第十二讲内能 内能的利用.docx
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第十二讲内能内能的利用
第一部分 云南中考考点研究
第12讲 内能 内能的利用
练习一
(建议时间:
25分钟)
一、选择题
1.(2019贵港)下列现象中不能说明分子在不停地做无规则运动的是( )
A.刮风时灰尘在空中飞舞
B.酒精瓶盖打开可以嗅到酒精气味
C.夏日的“荷城”贵港,荷花飘香
D.在一杯热水中加盐,过一段时间整杯水都变咸了
2.(2018烟台)炎炎夏日,烈日下海滩的沙子热得烫脚,而海水却很清凉;傍晚落日后,沙子凉了,海水却依然暖暖的.这主要是因为海水和沙子具有不同的( )
A.密度B.内能
C.热量D.比热容
3.(2019无锡)下列现象中,可以说明分子间存在吸引力的是( )
A.液体很难被压缩
B.两个铅块相互压紧后粘在一起
C.美味佳肴香气扑鼻
D.酒精和水充分混合后总体积变小
4.(2019毕节)下列现象中,利用热传递使物体的内能减小的是( )
A.来回弯折的铁丝温度会升高
B.冬季用热水袋取暖
C.冬天手接触冰块会觉得很冷
D.自行车轮胎放气时,气门嘴处温度会降低
5.(2019枣庄)如图是内燃机工作循环中的一个冲程,它是( )
第5题图
A.压缩冲程,将内能转化成机械能
B.压缩冲程,将机械能转化成内能
C.做功冲程,将内能转化成机械能
D.做功冲程,将机械能转化成内能
6.(2019云南黑白卷)建水烧豆腐是云南省建水县的传统特色小吃,《舌尖上的中国》提及后,名声大振,遍及滇南城乡.有关烧豆腐过程中的物理知识说法正确的是( )
A.刚从冰箱保鲜室取出的豆腐没有内能
B.烧豆腐的香气浓度与豆腐的温度无关
C.烧豆腐是通过热传递的方式改变豆腐内能的
D.烧豆腐时木炭加入过多会导致木炭热值变小
7.(2019临沂)下列过程,属于内能转化为机械能的是( )
8.(2019重庆A卷)如图是重庆人喜欢吃的酸辣粉,下列分析正确的是( )
第8题图
A.煮酸辣粉前,锅中已沸腾的水温度一直升高
B.煮酸辣粉时,通过做功改变了酸辣粉的内能
C.酸辣粉冒出的“白气”是由于水蒸气升华形成的
D.酸辣香味四溢是由于分子永不停息做无规则运动
二、填空题
9.(2019山西)山西老陈醋已有3000余年的历史,素有“天下第一醋”的盛誉,以色、香、醇、浓、酸五大特征著称于世.小明周末参观醋厂,远远就闻到了浓郁的醋香,这是________现象,这种现象说明__________________.
10.(2019海南)腌海南粉是海南的特色名吃.在米粉中加入调味汁拌匀,调味汁充分进入米粉中俗称“入味”,米粉腌得越入味越好吃,从物理的角度看,入味是________的结果.热米粉比冷米粉更容易入味,是因为温度越高________________________________________________________________________.
11.(2019凉山州)南极洲的冰川________(选填“具有”或“不具有”)内能,古人钻木取火是通过________的方式来改变物体内能的.
12.(2019怀化)云南省罗富县有一长达27km的连续下坡山区公路,有经验的老司机在下坡前往往先在汽车的各个轮胎上浇水,防止在下坡时因连续刹车使轮胎和刹车片过热,容易造成交通事故,用水作冷却剂是利用了水的________大的特点,汽车在连续刹车过程中产生的内能部分被轮胎上的水吸收,水的温度将________(选填“升高”“不变”或“降低”).
13.(2019宜宾)我们每天都在产生大量垃圾,合理分类和利用垃圾是我们面临的一个重大课题.某垃圾处理厂处理垃圾时提炼出了200kg燃料油,若燃料油的热值为4.0×107J/kg,则这些燃料油完全燃烧放出的热量为________J,燃料油燃烧时发热,燃料油的化学能转化为________能.
14.(2019昆明盘龙区一模)已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),其表示的物理意义是____________________________________________;天然气的热值为4.0×107J/m3,若完全燃烧0.02m3的天然气所放出的热量,能使5L水温度升高20℃,则此天然气灶的热效率为________.(ρ水=1.0×103kg/m3)
三、实验、探究题
15.(2019贵港)为了探究相同质量的不同物质在升高相同温度时,吸收热量的多少是否相同,某实验小组取相同质量的水和煤油放入两个相同的容器中,用同样的热源分别对它们加热,比较它们升高相同温度时吸收热量的多少.实验装置如图甲所示.
甲乙
第15题图
(1)加热时,某一时刻在水中的温度计示数如图乙所示,则此时水的温度是________℃.
(2)实验数据记录如下表:
液体名称
液体质量m/g
液体初温t1/℃
液体末温t2/℃
加热时间t/min
水
200
20
30
12
煤油
200
20
30
6
分析以上实验数据可得:
相同质量的不同种物质,升高相同的温度,吸收的热量________(选填“相同”或“不同”),________的吸热本领更强(选填“水”或“煤油”).
(3)根据以上表格的数据计算,当加热时间为12min时,这些水吸收的热量是________J[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)].
四、综合题
16.在一个标准大气压下,用炉子将10kg的水从20℃加热至沸腾,燃烧了0.5kg的焦炭,已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),焦炭的热值为3.0×107J/kg.求:
(1)水吸收的热量;
(2)0.5kg焦炭完全燃烧释放的热量;
(3)炉子烧水的效率.
17.(2019昆明云大附中一模)我国南海海底蕴藏着一种神秘的冰晶体——“可燃冰”,它具有热值大、储量多、能直接点燃等特点.1m3“可燃冰”在常温常压下可释放出164m3的天然气,完全燃烧后只剩下二氧化碳和水,几乎不会造成任何污染.(计算结果保留两位小数)
(1)求10-3m3可燃冰完全燃烧释放的热量;
(2)如果这些热量80%被水吸收,可使多少千克的水从20℃升高到70℃?
(3)一辆以天然气为燃料的出租车,在平直公路上匀速行驶时所需牵引力为900N,发动机效率为30%,假设用“可燃冰”替代天然气后,其他条件不发生变化.求10-3m3的“可燃冰”能使这辆车行驶多少千米.[q天然气=4×107J/m3,c水=4.2×103J/(kg·℃)]
练习二
(建议时间:
25分钟)
一、选择题
1.(2019娄底)学习了分子动理论之后,欣欣同学总结了很多生活中与分子动理论有关的现象,下列总结中不正确的是( )
A.“花气袭人知骤暖”说明分子的热运动与温度有关
B.人造木板粘接剂中的甲醛扩散到空气中造成环境污染
C.用透明胶带揭下纸上写错的字,是因为胶带与纸之间有相互的斥力
D.“破镜不能重圆”是分子间的距离太大,作用力变得十分微弱
2.(2019咸宁)如图所示现象中,利用做功使物体内能增加的是( )
3.(2019威海)关于内能、热量和温度,下列说法正确的是( )
A.温度高的物体,含有的热量一定多
B.物体内能增加,一定吸收了热量
C.热量总是从内能大的物体传递给内能小的物体
D.物体吸收热量,温度不一定升高
4.(2019百色)关于内燃机,下列说法正确的是( )
A.四个冲程中只有一个冲程发生内能与机械能相互转化
B.压缩冲程主要是通过做功的方式增大缸内气体的内能
C.汽油机和柴油机都是通过火花塞点火的
D.只要技术进步,内燃机的效率可以达到100%
5.(2019广安)下列关于能量的说法中,正确的是( )
A.洗衣机工作时是将机械能转化为电能
B.电水壶工作时是将内能转化为电能
C.用热水泡脚,身体会感觉暖和,说明内能可以转移
D.能量无论是转化还是转移,能量总和会逐渐减少
6.(2019福建)下表列出一些物质的比热容,根据表中数据,下列判断正确的是( )
A.不同物质的比热容一定不同
B.物质的物态发生变化,比热容不变
C.质量相等的铝和铜升高相同的温度,铝吸收的热量更多
D.质量相等的水和煤油吸收相同的热量,水升高的温度更多
二、填空题
7.(2019广安)夏日荷花盛开飘来阵阵花香,这是________现象,荷叶上的两颗露珠接触后成为了一颗更大的水珠,表明分子之间存在________.
8.(2019海南)2019年6月5日,我国首次用固体燃料运载火箭把“文昌物联一号”卫星成功送上太空.火箭发射时要选用热值________(选填“大”或“小”)的固体燃料,燃料的质量减少,热值______(选填“变小”或“不变”).
9.(2018贺州)用同一酒精灯分别给质量相等的甲、乙两种物质加热,根据测量数据绘制如图所示图像,由图可知,甲物质的温度比乙物质的温度升高____(选填“快”或“慢”),甲物质的比热容______(选填“大于”或“小于”)乙物质的比热容.
第9题图
10.(2019株洲)用一台电取暖器给有50kg空气的房间加热.通电后取暖器的电热元件温度升高,是通过________(选填“做功”或“热传递”)的方式使其内能增加的;一段时间后室温升高了5℃,则空气吸收的热量为__________J.设空气的比热容为1.0×103J/(kg·℃).
11.(2019安徽改编)假设完全燃烧0.2m3天然气放出的热量全部被100kg初温为25℃的水吸收,则天然气放出的热量为________J,可使水的温度升高到________℃.[已知c水=4.2×103J/(kg·℃),q天然气=4.2×107J/m3]
12.(2019昆明五华区二模)用木炭烧5kg的水,把水从18℃加热至98℃,木炭完全燃烧放出的热量有10%被水吸收.在这个过程中水吸收的热量为________J,用掉的木炭为________kg.[c水=4.2×103J/(kg·℃),q木炭=3.4×107J/kg,结果保留到小数点后1位]
三、实验、探究题
13.(2018盐城)如图甲所示是“探究不同物质吸热升温现象”的实验装置,小华将初温和质量相等的色拉油和水分别装在两个相同的烧杯中,用酒精灯加热并不断搅拌,每隔0.5min测量一次温度,数据记录在下表中.
甲 乙
第13题图
(1)选用相同的酒精灯,是为了使单位时间内色拉油和水______________相同.不断搅拌的目的是使色拉油和水________.
(2)图乙中已经画出色拉油温度随时间变化的图像,开始部分并不是直线,导致此现象的原因是除色拉油外还有________吸收热量,为尽量减小这种影响,写出一种改进方法:
________________________________________________________________________.
(3)根据上表实验数据,在图乙中画出水的温度随时间变化的图像.分析图像可知,当色拉油和水升高相同温度时,________需要的时间短,________需要吸收的热量更多.
四、综合题
14.(2019曲靖)太阳是离地球最近的一颗恒星,由于其内部深处的极高温度(约2×107℃)和极高压强(约2×1016Pa),使原子的热核反应得以不断进行,从而通过太阳表面以光的形式向宇宙空间辐射出巨大的能量,这就是太阳能.
(1)我国幅员辽阔,日照充足,一年可获得的太阳能约为3.6×1022J,这些太阳能相当于多少吨标准煤完全燃烧释放的能量?
(q煤=3×107J/kg)
(2)利用太阳能的一种方式是用集热器把水加热.某太阳能集热器把质量为100kg,初温为20℃的水加热到80℃,水吸收的热量是多少?
(3)如果这些水吸收的热量改用额定功率为3000W的电热水器来提供,电热水器需正常工作多长时间?
(假设加热过程中消耗的电能全部被水吸收)[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
核心素养提升
1.(2019江西)如图所示,是小普同学跟爷爷学习气功的四个基本动作.由此他联想到热机的四个冲程,以下与做功冲程最相似的是( )
2.(2019常德)前不久,据河南南阳炒作很热的“水氢发动机”的宣传说,“水氢发动机”可以利用水来制取氢气,从而为发动机提供高能燃料.中央电视台对此做了专题报道,认为目前的技术尚不成熟,所谓的“水氢发动机”要真正投入使用还有很长的路要走.对此,下列分析不正确的是( )
A.氢气燃烧无污染是“水氢发动机”备受关注的原因之一
B.氢气是发动机的一种理想燃料,是因为氢气的热值大
C.“水氢发动机”是利用内能做功的机械
D.目前利用水制取氢气耗能高,因此“水氢发动机”的效率很高
参考答案及解析
第12讲 内能 内能的利用
练习一
1.A 【解析】刮风时灰尘在空中飞舞,是尘土颗粒在做宏观上的机械运动,不能说明分子在不停地做无规则运动,A符合题意;酒精瓶盖打开可以嗅到酒精气味,说明酒精分子在不停地做无规则运动,B不符合题意;荷花飘香,说明分子在不停地做无规则运动,使人闻到花香,C不符合题意;热水中加盐让水变咸,说明盐分子在不停地做无规则运动,D不符合题意.故选A.
2.D 【解析】水的比热容比沙子的比热容大,同样受热或冷却的情况下,吸收或放出相同热量,水的温度变化比沙子小,因此,在太阳照射条件相同时,海水比沙滩的温度低,放出相同热量时,海水比沙滩的温度高.故选D.
3.B 【解析】液体很难被压缩说明分子间存在斥力,A不符合题意;两个铅块相互压紧后粘在一起,是因为相互靠近的分子间存在引力,B符合题意;美味佳肴香气扑鼻说明分子在永不停息地做无规则运动,C不符合题意;酒精和水充分混合后总体积变小,这说明分子间存在空隙,D不符合题意.故选B.
4.C 【解析】弯折铁丝时对铁丝做功,铁丝的内能增大,温度升高,是通过做功的方式使物体的内能增加的,A不符合题意;用热水袋取暖是通过热传递的方式增加内能的,B不符合题意;冬天手接触冰块会觉得很冷是通过热传递的方式减小手的内能的,C符合题意;轮胎放气时,轮胎内气体对外做功,内能减小,是通过做功的方式改变物体的内能的,D不符合题意.故选C.
5.B 【解析】由图可知曲轴在连杆的右侧,曲轴顺时针转动使活塞向上运动,进气门和排气门都是关闭的,该冲程为压缩冲程,该过程机械能转化为内能,B正确.故选B.
6.C 【解析】一切物体在任何温度下都有内能,A错误;温度越高,分子运动越剧烈,豆腐的温度越高,闻到的香气越浓,B错误;改变物体内能的方式有做功和热传递,烧豆腐是通过热传递的方式改变豆腐内能的,C正确;热值是燃料本身的一种属性,它的大小只与燃料的种类有关,跟其他因素(如质量、燃烧状况等)无关,D错误.故选C.
7.C 【解析】从滑梯上滑下时臀部发热,是克服摩擦做功,将机械能转化为内能,A错误;用电热水壶烧水,是利用电流的热效应,使电能转化为内能,B错误;内燃机的做功冲程中,将内能转化为机械能,C正确;下压活塞引燃棉花,压缩气体做功,是将机械能转化为内能,D错误.故选C.
8.D 【解析】水沸腾时,尽管继续吸热,但温度保持不变,A错误;煮酸辣粉时,是通过热传递的方式改变了酸辣粉的内能,B错误;“白气”实质上是小水珠,是水蒸气遇冷液化形成的,C错误;酸辣香味四溢是气体的扩散现象,是由于分子在永不停息地做无规则运动,D正确.故选D.
9.扩散 分子在不停地做无规则运动 【解析】闻到浓郁的醋香,属于扩散现象;该现象说明分子在不停地做无规则运动.
10.扩散 分子无规则运动越剧烈 【解析】调味汁的分子运动到米粉里,这是扩散现象,是分子无规则运动的结果;热米粉比冷米粉更容易入味,是因为温度越高,分子无规则运动越剧烈.
11.具有 做功 【解析】一切物体都有内能,所以冰川有内能;钻木取火是通过做功改变物体的内能.
12.比热容 升高 【解析】在相同条件下水的比热容较大,会吸收较多的热量,广泛应用于生活中;水吸热内能增加,温度升高.
13.8×109 内 【解析】200kg燃料油完全燃烧放出的热量为:
Q放=mq=200kg×4.0×107J/kg=8×109J;燃料油在燃烧的过程中将化学能转化为内能.
14.1kg的水温度升高(或降低)1℃时,所吸收(或放出)的热量为4.2×103J 52.5% 【解析】水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)的物理意义是1kg的水温度升高(或降低)1℃时,所吸收(或放出)的热量为4.2×103J;5L水的质量为m=ρ水V=1.0×103kg/m3×5×10-3m3=5kg,升高20℃水吸收的热量为Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×5kg×20℃=4.2×105J;天然气完全燃烧放出的热量Q放=V气q=0.02m3×4.0×107J/m3=8×105J,天然气灶烧水的效率η=
×100%=
×100%=52.5%.
15.
(1)23
(2)不同 水 (3)8.4×103 【解析】
(1)观察温度计的分度值是1℃,且温度在零上,故水的温度是23℃;
(2)用相同的热源对水和煤油加热,加热时间的长短反映水和煤油吸收热量的多少,由实验数据可知加热相同质量的水和煤油,均升高10℃,加热水所用的时间较长,故水的吸热本领更强,同时可以得出相同质量的不同物质,升高相同的温度,吸收的热量不同;(3)由表格数据知,水的质量m=200g=0.2kg,水升高的温度Δt=30℃-20℃=10℃,故水吸收的热量Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×0.2kg×10℃=8.4×103J.
16.解:
(1)由热量计算公式,水吸收的热量
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×10kg×(100℃-20℃)=3.36×106J
(2)0.5kg焦炭完全燃烧释放的热量:
Q放=m1q=0.5kg×3.0×107J/kg=1.5×107J
(3)炉子烧水的效率:
η=
×100%=
×100%=22.4%
17.解:
(1)10-3m3“可燃冰”完全燃烧释放的热量Q可燃冰=V天然气q天然气=164V可燃冰q天然气=164×10-3m3×4×107J/m3=6.56×106J
(2)“可燃冰”放出的热量只有80%被水吸收,则:
Q吸=Q可燃冰η1=6.56×106J×80%=5.248×106J
根据Q吸=cmΔt得:
m水=
=
≈24.99kg
(3)由于发动机的效率为30%,则10-3m3“可燃冰”完全燃烧放出的热量转化为出租车的有用功
W有=Q可燃冰η2=6.56×106J×30%=1.968×106J
可供出租车行驶的距离s=
=
≈2187m≈2.19km.
练习二
1.C 【解析】“花气袭人知骤暖”,意思是通过闻到花香气味知道天气变暖和了,是因为分子的热运动与温度有关,A不符合题意;人造木板粘接剂中的甲醛扩散到空气中,会造成环境污染,B不符合题意;用胶带揭下纸上写错的字,是因为胶带与纸之间有相互的引力,不是斥力,C符合题意;“破镜不能重圆”是分子间的距离太大,作用力很小,D不符合题意.故选C.
2.B 【解析】钻木起火是通过做功改变物体的内能的,A、C、D都是通过热传递改变物体内能的,故选B.
3.D 【解析】热量是一个过程量,不能说物体含有多少热量,只能说吸收或放出热量,A错误;物体的内能增加,可能是做功改变的,也可能是吸收热量改变的,B错误;热量总是由温度高的物体传递给温度低的物体,或由物体的高温部分传递到低温部分,C错误;物体吸收热量,它的温度可能不变,也可能升高,如晶体在熔化过程中,吸热但温度不变,D正确.故选D.
4.B 【解析】在内燃机的压缩冲程中,机械能转化内能,在做功冲程中,内能转化为机械能,因此内燃机有两个冲程发生内能与机械能的相互转化,A错误;内燃机的压缩冲程是活塞压缩气体对气体做功从而增大了气缸内气体的内能,B正确;汽油机是通过火花塞点火,而柴油机是通过喷油嘴压燃点火的,C错误;热机在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功,机械效率不可能达到100%,D错误.故选B.
5.C 【解析】洗衣机工作时,将电能转化为机械能,A错误;电水壶工作时,将电能转化为内能,B错误;用热水泡脚,身体感觉暖和,是通过热传递改变内能的,说明内能可以转移,C正确;根据能量守恒定律可知,能量无论是转化还是转移,能量的总量保持不变,D错误.故选C.
6.C 【解析】由表中数据可知,煤油和冰的比热容相同,所以说不同物质的比热容一定不同的说法是错误的,A错误;由水变成冰,比热容发生了变化,所以说物质的物态发生变化时,比热容可能发生变化,B错误;由于铝的比热容比铜的比热容大,由Q=cmΔt可知,质量相等的铝和铜升高相同的温度时,铝吸收的热量多,C正确;由于水的比热容比煤油的比热容大,由Δt=
可知,质量相等的水和煤油吸收相同的热量,水升高的温度比煤油低,D错误.故选C.
7.扩散 引力 【解析】夏日荷花盛开飘来阵阵花香,说明分子在不停息地做无规则运动,这是扩散现象;荷叶上的两滴露珠接触后合成一滴,表明分子间有引力.
8.大 不变 【解析】火箭是内能转化为机械能,为了获得较大的机械能,必须先获得较大的内能,同时燃料质量尽可能小,因此燃料的热值要大;热值是燃料的性质,与燃料的种类有关,与质量无关,因此质量减小,热值不变.
9.快 小于 【解析】分析图像可知,相同的时间内,甲的温度变化量大,甲的温度升高快;根据公式Q=cmΔt,甲、乙两种物质的质量相等,加热相同的时间它们吸收的热量也是相等的,甲升高的温度值较大,甲的比热容小.
10.做功 2.5×105 【解析】电流通过导体引起的一切能量转化都是电流做功的表现;Q吸=cmΔt=1.0×103J/(kg·℃)×50kg×5℃=2.5×105J.
11.8.4×106 45 【解析】天然气放出的热量Q放=Vq天然气=0.2m3×4.2×107J/m3=8.4×106J,因天然气放出的热量完全被水吸收,故Q吸=Q放,所以水的末温t=
+t0=
+t0=
+25℃=45℃.
12.1.68×106 0.5 【解析】水吸收的热量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×5kg×(98℃-18℃)=1.68×106J;因为η=
×100%,所以木炭完全燃烧放出的热量Q放=
=
=1.68×107J,由Q放=mq得,需要木炭的质量m=
=
≈0.5kg.
13.
(1)吸收的热量 均匀受热
(2)烧杯 先将实验容器预热 (3)如答图所示 色拉油 水
第13题答图
【解析】
(1)实验中选用相同的酒精灯,是为了使单位时间内色拉油和水吸收的热量相同;不断搅拌的目的是使色拉油和水均匀受热;
(2)除色拉油外,还有烧杯吸收热量;为减小这种影响,可先将实验容器预热再进行实验;(3)根据表格数据描点作图,可得水的温度随时间变化的图像;分析图像可知,当色拉油和水升高相同的温度时,色拉油需要的时间短,水需要吸收的热量更多.
14.解:
(1)根据Q=mq得,煤的质量
m煤=
=
=
=1.2×10
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- 第十二讲 内能 内能的利用 第十二 利用
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