永州物理内能的利用单元复习练习Word版 含答案.docx
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永州物理内能的利用单元复习练习Word版含答案
永州物理内能的利用单元复习练习(Word版含答案)
一、初三物理内能的利用易错压轴题(难)
1.某同学学习了燃料的热值后,自己设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小。
他实验时组装了如图所示的两套规格完全相同的装置,并每隔1min记录了杯中水的温度(见表)。
加热的时间/(min)
0
1
2
3
4
5
6
甲杯水温/℃
25
27
29
32
34
36
38
乙杯水温/℃
25
26
27
28
29
30
31
(1)为保证实验的可靠性,实验时应控制两套装置中相同的量有水的质量和_____。
(2)通过表中记录的数据,你认为煤油和菜籽油两种燃料中,热值较大的是_____。
(3)该同学实验前用天平测出了烧杯中水的质量及两油灯中燃料的质量并记录的数据,利用公式Q吸=cm(t﹣t0)计算出了水吸收的热量,他认为通过这些数据能准确地计算出煤油和菜籽油的热值。
你认为他的计算结果可靠吗_____?
为什么______?
。
【答案】水的初温煤油不可靠燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失
【解析】
【分析】
(1)探究两种燃料的热值时,需要控制水的质量和水的初温相同,并且酒精灯的加热时间也要相同;
(2)由表格数据可知,在其它条件相同时,甲杯中水的温度升高的较快,即甲煤油灯燃烧产生的热量多,所以其热值大;
(3)燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失,所以直接计算得出的热值比实际值要小。
【详解】
(1)为了保证实验的可靠性,需要控制水的质量和水的初温相同,并且酒精灯的加热时间也要相同;
(2)分析表格数据可知,甲杯中水的温度升高的较快,即甲煤油灯燃烧产生的热量多,所以其热值大;
(3)因为燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失,所以直接计算得出的热值比实际值要小,因此这样的计算结果不可靠;
故答案为:
(1)水的初温;
(2)煤油;(3)不可靠;燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失。
2.归纳式探究—.研究电磁感应现象中的感应电流:
磁场的强弱用磁感应强度描述,用符号B表示,单位是特斯拉,符号是T.强弱和方向处处相同的磁场叫做匀强磁场.
如图甲所示,电阻R1与圆形金属线圈R2连接成闭合回路,R1和R2的阻值均为R0,导线的电阻不计,
在线圈中半径为r的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场,磁感应强度B随时间t变化的关系图象如图乙所示,图线与横、纵坐标的截距分别为t0和B0.则0至t1时间内通过R1的电流I与阻值R0、匀强磁场的半径r、磁感应强度B0和时间t0的关系数据如下表:
次数
R0/Ω
r/m
B0/T
T0/s
I/A
1
10
0.1
1.0
0.1
5π×l0-2
2
20
0.1
1.0
0.1
2.5π×l0-2
3
20
0.2
1.0
0.1
10π×l0-2
4
10
0.1
0.3
0.1
1.5π×l0-2
5
20
0.1
0.1
0.05
0.5π×l0-2
(1)I=_____k,其中k=________(填上数值和单位)
(2)上述装置中,改变R0的大小,其他条件保持不变,则0至t1时间内通过R1的电流I与R0的关系可以用图象中的图线____表示.
【答案】
c
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]由图像分析可得
……………1
……………2
……………3
……………4
由1234联立得:
由于
为定值,故
[2]将第一组数据带入上式得:
k=
(2)[3]若R0变,其他为定值,则
均为定值,可看作
,此为反比例函数,故可用图线c表示.
3.如图所示,甲、乙、丙三图中的装置完全相同。
燃料的质量都是10g,烧杯内的液体质量也相同。
(1)比较不同燃料的热值,应选择________两图进行实验,实验通过________比较液体吸收热量的多少;
(2)比较不同物质的比热容,选用如图合适装置加热相同时间后,液体a升温多,由此可知,液体a吸收的热量____(选填“大于”、“小于”或“等于”)液体b吸收的热量,液体_____的比热容大;
(3)若甲图烧杯中为50mL的水,10g酒精完全燃烧温度计示数升高了20℃,则水吸收了______J热量,若按酒精完全燃烧放出的热量全部被水吸收计算,算出的热值比标准值____选填“偏大”“偏小”或“一样”。
【答案】甲乙温度计示数等于b4.2×103偏小
【解析】
【详解】
(1)[1][2]为了比较热值大小要用不同的燃料,加热同一种液体,让液体的质量相同,通过液体升高的温度即温度计示数来比较吸热多少,进而判断热值大小,故应选择甲和乙两图进行实验;
(2)[3]比较不同物质的比热容,选用甲、丙两实验,加热相同一段时间,燃料放出的热量相,液体a、b吸收的热量也相等;
[4]两种液体吸收的热量相等,液体a升温多,由c=
可知,液体a的比热容小,液体b的比热容大;
(3)[5]50mL水的质量为:
m=
水V=1×103kg/m3×50×10−6m3=0.05kg
水吸收的热量:
Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg
)×0.05kg×20
=4.2×103J;
[6]由于酒精完全放出的热量并没有全部被水吸收,所以算出的热值比标准值偏小。
4.比热容是表示物质吸放热能力的物理量,不同的物质比热容一般不同.
(1)下列物理量也表示了物质的某种特性的是__________;
A.热值B.热量C.质量
(2)水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),表示的物理意义是质量为1kg的水升温1℃_________的热量是4.2×103J.
(3)张红在家经常学习做饭根据观察,她猜想食用油的比热容可能比水小。
下列事实中能支持她的猜想的是哪一个?
__________;
A.同样情况下,油升温比水快;
B.油能源在水面上;
C.油能使食物变得焦黄,而水却不会;
(4)为了验证猜想,张红向两个同样的烧杯里分别倒入________(填“质量”或“体积”)相同的水和油,并测量初始温度相同,如图所示,其温度为________℃。
用相同火焰的酒精灯加热相同时间后,水的温度达到25℃,油的温度达到30℃。
上述几个步骤中都运用了物理研究方法中的__________法。
由己知数据可以得出该食用油的比热容是__________J/(kg•℃).
【答案】A吸收A质量20控制变量2.1×103
【解析】
【详解】
(1)[1]A.1kg某种燃料完全燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值。
不同燃料热值不同,所以热值表示了物质的某种特性;故A项符合题意;
B.在热传递过程中,物体传递能量的多少叫热量。
所以热量并不能表示物质的某种特性;故B项不符合题意;
C.物体所含物质的多少叫质量,它是物体本身的一种属性,但并不能表示物质的某种特性;故C项不符合题意;
(2)[2]水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),表示质量为1kg的水,温度升高(或降低)1℃吸收(或放出)的热量为4.2×103J;
(3)[3]A.油比水的比热容小,说明质量相同的油和水在温度升高相同度数时,油比水吸热少,或质量相同的油和水吸收相同热时,油比水温度升高的多,所以同样情况下,油升温比水快,能支持他的观点;故A项符合题意;
B.油能漂在水面上,说明油的密度小于水的密度,不能支持他的观点;B项不符合题意;
C.油能把食物炸黄,而水不会,说明油的沸点比水高,不能支持他的观点;C项不符合题意;
(4)[4]若要验证猜想,张红应向两个同样的烧杯里分别倒入质量相等的水和油,并测量它们的初始温度;
[5]通过温度计液面的位置可以判断玻璃泡在下方,现在是零上的温度,所以它们的初始温度为20℃;
[6]为了比较水和油的吸热能力,实验中控制了水和油的质量和初始温度相同,然后用相同火焰的酒精灯加热相同时间,所以这几个步骤中都运用了物理研究方法中的控制变法;
[7]由题意可知,水和油用相同火焰的酒精灯加热相同时间,所以可以水和油吸收的热量相同,由
得:
;
所以该食用油的比热容是:
。
5.阅读短文,回答问题
电饭锅中的磁钢限温器
电饭锅是生活中常见的用电器:
它利用磁钢限温器来控制煮饭过程中的最高温度,磁钢限温器结构如图甲所示,它由永久磁钢、感温磁钢和弹簧等组成,感温磁钢及其外套由弹簧支撑.永久磁钢的磁性不变,感温磁钢的磁性会随温度的升高而减弱,当温度达到1 0 3℃时,感温磁钢失去磁性.
煮饭时,按下电饭锅的按键,永久磁钢和感温磁钢吸合,同时带动连杆使加热开关闭合,电热盘通电,当温度升高到一定程度,感温磁钢失去磁性,在弹簧的作用下感温磁钢与永久磁钢分离,同时使加热开关断开,按键跳起,电热盘停止加热.
(1)电饭锅煮饭时,电能主要转化为 _________能.
(2)按键未按下时,弹簧处于 _________(压缩/原长/伸长)状态.
(3)磁钢限温器工作时,不同时刻的温度如下表:
在图乙中描点并用平滑的曲线作出温度与时间关系的图像_____.
(4)在磁钢限温器工作过程中,感温磁钢没有磁性的是 _________
A.按下按键时 B.加热升温过程中 C.按键跳开时 D.降温过程中
(5)小明发现用该电饭锅烧开水,当水沸腾时电饭锅的按键没有跳起,原因是 _______ .
【答案】内压缩
C水沸腾时温度为1000C,达不到1030C,感温磁钢仍有磁性,按键不会跳起
【解析】
【分析】
(1)电饭锅工作时,消耗了电能,得到了内能;
(2)根据电饭锅的原理可知,感温磁钢及其外套由弹簧支撑,据此分析弹簧的状态;(3)表格中横轴为时间,纵轴为温度,故根据表格先描点,然后把所描的点用线连接即可;(4)根据电饭锅的工作原理进行分析;(5)根据题意可知当温度达到103℃时,感温磁钢失去磁性,按键跳起.
【详解】
本题涉及的知识是电阻大小与温度有关、能量转化和沸点.
(1)电饭锅煮饭时,把电能转化为内能;
(2)弹簧的作用是使感温磁钢与永久磁钢分离,永久磁钢对感温磁钢有吸引力,在图甲状态下,弹簧在引力作用下被压缩;
(3)如图所示:
(4)永久磁钢的磁性不变,感温磁钢的磁性会随温度的升高而减弱,当温度达到103℃时,感温磁钢失去磁性在弹簧的作用下,感温磁钢与永久磁钢分离,同时使加热开关断开,按键跳起,电热盘停止加热;
(5)水沸腾时电饭锅的按键没有跳起,原因是水的沸点低于103℃..
6.如图甲所示,小明在两只相同的烧杯里装入初温和质量均相同的水和食用油,用规格相同的电加热器给它们加热,比较它们吸热的情况.
(1)在此实验中,除了图甲中所示的器材外,还需要_____,由于水和食用油吸收热量的多少不便用仪器测量,可根据_____来反应吸收热量的多少.
(2)经过思考,小明想到了比较不同物质吸热本领的两种方法,
①质量相同的不同物质,升高相同的温度,吸收热量多的,吸热能力_____;
②质量相同的不同物质,吸收相同的热量,温度变化小的,吸热能力_____.(以上两空均选填“强或弱”)在物理学中,用_____表示不同物质的这种性质的差别.
(3)图乙是小明根据实验数据绘制的图象,则食用油的比热容是_____J/(kg•℃).(已知水的比热容为4.2×103J/(kg•℃))
【答案】秒表加热时间的长短强强比热容2.1×103
【解析】
【分析】
【详解】
(1)根据表中物理量可知,除了图甲中所示的器材外,还需要测量时间的工具:
秒表,由于水和食用油吸收热量的多少不便用仪器测量,可根据加热时间的长短来反应吸收热量的多少.
(2)依据
可知:
判断a、b两种物质吸热本领的大小,有两种方法:
①可判断两种物质在升高相同温度的情况下,所用时间的多少.用时较多的,说明吸收的热量多,则吸热能力强.②可判断两种物质在吸收相同热量的情况下,升高温度的多少.温度升高较小的,则吸热能力强.在物理学中,用比热容表示不同物质的这种性质的差别.(3)水与食用油的质量相等,设为m,由图可知,水在12min内吸收的热量:
,则食用油在6min内吸收的热量
,由图可知:
,由于用规格相同的电加热器给它们加热,则
,即:
,所以,
.
【点睛】
(1)根据表中数据可知需要的测量工具;
(2)依据c
可知:
判断a、b两种物质吸热本领的大小,有两种方法:
①可判断两种物质在升高相同温度的情况下,所用时间的多少.用时较多的,说明吸收的热量多,则比热较大.②可判断两种物质在吸收相同热量的情况下,升高温度的多少.温度升高较多的,则比热较小.(3)根据Q=cm△t得出水与食用油吸收的热量,根据加热时间得出吸收的热量和温度的变化即可得出食用油的比热容.
7.如图甲是质量为200g固体的熔化实验装置,乙图是根据实验数据绘制出的曲线图.
(1)根据图象和相关知识,该物质从第6min至第8min共吸收热量多少焦耳?
[该物质的液态比热容c=3×103J/(kg·℃)]
(2)如果从第6min开始到第8min,完全燃烧了热值为3.0×107J/kg的酒精1.25g.可估算出此过程中,热转化效率是多少?
【答案】
(1)2.4×104J;
(2)64%.
【解析】
(1)质量为200g,即0.2kg,
(2)完全燃烧热值为3.0×107J/kg的酒精1.25g.放出的热量为:
热效率为:
答案:
(1)2.4×104J;
(2)64%.
点睛:
考查吸热公式和热值公式的应用,容易出现问题的地方是有些同学会不统一单位直接代入公式计算,当然计算的结果肯定也是不正确的,要养成统一单位的习惯.
8.如图甲所示,A,B,C,三个实验装置完全相同,燃料的质量都为10g,烧杯内液体的初温、质量都相同,请你解答下列问题.
(1)实验时应按照________的顺序组装器材(选填“自上而下”或“自下而上”);
(2)比较不同燃料的热值应选择________两个装置(选填装置序号),当燃料完全燃烧时,通过比较________来比较不同燃料热值的大小.
(3)图乙是根据比较不同物质比热容的实验数据绘制的图象,若烧杯内的液体分别是水和食用油,已知水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),则食用油的比热容是________.
【答案】自下而上BC温度计示数的变化2.1×103J/(kg•℃)
【解析】
【分析】
【详解】
(1)酒精灯需用外焰加热,所以要放好酒精灯,再固定铁圈的高度;而温度计的玻璃泡要全部浸没到液体中,但不能碰到容器壁和容器底,所以放好烧杯后,再调节温度计的高度,因此必须按照自下而上的顺序进行.
(2)为了比较热值大小要用不同的燃料,加热同一种液体,让液体的质量相同,通过温度计的示数高低得出吸热多少,进而判断热值大小,应选择B和C两图进行实验.燃料完全燃烧放出的热量的多少,是通过温度计示数的变化来反应.(3)由图乙所示图象可知,加热相等时间,即物质吸收相等热量时,a升高的温度高,a的比热容小,a是食用油;水与食用油的质量相等,设为m,由图线b可知,水在6min内吸收的热量:
Q=c水m△t水=4.2×103J/(kg•℃)×m×(60℃﹣10℃)=2.1×105J/(kg•℃)×m,则水在3min内吸收的热量Q吸=
×2.1×105J/(kg•℃)×m=1.05×105J/(kg•℃)×m,由于用相同的电热器对水和食用油加热,在相等时间内食用油吸收的热量与水吸收的热量相等,因为Q吸=c油m△t油,所以c油=
=2.1×103J/(kg•℃).
【点睛】
(1)实验时,需用酒精灯的外焰加热,所以要调整好铁圈的高度,然后根据温度计的使用规则固定好其位置;
(2)燃料的热值大小不能直接测量,需要通过液体吸收热量的多少来体现燃料燃烧放出热量的多少,而液体吸收热量的多少跟液体的质量和升高的温度有关,因此为了比较热值大小要用不同的燃料,加热同一种液体,让液体的质量相同,通过温度计的示数高低得出吸热多少,进而判断热值大小.燃料完全燃烧释放的热量可以通过液体温度计示数变化来反应;(3)食用油的比热容大于水的比热容,吸收相等热量食用油升高的温度高,分析图乙所示图象判断a、b是什么物质;根据热量公式求出液体的比热容.
9.在“比较不同燃料热值”的实验中,小明利用与图示完全相同的两套实验装置,分别在燃烧皿中放入质量相同的燃料甲和燃料乙,点燃后对质量都为100g和初温都为20℃的水加热燃烧相同时间后,用甲加热后的水温度为30℃,另一杯水温度为24℃.实验中通过比较_____(加热时间/水升高的温度)来比较水吸收的热量的.此过程水的内能_____(增大/减小),用甲加热的水吸收的热量为_____J,此时_____(能/不能)说明甲的热值较大.水的比热容为4.2×103J/(kg•℃).
【答案】水升高的温度增大4.2×103不能
【解析】
吸收的热量越多,质量和初温都相同的水温度升高的度数大,则燃料燃烧放出热量的多少是通过温度计升高示数反映的;水吸热过程中,水温度升高,水的内能增大;用甲加热的水吸收的热量为:
Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×0.1kg×(30℃﹣20℃)=4.2×103J;虽然在其它条件相同时,甲杯水的温度升高的较快,即甲燃烧产生的热量多,所以其热值大.但相同时间两种燃料燃烧的质量不能比较,故不能比较热值的大小.
10.为了比较不同燃料的热值,小明设计了如图甲、乙、丙所示的三种方案.三套实验装置完全相同.燃料的质量、烧杯内液体的初温与质量也都相同.
(1)小明应选择______________两图对应方案进行实验.
(2)实验中还应控制燃料燃烧的______________(选填“时间”或“质量”)相同.
(3)实验完成后,画出被加热液体的温度随时间变化的关系图象如图丁所示.由此可知,燃料1燃烧2分钟放出的热量____________(选填“大于”“小于”或“等于”)燃料2燃烧3分钟放出的热量.
(4)忽略热量的散失,由图丁可知,燃料1的热值为燃料2热值的____________倍.
【答案】甲乙质量大于3
【解析】
(1)由图知道,根据控制变量法的要求,应控制其它条件相同,而只改变燃料的种类不同,故甲、乙两图符合要求;
(2)实验中还应控制燃料燃烧的质量相同,通过比较温度计的示数来比较热量的多少;
(3)由图丁知道,燃料1燃烧2min,燃料2燃烧3min,液体a升温更多,说明燃料1放出的热量大于燃料2放出的热量;
(4)由公式Q=cm△t知道,二者放出的热量之比是:
Q1:
Q2=
=35℃−20℃/25℃−20℃=3:
1,由公式Q=qm知道,二者的热值之比是:
q1:
q2=
,故燃料1的热值为燃料2热值的3倍。
点睛:
本题考查了比较不同燃料的热值的实验设计,解题的的关键是运用好控制变量法,同时还要对热量、热值的相关公式有一个熟练的掌握,有一定难度。
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