初三物理习题 内能与热机.docx

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初三物理习题内能与热机

14

内能与热机

限时:

30分钟

基础巩固

一、选择题

1.[2017·武汉]图K14-1中所列举的实例中,属于热传递改变物体内能的是（　　）

图K14-1

2.以下机械属于热机的是（　　）

A.火箭发动机B.发电机

C.滑轮组D.洗衣机

3.[2017·自贡]关于物质的比热容,下列说法中正确的是（　　）

A.比热容是物质的一种属性,只和物质的种类有关

B.同种物质质量越大比热容就越大

C.因为水的比热容较大,所以比较适合作冷却剂

D.物质的状态发生变化时其比热容一般不变

4.关于温度、内能和热量,下列说法正确的是（　　）

A.把-10℃的冰块放在0℃的冰箱保鲜室中,一段时间后,冰块的内能会增加

B.在汽油机的压缩冲程中,内能转化为机械能

C.用锯条锯木板,锯条的温度升高,是由于锯条从木板吸收了热量

D.我们不敢大口喝热气腾腾的汤,是因为汤含有的热量较多

5.[2018·广东]如图K14-2所示,70kg的消防员沿着钢管匀速下滑时感到手心发烫,此时受到钢管对他的摩擦力大小和导

致手心内能改变的方式是（g取10N/kg）（　　）

图K14-2

A.70N　热传递

B.70N　做功

C.700N　热传递

D.700N　做功

6.[2018·巴中]甲铁块质量是乙铁块的3倍,吸收相同的热量,则甲、乙两铁块的比热容之比和升高的温度之比分别为（　　）

A.1∶1,1∶3B.1∶3,1∶3

C.1∶1,3∶1D.3∶1,3∶1

7.完全燃烧1kg柴油放出的热量能使多少质量的水温度升高20℃[已知柴油的热值是4.2×107J/kg,水的比热容是4.2×103J/（kg·℃）,假定放出的热量完全被水吸收]（　　）

A.2kgB.20kg

C.50kgD.500kg

8.如图K14-3所示,甲、乙、丙三图中的装置完全相同,燃料的质量相同,烧杯内的液体质量也相同。

下列说法正确的是（　　）

图K14-3

A.比较不同液体的比热容,可以选择甲、丙两图

B.比较不同液体的比热容,可以选择乙、丙两图

C.比较不同燃料的热值,可以选择乙、丙两图

D.比较不同燃料的热值,不可以选择甲、乙两图

二、填空题

9.[2017·哈尔滨]如图K14-4所示是四冲程汽油机工作时的压缩冲程,此过程中通过　　　　的方式使气缸内燃料混合物的内能　　　　（选填“增大”或“减小”）。

图K14-4

10.[2017·绵阳改编]菜油最适宜的烹饪温度在150℃至180℃之间。

用天然气将质量为0.02kg的菜油从室温20℃加热到170℃,天然气燃烧释放出的热量有60%被菜油吸收。

则菜油吸收了　　　　J热量,燃烧了　　　　m3的天然气。

天然气燃烧时将　　　　能转化为　　　　能。

[c菜油取2.0×103J/（kg·℃）,天然气的热值为4×107J/m3] 

三、实验探究题

11.在“比较不同物质吸热升温情况”的实验中:

（1）小丽和小明用一套器材做加热水和煤油的实验,如图K14-5甲、乙、丙所示。

在组装器材时应先调节　　　（选填“A”或“B”）的高度,调节它的高度是为了　　　　　　　　　　　　　　。

图K14-5

（2）组装好器材,他们先后在同一个烧杯中称出质量相等的水和煤油,分别加热相同的时间,比较水和煤油　　　　　　　,得出结论。

要完成该实验,除如图所示的器材外,还需要的一个测量工具是　　　　。

（3）在对实验进行反思时,他们认为原方案有需要两次加热耗时长等缺点,因此改进方案并设计了如图丁所示的装置。

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 　。

（写出一条即可）

四、综合应用题

12.[2018·桂林]若家用天然气的热值为4.2×107J/m3,水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）。

（1）完全燃烧0.04m3天然气放出的热量是多少?

（2）若某新型天然气灶烧水的效率为40%,完全燃烧0.04m3天然气可使室温下5kg的水温度升高多少?

能力提升

一、选择题

1.[2017·宜昌]下列实例中不是利用水的比热容较大的特性的是（　　）

A.夏天在地面上洒水会感到凉快

B.北方楼房内的暖气用水作为介质

C.海边昼夜温差变化比沙漠中小

D.生物体内水的比例高,有助于调节自身的温度

2.[2017·甘肃]如图K14-6所示,对于图片中描述的物理过程,下列分析正确的是（　　）

图K14-6

A.图甲:

厚玻璃筒内的空气被压缩时,空气的内能减少

B.图乙:

瓶子内的空气推动塞子跳起时,空气的内能增大

C.图丙:

试管内的水蒸气推动塞子冲出时,水蒸气的内能减少

D.图丁:

气缸内的气体推动活塞向下运动时,气体的内能增大

3.[2017·连云港]下列关于温度、内能和热量的说法,正确的是（　　）

A.0℃的冰没有内能

B.冬天搓手取暖是利用做功来改变内能

C.物体温度越高,所含热量越多

D.物体的机械能越多,其内能就越多

4.[2018·南京]如图K14-7甲所示是“探究不同物质吸热升温的现象”的实验装置,两个相同的易拉罐中分别装有质量和初温都相同的a、b两种液体,用相同的装置加热,根据记录的实验数据绘制的温度与时间的关系图像如图乙所示,下列说法中正确的是（　　）

图K14-7

A.组装器材时,先固定上面铁圈的高度

B.升高相同温度,a液体吸收的热量更多

C.a液体的比热容小于b液体的比热容

D.不添加器材,利用本实验装置还可以比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量

5.如图K14-8所示的流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及的主要能量转化情况。

下列选项对图中①②③④的补充正确的是（　　）

吸气冲程⇨（①）（②）⇨（③）（④）⇨排气冲程

图K14-8

A.①做功冲程　②内能转化为机械能③压缩冲程　④机械能转化为内能

B.①压缩冲程　②内能转化为机械能③做功冲程　④机械能转化为内能

C.①压缩冲程　②机械能转化为内能③做功冲程　④内能转化为机械能

D.①做功冲程　②机械能转化为内能③压缩冲程　④内能转化为机械能

6.[2017·无锡]用如图K14-9所示的装置,先后加热初温、质量均相同的水和煤油,比较两种液体比热容的大小,多次实验表明:

要让水和煤油升高相同的温度,水需要的加热时间更长,以下关于该实验的操作及分析错误的是（　　）

图K14-9

A.水比煤油的比热容大

B.加热时用玻璃棒不断搅拌,是为了水和煤油受热均匀

C.实验中可以不使用温度计,让水和煤油都沸腾后再比较加热时间

D.相同质量的水和煤油,若吸收相同热量后。

煤油比水升高的温度大

7.[2018·成都]小李家使用的燃气热水器,将30kg的水从20℃加热到45℃,消耗了0.15m3的天然气。

已知水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）,天然气的热值为4×107J/m3,则下列与该过程有关的计算结果和分析正确的是（　　）

A.水吸收的热量与水的末温成正比

B.水吸收的热量是3.15×105J

C.热水器的能量转化效率是52.5%

D.热水器的能量转化效率与环境温度无关

8.有两个温度和质量都相同的金属球,先把甲球放入盛有热水的杯中。

热平衡后水温降低了Δt;把甲球取出,再将乙球放入杯中,热平衡后水温又降低了Δt,则甲球比热容c甲和乙球比热容c乙大小的关系是（　　）

A.c甲>c乙

B.c甲=c乙

C.c甲

D.以上三种情况都有可能

二、填空题

9.[2018·绥化]如图K14-10所示是某单缸四冲程汽油机的压缩冲程,在此冲程中把　　　能转化成内能;若该汽油机飞轮转动的速度是3000revs/min,则汽油机每秒对外做功　　　次。

图K14-10

10.[2017·烟台]小明在探究“物质的放热能力与哪些因素有关”时,分别用质量均为0.5kg的水和另一种液体进行对比实验,并用图像对实验数据进行了处理,如图K14-11所示,实验过程中,水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等,分析图像可以得出:

　　　　（选填“甲”或“乙”）物质为水,另一种液体的比热容为　　　　　　　　　　,这种液体在0~15min内放出的热量为　　　　。

[c水=4.2×103J/（kg·℃）] 

图K14-11

11.[2017·盐城]如图K14-12所示,小明在燃烧皿中放入10g酒精,点燃后对质量为200g的水加热,充分燃烧后,水温升高30℃,已知水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）,此过程中水吸收的热量为　　　　J,水的内能　　　　（选填“增大”或“减小”）,该实验计算得到的酒精热值明显偏小,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

图K14-12

12.物理兴趣小组的同学在探究沙子和水谁的吸热本领大时,选用了两只完全相同的酒精灯分别给质量都是200g的沙子和水加热。

他们绘制出沙子与水的温度随加热时间变化的图像,如图K14-13所示。

则图　　　（选填“甲”或“乙”）是沙子吸热升温的图像;加热满2min时,水吸收的热量是　　　　,沙子的比热容约为　　　　。

[c水=4.2×103J/（kg·℃）] 

图K14-13

三、实验探究题

13.[2017·临沂]小明用相同的酒精灯分别给水和煤油加热（如图K14-14甲）,以探究水和煤油的吸热能力。

图K14-14

（1）本实验需要用到天平这一测量工具,目的是　　　　　　　　　　　　　　　　。

（2）加热10min,水吸收的热量　　　　　　（选填“大于”“小于”或“等于”）煤油吸收的热量。

（3）根据实验数据,小明作出了水和煤油的温度随加热时间变化的图像（如图乙）,由图像可知,水的沸点是　　　　　℃,煤油的比热容是　　　　J/（kg·℃）。

[c水=4.2×103J/（kg·℃）] 

（4）若本次实验共消耗酒精20g,则这些酒精完全燃烧放出的热量是　　　　　J。

（q酒精=3.0×107J/kg） 

14.木柴、焦炭、木炭等都是常用的燃料,对它们取不同质量进行完全燃烧,得到了如下表所示的数据:

燃料的质量/g

100

200

300

400

燃料完

全燃烧

放出的

热量

Q木柴/J

1.3×106

2.6×106

3.9×106

5.5×106

Q焦炭/J

3.0×106

6.0×106

9.0×106

12.0×106

Q木炭/J

3.4×106

6.8×106

10.2×106

13.6×106

（1）从表中的数据可看出,相同质量的不同燃料,它们完全燃烧所释放的热量是　　　　的;对于同一种燃料,质量越大,完全燃烧所释放的热量越　　　　。

（2）从表中的数据还可以看出,对于同一种燃料,　　　　　　　　　　　和　　　　　　的比值是不变的,这个不变的比值,反映了燃料本身的 

一种性质,物理学中把它称为　　　,它是用来描述燃料完全燃烧时,释放热量能力大小的物理量。

（3）完全燃烧0.01m3的天然气放出的热量是　　　　J;如果这些热量完全用于加热水,可使　　　　kg的水温度升高10℃;实际加热这些水所燃烧的天然气比上述要多许多,原因是用燃气灶烧水时,除了水吸收的热量外,一部分传给了盛水的容器,另外一部分传给了　　　　　　（答一个即可）。

[q天然气=4.2×107J/m3,c水=4.2×103J/（kg·℃）] 

（4）在烧水的过程中,人们关心的是燃烧天然气所放出的热量中有多少被水吸收,为了衡量水吸收的热量在完全燃烧天然气放出的热量中所占比例,物理中引入了　　　　来描述,我们总是希望它的值越　　　　越好。

四、综合应用题

15.下表为某家用轿车的有关数据:

（g取10N/kg）

家用轿车的总

质量1200kg

家用轿车的额定

功率30kW

每个轮胎与地面的

接触面积0.02m2

油箱的容积55L

（1）该家用轿车静止在水平地面上时,对地面的压强是多大?

（2）若该家用轿车在额定功率下以72km/h的速度匀速行驶在平直的公路上,则该车发动机的牵引力是多少?

（3）该家用轿车仍以72km/h的速度匀速行驶10min,消耗汽油1.3kg,该车发动机的效率是多少?

（假设汽油完全燃烧,汽油热值q=4.6×107J/kg;结果精确到0.1%）

参考答案

【基础巩固】

1.A

2.A　[解析]发电机是把机械能转化为电能的装置,不属于热机;滑轮组是简单机械,不属于热机;洗衣机是将电能转化为机械能的装置,不属于热机。

3.C　[解析]比热容不仅与物质的种类有关,还与物质的状态有关,A、D错误;比热容的大小与物体的质量无关,B错误;由于水的比热容较大,所以比较适合作冷却剂,C正确。

4.A

5.D　[解析]消防员匀速下滑,受到的摩擦力和重力是一对平衡力,大小相等,则f=G=mg=70kg×10N/kg=700N,故A、B错误;下滑过程中,重力克服摩擦力做功,将重力势能转化为内能,即通过做功的方式导致手心内能发生改变,故C错误,D正确。

6.A

7.D　[解析]1kg柴油完全燃烧释放出的热量

Q放=m柴q=1kg×4.2×107J/kg=4.2×107J,

放出的热量完全被水吸收,由公式Q吸=cm水Δt=Q放得,m水=

=

=500kg。

8.A

9.做功　增大

[解析]压缩冲程是活塞对外做功,机械能转化为内能,使气缸内燃料混合物的内能增大、温度升高。

10.6×103　2.5×10-4　化学　内

[解析]菜油吸收的热量Q=c菜油m（t-t0）=2.0×103J/（kg·℃）×0.02kg×（170℃-20℃）=6×103J;

天然气燃烧放出的热量Q放=

=

=1×104J,V=

=

=2.5×10-4m3。

11.

（1）A　确保用酒精灯的外焰加热　

（2）升高的温度　停表　（3）用“水浴法”加热,受热更均匀,不需搅拌（或原方案两次加热,酒精灯火焰不易控制到完全相同,现方案用同一热源加热,确保相同时间内提供的热量相等,或两实验同时进行,便于同时比较水和煤油升温的快慢）

12.解:

（1）完全燃烧0.04m3天然气放出的热量

Q放=Vq=0.04m3×4.2×107J/m3=1.68×106J。

（2）根据公式η=

得,

水吸收的热量Q吸=ηQ放=40%×1.68×106J=6.72×105J,

根据公式Q吸=cmΔt得,

水升高的温度Δt=

=

=32℃。

【能力提升】

1.A　[解析]夏天在地面上洒水会感到凉快是利用水蒸发吸热的原理,故A符合题意;北方楼房内的暖气用水作为介质、海边昼夜温差小、生物体内水的比例高,都是利用了水的比热容较大的特性,故B、C、D均不符合题意。

2.C　[解析]题图甲中厚玻璃筒内的空气被压缩时,活塞对空气做功,筒内空气温度升高,空气的内能增加,故A错误;图乙中瓶子内的空气推动塞子跳起时,空气对活塞做功,空气的内能减少,故B错误;图丙中试管内的水蒸气推动塞子冲出时,水蒸气对塞子做功,水蒸气的内能减少,故C正确;图丁中气缸内的气体推动活塞向下运动时（即做功冲程）,内能转化为机械能,气体的内能减少,故D错误。

3.B

4.C　[解析]组装器材时,应先放上酒精灯,固定下面铁圈的高度,再在下面铁圈上放上易拉罐,最后固定上面铁圈的高度,故A错误;由题图乙可知,升高相同的温度,a液体加热时间短,吸收的热量少,故B错误;两液体的质量和初温均相同,用相同的装置加热,在相等的时间内吸收的热量相等,而a液体上升的温度更多,根据Q=cmΔt可知,a液体的比热容小于b液体的比热容,故C正确;要比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量,必须至少用到两种燃料,不添加器材,利用本实验的装置无法完成,故D错误。

5.C

6.C　[解析]要比较水和煤油比热容的大小,需控制它们质量和升高的温度相同,由于水和煤油的沸点不同,因此沸腾后升高的温度也不同,所以无法通过加热时间长短来比较比热容大小,C错误。

7.C　[解析]根据公式Q吸=cmΔt可知,水吸收的热量与水温度的变化量成正比,故A错误。

水吸收的热量Q吸=c水m水Δt=4.2×103J/（kg·℃）×30kg×（45℃-20℃）=3.15×106J,故B错误。

天然气放出的热量Q放=Vq=0.15m3×4×107J/m3=6×106J,η=

=

=52.5%,故C正确。

热水器的能量转化效率与环境温度有关,故D错误。

8.C　[解析]先后将甲、乙两球投入同一杯水中,水降低的温度相同,则水放出的热量相同,由题知,Q吸=Q放,所以甲、乙两球吸收的热量相同,而乙球比甲球温度少升高了Δt,即乙球的末温低;由上述分析可知,质量相同的甲、乙两球,吸收相同的热量,乙球升高温度少,所以乙球的比热容大。

9.机械　25

[解析]单缸四冲程汽油机的压缩冲程把机械能转化成内能;由汽油机飞轮转动的速度为3000revs/min可知,1s内飞轮转动的转数为50转,因为飞轮转两圈完成一个工作循环,对外做功一次,故1s内完成了25个工作循环,对外做功25次。

10.甲　2.1×103J/（kg·℃）　4.2×104J

[解析]时间相等时,两种液体放出的热量相等,由题图可以看出,乙液体的温度降低得快,甲液体温度降低得慢;利用热量的计算公式Q=cmΔt可知,在质量相等、初温相同、放热也相同的情况下,温度降低得慢的比热容大,所以甲液体的比热容大。

若甲、乙两种液体中,有一种液体是水,则这种液体一定是甲液体。

由题图可知:

液体的初温均是60℃,放热15min后甲液体的末温是40℃,乙液体的末温是20℃。

则甲液体放出的热量Q放=c水m（t水-t0）=4.2×103J/（kg·℃）×m×（60℃-40℃）。

由题知,甲液体和乙液体放出的热量相同,且质量相同,c乙m（60℃-20℃）=c水mΔt=4.2×103J/（kg·℃）×m×（60℃-40℃）,解得c乙=2.1×103J/（kg·℃）。

由题图可知,乙液体在15min内由60℃降低到20℃,降低的温度Δt'=60℃-20℃=40℃,

所以乙液体放出的热量Q放=c乙mΔt'=2.1×103J/（kg·℃）×0.5kg×40℃=4.2×104J。

11.2.52×104　增大　酒精燃烧放出的热量没有完全被水吸收

[解析]水吸收的热量Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg·℃）×0.2kg×30℃=2.52×104J;水吸收了热量,内能增大;在实验过程中由于酒精放出的热量一部分散到空气中,一部分被烧杯吸收,没有完全被水吸收,所以导致测得的酒精的热值偏小。

12.甲　4.2×104J　0.9×103J/（kg·℃）

13.

（1）取相同质量的水和煤油　

（2）等于　（3）98　　2.1×103

（4）6×105

14.

（1）不同　多

（2）完全燃烧放出的热量　燃料的质量　热值

（3）4.2×105　10　空气（或燃气灶）

（4）效率　大

[解析]（3）完全燃烧0.01m3的天然气放出的热量Q放=Vq天然气=0.01m3×4.2×107J/m3=4.2×105J;

由于Q吸=Q放,由Q=cmΔt得,水的质量m水=

=

=10kg;

天然气完全燃烧放出的热量一部分被水吸收,还有一部分会被容器、空气、燃气灶吸收。

（4）为了衡量水吸收的热量在完全燃烧天然气放出的热量中所占比例,物理中引入的是热效率的概念,能量损失越少,热效率越高,如此便能节约能源,减少对环境的破坏。

15.解:

（1）该家用轿车静止在水平地面上时,对地面的压力F=G=mg=1200kg×10N/kg=1.2×104N,

对地面的压强p=

=

=1.5×105Pa。

（2）行驶速度v=72km/h=20m/s,

由P=

=

=Fv得该车发动机的牵引力F=

=

=1500N。

（3）汽车以额定功率匀速直线行驶10min牵引力所做的功W=Pt=30×103W×10×60s=1.8×107J,

完全燃烧1.3kg汽油放出热量Q放=m'q=1.3kg×4.6×107J/kg=5.98×107J,

该车发动机的效率是η=

×100%=

×100%≈30.1%。