九年级上册物理 内能检测题Word版 含答案.docx
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九年级上册物理内能检测题Word版含答案
九年级上册物理内能检测题(Word版含答案)
一、初三物理内能易错压轴题(难)
1.铁板文蛤是南通的特色佳肴,由文蛤、佐料放在经加热发烫的铁板上制作而成,在体积相同的条件下,餐馆会尽量选择热容量大的炊具.热容量的定义是:
物体的温度升高(或降低)1℃吸收(或放出)的热量.查阅资料知道:
物体的热容量与物体的质量和物质的比热容有关,由此同学们对相同体积物体的热容量作如下猜想:
猜想1:
物体的质量越大则物体的热容量越大;
猜想2:
物质的比热容越大则物体的热容量越大.
同学们先用图甲所示装置,将体积相同的四个不同金属块浸没在烧杯内的水中,将水加热至沸腾,用温度计测出水的温度,示数如图乙;将四个金属块同时从水中取出,快速放入四个相同的保温杯中,杯中盛有质量和初温(约20℃)均相同的水,过一段时间后分别测出保温杯内水的末温,收集记录的数据如下表.
(1)安装装置时应先固定线夹_______(选填“A”或“B”);图乙温度计示数为_______℃.
(2)由表中数据可知:
若金属块放出的热量完全被水吸收,则吸收热量最多的是放入了金属________的杯中的水;热容量最大的是_________金属块.
(3)分析数据可判断:
猜想1、猜想2都是_______的.请选择猜想1或猜想2,说出你对该猜想作出上述判断的理由:
______________________.
(4)请用热容量这个物理量,给比热容下定义:
________________.
【答案】B99铁铁错误猜想1:
铁的热容量最大,但是铁的质量不是很大,铁的比热容不是最大物体的热容量与质量之比
【解析】
【详解】
第一空.用酒精灯加热时,由于酒精灯的高度是固定的,所以安装装置时应先固定线夹B;
第二空.图乙中温度计的分度值是1℃,示数是99℃;
第三空.从表中数据可知,放入铁块的烧杯中水的末温最高,为48.1℃,
第四空.由于放入铁块的水的末温最高,说明铁块放出的热量最多,即热容量最大的是铁块;
第五空.分析数据可知,质量最大的铅块其热容量不是最大,比热容最大的铝块其热容量不是最大,故猜想1、猜想2都是错误的;
第六空.猜想1:
由数据可知,铁块的热容量最大,但是铁块的质量不是最大的,故猜想1错误;猜想2:
由数据可知,铁块的热容量最大,但是铁的比热容不是最大的,故猜想2错误;
第七空.物体的热容量与物体的质量之比叫做物质的比热容。
2.为研究不同物质的吸热能力,某同学用两个完全相同的酒精灯,分别给质量和初温都相同的甲、乙两种液体同时加热,分别记录加热时间和升高的温度,根据记录的数据作出了两种液体的温度随时间变化的图像,如图所示.
(1)根据图像,某同学认为:
“加热相同的时间时,甲升高的温度高一些,这说明甲吸收的热量多一些.”这位同学的判断是否正确?
________请说明理由:
______________________________;
(2)要使甲、乙升高相同的温度,应给__________加热更长的时间;
(3)如果已知甲的比热容是1.8×103J/(kg·℃),则乙的比热容是_________J/(kg·℃)。
【答案】不正确因为完全相同的酒精灯,加热相同的时间,放出的热量相等,甲、乙液体吸收的热量相等乙2.4×103
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2]升高的温度大,不代表吸收的热量多,吸收热量的多少是一样的,因为是用两个完全相同的酒精灯加热相同的时间,酒精灯放出的热量是相等,甲和乙吸收的热量也是相等的;
(2)[3]由图可知,甲和乙升高相同的温度,如都温度升到40℃,甲需要的时间是3min,乙需要的时间是4min,乙需要更长的加热时间,这说明乙的吸热能力强一些;
(3)[4]根据
可知,在质量和吸收热量一定时,温度的变化值和比热容成反比,
我们可以取相同的加热时间4min,用相同的酒精灯加热4min,甲和乙吸收的热量就是相同的,甲的温度变化值为
50℃-10℃=40℃,
乙的温度变化值为
40℃-10℃=30℃,
乙的比热容
。
3.在做“观察水的沸腾”实验时,甲、乙、丙三个实验小组的同学用相同规格、酒精灯火焰大小一样的实验器材,如图A装置进行实验。
(1)图B中,温度计的示数为________℃;
(2)三组同学都根据自己的实验数据描绘了图象(如图C),不计能量损耗,则三烧杯中的水的质量:
ma______mb;mb______mc。
由图象还可以判断水面上方的气压________一个标准大气压(以上三空均选填“>”“=”或“<”);
(3)水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),质量为200g的水从30℃加热到80℃,水吸收的热量是________J。
【答案】47<><42000
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]在温度计上,10℃之间有10个小格,一个小格代表1℃,所以此温度计的分度值为1℃;“50”在“40”以上,说明温度高于0℃,为47℃。
(2)[2][3][4]由图2可以看出,a、b、c的沸点相同,其中a、b初温相同,加热到沸腾所用的时间不同,则两条图线描绘的是“初温相同质量不同的水”的加热情况;初温相同,b的加热时间比a的长,故b的质量大与a的质量;a、c的温度随时间变化的图象是平行的,在相同时间内升高的温度相同,故a的质量等于c的质量,所以可得
由图象还可以得出,此时水的沸点是98℃,由液体的沸点跟气压的关系可知,此时水面上方的气压小于一个标准大气压。
(3)[5]水吸收的热量为
4.如图所示是研究做功与能量转化关系的装置。
重物通过细绳与木块相连,细绳不可伸长,AQ为水平面,AP段光滑,PQ段粗糙。
实验开始时,质量为M的重物恰好置于地面。
将质量为m的木块从P向右拉至A,PA长为L,放手后木块向左运动,最终停在B点,PB长为x,不计空气阻力、滑轮摩擦:
(1)木块在AB段运动过程中,重物的重力做的功为_________(用字母表示);
(2)观察实验,小明提出猜想:
木块动能的变化与重物重力做功多少有关;
(3)为了验证猜想,小明做了以下实验。
重物M=0.1kg,木块m=0.9kg,改变木块从P点右移的距离L,测得一组数据,记录如下:
序号
1
2
3
4
5
6
PA的长L/m
0.1
0.15
0.2
0.35
0.43
0.5
木块在P点的速度平方
0.2
0.3
0.4
0.7
0.9
1.0
①根据表中数据,在图乙中作出L与v2的图像。
已知物体动能的表达式为
mv2,分析木块动能的变化及重物的重力做功的大小,可知猜想是_________(正确/错误)的,由此得到的结论是________;
②利用实验信息分析,当L=0.8m时,木块在P点获得的动能是_________J。
【答案】mgL正确木块动能的变化随重物重力做功的增加而增大0.72
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]由题知,细绳不可伸长,实验开始时,质量为M的重物恰好置于地面。
将质量为m的木块从P向右拉至A,PA长为L,所以重物被提起高度h=L,所以木块在AB段运动过程中,重物的重力做的功为
W=Gh=mgh=mgL
(3)[2][3]因为重物和木块质量一定,由表中数据和W=MgL知,L越大,重力对重物做越多,v2越大,由动能的表达式
知木块动能越大,由此可知猜想是正确的,得到的结论是:
木块动能的变化随重物重力做功的增加而增大。
[4]由v2与L知,两者成正比,即有
v2=L
且当L=0.1m时
v2=0.2m2/s2
即
解得
k=2m/s2
所以
所以当L=0.8m时
则木块在P点获得的动能
5.小明和小亮通过实验“比较水和铁砂的吸热能力”。
他们在两个相同试管中分别加入一定量的初温为20℃的水和铁砂,分别用同一酒精灯加热二者。
经正确操作收集了表格中信息:
(1)实验中他们用停表记录加热时间,目的是____;
(2)加热的过程中,水和铁砂内能____,表现为其温度____;
(3)他们通过实验得到下表的数据:
质量/g
末温/℃
加热时间/min
水
30
40
12
铁砂
50
65
5
分析实验数据时,有的同学认为无法比较出水和铁砂吸热能力的强弱,因为没有控制质量相同。
你是怎样想的,写出你这样认为的理由________。
【答案】通过加热时间长短比较吸收热量的多少增大升高可以比较出水和铁砂吸热能力的强弱,分别求出1g的水和铁砂温度升高1℃时,吸收的热量进行比较得出结论
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]用相同的酒精灯加热,时间越长吸收的热量越多,所以用秒表的目的是通过加热时间长短比较吸收热量的多少。
(2)[2][3]水和铁砂吸收热量后内能增加,表现为温度逐渐升高。
(3)[4]假设每分钟从酒精灯吸收的热量为Q0,那么
1g的水温度升高1℃时,吸收的热量为
1g的铁砂温度升高1℃时,吸收的热量为
由此可以比较得到水的吸热能力比铁砂强。
6.随着人民生活水平的不断提高,汽车已经走进我们的家庭.小林的爸爸最近也购买了一辆轿车.
(1)“轿车不但要吃油,有时也要喝水”,汽油是_________(选填“可再生”或“不可再生”)能源,用水冷却发动机是因为水的_________大,在发动机开始工作后一段时间内,水箱中水的内能会______,这是通过________方式来改变内能的.
(2)下列四个实验中,其能量转化方式与图示汽油机对应冲程类似的是_______.
(3)轿车在上坡时,将档位换成低速档,以减小行驶的速度,这样做的目的是___________
A.安全B.省油C.减小行驶时的阻力D.增大爬坡的牵引力
(4)小林通过测量获得轿车以不同速度行驶时对应的制动距离(即从操纵制动刹车到车停下来的距离),数据如表所示:
速度
40
60
80
100
120
制动距离
8
18
50
72
根据表中数据所反映的规律,当轿车速度为
时对应的制动距离是_____________
.
(5)小林通过上网查到了这种轿车的输出功率与转速的关系如图所示.小林又向爸爸询问了一些实测数据:
轿车行驶的路况好,平均车速为
,发动机转速为
,平均油耗为
,参考图中的数据,分析这辆汽车在这种状态下行驶时,发动机的效率为___________%.(已知汽油的热值为
,密度为
).
(6)太阳能汽车利用太阳能来驱动,真正实现了零排放,有效地减少了对环境的污染.汽车顶部所安装的太阳能电池板的有效面积为
,太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为
,如将太阳能转化为电能的效率为15%,则电池的输出功率为_________W,如果这辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为80%,当汽车在水平面上匀速行驶时,受到的牵引力为
,则汽车的行驶速度为___________
.
【答案】不可再生比热容增大热传递AD3232.6%108038.88
【解析】
解答:
(1)从能源可否再生的角度看,汽油来源于石油,石油是经过几百万年的演变形成的,汽油是从石油中提炼出来的,属于不可再生能源;汽车发动机工作过程中,不可避免地产生很多热量,这些热量如不及时带走会影响机器的正常工作.由公式Q=cm△t知,在质量和升高的温度相同时,与其它液体比较,因为水的比热容最大,所以吸收的热量最多,冷却效果最好.发动机工作过程中会产生热量,热量传递到水,所以水的内能增大.这是通过热传递的方式改变内能的.
(2)A、电火花发生器点火后将盒盖顶出,此时燃气的内能转化机械能,故与题目中的情境相同,故A正确;B.滚摆向下运动,动能增加,重力势能减小,所以是重力势能转化为动能的过程,故B错误;C.向下压缩空气引火仪,即将机械能转化为仪器内部空气的内能,所以是将机械能转化为内能的过程,故C错误;D.酒精灯加热杯中冷水,这是通过热传递的方式改变内能的,故D错误;故选A.(3)由P=
=Fv的变形式F=
可知,汽车的最大功率一定时,减小行驶速度时,可以获得更大的牵引力,故选D.(4)通过对1、2、4、5的分析可知,速度越大制动距离越大,即制动距离一定与速度有关,但明显不是正比关系,故可以想到可能与速度的平方成正比,通过计算可知制动距离的确与速度的平方成正比,所以有
,解得:
80km/h的制动距离为32m;(5)由发动机输出特性曲线可知:
发动机转速为2000r/min时,其输出功率约为30kW,每小时对外所做的有用功:
W=Pt=30×103W×3600s=1.08×108J;行驶100km消耗的汽油是9L=9dm3=9×10−3m3,则完全燃烧释放的热量:
Q=mq=ρVq=0.8×103kg/m3×9×10−3m3×4.6×107J/kg=3.312×108J,发动机的效率:
η=
≈32.6%.(6)太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为1.2×103W/m2,如将太阳能转化为电能的效率为15%,则电池的输出功率为P=P太阳能η=1.2×103W/m2×6m2×15%=1080W;因为电能最终转化为机械能的效率为80%,所以P机械=P×η′=1080W×80%=864W;由公式P=Fv可得汽车的行驶速度:
v=
=10.8m/s=38.88km/h.
7.如图甲所示是“探究不同物质吸热升温现象”的实验.将质量相等的沙子和水分别装在易拉罐中,并测出沙子和水的初温.然后用酒精灯加热并不断搅拌,每隔1min记录一次温度.实验记录如下表:
加热时间/min
0
1
2
3
4
温度/℃
沙子
20
25
29
34
38
水
20
21
22
23
24
(1)除了图示的器材外,本实验还需要的测量工具有天平和________.
(2)水和沙子吸热的多少是通过_____来反映的(选填“温度计示数的变化”或“加热时间”).
(3)根据实验数据,小明画出了沙子的温度随时间变化的图像(如图乙),请画出水的温度随时间变化的图像.
(_______)
(4)分析图像可知,对于质量相等的沙子和水:
吸收相等热量,升温较快的是________;若使两者升高相同的温度,则________吸收的热量较多.
【答案】秒表加热时间
沙子水
【解析】
实验中需要记录不同时刻 水和沙子的温度所以还需要温度计;因为酒精灯在相同时间放出热量的多少是一样的,加热时间越长表示物体吸热越多,所以水和沙子吸热的多少是通过加热时间来反映的;根据表格中数据描点,并用平滑的曲线连接起来即可得到水的温度随时间变化的图像:
(4)分析图象可知,对于质量相等的沙子和水:
吸收相等热量,升温较快的是沙子;
若使两者升高相同的温度,水加热时间较长,说明吸收的热量较多.
点睛:
(1)实验中通过加热时间来反映水和沙子吸收热量的多少;
(2)根据表格中数据描点,并用平滑的曲线连接起来;(3)分析图象分析水和沙子的温度变化情况,得出结论.
8.为了比较甲乙两种液体的吸热能力,某同学设计了以下实验:
a.在两个同样的烧杯中,分别装入等体积的甲乙两种液体
b.用温度计分别测出甲乙两种液体的初温
c.在两个烧杯中分别装入功率相同的电热器,且加热时间相同
d.用温度计分别测出甲乙两种液体的末温
(1)在上述a、b、c、d四个实验步骤中,步骤a存在错误,该步骤中错误的内容应改为_____;
(2)步骤c中“加热时间相同”是为了使甲乙两种液体__________;
(3)更正步骤a中的错误后.得到如图所示的甲乙两种液体的温度随时间变化的关系图象.若将液体甲和液体乙加热相同的时间,则液体__________温度升高得快,甲乙两种液体比热容的大小关系是
__________
.
【答案】装入等质量的甲乙两种液体吸收的热量相同甲<
【解析】
【详解】
(1)[1]依题意,比较甲乙两种液体的吸热能力,根据吸收热量的公式Q=cm△t可知,实验需要采用控制变量法,控制甲乙的质量,故在两个同样的烧杯中,分别装入等体积的甲乙两种液体是不合理的,应当装入等质量的甲乙液体;
(2)[2]吸收热量的多少可以用加热时间的长短来体现出来,相同的热源在相同的时间内放出的热量相等,为了比较两种液体的吸热能力,应当控制加热时间,所以步骤c加热时间相同是为了使两种液体吸收相等的热量;
(3)[3]甲、乙两种液体质量和初温都相同,观察图象可知:
在相同时间内温度变化较大的是甲;
[4]因使用的是相同的“电热器”加热,所以在相同时间内甲、乙两种液体吸收的热量相同;根据
可知,在两种液体质量相等,吸收的热量相同时,当升高温度越大,它的比热容就越小,所以c甲<c乙。
9.小明使用了如图甲所示的装置探究“比较不同物质吸热的情况”。
(1)在设计实验方案时,你认为下列做法中不必要的是______
A.用相同的电加热器加热B.控制两种液体的质量相同
C.控制温度计的深度相同D.用相同的容器盛装两种液体
(2)小明选择合适器材,正确操作,A液体加热5min,B液体加热10min,温度都升高了10℃时,则______液体吸收热量多,______液体的吸热能力强。
(3)停止加热后,绘制出两种液体温度随时间变化的图象如图乙所示,则A液体的温度变化图象是______(选填“①”或“②”)。
【答案】CBB②
【解析】
【详解】
(1)[1]本实验采用控制变量法进行实验,由于实验的目的是比较不同物质吸热的情况,所以要求除了液体种类不同其他条件都相同,即用相同的电加热器、质量相同的不同液体、用相同的容器盛和相同的温度计,但由于液体的内部温度与液体的深度没有关系,所以不要求温度计插入液体的深度相同,故选C;
(2)[2][3]用相同的电加热器加热,A液体加热5min,B液体加热10min,可见B液体吸收热量多,它们升高相同的温度,因此B液体的吸热能力强;
(3)[4]根据相同质量的不同物质放出相同的热量,比热容大的温度变化比较小和B的比热容大于A的,可以知道停止加热后,A的温度下降比较快,所以图像②是A液体的温度变化图象。
10.为了比较不同物质的吸热情况,实验小组的同学进行了实验探究.
(1)同学们选用如图甲所示的一套器材进行实验,在实验前要控制水和煤油的________和初温相同.
(2)组装好器材,他们先后在同一个烧杯中放入等量的水和煤油,通过加热分别使水和煤油升高相同的温度,比较水和煤油的________,得出结论.
(3)在对该实验进行评估时,他们认为原方案存在需要两次加热耗时较长等缺点,因此改进方案并设计了如图乙所示的装置.若使用改进后的装置按要求进行实验,会发现________(选填“水”或“煤油”)中温度的示数较高.与原方案相比,该方案除克服了上述缺点外还具有的优点是________.(答出一个即可)
【答案】质量加热时间煤油在同一个烧杯中加热,保持加热时间相同(合理即可)
【解析】
(1)为了比较不同物质的吸热情况时,应控制质量相同,在实验前要控制水和煤油的质量和初温相同;
(2)等量的水和煤油,通过加热分别使水和煤油升高相同的温度,比较加热时间,即吸收热量的多少,则加热时间长的吸热能力强;(3)若使用改进后的装置按要求进行实验,则水和煤油吸热相同,根据Q
cm△t可知,水的比热容大,水的温度升的较低,煤油的温度较高;图乙所示的装置与原方案相比:
在同一个烧杯中加热,保持加热时间相同(合理即可).
点睛:
本题是控制变量法的应用,仔细分析题中有几个变量是解题的关键.
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