,食用油的比热容为 J/(kg·℃);
(5)小明联想到家中的电热油汀能够速热是利用了油的比热容较 (填大或小)。夏天海边昼夜温差小,这是因为水的 大。
【答案】① 相等 ② 加热时间 ③ 大于 ④ 2.1×103 ⑤ 小 ⑥ 比热容
【详解】
(1)[1]实验中,应在两烧杯中分别加入质量和初温相等的水和食用油,通过相同装置给水与食用油加热相同时间,比较水与食用油升高温度,比较水与食用油的吸热能力。
(2)[2]实验中选用规格相同的电加热器加热,相同时间,电加热器释放热量相同,液体吸收热量相同,则实验中通过比较加热时间来反映液体吸收热量的多少。
(3)[3]由图像得,质量相同的水和食用油,升高相同的温度,水被加热时间较长,则水吸收的热量大于食用油吸收的热量。
(4)[4]由图像得,水与食用油升高相同温度,水加热时间是食用油的两倍,由得则(5)[5]小明联想到家中的电热油汀能够速热是利用了油的比热容较小,吸收相同热量,温度升高较多。[6]夏天海边昼夜温差小,这是因为水的比热容大,与沙子相比,质量相同时,水吸收或放出相同热量,升高或降低温度较少。
4.(25-26九上·广东汕头·期中)小明同学探究了“不同物质吸热升温的现象”,他设计的实验装置如图所示:
(1)比较不同物质吸热升温的特点:应选择 两图进行实验;在两个相同的烧杯中加入初温相同、 (选填“质量”或“体积”)相同的不同物质;此实验是通过比较 (选填“加热的时间”或“升高的温度”)来判断吸热能力强弱的。
(2)若烧杯中装有1kg的水,酒精完全燃烧放出的热量全部被水吸收时。温度计示数升高了20℃,水的比热容为,则酒精放出的热量是 J。实际由于酒精未完全燃烧及热量散失,这种方法测出的燃料热值与实际相比 (选填“偏大”“偏小”或“一样”);
(3)某同学用同一个加热装置分别给质量和初温都相同的两种液体a和b加热,分别记录加热时间和温度,相同的加热时间表示 相同,根据记录的数据作出了两种液体a和b的温度(T)随时间(t)变化的图像(如图丁)。若液体b的比热容是,液体a的比热容是 。
【答案】(1)① 甲、丙 ② 质量 ③ 加热的时间 (2)① ② 偏小 (3)① 吸收的热量 ②
【讲解】(1) [1][2]比较不同物质吸热升温的特点,需要燃烧相同的燃料,加热不同的物体,让物体的质量和温度的变化相同,通过比较加热时间可知吸热的多少,进而判断两种物质吸热能力的大小关系,所以应选择甲和丙两图进行实验。[3]实验中,用相同热源对质量、初温相同的不同物质进行加热;由图像可知,两种物质升高了相同温度,此实验是通过比较升高相同温度时加热的时间来判断吸热能力强弱的,加热时间长的吸热能力强。
(2) [1]水吸收的热量Q吸=cm∆t=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×20℃=8.4×104J酒精放出的热量Q放=Q吸=8.4×104J[2]实验中,由于酒精未完全燃烧及热量散失,导致Q吸偏小,所以算出的热值比标准值偏小。
(3) [1]根据转换法,相同加热装置在相同时间内放出的热量相同,则不同物质吸热的多少是通过加热时间来反映的。所以某同学用同一个加热装置分别给质量和初温都相同的两种液体a和b加热,分别记录加热时间和温度,相同的加热时间表示吸收的热量相同。[2]由图丁可知,温度升高∆t'=60℃-20℃=40℃a用时10分钟,b用时20分钟,即升高相同的温度,b吸收热量是a的倍根据,在质量和升高温度相同的情况下,Q与比热容c成正比,故a的比热容是
5.(25-26九上·广东汕头·期中)小明采用如图所示的装置探究“质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”。
燃料
加热前的水温/℃
燃料燃尽后的水温/℃
酒精
25
65
碎纸片
25
44
(1)实验中需要用到的测量工具是 。
(2)探究过程中,要控制两套装置中燃料的 、水的 和水的质量相等;
(3)实验后,可以通过比较 (选填“加热时间”或“水升高的温度”)来比较酒精和碎纸片放出的热量多少;
(4)从表格中数据可以发现,质量相同的酒精和碎纸片都充分燃烧后, 放出的热量多。说明 的热值更大。
【答案】(1)温度计 (2)① 质量 ② 初温 (3)水升高的温度 (4)① 酒精 ② 酒精
【讲解】(1) 实验中需要测量温度,需要用到的测量工具是温度计。
(2) [1][2]探究过程中,要控制两套装置中燃料的质量、烧杯中水的初始温度和质量一定要相等,实验中通过水温度升高的高低,得出燃料释放热量的多少,再通过得出燃料热值的大小。
(3) 实验时,可以通过比较水升高的温度来比较酒精和碎纸片放出热量的多少,被加热的水的质量相同,由得,水升高的温度越多,水吸收的热量越多,说明燃料释放的热量越多,由可得,燃料完全燃烧的质量相同时,燃料释放的热量越多,燃料热值越大。
(4) [1][2]从表格中数据得,质量相等的酒精和碎纸片都充分燃烧后,被酒精加热的水升高的温度多,说明酒精放出的热量多,说明酒精的热值更大。
6.(25-26九上·肇庆中学·期中)某学习小组探究沙子和水的吸热能力。
(1)设计如图甲所示装置探究沙子和水的吸热能力。在完全相同两箱子中装入初温和 相同的水和沙子,用规格相同的白炽灯模拟太阳对箱中的水和沙子加热,可以用 来反映吸收热量的多少;
(2)依据实验数据描绘的水和沙子的温度随时间变化的图像如图乙所示,可知在质量,吸收热量相同时,沙子升高的温度比水升高的温度 ,说明 的吸热能力强;
(3)该实验中除了用到控制变量法外,还用了 法;
(4)在受太阳照射的条件相同时,内陆地区昼夜温差比沿海地区大,这是因为水和沙土相比, 较大,下列事例中属于应用水的这种特性的是 ;
A.夏天给教室洒水,感觉凉
B.用盐水腌蛋,一段时间后蛋会变咸
C.用水冷却汽车的发动机
D.冰熔化成水需要吸收热量
(5)水的比热容为,则可以算出沙子的比热容为 。
【答案】(1)① 质量 ② 加热时间 (2)① 高 ② 水 (3)转换 (4)① 水的比热容 ② C (5)
【讲解】(1) [1]由于物体的质量会影响吸收热量的多少,因此探究不同物质的吸热能力时,应保证水和沙子的质量相同。[2]用规格相同的白炽灯模拟太阳对箱中的水和沙子加热,所以在相同的时间内,白炽灯放出的热量相等,故相同时间内水和沙子吸收的热量相同,因此可以用加热时间来反映吸收热量的多少。
(2) [1][2]由图乙可知,在相同时间内,水和沙子吸收相同的热量,沙子升高的温度比水升高的温度高,水的温度变化量小,说明水的吸热能力强。
(3) 该实验中除了用到控制变量法外,还用加热时间表示物体吸收热量的多少,用到了转换法。
(4) [1]在受太阳照射的条件相同时,内陆地区昼夜温差比沿海地区温差大,这是因为水和沙土相比,水的比热容较大,同样质量的沙土和水吸收或放出同样的热量,水的温度变化小。[2]A.给教室洒水,感觉凉,是利用水蒸发吸热,具有致冷作用,故A不符合题意;B.用盐水腌蛋,一段时间后蛋会变咸,这是扩散现象,与水的比热容大无关,故B不符合题意;C.用水冷却汽车的发动机,利用了水的比热容大,水吸收大量的热量后温度变化较小,有利于发动机降温,故C符合题意;D.冰熔化成水需要吸收热量,是熔化吸热,与水的比热容无关,故D不符合题意。故选C。
(5) 根据乙图像可知,加热相同时间,质量相同的水和沙子吸收相同的热量,沙子和水升高的温度之比为4:1,根据可知,质量和吸收热量相同时,温度变化量与比热容成反比,所以沙子和水的比热容为1:4,则沙子的比热容为
7.(25-26九上·广东惠州·期中)为了探究“不同物质的吸热能力”,小明在两个相同的烧杯中分别加入水和食用油,并且用两个规格相同的电加热器进行加热,并用玻璃棒不断搅拌,如题图所示,记录的数据如下表。
加热时间/min
0
1
2
3
温度/℃
食用油
20
22
24
26
水
20
21
22
23
(1)应控制水和食用油的初温、 相同。
(2)除了题图中所给的实验器材外,还需要的测量工具有天平和 。
(3)加热时要用相同规格的电加热器加热,这样做的目的是保证相同时间内水和食用油 相等。
(4)加热过程中,水和食用油吸热的多少是通过 (选填“温度计示数”或“加热时间”)来反映的。
(5)分析实验数据可知,如果要使水和食用油的末温相同,就要给 加热更长的时间,这说明 的吸热能力更强,若不考虑热量损失,水的比热容为,则食用油的比热容为 。
【答案】(1)质量 (2)秒表 (3)吸收的热量 (4)加热时间 (5)① 水 ② 水 ③
【讲解】(1) 探究不同物质的吸热能力,需控制变量,应让水和食用油的初温、质量相同,这样才能通过后续温度变化等情况来比较吸热能力。
(2) 实验中要测量加热时间,从而反映水和食用油吸收热量的多少,所以除天平(测质量)外,还需要秒表来测时间。
(3) 相同规格的电加热器,在相同时间内产生的热量相同,那么水和食用油在相同时间内吸收的热量也就相等,这样能保证吸热的条件一致。
(4) 因为相同的电加热器,加热时间越长,放出的热量越多,水和食用油吸收的热量也就越多,所以用加热时间来反映它们吸热的多少。
(5) [1][2]从实验数据看,相同加热时间内,水升高的温度比食用油低。若要使两者末温相同,水需要加热更长时间,这表明水吸收的热量更多,水的吸热能力更强。[3]根据,在质量相同、吸收热量相同时,比热容与升高的温度成反比。加热1min,水升高1℃,食用油升高2℃,则食用油的比热容
8.(25-26九上·广东中山·期中)如图,甲、乙、丙三图装置完全相同,燃料的质量、烧杯中液体的质量和初温都相同;
(1)为了比较水和煤油的吸热本领的大小,实验时要用相同的热源对它们加热,通过比较 (选填“加热时间”或“温度计示数变化”)来判断它们吸热的多少;小东作出了水和煤油的温度随加热时间的变化图像(如图丁),由图可知, 的温度升高得快, 的吸热能力更强;
(2)已知水的比热容是4.2×10³J/(kg·℃),则煤油的比热容是 J/(kg·℃);
(3)为了比较酒精和煤油的热值,应该选择 两图进行实验。完全燃烧等质量的燃料后,通过比较 来判断燃料放出热量的多少;放出的热量越多,说明此燃料的热值越 。
【答案】(1)① 加热时间 ② 煤油 ③ 水 (2)2.1×10³ (3)① 甲、乙 ② 液体升高的温度 ③ 大
【讲解】(1) [1]实验时要用相同的热源对它们加热,相同的时间内不同种液体吸收的热量相同,加热时间越长,吸收的热量越多,故通过比较加热时间来判断吸收热量的多少。[2]如图丁所示,比如都加热10min,煤油从68℃升温至98℃,升高了30℃,水从68℃升温至83℃,升高了15℃,故煤油的温度升高得快。[3]吸收相同的热量,煤油升高快,水升温比较慢,若水升高至相同的温度,则需要吸收更多的热量,故水的吸热能力更强。
(2) 都加热10min,吸收的热量相同,故煤油的比热容是
(3) [1]为了比较酒精和煤油的热值,燃料不同,待测液体相同,故选择甲、乙两图进行实验。[2]完全燃烧等质量的燃料后,水吸收热量温度上升,由于同等质量的不同燃料完全燃烧放出的热量不同,故水升高的温度不同,故可以通过比较液体升高的温度来判断燃料放出热量的多少。[3]质量相同时,放出的热量越多,说明此燃料的热值越大。
9.(25-26九上·珠海市第九中学·期中)如1图所示,在比较“不同液体吸热本领大小”的实验中,小华将两支相同的试管(分别盛有初温相同的A、B两种液体)放入同一个红外加热器中,两个温度传感器的探头部分与两试管内的液体接触良好,并通过数据采集线与计算机相连接。利用红外加热器对两试管内的液体加热,在其沸腾前记录到A、B两种液体温度随时间变化如下表格。
加热时间
0
1
2
3
4
A的温度
10
14
18
22
26
B的温度
10
18
26
34
42
(1)实验中应取 (选填“质量”或“体积”)相同的A、B两种液体;本实验需要的测量工具除温度计、天平外还需要 。
(2)实验中通过比较两种液体 (选填“升高的温度”或“加热的时间”)来比较甲和乙两种液体吸收热量的多少;
(3)根据表格实验数据可知, (选填“A”或“B”)液体的吸热能力强;
(4)2图中①是B液体加热时温度随时间变化的图线,如果将初温相同的B液体质量增加到原来的2倍,不考虑热损失,用相同的加热器加热,再绘制出一条温度随时间变化的图线,则为图中的第 条(选填“①”“②”或“③”);
(5)本题中的实验数据表格存在的缺陷是 ;
【答案】(1)① 质量 ② 秒表 (2)加热的时间 (3)A (4)③ (5)没有标注时间和温度的单位
【讲解】(1) [1]在比较“不同液体吸热本领大小”的实验中,为了便于比较,要控制不同物质的质量相同,故实验中应取质量相同的A、B两种液体分别倒入相同的烧杯中。[2]本实验需要的测量工具除温度计、天平外,还需要秒表,用来记录不同时刻温度计的示数。
(2) 实验中两个试管放在同一热源中,相同时间吸收的热量相同,通过加热时间来比较A和B两种液体吸收热量的多少。
(3) 从表格数据可以看出A物质温度升高8℃需要用时2min,B物质温度升高8℃需要用时1min,可得出:升高相同的温度,A液体所需的加热时间更长,说明A液体的吸热能力强。
(4) 图2中① 是B加热时温度随时间变化的图线,如果将初温相同的B物质质量增加到原来的2倍,不考虑热损失,用相同的加热器加热,升高相同温度时吸收热量将是原来的2倍,也就是加热时间变为原来的2倍,则图2中的③ 符合题意。
(5) 设计表格时,所测物理量应该标注单位,本题中的实验数据表格存在的缺陷是没有标注时间和温度的单位。
10.(25-26九上·广州多校·期中)某项目式学习小组探究海陆风的成因。
(1)利用如图所示装置探究沙子和水的吸热能力。在两箱子中装入 相等且初温相同的水和沙子,用规格相同的白炽灯模拟太阳对箱中的水和沙子加热,是为了保证相同时间内水和沙子 相同。
(2)依据实验数据描绘的水和沙子的温度随时间变化的图像如图所示,可知在相同时间内,沙子升高的温度比水升高的温度 ,说明 的吸热能力强。
【任务二】实验模拟海陆风的形成
信息窗:空气因受热体积膨胀,密度变小而上升,冷空气会从四面八方流过来,从而形成风。
(3)取下两箱子的封口盖,在两个箱子的侧面分别开一小孔后,连接上一个两端开口的透明细管AB,点燃一支香放在细管中(如图),通过白烟的流向模拟日晒下海边的风向。阅读信息窗中的知识并分析判断:相同条件下,加热一段时间后,烟将会从管的 (填“A”或“B”)管口冒出。依据实验和理论分析,可推断夜间海风是 (填选项前字母)。
A.从大海吹向陆地 B.从陆地吹向大海
【答案】(1)① 质量 ② 吸收的热量 (2)① 高 ② 水 (3)① B ② B
【讲解】(1) [1]根据比较不同物质吸热能力方法,要控制不同物质的质量相同,在完全相同两箱子中装入质量相等且初温相同的水和沙子。 [2]用规格相同的白炽灯模拟太阳对箱中的水和沙子加热,由转换法可知,是为了保证相同时间内水和沙子吸热相同。
(2) [1][2]根据实验数据描绘的水和沙子的温度随时间变化的图像,可以观察到在相同时间内,沙子升高的温度比水升高的温度高,这说明水在吸收相同热量时,温度升高的较慢,即水的吸热能力强。
(3) [1]由于水的比热容大,相同条件下,水吸热升温慢,沙子吸热升温快,因此,加热一段时间后,沙子(模拟陆地)的温度会高于水(模拟海洋)的温度,根据信息窗中的知识,空气因受热体积膨胀,密度变小而上升,冷空气会从四面八方流过来,则烟将会从管的B(连接沙子的管子,代表热空气上升的地方)管口冒出。 [2]夜间,海洋和陆地的温度会发生变化,由于水的比热容大,放热降温慢,而沙子的比热容小,放热降温快,因此,夜间海洋的温度会高于陆地的温度,根据信息窗中的知识,此时海洋上的空气会受热上升,形成低压区,而陆地上的空气会流向海洋,形成海风,故B符合题意,A不符合题意。故选B。
试卷第1页,共3页
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