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中考物理总复习10_专题十小粒子与大宇宙、机械能和内能PPT课件（福建专用）
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这是一份中考物理总复习10_专题十小粒子与大宇宙、机械能和内能PPT课件（福建专用），共60页。
中考物理 （福建专用）
专题十小粒子与大宇宙、机械能和内能
1.(2020福建,6,2分)用冷水冷却汽车发动机,主要是利用水的 ( )A.比热容大 B.密度大 C.凝固点低 D.沸点高
A组 2016—2020年福建中考题
答案 A 用冷水冷却发动机,是因为水的比热容大,相同质量的水和其他物质相比较,升高相同的温度, 水吸收的热量较多。B、C、D错,A正确。
2.(2020福建,12,2分)疫情期间,某快递公司用无人机进行无接触配送包裹。无人机携带包裹匀速上升时, 包裹的( )A.动能减少,重力势能增加 B.动能不变,重力势能增加C.动能不变,重力势能不变 D.动能增加,重力势能减少
答案 B 无人机携带包裹匀速上升,其质量、速度均不变,所以动能不变,匀速上升,高度增加,重力势能 增加,A、C、D错,B正确。
知识拓展 物体动能的大小与质量和速度有关,质量越大、速度越大,动能越大。重力势能的大小与质 量和高度有关,质量越大、高度越高,重力势能越大。
3.(2019福建,8,2分)下列实例中,属于通过做功改变物体内能的是 ( )A.搓手会发热 B.用冷水冷却热鸡蛋C.晒太阳取暖 D.给热咖啡加冰降温
答案 A 搓手会发热,是搓手时克服摩擦力做功,手的内能增大,温度升高,A正确;用冷水冷却热鸡蛋,是 通过热传递改变物体内能,B错误;晒太阳取暖,是通过热传递改变物体内能,C错误;给热咖啡加冰降温,是 通过热传递改变物体内能,D错误。故选A。
知识归纳 改变内能的方式有两种:做功和热传递。它们在改变内能上是等效的。
4.(2019福建,10,2分)如图的四幅图选自中国古代科技著作《天工开物》,下列说法正确的是 ( ) A.“试弓定力”中弓的重力与秤砣的重力是一对平衡力B.“赶稻及菽”中牛拉犁的力大于犁拉牛的力C.“透火焙干”中把湿纸贴在热墙上可加快纸中水分升华D.“炒蒸油料”中在同一灶台上同时炒和蒸可提高能源利用率
答案 D “试弓定力”中弓与秤砣的平衡是属于杠杆的平衡,满足杠杆的平衡条件,而不是弓的重力 与秤砣的重力二力平衡,A错误;“赶稻及菽”中牛拉犁的力与犁拉牛的力是一对相互作用力,大小相等, B错误;升华是物质从固态直接变成气态,而水从液态变成气态为汽化,C错误;“炒蒸油料”中在同一灶 台上同时炒和蒸,在放出的热量相同时,利用的热量较多,则能源的利用率提高,D正确。故选D。
5.(2019福建,11,2分)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
答案 C 由表中数据可以看出,煤油和冰的比热容相同,A错误;水的比热容和冰的比热容不同,B错误; 根据Q吸=cmΔt可知,在质量相等、升高的温度相同时,由于铝的比热容比铜的大,因此铝吸收的热量较多, C正确;由Δt= 可知,质量相等、吸收的热量相同时,比热容大的物质温度升高得较少,水的比热容较大,因此水升高的温度较少,D错误。故选C。
解题关键 认真分析表中的数据和掌握热量的计算公式是解答本题的关键。
6.(2019福建,15,2分)踢毽子是一项有益的体育活动。如图,毽子某次被踢出后,竖直上升经过某一位置时,毽子的动能和重力势能分别为Ek1和Ep1,下落经过同一位置时,毽子的动能和重力势能分别为Ek2和Ep2,则( )A.Ek2>Ek1 B.Ek2Ep1 D.Ep2答案 B 下落经过同一位置时,毽子的质量、高度均相同,故毽子的重力势能不变,C、D错误;由毽子 的形状可知,毽子在运动过程中,空气的阻力不可忽略,因此,毽子在上升与下落过程中,克服空气阻力做 功,部分机械能转化为内能,故其动能会减少,因此Ek2知识拓展 掌握动能和重力势能大小的影响因素及机械能与内能的转化是解决本题的关键。
7.(2018福建A,6,2分)福建沿海地区昼夜温差较小,而内陆沙漠地区昼夜温差较大。这主要是因为海水与 砂石相比具有较大的 ( )A.密度 B.内能 C.比热容 D.质量
答案 C 沿海地区水多,气候受海水影响较大,根据Q=cmΔt得Δt= ,沿海地区和内陆地区相同质量的水和砂石在吸收(或放出)相同热量的情况下,因海水的比热容大于砂石的比热容,故沿海地区昼夜温差 小,而内陆沙漠地区昼夜温差较大。故选C。
8.(2017福建,7,2分)下列利用改变内能对外做功的设备是( )A.洗衣机 B.柴油机 C.收音机 D.电视机
答案 B 洗衣机、收音机和电视机都是将电能转化为其他形式的能,是通过电流做功的设备;柴油机 是把内能转化为机械能的机器,是利用改变内能对外做功的设备。
9.(2018福建A,19,2分)合理分类和利用垃圾可以变废为宝。在一定条件下,1吨垃圾能“榨”出170 kg燃 料油,若燃料油的热值为4.0×107 J/kg,则这些燃料油完全燃烧释放出的热量为 J,燃烧时燃料油 的化学能转化为 能。
答案 6.8×109 内
解析 根据Q放=mq=170 kg×4.0×107 J/kg=6.8×109 J;燃料油燃烧时会放出热量,化学能转化为内能。
10.(2020福建,27,4分)用钢球、木块和带有斜槽的长木板,探究物体的动能跟哪些因素有关。 甲 乙(1)如图甲,让钢球从斜槽上的某一高度由 开始运动,撞击水平面上的木块。钢球撞击木块时具 有的动能大小可通过木块移动的距离来反映。(2)如图乙,将钢球置于斜槽上更高的位置重复上述实验。实验表明,钢球质量一定时,从斜槽越高的位置
开始运动,撞击木块的速度越大,钢球的动能越 。(3)探究动能跟质量的关系时,应选择让质量 的钢球从斜槽高度 的位置开始运动。(选 填“相同”或“不同”)
答案 (1)静止 (2)大 (3)不同 相同(4分)(每空1分)
解析 (1)让钢球从同一高度由静止开始运动,是为了使钢球撞击木块时具有相同的速度。(2)物体的动 能和质量、速度有关。钢球的质量一定时,速度越大,动能越大。(3)利用控制变量法探究物体动能和质 量的关系时,应将质量不同的钢球从同一高度由静止开始运动。
解题关键 钢球释放时在斜槽上的高度决定撞击木块的速度大小,钢球动能大小通过木块移动的距离 来判断。
11.(2017福建,26,6分)利用如图甲所示的实验装置探究“沙子和水的温度变化与吸热的关系”。操作如下:
(1)在两烧杯中分别装入初温相同且 相等的沙子和水;(2)用相同的酒精灯火焰加热,并用玻璃棒不断搅拌,每隔相同的时间记录一次温度,其中某时刻的温度如 图乙所示,其示数为 ℃。根据实验数据绘制成温度与时间的关系图像,如图丙所示;(3)实验中,是通过比较 来间接反映沙子和水所吸收的热量;(4)分析图像可知,对于质量相等的沙子和水,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。由此可见, 的比热容较大。
答案 (1)质量 (2)39 (3)加热时间 (4)沙子 水 水
解析 (1)为了研究水与沙子比热容的大小,实验时,要控制水与沙子的初始温度、质量相等;(2)温度计 的分度值是1 ℃,此时的温度是39 ℃;(3)实验中,是通过比较加热时间来间接反映沙子和水吸收的热量; (4)分析图像可知,对于质量相等的沙子和水:吸收相等热量,升温较快的是沙子;若使两者升高相同的温 度,水加热时间较长,说明水吸收的热量较多;由此可见水的比热容较大。
B组 2016—2020年全国中考题组考点一 机械能及其转化1.(2020安徽,13,2分)一人造地球卫星沿椭圆轨道运行,我们把卫星运行过程中离地球最近的一点叫近地 点,最远的一点叫远地点(如图所示)。已知卫星在运行过程中机械能保持不变,那么 ( )A.卫星在远地点的势能最大、动能为零B.卫星在近地点的动能最大、势能为零C.卫星从近地点向远地点运动过程中,势能增大、动能减小D.卫星从近地点向远地点运动过程中,动能增大、势能减小
答案 C 卫星在运行过程中机械能守恒,卫星在远地点时势能最大,动能最小,但速度不为零,所以动能 不为零,故A错误;卫星在近地点时动能最大,势能最小,但势能不为零,故B错误;根据以上分析可知,卫星 从远地点向近地点运动的过程中,势能减小,动能增大,卫星从近地点向远地点运动的过程中,势能增大, 动能减小,故C正确,D错误。
解题技巧 近地点处,卫星距离地面的高度最小,远地点处,卫星距离地面的高度最大,从而分析卫星的动 能和势能的大小关系。
2.(2019安徽,12,3分)如图所示,在光滑的水平台面上,一轻弹簧左端固定,右端连接一金属小球,O点是弹 簧保持原长时小球的位置。压缩弹簧使小球至A位置,然后释放小球,小球就在AB间做往复运动(已知 AO=OB)。小球从A位置运动到B位置的过程中,下列判断正确的是 ( ) A.小球的动能不断增加B.弹簧的弹性势能不断减少C.小球运动到O点时的动能与此时弹簧的弹性势能相等D.在任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变
答案 D 小球在做往复运动的过程中,弹簧的弹性势能与小球的动能相互转化。由题知,O点是弹簧保 持原长时小球的位置,则AO段弹簧处于压缩状态,OB段弹簧处于拉伸状态;小球从A运动到O的过程中, 弹簧逐渐恢复原状,形变程度变小,弹性势能变小,小球所受弹力方向向右、速度不断增大,动能变大,此 过程中弹簧的弹性势能转化为小球的动能;到达O点时,弹簧恢复原长,弹簧的弹性势能为零,小球所受弹 力为零,此时小球的速度最大,动能最大;小球从O运动到B的过程中,弹簧被拉长,形变程度变大,弹性势能 变大,此时小球所受弹力方向向左、速度不断减小,动能减小,此过程中小球的动能转化为弹簧的弹性势 能,小球从A位置运动到B位置的过程中,小球的动能先增大后减小,弹簧的弹性势能先减小后增大,故A、 B错误。小球运动到O点时的动能最大,此时弹簧的弹性势能为零,所以两者不相等,故C错误。“光滑的 水平台面”表示小球不受摩擦力,因为不受摩擦力,所以小球和弹簧组成的系统机械能守恒,则在任一位 置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变,故D正确。
审题指导 注意题中O点是弹簧保持原长时小球的位置,说明小球在O点时,弹簧的弹性势能为零。水平 台面光滑,没有外力对小球和弹簧做功,所以整个系统能量守恒。
知识归纳 (1)动能的大小与物体的质量、速度有关,质量越大、速度越大,则动能越大。(2)弹性势能的 大小与物体的弹性形变程度有关,形变程度越大,弹性势能越大。
3.(2020河北,25,3分)蹦极是一种运动游戏。图中A点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置,B点是游戏者所能到达的最低点。当游戏者离开跳台向A点运动的过程中(忽略空气阻力),其重力势能逐渐转化为 能;游戏者从A点到B点的过程中,绳子具有的 能逐渐增加;到达B点时游戏者受到的弹力大于重力,所以游戏者在B点时 (选填“是”或“不是”)处于平衡状态。
答案 动 弹性势 不是
解析 游戏者离开跳台向A运动的过程中,重力势能随高度的减小而减小,动能随速度的增大而增大,故 其重力势能转化为动能;从A点到B点的过程中,绳子伸长的长度越来越大,弹性形变程度越来越大,故它 具有的弹性势能逐渐增加;在B点时游戏者受到的弹力大于重力,合力不是零,所以处于非平衡状态。
4.(2018湖北黄冈,9,3分)暴雨天,在山体滑坡的地方,极易发生泥石流。原因之一是,在雨水的作用下,滑坡 处的泥石与地面(泥石)之间的 减小了。泥石流在向下游流动的过程中, (填主要的能量转化)。与水流相比,由于相同体积泥石流的质量较大,故具有的 能较大,其造成 的破坏和损失更大。因此,暴雨天,尤其在山体滑坡的地方,要加强防范泥石流灾害。
答案 摩擦力 重力势能转化为动能 机械
解析 在雨水的作用下,滑坡处的泥石与地面(泥石)之间的摩擦力减小了;泥石流向下游流动,高度降低, 速度变大,重力势能转化为动能;重力势能的大小与质量和高度有关,动能的大小与速度和质量有关,与 相同体积的水流相比,泥石流的质量较大,相同的高度,相同的速度,泥石流的重力势能和动能都较大,因 此机械能也较大。
审题关键 根据“山体滑坡”可以明白第一空填摩擦力,“质量较大”提示同学们考虑机械能的大小。
解题关键 掌握影响摩擦力、重力势能、动能大小的因素是解答本题的关键。
5.(2020辽宁营口,30,7分)在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中,小欣同学设计了如图 甲、乙、丙所示的三次实验。让铁球从同一斜面上某处由静止开始向下运动,然后与放在水平面上的 纸盒相碰,铁球与纸盒在水平面上共同移动一段距离后静止。 甲 乙 丙
(1)要探究动能大小与物体质量的关系,应保证铁球达到水平面的 相同,为了达到这一目的所采 取的具体操作方法是使小球 。(2)选用甲、丙两次实验可以得出的结论是:物体质量相同时, 。(3)三次实验中,碰撞前动能最小的是图 (选填“甲”、“乙”或“丙”)中的小球,原因是 。(4)小欣同学联想到“探究阻力对物体运动的影响”时,也用到了斜面,让小车从斜面顶端由静止滑下,比 较在不同表面滑行的距离(如下表),小车在三个表面克服摩擦力做功 (选填“相等”或“不相 等”);若水平面绝对光滑,小车将做 运动。
答案 (1)速度 从斜面的同一高度由静止滚下(2)速度越大,动能越大 (3)丙 纸盒被推动的距离最小 (4)相等 匀速直线
解析 (1)要探究动能与物体质量的关系,应保证铁球到达水平面的速度相同,操作方法是使铁球从斜面 的同一高度由静止滚下。(2)甲、丙两次实验中,控制铁球的质量相同,分别从不同高度由静止滚下,改变 了铁球到达水平面的速度,通过题中两图对比可知,质量相同的铁球,滚下时的高度越高,到达水平面的速 度越大,纸盒被推动的距离越远,铁球动能越大。(3)实验中,应用转换法通过比较纸盒被推动的距离来判 断铁球动能的大小,题图丙中纸盒被推动的距离最小,故铁球的动能最小。(4)三次实验中同一小车从同 一斜面顶端由静止滑下,到达水平面时的速度相同,即具有的机械能相同,最终停下来,是因为运动过程中 克服摩擦力做功,机械能全部转化成了内能,所以小车在三个表面克服摩擦力做功相等;由实验现象可 知,水平面越光滑,受到的阻力越小,小车运动距离越大,在此实验的基础上推理得出:若水平面绝对光滑, 小车在水平方向上受到的阻力为0,将以恒定不变的速度永远运动下去,即做匀速直线运动。
考点二 内能1.(2020安徽,11,2分)关于温度、热量和内能,下列说法正确的是 ( )A.0 ℃的物体也具有内能B.只要物体放出热量,温度就一定降低C.物体温度越高,含有的热量越多D.热量总是从内能大的物体传递给内能小的物体
答案 A 一切物体都具有内能,0 ℃的物体也具有内能,故A正确;晶体物质凝固过程对外放出热量,温 度不变,故B错误;热量是过程量,不能说物体含有多少热量,故C错误;热量总是从温度高的物体传递给温 度低的物体,故D错误。
易错提醒 本题易错选B,误认为物体放出热量,温度一定降低,忽略了晶体物质凝固过程中放出热量,温 度不变的情况;本题易错选C,把内能与热量混在一起,热量是描述热传递过程中内能的变化量,故不能说 物体含有多少热量。
2.(2019四川成都,A12,2分)关于分子和物体内能,下列说法正确的是 ( )A.杯子里的水可以任意倒出,说明水分子间没有引力B.固体间能扩散,表明固体物质分子是运动的C.把0 ℃的冰块加热熔化成0 ℃的水,其内能不变D.用力搓手,手发热是通过热传递增加手的内能
答案 B 液体分子间存在引力作用,但比较弱,所以表现出流动性,杯子里的水可以任意倒出是因为水 受到了重力作用,不能表明分子间没有引力,A项错误;固体间能扩散,表明固体分子在做永不停息的无规 则运动,B项正确;0 ℃的冰块熔化成0 ℃的水,要吸收热量,其内能增加,C项错误;搓手时手发热是通过做 功的方式增加了手的内能,D项错误。
3.(2020山西,37,2分)新冠疫情期间,科学家为了说明戴口罩防护的重要性,用高速摄像机拍下了打喷嚏的过程。如图所示,数万个几微米到几十微米的小液滴(气溶胶),组成高密度喷射物,最远可达8米,大量病毒随产生的小液滴传播开来。小明认为病毒随喷嚏向四周飞散是扩散现象。你认为他的说法是否正确 (选填“正确”或“不正确”),你判断的依据是 。
答案 不正确 小液滴不是分子(答案合理即可)
解析 分子用肉眼是看不到的。小液滴不是单个的分子,每个小液滴内部都包含无数个分子,所以不能 认为小液滴向四周飞散是分子运动形成的扩散现象。
4.(2017江西,7,2分)如图所示,两个容积相同的保温杯,同时装满温度相同的热水,过了一会儿,甲杯的外壁 比乙杯热,由此可判断 杯保温性能较好,杯壁变热是通过 的方式改变了它的内能。
答案 乙 热传递
解析 两个杯子中的热水的散热过程,是热量从内向外转移的过程。甲杯的外壁比乙杯热,说明甲杯的 散热多,保温效果差,乙杯外壁温度低,说明保温效果好。
考点三 比热容1.(2020北京,13,2分)依据表格中的数据,下列说法正确的是 ( )
A.一杯水倒出一半,杯内剩余水的比热容变小 B.水和砂石放出相等热量,水的温度降低得较多C.水的比热容表示水的温度升高1 ℃吸收的热量是4.2×103 JD.质量相等的水和煤油,吸收相等热量,煤油温度升高得较多
答案 D 物质的比热容与质量无关,A错误;由Q放=cmΔt可知,水和砂石的质量关系不确定,温度降低的 多少就无法确定,B错误;水的比热容表示质量为1千克的水温度升高1 ℃吸收的热量为4.2×103 J,C错误; 由Q吸=cmΔt可知,水和煤油质量相等时,吸收相等热量,煤油的比热容较小,温度升高较多,D正确。
2.(2020江苏连云港,11,2分)沿海地区昼夜温差比内陆地区昼夜温差小是因为水的 。质量 为10 kg 的水温度升高20 ℃所吸收热量为 J[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]。
答案 比热容大 8.4×105
解析 水的比热容大,根据Δt= 可知,在吸收热量、质量相同的情况下,水的温度改变量小。水吸收的热量Q吸= c水mΔt =4.2×103 J/(kg·℃)×10 kg×20 ℃= 8.4×105 J。
3.(2019重庆A,10,2分)如图所示,重庆网红“木桶鱼”是在木桶里放入高温的鹅卵石,再加入调制好的鱼 和汤,鹅卵石放热使汤沸腾,则质量为1 kg的鹅卵石从300 ℃降到250 ℃放出的热量是 J;用锅盖 紧密盖住木桶,桶内气压升高,则汤的沸点会 (选填“升高”“降低”或“不变”)。[c鹅卵石=0.8× 103 J/(kg·℃)]
答案 4×104 升高
解析 鹅卵石放出的热量Q=c鹅卵石mΔt=0.8×103 J/(kg·℃)×1 kg×(300 ℃-250 ℃)=4×104 J;液体的沸点与气 压有关,随着气压的增大而升高。
4.(2018内蒙古包头,8,4分)在研究“不同物质的温度变化与吸热关系”实验中,取质量和初温都相同的 甲、乙两种液体,分别装入相同烧杯中,用相同的加热器加热,如图A所示。
(1)图B为某时刻的温度,其示数为 ℃。(2)分析图C可知:吸收相同热量, 液体升温更高; 液体更适合作汽车发动机的冷却液。(3)若甲、乙液体从图C所示的初温分别升高到40 ℃和35 ℃,吸收热量之比为2∶1,则甲、乙液体的比热 容之比为 。
答案 (1)39 (2)乙 甲 (3)3∶2
解析 (1)由图B可知该温度计的分度值为1 ℃,示数为39 ℃;(2)由于相同的电加热器在相同的时间内放 出的热量相等,由C图可知,在相同的加热时间内,甲、乙两种液体吸收相同的热量,乙液体的温度升高得 多,则乙液体的比热容小,甲液体的比热容大,因此,甲液体更适合作汽车发动机的冷却液。(3)由Q吸=cmΔ t得: = ,把题给数据代入解得: = 。
考点四 内能的利用1.(2020江苏南京,7,2分)图甲是内燃机某冲程的工作示意图,图乙四个事例中能量转化与之相同的是 ( ) 甲 乙
答案 A 由图甲可知内燃机处于做功冲程,此过程中内能转化为机械能。瓶塞冲出,是水蒸气的内能 转化为瓶塞的机械能,A项正确;搓手取暖、压缩气体、钻木取火,均是将机械能转化为内能,B、C、D项 错误。
解题关键 判断内燃机处于哪个冲程,可以从进、排气门开闭情况和活塞运动方向综合判断,如果进、 排气门关闭,活塞向下运动则是做功冲程。
2.(2020黑龙江齐齐哈尔,6,2分)汽车已经成为现代生活中不可缺少的一部分,现代汽车多数采用四缸汽 油发动机,每个气缸都进行四冲程循环。如图所示是汽油机工作的四个冲程示意图,其中表示做功冲程 的是 ( )
答案 C A图中,进气门打开,排气门关闭,活塞向下运动,为吸气冲程;B图中,进气门和排气门均闭合,活 塞向上运动,为压缩冲程;C图中,火花塞产生电火花,燃气推动活塞向下运动,为做功冲程;D图中,进气门 关闭,排气门打开,活塞向上运动,为排气冲程。
3.(2019江西,13,3分)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 ( )
答案 C 热机做功冲程的主要特点是对外做功,燃料燃烧产生的内能转化为机械能。小普同学跟爷爷 学习气功的四个基本动作中,只有排山倒海与做功冲程相似。故应选C。
审题技巧 本题是用类比的方式来表示热机工作过程。将每个图下的文字说明与热机的四个冲程进行 对比,找出其中与对外做功相似的动作。
4.(2020广西北部湾经济区,21,3分)如图所示,将活塞迅速下压,玻璃筒底的棉花被点燃。此过程是通过 的方式增加了筒内空气的内能,能量转化方式与汽油机的 冲程相同。某汽油机在一次 工作中消耗了2 kg汽油,对外做功为2.3×107 J, 则汽油机的效率是 。(汽油热值为4.6×107 J/kg)
答案 做功 压缩 25%
解析 将活塞迅速下压,活塞的机械能转化为空气的内能,通过做功的方式增加了筒内空气的内能;能量 转化方式与汽油机的压缩冲程相同;2 kg汽油完全燃烧放出的热量Q=mq=2 kg×4.6×107 J/kg=9.2×107 J,则 汽油机的效率η= ×100%= ×100%=25%。
5.(2020四川南充,15,2分)若一辆小汽车一年行驶一万公里,消耗1 t汽油,这些汽油完全燃烧放出 J的热量;某次行驶过程中,该汽车汽油机曲轴的转速为3 600 r/min,在1 s内汽油机对外做功 次。 (q汽油=4.6×107 J/kg)
答案 4.6×1010 30
解析 汽油完全燃烧放出的热量Q=mq汽油=1 000 kg×4.6×107 J/kg=4.6×1010 J;汽油机曲轴的转速为3 600 r/min=60 r/s,曲轴每转2 r完成一个工作循环,对外做功一次,故1 s内汽油机对外做功的次数: =30次。
C组 教师专用题组考点一 机械能及其转化1.(2019四川成都,A10,2分)如图所示的情景中,关于能量的说法正确的是 ( ) A.水力发电,将电能转化为机械能B.在空中飞行的C919,只具有重力势能C.张弓待发,弓静止,所以没有能量D.过山车冲上高处的过程中,重力势能增加
答案 D 水力发电将水的机械能转化为电能,A项错误;在空中飞行的C919具有动能和重力势能,B项 错误;张弓待发,弓具有弹性势能,C项错误;过山车冲上高处过程中,质量不变,高度增加,所以重力势能增 加,D项正确。
知识归纳 1.机械能包括动能和势能;2.动能大小与物体的质量、速度有关;3.重力势能大小与物体的质量、被举高的高度有关;4.弹性势能大小与物体的弹性形变量和材料有关。
2.(2019湖南长沙,24,3分)下列有关机械能及其转化的说法正确的是 ( )A.弯弓射箭,箭的动能转化为弓的弹性势能B.拦河大坝使上游的水位升高,提高了水的重力势能C.蹦床运动员从高处落下,其动能转化为重力势能D.人造卫星从近地点飞向远地点时势能减小,动能增大
答案 B 弯弓射箭时,弓的弹性势能转化成箭的动能,故A错误。蹦床运动员从高处落下时,其重力势 能转化为动能,故C错误。人造卫星在从近地点飞向远地点的过程中,受地球引力作用,速度逐渐减小,即 动能在减小,但势能在增加,故D错误。
3.(2017四川成都,A13,2分)2017年4月20日19时41分35秒,“天舟一号”货运飞船在文昌航天发射中心由 “长征七号遥二”运载火箭成功发射升空。在它们加速升空的过程中,关于火箭搭载的“天舟一号” 货运飞船的能量下列说法正确的是 ( )A.机械能的总量不变 B.机械能的总量变小C.动能不变 D.重力势能变大
答案 D 在它们加速升空的过程中,火箭搭载的“天舟一号”货运飞船的动能增大,重力势能增大,机 械能增大,故D正确,A、B、C错误。
思路分析 动能和势能的总和叫机械能,动能大小与物体的质量和速度有关,重力势能大小与物体的质 量和所处的高度有关。
审题技巧 抓住题中的关键点“加速升空的过程”,据此判断动能、重力势能及机械能的大小变化。
4.(2017云南昆明,16,2分)用细线悬挂的小球从如图所示位置静止释放,若忽略空气阻力,那么小球在最高 点的势能 下降至最低点的动能;实际上,小球在摆动过程中,会与空气摩擦产生热,摆幅逐渐减 小,最终停下来,那么在摆动过程中由于摩擦而转化的内能 小球在最高点所具有的势能。(填 “大于”、“等于”或“小于”)
答案 等于 等于
解析 机械能等于动能与势能总和。如果忽略空气阻力,则小球在摆动过程中机械能守恒,小球在最高 点的势能会全部转化为在最低点的动能。实际摆动过程中,小球克服摩擦做功,最终停下来时,机械能总 量全部转化为内能,即由于摩擦的而转化的内能等于在最高点具有的势能。
解题关键 小球在摆动过程中机械能是否守恒关键是看是否受到阻力作用。
5.(2017陕西,32,7分)小柯在课外活动时,偶然将两个弹性球叠放在一起同时自由下落,发现上面小球反弹 的高度大于下落的高度,于是,他想探究同一个上面小球反弹的高度与哪些因素有关。为此,他提出了三 个猜想:①与两个弹性球下落的高度有关;②与下面弹性球的质量有关;③与下面弹性球的材料有关。
为了验证猜想,小柯选取了质量为10 g的A球作为上面的反弹小球,用体积相同的B、C、D三个球分别作为下面的弹性球,如图所示。B、C两球质量相同但材料不同,C、D两球材料相同但质量不同。小柯在 同一水平地面上做了多次实验,实验数据如下表:
(1)小柯实验选取的测量工具有电子秤和 。(2)A球下落过程中,将重力势能转化为它的 能。(3)比较三次实验序号 ,可以初步得出的结论是:在下面弹性球的质量、材料等 条件一定时, 下落高度越高,上面弹性球反弹的高度越高。(4)比较实验序号4、7(或5、8或6、9),可以初步得出的结论是:在下面弹性球的材料、下落高度等条件 一定时, ,上面弹性球反弹的高度越高。(5)为了探究猜想③,除了选取A球作为上面的反弹小球外,还应在B、C、D三个弹性球中选择 两球进行实验。(6)实验表明,每次所测A球反弹的高度总比下落高度要高,是因为在两球碰撞时下面弹性球对上面A球做 功,使A球机械能总量 (选填“增大”“减小”或“不变”),这一现象 (选填“违背” 或“不会违背”)能量守恒定律。
答案 (1)刻度尺(或卷尺) (2)动 (3)1、2、3(或4、5、6或7、8、9) (4)下面弹性球的质量越大 (5)B、C(或B和C) (6)增大 不会违背
解析 (1)由题意知缺少测量长度的工具——刻度尺;(2)A球在空中下落时,高度降低,速度增大,重力势能 转化为它的动能;(3)通过比较1、2、3(或4、5、6或7、8、9)可知,在下面弹性球的质量、材料等条件一 定时,下落高度越高,上面弹性球反弹的高度越高;(4)比较4、7(或5、8或6、9)可知,在下面弹性球的材 料、下落高度一定时,下面弹性球的质量越大,上面弹性球反弹的高度越高;(6)为了验证反弹高度与下面 弹性球的材料有关,可以选择B、C(或B和C)进行实验;下面的弹性球对A球做功,则有一部分能量从下面 弹性球转移给A球,A球的机械能增加;能量守恒定律在任何时候都是成立的,所以不会违背能量守恒定律。
方法技巧 物理学中对于多因素(多变量)的问题,常常采用控制变量的方法,把多因素的问题变成多个 单因素的问题,而只改变其中的某一个因素,从而研究这个因素对现象、结果的影响,分别加以研究,最后 再综合分析,这种方法叫控制变量法。
考点二 内能1.(2019湖南长沙,22,3分)“端午节”吃粽子的习俗中,蕴含了丰富的物理知识。下列说法中正确的是 ( )A.煮粽子的过程利用做功的方法提高了粽子的内能B.闻到粽子的香味表明分子在不停地做无规则的运动C.剥粽子时总有一些糯米粘到粽叶上,是因为分子间存在斥力D.蒸粽子时用的铁锅的比热容比水的大
答案 B 煮粽子的过程是利用热传递的方法提高粽子的内能的,故A错误;闻到粽子的香味表明分子在 不停地做无规则的运动,故B正确;剥粽子时总有一些糯米粘到粽叶上,是因为分子间存在引力,故C错误; 铁的比热容是0.46×103 J/(kg·℃),而水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃),故D错误。
解题关键 本题关键在于对内能知识的理解和简单运用。
2.(2018湖北武汉,12,3分)在室温下,用绷紧的橡皮膜把一个空锥形瓶的瓶口封上,然后把瓶子放入热水 中,如图所示,橡皮膜会向外凸。下列关于瓶内气体的描述错误的是 ( )
A.分子的无规则运动会加剧B.内能会增大 C.质量会不变D.压强会减小
答案 D 把瓶子放入热水中,由于热传递,瓶内气体的内能会增大,温度会升高,温度越高,分子无规则运 动越剧烈,故A、B正确;质量是物体的属性,与物体的温度无关,故瓶内气体的质量不会变化,C正确;瓶内 气体温度升高,压强会增大,D错误。故选D。
3.(2016江苏南京,2,2分)关于粒子和宇宙,下列认识中正确的是 ( )A.分子间仅存在吸引力,不存在排斥力B.在质子、电子和原子中,尺度最小的是质子C.根据银河系的直径大约为8万光年,可知光年是时间单位D.科学家在研究物质内部结构时,常应用建立“模型”的方法
答案 D 分子间同时存在着引力和斥力,A项错误;原子是由原子核和核外电子组成的,原子核是由质 子和中子组成的,在质子、电子和原子中,尺度最小的是电子,B项错误;光年是光在1年中通过的路程,故 光年是长度单位,C项错误;科学家研究物质内部结构时,常应用建立模型的方法,D项正确。
4.(2017上海,10)2017年5月,我国自主研制的C919大型客机在上海首飞成功。客机飞行时,以地面为参照 物,客机是 的(选填“运动”或“静止”);客机下降过程中,其重力势能 (选填“增 大”、“不变”或“减小”);客机着陆后减速滑行过程中,客机轮胎表面的温度会升高,这是通过 的方式改变其内能的。
答案 运动 减小 做功
解析 客机飞行时,相对于地面位置在发生变化,则以地面为参照物,客机是运动的;客机下降过程中,高 度逐渐降低,其质量不变,则其重力势能减小;客机着陆后减速滑行过程中,克服摩擦力做功,机械能转化 为内能,即通过做功的方式改变轮胎的内能。
思路分析 物体位置的变化叫机械运动;重力势能大小与物体的质量和所处的高度有关;内能改变的方 式有做功和热传递两种。
审题技巧 审题时需要抓住文字叙述的关键语句,如“客机下降”、“客机着陆后减速滑行过程中”, 这些关键语句决定着答案内容。
考点三 比热容1.(2019浙江杭州,11,3分)对于同一物态的某种物质,根据c= 得知 ( )A.比热跟热量成正比B.比热跟质量成反比C.比热跟温度变化成反比D.吸收或放出的热量跟质量与温度变化的乘积之比是个恒量
答案 D 比热是物质本身的一种性质,其值只取决于物质本身,与物质质量大小、温度改变的多少及 物质吸收或放出热量的多少无关。且每种物质都有自己的比热,不同物质的比热一般不同,同种物质的 比热在同一状态下相同,不同状态下可能不同,故选项A、B、C错误;单位质量的某种物质温度升高或降 低1 ℃吸收或放出的热量,叫做这种物质的比热,而对于同一物态的某种物质,c是恒定不变的,D正确。故 选D。
2.(2017上海,6,2分)两个质量不同的金属块,放出相同热量,降低相同温度,则 ( )A.质量大的金属块的比热容一定大B.质量大的金属块的比热容一定小C.质量大的金属块的比热容可能大D.两个金属块的比热容有可能相同
答案 B 由公式Q=cmΔt可知,当两个质量不同的金属块降低相同的温度,放出相同的热量时,它们的比 热容与质量的乘积一定相同,故质量大的比热容一定小,应选B。
3.(2017内蒙古包头,9,3分)物理兴趣小组用如图所示的实验装置测量某品牌食用油的比热容。将初温都是26 ℃的水和食用油分别加入两个完全相同的烧杯里,用相同的酒精灯同时对它们加热。 (1)在烧杯中加入水和食用油时,除了要控制它们的初温相同外,还要控制它们的 相同。(2)实验中搅拌器的作用是 。(3)加热一段时间后,温度计显示水和食用油的温度分别为36 ℃和46 ℃,该食用油的比热容c油= J/(kg·℃)。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
答案 (1)质量 (2)使液体受热均匀 (3)2.1×103
解析 (1)根据控制变量法的思想,可知取初温相同、质量相同的水和食用油,让它们吸收相同的热量,比 较升高温度的多少才有意义。(2)使用搅拌器可使两种液体受热均匀。(3)Δt水=36 ℃-26 ℃=10 ℃,Δt油=46 ℃-26 ℃=20 ℃因用相同酒精灯加热相同时间,则有Q水吸=Q油吸即c水m水Δt水=c油m油Δt油得c油= c水=2.1×103 J/(kg·℃)。
考点四 内能的利用1.(2019湖北武汉,11,3分)如图所示是四冲程汽油机的剖面图,关于其四个冲程的描述正确的是 ( ) A.吸气冲程中,汽油和空气的混合物进入汽缸B.压缩冲程中,通过做功的方式使汽缸内气体的内能减小C.做功冲程中,燃料释放的能量绝大部分转化为机械能D.排气冲程中,废气带走了燃料释放的能量的极少部分
答案 A 汽油机在吸气冲程中,进气门打开,排气门关闭,活塞向下运动,汽油和空气的混合物进入汽缸, 故A正确;在压缩冲程中,进气门和排气门都关闭,活塞向上运动,汽缸内气体被压缩,此过程是机械能转化 为内能的过程,汽缸内气体的内能增加,故B错误;在做功冲程中,燃料燃烧释放的能量大部分因克服摩 擦、发生热传递而散失,只有一少部分转化为机械能,故C错误;在排气冲程中,废气会带走大部分能量,故 D错误。
易错点拨 本题易错选D,误认为汽油机把内能转化为机械能,废气带走的热量少,实际上,汽油机排出的 废气会带走大量的热量。
知识归纳 四冲程汽油机的一个工作循环有四个冲程,分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气 冲程,其中做功冲程对外做功,将内能转化为机械能;压缩冲程将机械能转化为内能。
2.(2018四川成都,A3,2分)在四冲程汽油机的一个工作循环中,将内能转化为机械能的冲程是 ( )A.吸气冲程 B.压缩冲程C.做功冲程 D.排气冲程
答案 C 四冲程汽油机的一个工作循环由四个冲程组成:吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲 程;其中压缩冲程将机械能转化为内能;做功冲程将内能转化为机械能,故C正确。
解题关键 掌握做功冲程是把内能转化为机械能;压缩冲程是把机械能转化为内能是解答本题的关键。
知识拓展 汽油机一个工作循环有四个冲程,发生两次能量转化,曲轴转动两周,做一次功。
3.(2019黑龙江齐齐哈尔,17,2分)如图所示是观察海波熔化现象的实验装置,海波在熔化过程中温度不变, 内能 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。实验过程中完全燃烧了5 g酒精,放出的热量为 J。(q酒精=3.0×107 J/kg)
答案 变大 1.5×105
解析 海波熔化过程中在不断吸收热量,其内能增大;完全燃烧5 g酒精,放出的热量Q放=mq酒精=5×10-3 kg× 3×107 J/kg=1.5×105 J。
4.(2017广东,11,3分)“可燃冰”是一种新型能源,主要成分是甲烷,可直接点燃,燃烧后几乎不产生任何 残渣,所以“可燃冰”是一种 能源(选填“清洁”或“污染”);1 m3甲烷完全燃烧能产生 J热量,这些热量可以使 kg的水从20 ℃加热至100 ℃。[设甲烷的热值q甲烷=4.2×107 J/m3;c水=4. 2×103 J/(kg·℃)]
答案 清洁 4.2×107 125
解析 “可燃冰”燃烧后不产生任何残渣,所以它属于清洁能源;1 m3甲烷完全燃烧产生的热量Q放=Vq甲烷=1 m3×4.2×107 J/m3=4.2×107 J;忽略热损失的情况下,水吸收的热量等于甲烷完全燃烧放出的热量,有Q吸=Q放=4.2×107 J;由Q吸=c水m水(t-t0)得,可加热水的质量m水= = =125 kg。
5.(2017辽宁大连,25,6分)某家庭用的燃气热水器,将20 kg的水从10 ℃加热到60 ℃,完全燃烧了0.21 m3的 煤气。已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),煤气的热值为4×107 J/m3。试求:(1)煤气完全燃烧放出的热量是多少?(2)水吸收的热量是多少?(3)该热水器烧水的效率是多少?
答案 (1)8.4×106 J (2)4.2×106 J (3)50%
解析 (1)由q= ,得Q放=V煤q=0.21 m3×4×107 J/kg=8.4×106 J。 (2分)(2)温度的变化量Δt=60 ℃-10 ℃=50 ℃由c= 得Q吸=c水m水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×20 kg×50 ℃=4.2×106 J(2分)(3)η= ×100%= ×100%=50%。(2分)
解题关键 解决本题的关键是要从机械效率的公式η= ×100%引申得出一般机械的效率等于做有用功消耗的能量与消耗的总能量之比,即在此题中η= ×100%。
思路分析 (1)先根据公式Q放=Vq算出煤气完全燃烧放出的热量,再根据公式Q吸=c水m水Δt算出水吸收的 热量;(2)利用公式η= ×100%算出该燃气热水器的效率。
考点一 机械能及其转化
1.(2020泉州质检,6)如图,无人驾驶电动扫地车,在水平路面上匀速前进并不断将地面上的落叶吸入车内, 则它的( ) A.动能不变,机械能不变 B.动能不变,机械能变大C.动能变大,机械能不变 D.动能变大,机械能变大
答案 D 无人驾驶电动扫地车,在水平路面上匀速前进并不断将地面上的落叶吸入车内的过程中,整 个车的速度不变,质量增加,动能变大,机械能变大。故选D。
2.(2019福州质检,13)如图所示的垂直升降式立体停车库,可有效提高停车场空间利用率,一定程度缓解城市停车难的问题。汽车在被升降机匀速提升的过程中,其能量分析正确的是 ( )A.动能不变,重力势能不变B.动能不变,机械能增加C.动能增加,重力势能增加D.动能增加,机械能增加
答案 B 由于汽车被匀速提升,故其动能不变,故C、D错误;汽车高度增加,其重力势能增加,故A错误; 机械能为动能与势能之和,动能不变,重力势能增加,机械能增加,故B正确。故选B。
3.(2020南平质检,14)将小球从某一高度A点水平抛出,小球落地后又反弹,它的部分运动轨迹如图,下列说法正确的是 ( )A.小球在A点的动能最大B.小球在B点的重力势能最大C.小球在同一高度的C点和D点的重力势能相等D.小球在D点的机械能小于在E点的机械能
答案 C 小球在A点时高度最高,所以重力势能最大,A、B错;C点和D点高度相同,所以重力势能相等, C正确;小球由于受到空气阻力的影响,机械能逐渐减小,因此从D点到E点存在机械能损失,小球在D点的 机械能大于在E点的机械能,D错。
4.(2020龙岩质检,9)2020年5月5日,长征五号B运载火箭成功首飞,拉开了中国空间站在轨建造任务的序 幕。下列关于火箭发射说法正确的是 ( )A.火箭进入太空后,惯性消失B.火箭升空后,速度越来越大,惯性也越来越大C.火箭加速升空过程,重力势能增加,机械能不变D.火箭加速升空过程,燃料的内能转化为火箭的机械能
答案 D 惯性是物体的固有属性,不会消失,A错误;惯性大小只与物体质量大小有关,与速度大小无关, B错误;火箭加速升空过程,速度增大,动能增大,重力势能增加,机械能变大,C错误; 火箭加速升空过程,燃 料燃烧释放的内能转化为火箭增加的机械能,D正确。
5.(2020三明质检,12)2019年9月29日,中国女排蝉联世界杯冠军。图中的排球被抛出后,在竖直上升的过 程中,排球的 ( ) A.重力势能减少 B.动能增大C.机械能减少 D.机械能增大
答案 C 排球被抛出后,在竖直上升过程中,球的速度减小,动能减小;高度在增大,重力势能增大;排球 在上升过程中受阻力的影响,有部分能量损失,所以排球的机械能在减小。故选C。
考点二 内能1.(2020泉州质检,7)下列实例属于通过做功增加物体内能的是 ( )A.热水淋浴 B.暖气取暖C.双手互搓 D.对手哈气
答案 C 热水淋浴、暖气取暖、对手哈气是能量的转移,都是通过热传递改变物体的内能,故A、B、 D不符合题意;双手互搓,手的温度升高,机械能转化为内能,是通过做功改变物体的内能,故C符合题意。 故选C。
2.(2019三明质检,8)如图所示的实验现象,能说明分子间存在引力的是 ( )
答案 D 用力下压活塞,棉花燃烧是做功改变物体的内能,A错误;墨滴在热水中更快散开是由于温度 越高,分子无规则运动越剧烈,B错误;抽去玻璃板,两瓶气体混合均匀是因为分子总是在不停地做无规则 运动,C错误;两表面干净的铅柱压紧后,因为分子间存在相互作用的引力,所以“粘”在一起了,D正确。 故选D。
3.(2020漳州质检,5)下列现象属于做功改变内能的是 ( )A.钻木取火B.阳光下的冷水变成了热水C.严冬季节用热水袋取暖D.用擦酒精的方法使发烧者降温
答案 A 解析 B、C、D均是通过热传递改变物体的内能。
4.(2020厦门质检,2)元代诗人王冕有咏梅诗句“忽然一夜清香发, 散作乾坤万里春”,这里清香四溢现象 是因为( )A.分子间存在引力B.分子在不停地做无规则运动C.分子间存在间隙D.分子间存在斥力
答案 B 清香四溢是扩散现象,本质是分子在不停地做无规则运动。故选B。
5.(2020莆田质检,18)勤洗手是个好习惯,小明使用免洗洗手液时其他同学能闻到洗手液的气味,这是 现象;温度越 ,洗手液的气味传开得越快。
答案 扩散 高
解析 其他同学能闻到洗手液的味道,是分子的扩散现象,而且温度越高,分子扩散越快。
6.(2020厦门质检,20)“卡路里”简称“卡”,是热量的另一个单位,常用于营养计量中。“卡”是这样 规定的:1卡等于在1个标准大气压下,1 g水温度升高1 ℃吸收的热量,那么1卡等于 J。若一个成 年人参加一次长跑,身体消耗的能量约8.4×106 J,相当于消耗 卡。[已知c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
答案 4.2 2×106
解析 由题知,1个标准大气压下1 g水温度升高1 ℃所吸收的热量为1卡,1 g水温度升高1 ℃所吸收的热 量Q吸=c水m水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×0.001 kg×1 ℃=4.2 J,所以1卡等于4.2 J。(2)身体消耗的能量约8.4×106 J, ×1 卡=2×106 卡。
考点三 比热容1.(2019莆田质检,6)炎炎夏日下的湄洲岛黄金沙滩,沙子热得烫脚,而海水却很清凉,这主要是因为水和沙 子具有不同的 ( )A.热量 B.热值 C.密度 D.比热容
答案 D 根据Q=cmΔt得Δt= ,由于水的比热容较大,质量相同的沙子和海水吸收相同的热量时,海水的温度变化较小,即海水的温度升高得较少。因此沙子热得烫脚,而海水却很清凉。
2.(2020泉州质检,19)在房间里喷洒香水,一会儿整个房间都充满了香水味,这现象说明分子是在永不停 息地 。冬天用电暖器给房间加热,使容积为60 m3 的房间升温5 ℃,空气吸收的热量为 J。[已知c空气=1.0×103 J/(kg·℃),ρ空气=1.29 kg/m3,不计热量损失]
答案 做无规则运动 3.87×105
解析 在房间里喷洒香水,一会儿整个房间都充满了香水味,这现象说明分子是在永不停息地做无规则 运动。由Q吸=cmΔt可得,空气吸收的热量Q吸=c空气m空气Δt=c空气ρ空气VΔt=1.0×103 J/(kg·℃)×1.29 kg/m3×60 m3× 5 ℃=3.87×105 J。
3.(2019漳州质检,18)汽车发动机常用水来做冷却剂,这是因为水的 较大;发动机的水箱中贮有10 kg水,当水温升高5 ℃时,水吸收的热量是 J。 [c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
答案 比热容 2.1×105
解析 根据Q吸=cmΔt得Δt= ,在吸收相同的热量时,由于水的比热容较大,质量相同的水和其他物质相比,水的温度升高得较少,故选用水做冷却剂,不使发动机的温度升得太高。Q吸=c水mΔt=4.2×103 J/(kg·℃) ×10 kg×5 ℃=2.1×105 J。
4.(2020莆田质检,26)“探究不同物质吸热能力”的两种方案如下:方案一:相同质量的两种物质,吸收相等的热量,比较两种物质温度的变化。方案二:相同质量的两种物质,升高相同的温度,比较两种物质吸收的热量。
(1)用两个相同的容器分别装入质量相等的甲、乙两种液体如图所示,用功率 (填“相同”或 “不同”)的电加热器加热,可以通过比较 来比较两种液体吸收热量的多少;(2)实验数据记录如表:
①本实验采用的是方案 ;②分析表格数据可知:从物质吸热能力角度考虑,应选 (填“甲”或“乙”)液体作为发动机冷 却液;③实验中使用的电加热器功率是500 W,不计加热过程的热损失,利用实验数据可以计算得到乙液体的 比热容c= J/(kg·℃),该数值比真实值 (填“偏大”“偏小”或“相等”)。
答案 (1)相同 加热时间 (2)①二 ②甲 ③2.25×103 偏大
解析 (1)本实验采用控制变量法,两个容器内的甲和乙液体的质量、加热器的功率均要相同,通过比较 加热的时间来比较两种液体吸收热量的多少。(2)根据实验的方法和表格的实验数据可知,本实验采用 的方案是相同质量的两种物质,升高相同的温度,比较加热的时间,所以本实验采用的是方案二,从实验的 数据可以看出甲的比热容较大,吸收相同的热量,甲的温度变化较小,故选择甲作为发动机冷却液比较合 理。根据公式W=Pt=Q=cmΔt, 可得乙液体的比热容,不考虑加热过程热量的损失,所以该数值会偏大。
5.(2020厦门质检,27)在探究物质熔化特点的实验中,选取质量相等的甲、乙两种固体装入相同的试管 中,用如图1的两套完全相同的装置加热。 图1 图2
(1)实验中需要的测量工具是天平、 和 。(2)根据实验数据绘制的温度-时间图像如图2,由图像分析可知:①甲、乙均为晶体,因为它们在熔化时 。②甲、乙在固态时的比热容大小关系为c甲 c乙(填“>”“<”或“=”)。③甲、乙在熔化过程中吸收的热量大小关系为Q甲 Q乙(填“>”“<”或“=”)。
答案 (1)温度计 停表 (2)①温度不变 ②< ③<
解析 (1)探究物质熔化特点,需要测量质量,记录时间和温度,因此还需要停表和温度计。(2)①由图像 可知甲、乙在熔化过程中温度不变,均为晶体。②由图像可知相同质量的甲、乙吸收相同的热量,甲温 度升高得快,因此甲的比热容较小。③由图像可知,在熔化过程中,乙加热时间长,因此乙吸收的热量多。
6.(2019三明质检,28)兴趣小组同学用图1的两个相同装置探究“不同燃料的热值大小”。(1)分别在两个相同的燃烧皿中装入 相等的甲、乙燃料,点燃它们后分别对相同的 A、B 两杯水 加热;通过比较 可知燃料热值的大小。(不计热量损失)(2)若燃烧皿中的燃料全部燃烧完时,测得 A 杯中的水温为 42 ℃,测得 B 杯中的水温为 ℃(如图 2),经分析比较可知:热值较大的是 燃料。
答案 (1)质量 水温(水温高低、温度计示数、水温的变化量) (2)37 甲
解析 (1)根据Q放=mq可知,要探究不同燃料的热值q的大小,必须控制燃料的质量相等,而放出热量的多 少要通过水吸收的热量来反映,根据Q=cmΔt可知,对于完全相同的A、B两杯水,升高的温度较大的则吸 收的热量多,根据Q吸=Q放可知,吸收热量多的装置,其燃料放出的热量也多,因此其热值也较大。(2)由图2所示,该温度计的分度值为1 ℃,因此B杯中的水温为37 ℃。由于A杯水的温度高,由上述分析可 知甲燃料的热值较大。
考点四 内能的利用1.(2020宁德质检,11)如图为汽油机某一冲程示意图, 下列选项中与其能量转化过程相似的是 ( )A.用手反复弯折铁丝B.用热水壶烧水C.压缩空气棉花燃烧D.开水瓶的瓶塞被水蒸气弹出
答案 D 由图可知,该冲程为做功冲程,内能转化为机械能。选项A中是机械能转化为内能,不符合题 意;选项B中是燃料的化学能转化为内能,不符合题意;选项C中是机械能转化为内能,不符合题意;选项D 中是内能转化为机械能,符合题意。
2.(2020福州质检,11)氢燃料电池汽车是用氢燃料电池为电动机提供能量,该电池是通过电解水的逆反应 而不是采用燃烧的方式获得能量,能量转化率可达60%~ 80%,则 ( )A.电动机的工作原理是电流的磁效应B.电动机将机械能转化为电能C.氢燃料电池将化学能转化为电能D.氢燃料电池的效率比汽油机低
答案 C 电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力而转动,将电能转化为机械能,故A、B错;汽油机 效率为20%~30%,因此氢燃料电池的能量转化率高于汽油机,氢燃料电池将化学能转化为电能,故C正确, D错。
3.(2020三明质检,19)一台四冲程汽油机,将内能转化为机械能的是 冲程。若该汽油机消耗了0.2 kg 汽油,则这些汽油完全燃烧放出的热量是 J(汽油的热值为4.6×107 J/kg)。
答案 做功 9.2×106
解析 汽油机的工作过程有四个冲程,分别为吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程,其中将内能 转化为机械能的是做功冲程。这些汽油完全燃烧放出的热量Q=mq=0.2 kg×4.6×107 J/kg=9.2×106 J。
4.(2020南平质检,31)自动上水电热水壶因其方便取水越来越受到人们的喜欢。如图,取水时只要闭合取 水开关,水泵就能将水抽到壶内。若将1 L水抽到1 m高的电热水壶中,用时20 s。g取10 N/kg。 (1)求水泵对水做的功;(2)已知出水口的横截面积为0.8 cm2,求水流速度;(3)若水泵的实际输入功率为5 W,求水泵的抽水效率。
答案 (1)10 J (2)0.625 m/s (3)10%
解析 (1)V=1 L=10-3 m3m=ρV=1×103 kg/m3×10-3 m3=1 kg水泵做的功W=Fs=Gh=mgh=1 kg×10 N/kg×1 m=10 J(2)L= = =12.5 mv= = = =0.625 m/s(3)W总=Pt=5 W×20 s=100 Jη= ×100%= ×100%=10%
5.(2020漳州质检,32)一辆重为2×104 N的汽车在平直的公路上匀速行驶了11.5 km,消耗了2 kg的汽油。 汽车在行驶过程所受阻力为车重的0.1,已知汽油的热值为4.6×107 J/kg。求:(1)汽车的牵引力所做的功;(2)2 kg汽油完全燃烧放出的热量;(3)这辆汽车发动机的热机效率。
答案 (1)2.3×107 J (2)9.2×107 J (3)25%
解析 (1)汽车牵引力F=f=0.1G=0.1×2×104 N=2×103 N牵引力做功W有=Fs=2×103 N×1.15×104 m=2.3×107 J(2)汽油完全燃烧放出的热量:Q总=mq=2 kg×4.6×107 J/kg=9.2×107 J(3)这辆汽车发动机的热机效率η= ×100%= ×100%=25%
一、选择题(每小题2分,共8分)
1.(2020漳州质检,10)在高速公路长下坡路段的外侧,常设有如图所示的避险车道,避险车道相当于一个 斜面,供刹车失灵的车辆自救,当失控车辆冲上该车道时,被强制减速停车。下列说法正确的是 ( ) A.失控车冲上避险车道时,重力势能减少B.下坡路段刹车失灵的大货车动能越来越小C.失控车冲上避险车道时,动能减少D.大货车冲上避险车道时,动能全部转化为重力势能
答案 C 避险车道相当于一个斜面,当车辆冲上该车道时,速度越来越小,高度越来越高,则动能减少,重 力势能增大,由于车与地面之间存在摩擦,动能并不能全部转化为重力势能,有一小部分要转化为因摩擦 产生的内能,A、D错误,C正确。在下坡路段,刹车失灵,车速将越来越大,动能也越来越大,B错误。
2.(2020三明质检,4)如图实例中,属于热传递改变物体内能的是 ( )
答案 C 改变物体内能的方式有两种:分别是做功和热传递。喷壶喷水对外做功,瓶内温度降低,A不 符合题意;弯折铁丝时,弯折处会发热,属于做功改变物体的内能,B不符合题意;可乐加冰变凉,属于热传 递改变物体的内能,与题意相符,C符合题意;两手互搓时,手心会变热,属于做功改变物体的内能,D不符合 题意。
3.(2020莆田质检,5)在热机的四个冲程中, 将机械能转化为内能的冲程是 ( )A.吸气冲程 B.压缩冲程C.做功冲程 D.排气冲程
答案 B 热机在一个工作循环中有四个冲程:吸气、压缩、做功和排气冲程。其中压缩冲程是将机械 能转化为内能,而做功冲程是将内能转化为机械能。
4.(2020厦门质检,15)如图,小球从某一高度自由落到一端固定在地面的轻质弹簧上,在A处开始与弹簧接 触,下降到最低点B处后弹回,则小球的动能变化情况是 ( )A.从A到B,动能不断减小B.从B到A,动能不断增大C.从A到B,动能先变大后变小,到B处为零D.从B到A,动能先变大后变小,到A处为零
答案 C 小球从A点接触弹簧开始到将弹簧压缩到最短(达到B点)的过程中,小球的运动过程为:在小 球刚接触弹簧的时候,弹簧的弹力小于小球的重力,合力向下,小球向下加速运动,当弹簧的弹力和小球的 重力相等时,小球的速度达到最大,之后弹力大于重力,小球开始减速,直至速度减为零。弹簧从被压缩到 最短到弹簧恢复原长的过程中,小球的运动过程:弹簧被压缩到最短时弹力最大,大于小球的重力,合力 方向向上,小球加速上升;当弹簧的弹力和小球的重力相等时,小球的速度达到最大,之后弹力小于重力, 小球开始减速。小球从A到B的过程中,速度先增大后减小至零,动能先增大后减小,到B处为零,故A不符 合题意,C符合题意;小球从B到A的过程中,速度先增大后减小,到达A处时速度不为0,因此动能先增大后 减小,到A处不为零,故B、D不符合题意。故选C。
二、填空题(每空1分,共6分)5.(2020宁德质检,17)2020年5月5日,俗称“胖五”的长征五号B运载火箭在海南文昌首飞成功,正式拉开 我国载人航天工程“第三步”任务的序幕。“胖五”采用液氢作为燃料,是因为其热值 (选填 “大”或“小”);当火箭升空向下喷火时,发射台下巨大水池中的水迅速汽化,这是利用汽化 (选填“吸热” 或“放热”),以达到快速降温的目的。
答案 大 吸热
解析 质量相同时,热值越大,燃料完全燃烧放出的热量越多;水汽化时吸热。
6.(2020宁德质检,18)如图甲是2022年北京冬奥会会徽,以汉字“冬”为灵感来源,运用中国书法的艺术 形态,传递出实现“三亿人参与冰雪运动”的目标。图乙是滑雪运动员起跳后下落的情景,运动员加速 下落过程中重力势能 ,动能 。(均选填“增大”“减小”或“不变”)
答案 减小 增大
解析 重力势能与物体的质量和高度有关,质量越大,高度越高,重力势能越大。运动员质量不变,但高度 减小,则重力势能减小;动能与物体的质量和速度有关,质量越大,速度越大,动能越大;运动员加速下落,质 量不变,速度变大,则动能变大。
7.(2020漳州质检,21)为测定某台电热饮水机消耗的电能,关闭电路中的其他用电器,让该饮水机单独工 作一段时间,电能表的示数变化如图所示,则该饮水机在这段时间内消耗的电能为 kW·h,若消耗 的电能完全被水吸收,则可把 kg初温为25 ℃的水加热至100 ℃。
答案 4.2 48
解析 该饮水机消耗的电能W=526.8 kW·h-522.6 kW·h=4.2 kW·h;水吸收的热量Q吸=W=4.2 kW·h=1.512× 107 J;水的质量m = = =48 kg。
三、实验题(共6分)8.(2019福州质检,29)(6分)小聪在课外用如图甲所示的装置做“比较不同物质的比热容”实验。他分别 在两个相同的小玻璃瓶中装入酒精和橄榄油,用热水加热玻璃瓶中的液体,并用玻璃棒不断搅拌,用数字 温度计分别测出酒精和橄榄油上升的温度。 甲 乙
(1)两玻璃瓶中所装的酒精和橄榄油应满足的实验条件是: 。(2)根据实验数据作出的温度随时间变化的图像如图乙所示,可以判断 的比热容较大,理由是:它们 吸收相同的热量时, 。
答案 (1)质量相同 (2)酒精 橄榄油温度升高得更多
解析 (1)要比较不同物质的比热容,物质吸热的多少跟物质的种类、质量及升高的温度等多种因素有 关,因而必须使用控制变量法。比较不同物质的比热容,要控制两玻璃瓶中物质的质量相同。(2)根据题 图乙可知,在升高的温度相同时,需要给酒精加热的时间更长,即酒精吸收的热量更多,根据Q=cmΔt可知: 在质量与升高的温度相同时,吸收的热量越多,物质的比热容越大。由题图乙亦可知,给酒精和橄榄油加 热相同的时间时,橄榄油温度升高得更多。
中考物理 （福建专用）
专题十小粒子与大宇宙、机械能和内能
1.(2020福建,6,2分)用冷水冷却汽车发动机,主要是利用水的 ( )A.比热容大 B.密度大 C.凝固点低 D.沸点高
A组 2016—2020年福建中考题
答案 A 用冷水冷却发动机,是因为水的比热容大,相同质量的水和其他物质相比较,升高相同的温度, 水吸收的热量较多。B、C、D错,A正确。
2.(2020福建,12,2分)疫情期间,某快递公司用无人机进行无接触配送包裹。无人机携带包裹匀速上升时, 包裹的( )A.动能减少,重力势能增加 B.动能不变,重力势能增加C.动能不变,重力势能不变 D.动能增加,重力势能减少
答案 B 无人机携带包裹匀速上升,其质量、速度均不变,所以动能不变,匀速上升,高度增加,重力势能 增加,A、C、D错,B正确。
知识拓展 物体动能的大小与质量和速度有关,质量越大、速度越大,动能越大。重力势能的大小与质 量和高度有关,质量越大、高度越高,重力势能越大。
3.(2019福建,8,2分)下列实例中,属于通过做功改变物体内能的是 ( )A.搓手会发热 B.用冷水冷却热鸡蛋C.晒太阳取暖 D.给热咖啡加冰降温
答案 A 搓手会发热,是搓手时克服摩擦力做功,手的内能增大,温度升高,A正确;用冷水冷却热鸡蛋,是 通过热传递改变物体内能,B错误;晒太阳取暖,是通过热传递改变物体内能,C错误;给热咖啡加冰降温,是 通过热传递改变物体内能,D错误。故选A。
知识归纳 改变内能的方式有两种:做功和热传递。它们在改变内能上是等效的。
4.(2019福建,10,2分)如图的四幅图选自中国古代科技著作《天工开物》,下列说法正确的是 ( ) A.“试弓定力”中弓的重力与秤砣的重力是一对平衡力B.“赶稻及菽”中牛拉犁的力大于犁拉牛的力C.“透火焙干”中把湿纸贴在热墙上可加快纸中水分升华D.“炒蒸油料”中在同一灶台上同时炒和蒸可提高能源利用率
答案 D “试弓定力”中弓与秤砣的平衡是属于杠杆的平衡,满足杠杆的平衡条件,而不是弓的重力 与秤砣的重力二力平衡,A错误;“赶稻及菽”中牛拉犁的力与犁拉牛的力是一对相互作用力,大小相等, B错误;升华是物质从固态直接变成气态,而水从液态变成气态为汽化,C错误;“炒蒸油料”中在同一灶 台上同时炒和蒸,在放出的热量相同时,利用的热量较多,则能源的利用率提高,D正确。故选D。
5.(2019福建,11,2分)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
答案 C 由表中数据可以看出,煤油和冰的比热容相同,A错误;水的比热容和冰的比热容不同,B错误; 根据Q吸=cmΔt可知,在质量相等、升高的温度相同时,由于铝的比热容比铜的大,因此铝吸收的热量较多, C正确;由Δt= 可知,质量相等、吸收的热量相同时,比热容大的物质温度升高得较少,水的比热容较大,因此水升高的温度较少,D错误。故选C。
解题关键 认真分析表中的数据和掌握热量的计算公式是解答本题的关键。
6.(2019福建,15,2分)踢毽子是一项有益的体育活动。如图,毽子某次被踢出后,竖直上升经过某一位置时,毽子的动能和重力势能分别为Ek1和Ep1,下落经过同一位置时,毽子的动能和重力势能分别为Ek2和Ep2,则( )A.Ek2>Ek1 B.Ek2
7.(2018福建A,6,2分)福建沿海地区昼夜温差较小,而内陆沙漠地区昼夜温差较大。这主要是因为海水与 砂石相比具有较大的 ( )A.密度 B.内能 C.比热容 D.质量
答案 C 沿海地区水多,气候受海水影响较大,根据Q=cmΔt得Δt= ,沿海地区和内陆地区相同质量的水和砂石在吸收(或放出)相同热量的情况下,因海水的比热容大于砂石的比热容,故沿海地区昼夜温差 小,而内陆沙漠地区昼夜温差较大。故选C。
8.(2017福建,7,2分)下列利用改变内能对外做功的设备是( )A.洗衣机 B.柴油机 C.收音机 D.电视机
答案 B 洗衣机、收音机和电视机都是将电能转化为其他形式的能,是通过电流做功的设备;柴油机 是把内能转化为机械能的机器,是利用改变内能对外做功的设备。
9.(2018福建A,19,2分)合理分类和利用垃圾可以变废为宝。在一定条件下,1吨垃圾能“榨”出170 kg燃 料油,若燃料油的热值为4.0×107 J/kg,则这些燃料油完全燃烧释放出的热量为 J,燃烧时燃料油 的化学能转化为 能。
答案 6.8×109 内
解析 根据Q放=mq=170 kg×4.0×107 J/kg=6.8×109 J;燃料油燃烧时会放出热量,化学能转化为内能。
10.(2020福建,27,4分)用钢球、木块和带有斜槽的长木板,探究物体的动能跟哪些因素有关。 甲 乙(1)如图甲,让钢球从斜槽上的某一高度由 开始运动,撞击水平面上的木块。钢球撞击木块时具 有的动能大小可通过木块移动的距离来反映。(2)如图乙,将钢球置于斜槽上更高的位置重复上述实验。实验表明,钢球质量一定时,从斜槽越高的位置
开始运动,撞击木块的速度越大,钢球的动能越 。(3)探究动能跟质量的关系时,应选择让质量 的钢球从斜槽高度 的位置开始运动。(选 填“相同”或“不同”)
答案 (1)静止 (2)大 (3)不同 相同(4分)(每空1分)
解析 (1)让钢球从同一高度由静止开始运动,是为了使钢球撞击木块时具有相同的速度。(2)物体的动 能和质量、速度有关。钢球的质量一定时,速度越大,动能越大。(3)利用控制变量法探究物体动能和质 量的关系时,应将质量不同的钢球从同一高度由静止开始运动。
解题关键 钢球释放时在斜槽上的高度决定撞击木块的速度大小,钢球动能大小通过木块移动的距离 来判断。
11.(2017福建,26,6分)利用如图甲所示的实验装置探究“沙子和水的温度变化与吸热的关系”。操作如下:
(1)在两烧杯中分别装入初温相同且 相等的沙子和水;(2)用相同的酒精灯火焰加热,并用玻璃棒不断搅拌,每隔相同的时间记录一次温度,其中某时刻的温度如 图乙所示,其示数为 ℃。根据实验数据绘制成温度与时间的关系图像,如图丙所示;(3)实验中,是通过比较 来间接反映沙子和水所吸收的热量;(4)分析图像可知,对于质量相等的沙子和水,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。由此可见, 的比热容较大。
答案 (1)质量 (2)39 (3)加热时间 (4)沙子 水 水
解析 (1)为了研究水与沙子比热容的大小,实验时,要控制水与沙子的初始温度、质量相等;(2)温度计 的分度值是1 ℃,此时的温度是39 ℃;(3)实验中,是通过比较加热时间来间接反映沙子和水吸收的热量; (4)分析图像可知,对于质量相等的沙子和水:吸收相等热量,升温较快的是沙子;若使两者升高相同的温 度,水加热时间较长,说明水吸收的热量较多;由此可见水的比热容较大。
B组 2016—2020年全国中考题组考点一 机械能及其转化1.(2020安徽,13,2分)一人造地球卫星沿椭圆轨道运行,我们把卫星运行过程中离地球最近的一点叫近地 点,最远的一点叫远地点(如图所示)。已知卫星在运行过程中机械能保持不变,那么 ( )A.卫星在远地点的势能最大、动能为零B.卫星在近地点的动能最大、势能为零C.卫星从近地点向远地点运动过程中,势能增大、动能减小D.卫星从近地点向远地点运动过程中,动能增大、势能减小
答案 C 卫星在运行过程中机械能守恒,卫星在远地点时势能最大,动能最小,但速度不为零,所以动能 不为零,故A错误;卫星在近地点时动能最大,势能最小,但势能不为零,故B错误;根据以上分析可知,卫星 从远地点向近地点运动的过程中,势能减小,动能增大,卫星从近地点向远地点运动的过程中,势能增大, 动能减小,故C正确,D错误。
解题技巧 近地点处,卫星距离地面的高度最小,远地点处,卫星距离地面的高度最大,从而分析卫星的动 能和势能的大小关系。
2.(2019安徽,12,3分)如图所示,在光滑的水平台面上,一轻弹簧左端固定,右端连接一金属小球,O点是弹 簧保持原长时小球的位置。压缩弹簧使小球至A位置,然后释放小球,小球就在AB间做往复运动(已知 AO=OB)。小球从A位置运动到B位置的过程中,下列判断正确的是 ( ) A.小球的动能不断增加B.弹簧的弹性势能不断减少C.小球运动到O点时的动能与此时弹簧的弹性势能相等D.在任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变
答案 D 小球在做往复运动的过程中,弹簧的弹性势能与小球的动能相互转化。由题知,O点是弹簧保 持原长时小球的位置,则AO段弹簧处于压缩状态,OB段弹簧处于拉伸状态;小球从A运动到O的过程中, 弹簧逐渐恢复原状,形变程度变小,弹性势能变小,小球所受弹力方向向右、速度不断增大,动能变大,此 过程中弹簧的弹性势能转化为小球的动能;到达O点时,弹簧恢复原长,弹簧的弹性势能为零,小球所受弹 力为零,此时小球的速度最大,动能最大;小球从O运动到B的过程中,弹簧被拉长,形变程度变大,弹性势能 变大,此时小球所受弹力方向向左、速度不断减小,动能减小,此过程中小球的动能转化为弹簧的弹性势 能,小球从A位置运动到B位置的过程中,小球的动能先增大后减小,弹簧的弹性势能先减小后增大,故A、 B错误。小球运动到O点时的动能最大,此时弹簧的弹性势能为零,所以两者不相等,故C错误。“光滑的 水平台面”表示小球不受摩擦力,因为不受摩擦力,所以小球和弹簧组成的系统机械能守恒,则在任一位 置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变,故D正确。
审题指导 注意题中O点是弹簧保持原长时小球的位置,说明小球在O点时,弹簧的弹性势能为零。水平 台面光滑,没有外力对小球和弹簧做功,所以整个系统能量守恒。
知识归纳 (1)动能的大小与物体的质量、速度有关,质量越大、速度越大,则动能越大。(2)弹性势能的 大小与物体的弹性形变程度有关,形变程度越大,弹性势能越大。
3.(2020河北,25,3分)蹦极是一种运动游戏。图中A点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置,B点是游戏者所能到达的最低点。当游戏者离开跳台向A点运动的过程中(忽略空气阻力),其重力势能逐渐转化为 能;游戏者从A点到B点的过程中,绳子具有的 能逐渐增加;到达B点时游戏者受到的弹力大于重力,所以游戏者在B点时 (选填“是”或“不是”)处于平衡状态。
答案 动 弹性势 不是
解析 游戏者离开跳台向A运动的过程中,重力势能随高度的减小而减小,动能随速度的增大而增大,故 其重力势能转化为动能;从A点到B点的过程中,绳子伸长的长度越来越大,弹性形变程度越来越大,故它 具有的弹性势能逐渐增加;在B点时游戏者受到的弹力大于重力,合力不是零,所以处于非平衡状态。
4.(2018湖北黄冈,9,3分)暴雨天,在山体滑坡的地方,极易发生泥石流。原因之一是,在雨水的作用下,滑坡 处的泥石与地面(泥石)之间的 减小了。泥石流在向下游流动的过程中, (填主要的能量转化)。与水流相比,由于相同体积泥石流的质量较大,故具有的 能较大,其造成 的破坏和损失更大。因此,暴雨天,尤其在山体滑坡的地方,要加强防范泥石流灾害。
答案 摩擦力 重力势能转化为动能 机械
解析 在雨水的作用下,滑坡处的泥石与地面(泥石)之间的摩擦力减小了;泥石流向下游流动,高度降低, 速度变大,重力势能转化为动能;重力势能的大小与质量和高度有关,动能的大小与速度和质量有关,与 相同体积的水流相比,泥石流的质量较大,相同的高度,相同的速度,泥石流的重力势能和动能都较大,因 此机械能也较大。
审题关键 根据“山体滑坡”可以明白第一空填摩擦力,“质量较大”提示同学们考虑机械能的大小。
解题关键 掌握影响摩擦力、重力势能、动能大小的因素是解答本题的关键。
5.(2020辽宁营口,30,7分)在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中,小欣同学设计了如图 甲、乙、丙所示的三次实验。让铁球从同一斜面上某处由静止开始向下运动,然后与放在水平面上的 纸盒相碰,铁球与纸盒在水平面上共同移动一段距离后静止。 甲 乙 丙
(1)要探究动能大小与物体质量的关系,应保证铁球达到水平面的 相同,为了达到这一目的所采 取的具体操作方法是使小球 。(2)选用甲、丙两次实验可以得出的结论是:物体质量相同时, 。(3)三次实验中,碰撞前动能最小的是图 (选填“甲”、“乙”或“丙”)中的小球,原因是 。(4)小欣同学联想到“探究阻力对物体运动的影响”时,也用到了斜面,让小车从斜面顶端由静止滑下,比 较在不同表面滑行的距离(如下表),小车在三个表面克服摩擦力做功 (选填“相等”或“不相 等”);若水平面绝对光滑,小车将做 运动。
答案 (1)速度 从斜面的同一高度由静止滚下(2)速度越大,动能越大 (3)丙 纸盒被推动的距离最小 (4)相等 匀速直线
解析 (1)要探究动能与物体质量的关系,应保证铁球到达水平面的速度相同,操作方法是使铁球从斜面 的同一高度由静止滚下。(2)甲、丙两次实验中,控制铁球的质量相同,分别从不同高度由静止滚下,改变 了铁球到达水平面的速度,通过题中两图对比可知,质量相同的铁球,滚下时的高度越高,到达水平面的速 度越大,纸盒被推动的距离越远,铁球动能越大。(3)实验中,应用转换法通过比较纸盒被推动的距离来判 断铁球动能的大小,题图丙中纸盒被推动的距离最小,故铁球的动能最小。(4)三次实验中同一小车从同 一斜面顶端由静止滑下,到达水平面时的速度相同,即具有的机械能相同,最终停下来,是因为运动过程中 克服摩擦力做功,机械能全部转化成了内能,所以小车在三个表面克服摩擦力做功相等;由实验现象可 知,水平面越光滑,受到的阻力越小,小车运动距离越大,在此实验的基础上推理得出:若水平面绝对光滑, 小车在水平方向上受到的阻力为0,将以恒定不变的速度永远运动下去,即做匀速直线运动。
考点二 内能1.(2020安徽,11,2分)关于温度、热量和内能,下列说法正确的是 ( )A.0 ℃的物体也具有内能B.只要物体放出热量,温度就一定降低C.物体温度越高,含有的热量越多D.热量总是从内能大的物体传递给内能小的物体
答案 A 一切物体都具有内能,0 ℃的物体也具有内能,故A正确;晶体物质凝固过程对外放出热量,温 度不变,故B错误;热量是过程量,不能说物体含有多少热量,故C错误;热量总是从温度高的物体传递给温 度低的物体,故D错误。
易错提醒 本题易错选B,误认为物体放出热量,温度一定降低,忽略了晶体物质凝固过程中放出热量,温 度不变的情况;本题易错选C,把内能与热量混在一起,热量是描述热传递过程中内能的变化量,故不能说 物体含有多少热量。
2.(2019四川成都,A12,2分)关于分子和物体内能,下列说法正确的是 ( )A.杯子里的水可以任意倒出,说明水分子间没有引力B.固体间能扩散,表明固体物质分子是运动的C.把0 ℃的冰块加热熔化成0 ℃的水,其内能不变D.用力搓手,手发热是通过热传递增加手的内能
答案 B 液体分子间存在引力作用,但比较弱,所以表现出流动性,杯子里的水可以任意倒出是因为水 受到了重力作用,不能表明分子间没有引力,A项错误;固体间能扩散,表明固体分子在做永不停息的无规 则运动,B项正确;0 ℃的冰块熔化成0 ℃的水,要吸收热量,其内能增加,C项错误;搓手时手发热是通过做 功的方式增加了手的内能,D项错误。
3.(2020山西,37,2分)新冠疫情期间,科学家为了说明戴口罩防护的重要性,用高速摄像机拍下了打喷嚏的过程。如图所示,数万个几微米到几十微米的小液滴(气溶胶),组成高密度喷射物,最远可达8米,大量病毒随产生的小液滴传播开来。小明认为病毒随喷嚏向四周飞散是扩散现象。你认为他的说法是否正确 (选填“正确”或“不正确”),你判断的依据是 。
答案 不正确 小液滴不是分子(答案合理即可)
解析 分子用肉眼是看不到的。小液滴不是单个的分子,每个小液滴内部都包含无数个分子,所以不能 认为小液滴向四周飞散是分子运动形成的扩散现象。
4.(2017江西,7,2分)如图所示,两个容积相同的保温杯,同时装满温度相同的热水,过了一会儿,甲杯的外壁 比乙杯热,由此可判断 杯保温性能较好,杯壁变热是通过 的方式改变了它的内能。
答案 乙 热传递
解析 两个杯子中的热水的散热过程,是热量从内向外转移的过程。甲杯的外壁比乙杯热,说明甲杯的 散热多,保温效果差,乙杯外壁温度低,说明保温效果好。
考点三 比热容1.(2020北京,13,2分)依据表格中的数据,下列说法正确的是 ( )
A.一杯水倒出一半,杯内剩余水的比热容变小 B.水和砂石放出相等热量,水的温度降低得较多C.水的比热容表示水的温度升高1 ℃吸收的热量是4.2×103 JD.质量相等的水和煤油,吸收相等热量,煤油温度升高得较多
答案 D 物质的比热容与质量无关,A错误;由Q放=cmΔt可知,水和砂石的质量关系不确定,温度降低的 多少就无法确定,B错误;水的比热容表示质量为1千克的水温度升高1 ℃吸收的热量为4.2×103 J,C错误; 由Q吸=cmΔt可知,水和煤油质量相等时,吸收相等热量,煤油的比热容较小,温度升高较多,D正确。
2.(2020江苏连云港,11,2分)沿海地区昼夜温差比内陆地区昼夜温差小是因为水的 。质量 为10 kg 的水温度升高20 ℃所吸收热量为 J[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]。
答案 比热容大 8.4×105
解析 水的比热容大,根据Δt= 可知,在吸收热量、质量相同的情况下,水的温度改变量小。水吸收的热量Q吸= c水mΔt =4.2×103 J/(kg·℃)×10 kg×20 ℃= 8.4×105 J。
3.(2019重庆A,10,2分)如图所示,重庆网红“木桶鱼”是在木桶里放入高温的鹅卵石,再加入调制好的鱼 和汤,鹅卵石放热使汤沸腾,则质量为1 kg的鹅卵石从300 ℃降到250 ℃放出的热量是 J;用锅盖 紧密盖住木桶,桶内气压升高,则汤的沸点会 (选填“升高”“降低”或“不变”)。[c鹅卵石=0.8× 103 J/(kg·℃)]
答案 4×104 升高
解析 鹅卵石放出的热量Q=c鹅卵石mΔt=0.8×103 J/(kg·℃)×1 kg×(300 ℃-250 ℃)=4×104 J;液体的沸点与气 压有关,随着气压的增大而升高。
4.(2018内蒙古包头,8,4分)在研究“不同物质的温度变化与吸热关系”实验中,取质量和初温都相同的 甲、乙两种液体,分别装入相同烧杯中,用相同的加热器加热,如图A所示。
(1)图B为某时刻的温度,其示数为 ℃。(2)分析图C可知:吸收相同热量, 液体升温更高; 液体更适合作汽车发动机的冷却液。(3)若甲、乙液体从图C所示的初温分别升高到40 ℃和35 ℃,吸收热量之比为2∶1,则甲、乙液体的比热 容之比为 。
答案 (1)39 (2)乙 甲 (3)3∶2
解析 (1)由图B可知该温度计的分度值为1 ℃,示数为39 ℃;(2)由于相同的电加热器在相同的时间内放 出的热量相等,由C图可知,在相同的加热时间内,甲、乙两种液体吸收相同的热量,乙液体的温度升高得 多,则乙液体的比热容小,甲液体的比热容大,因此,甲液体更适合作汽车发动机的冷却液。(3)由Q吸=cmΔ t得: = ,把题给数据代入解得: = 。
考点四 内能的利用1.(2020江苏南京,7,2分)图甲是内燃机某冲程的工作示意图,图乙四个事例中能量转化与之相同的是 ( ) 甲 乙
答案 A 由图甲可知内燃机处于做功冲程,此过程中内能转化为机械能。瓶塞冲出,是水蒸气的内能 转化为瓶塞的机械能,A项正确;搓手取暖、压缩气体、钻木取火,均是将机械能转化为内能,B、C、D项 错误。
解题关键 判断内燃机处于哪个冲程,可以从进、排气门开闭情况和活塞运动方向综合判断,如果进、 排气门关闭,活塞向下运动则是做功冲程。
2.(2020黑龙江齐齐哈尔,6,2分)汽车已经成为现代生活中不可缺少的一部分,现代汽车多数采用四缸汽 油发动机,每个气缸都进行四冲程循环。如图所示是汽油机工作的四个冲程示意图,其中表示做功冲程 的是 ( )
答案 C A图中,进气门打开,排气门关闭,活塞向下运动,为吸气冲程;B图中,进气门和排气门均闭合,活 塞向上运动,为压缩冲程;C图中,火花塞产生电火花,燃气推动活塞向下运动,为做功冲程;D图中,进气门 关闭,排气门打开,活塞向上运动,为排气冲程。
3.(2019江西,13,3分)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 ( )
答案 C 热机做功冲程的主要特点是对外做功,燃料燃烧产生的内能转化为机械能。小普同学跟爷爷 学习气功的四个基本动作中,只有排山倒海与做功冲程相似。故应选C。
审题技巧 本题是用类比的方式来表示热机工作过程。将每个图下的文字说明与热机的四个冲程进行 对比,找出其中与对外做功相似的动作。
4.(2020广西北部湾经济区,21,3分)如图所示,将活塞迅速下压,玻璃筒底的棉花被点燃。此过程是通过 的方式增加了筒内空气的内能,能量转化方式与汽油机的 冲程相同。某汽油机在一次 工作中消耗了2 kg汽油,对外做功为2.3×107 J, 则汽油机的效率是 。(汽油热值为4.6×107 J/kg)
答案 做功 压缩 25%
解析 将活塞迅速下压,活塞的机械能转化为空气的内能,通过做功的方式增加了筒内空气的内能;能量 转化方式与汽油机的压缩冲程相同;2 kg汽油完全燃烧放出的热量Q=mq=2 kg×4.6×107 J/kg=9.2×107 J,则 汽油机的效率η= ×100%= ×100%=25%。
5.(2020四川南充,15,2分)若一辆小汽车一年行驶一万公里,消耗1 t汽油,这些汽油完全燃烧放出 J的热量;某次行驶过程中,该汽车汽油机曲轴的转速为3 600 r/min,在1 s内汽油机对外做功 次。 (q汽油=4.6×107 J/kg)
答案 4.6×1010 30
解析 汽油完全燃烧放出的热量Q=mq汽油=1 000 kg×4.6×107 J/kg=4.6×1010 J;汽油机曲轴的转速为3 600 r/min=60 r/s,曲轴每转2 r完成一个工作循环,对外做功一次,故1 s内汽油机对外做功的次数: =30次。
C组 教师专用题组考点一 机械能及其转化1.(2019四川成都,A10,2分)如图所示的情景中,关于能量的说法正确的是 ( ) A.水力发电,将电能转化为机械能B.在空中飞行的C919,只具有重力势能C.张弓待发,弓静止,所以没有能量D.过山车冲上高处的过程中,重力势能增加
答案 D 水力发电将水的机械能转化为电能,A项错误;在空中飞行的C919具有动能和重力势能,B项 错误;张弓待发,弓具有弹性势能,C项错误;过山车冲上高处过程中,质量不变,高度增加,所以重力势能增 加,D项正确。
知识归纳 1.机械能包括动能和势能;2.动能大小与物体的质量、速度有关;3.重力势能大小与物体的质量、被举高的高度有关;4.弹性势能大小与物体的弹性形变量和材料有关。
2.(2019湖南长沙,24,3分)下列有关机械能及其转化的说法正确的是 ( )A.弯弓射箭,箭的动能转化为弓的弹性势能B.拦河大坝使上游的水位升高,提高了水的重力势能C.蹦床运动员从高处落下,其动能转化为重力势能D.人造卫星从近地点飞向远地点时势能减小,动能增大
答案 B 弯弓射箭时,弓的弹性势能转化成箭的动能,故A错误。蹦床运动员从高处落下时,其重力势 能转化为动能,故C错误。人造卫星在从近地点飞向远地点的过程中,受地球引力作用,速度逐渐减小,即 动能在减小,但势能在增加,故D错误。
3.(2017四川成都,A13,2分)2017年4月20日19时41分35秒,“天舟一号”货运飞船在文昌航天发射中心由 “长征七号遥二”运载火箭成功发射升空。在它们加速升空的过程中,关于火箭搭载的“天舟一号” 货运飞船的能量下列说法正确的是 ( )A.机械能的总量不变 B.机械能的总量变小C.动能不变 D.重力势能变大
答案 D 在它们加速升空的过程中,火箭搭载的“天舟一号”货运飞船的动能增大,重力势能增大,机 械能增大,故D正确,A、B、C错误。
思路分析 动能和势能的总和叫机械能,动能大小与物体的质量和速度有关,重力势能大小与物体的质 量和所处的高度有关。
审题技巧 抓住题中的关键点“加速升空的过程”,据此判断动能、重力势能及机械能的大小变化。
4.(2017云南昆明,16,2分)用细线悬挂的小球从如图所示位置静止释放,若忽略空气阻力,那么小球在最高 点的势能 下降至最低点的动能;实际上,小球在摆动过程中,会与空气摩擦产生热,摆幅逐渐减 小,最终停下来,那么在摆动过程中由于摩擦而转化的内能 小球在最高点所具有的势能。(填 “大于”、“等于”或“小于”)
答案 等于 等于
解析 机械能等于动能与势能总和。如果忽略空气阻力,则小球在摆动过程中机械能守恒,小球在最高 点的势能会全部转化为在最低点的动能。实际摆动过程中,小球克服摩擦做功,最终停下来时,机械能总 量全部转化为内能,即由于摩擦的而转化的内能等于在最高点具有的势能。
解题关键 小球在摆动过程中机械能是否守恒关键是看是否受到阻力作用。
5.(2017陕西,32,7分)小柯在课外活动时,偶然将两个弹性球叠放在一起同时自由下落,发现上面小球反弹 的高度大于下落的高度,于是,他想探究同一个上面小球反弹的高度与哪些因素有关。为此,他提出了三 个猜想:①与两个弹性球下落的高度有关;②与下面弹性球的质量有关;③与下面弹性球的材料有关。
为了验证猜想,小柯选取了质量为10 g的A球作为上面的反弹小球,用体积相同的B、C、D三个球分别作为下面的弹性球,如图所示。B、C两球质量相同但材料不同,C、D两球材料相同但质量不同。小柯在 同一水平地面上做了多次实验,实验数据如下表:
(1)小柯实验选取的测量工具有电子秤和 。(2)A球下落过程中,将重力势能转化为它的 能。(3)比较三次实验序号 ,可以初步得出的结论是:在下面弹性球的质量、材料等 条件一定时, 下落高度越高,上面弹性球反弹的高度越高。(4)比较实验序号4、7(或5、8或6、9),可以初步得出的结论是:在下面弹性球的材料、下落高度等条件 一定时, ,上面弹性球反弹的高度越高。(5)为了探究猜想③,除了选取A球作为上面的反弹小球外,还应在B、C、D三个弹性球中选择 两球进行实验。(6)实验表明,每次所测A球反弹的高度总比下落高度要高,是因为在两球碰撞时下面弹性球对上面A球做 功,使A球机械能总量 (选填“增大”“减小”或“不变”),这一现象 (选填“违背” 或“不会违背”)能量守恒定律。
答案 (1)刻度尺(或卷尺) (2)动 (3)1、2、3(或4、5、6或7、8、9) (4)下面弹性球的质量越大 (5)B、C(或B和C) (6)增大 不会违背
解析 (1)由题意知缺少测量长度的工具——刻度尺;(2)A球在空中下落时,高度降低,速度增大,重力势能 转化为它的动能;(3)通过比较1、2、3(或4、5、6或7、8、9)可知,在下面弹性球的质量、材料等条件一 定时,下落高度越高,上面弹性球反弹的高度越高;(4)比较4、7(或5、8或6、9)可知,在下面弹性球的材 料、下落高度一定时,下面弹性球的质量越大,上面弹性球反弹的高度越高;(6)为了验证反弹高度与下面 弹性球的材料有关,可以选择B、C(或B和C)进行实验;下面的弹性球对A球做功,则有一部分能量从下面 弹性球转移给A球,A球的机械能增加;能量守恒定律在任何时候都是成立的,所以不会违背能量守恒定律。
方法技巧 物理学中对于多因素(多变量)的问题,常常采用控制变量的方法,把多因素的问题变成多个 单因素的问题,而只改变其中的某一个因素,从而研究这个因素对现象、结果的影响,分别加以研究,最后 再综合分析,这种方法叫控制变量法。
考点二 内能1.(2019湖南长沙,22,3分)“端午节”吃粽子的习俗中,蕴含了丰富的物理知识。下列说法中正确的是 ( )A.煮粽子的过程利用做功的方法提高了粽子的内能B.闻到粽子的香味表明分子在不停地做无规则的运动C.剥粽子时总有一些糯米粘到粽叶上,是因为分子间存在斥力D.蒸粽子时用的铁锅的比热容比水的大
答案 B 煮粽子的过程是利用热传递的方法提高粽子的内能的,故A错误;闻到粽子的香味表明分子在 不停地做无规则的运动,故B正确;剥粽子时总有一些糯米粘到粽叶上,是因为分子间存在引力,故C错误; 铁的比热容是0.46×103 J/(kg·℃),而水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃),故D错误。
解题关键 本题关键在于对内能知识的理解和简单运用。
2.(2018湖北武汉,12,3分)在室温下,用绷紧的橡皮膜把一个空锥形瓶的瓶口封上,然后把瓶子放入热水 中,如图所示,橡皮膜会向外凸。下列关于瓶内气体的描述错误的是 ( )
A.分子的无规则运动会加剧B.内能会增大 C.质量会不变D.压强会减小
答案 D 把瓶子放入热水中,由于热传递,瓶内气体的内能会增大,温度会升高,温度越高,分子无规则运 动越剧烈,故A、B正确;质量是物体的属性,与物体的温度无关,故瓶内气体的质量不会变化,C正确;瓶内 气体温度升高,压强会增大,D错误。故选D。
3.(2016江苏南京,2,2分)关于粒子和宇宙,下列认识中正确的是 ( )A.分子间仅存在吸引力,不存在排斥力B.在质子、电子和原子中,尺度最小的是质子C.根据银河系的直径大约为8万光年,可知光年是时间单位D.科学家在研究物质内部结构时,常应用建立“模型”的方法
答案 D 分子间同时存在着引力和斥力,A项错误;原子是由原子核和核外电子组成的,原子核是由质 子和中子组成的,在质子、电子和原子中,尺度最小的是电子,B项错误;光年是光在1年中通过的路程,故 光年是长度单位,C项错误;科学家研究物质内部结构时,常应用建立模型的方法,D项正确。
4.(2017上海,10)2017年5月,我国自主研制的C919大型客机在上海首飞成功。客机飞行时,以地面为参照 物,客机是 的(选填“运动”或“静止”);客机下降过程中,其重力势能 (选填“增 大”、“不变”或“减小”);客机着陆后减速滑行过程中,客机轮胎表面的温度会升高,这是通过 的方式改变其内能的。
答案 运动 减小 做功
解析 客机飞行时,相对于地面位置在发生变化,则以地面为参照物,客机是运动的;客机下降过程中,高 度逐渐降低,其质量不变,则其重力势能减小;客机着陆后减速滑行过程中,克服摩擦力做功,机械能转化 为内能,即通过做功的方式改变轮胎的内能。
思路分析 物体位置的变化叫机械运动;重力势能大小与物体的质量和所处的高度有关;内能改变的方 式有做功和热传递两种。
审题技巧 审题时需要抓住文字叙述的关键语句,如“客机下降”、“客机着陆后减速滑行过程中”, 这些关键语句决定着答案内容。
考点三 比热容1.(2019浙江杭州,11,3分)对于同一物态的某种物质,根据c= 得知 ( )A.比热跟热量成正比B.比热跟质量成反比C.比热跟温度变化成反比D.吸收或放出的热量跟质量与温度变化的乘积之比是个恒量
答案 D 比热是物质本身的一种性质,其值只取决于物质本身,与物质质量大小、温度改变的多少及 物质吸收或放出热量的多少无关。且每种物质都有自己的比热,不同物质的比热一般不同,同种物质的 比热在同一状态下相同,不同状态下可能不同,故选项A、B、C错误;单位质量的某种物质温度升高或降 低1 ℃吸收或放出的热量,叫做这种物质的比热,而对于同一物态的某种物质,c是恒定不变的,D正确。故 选D。
2.(2017上海,6,2分)两个质量不同的金属块,放出相同热量,降低相同温度,则 ( )A.质量大的金属块的比热容一定大B.质量大的金属块的比热容一定小C.质量大的金属块的比热容可能大D.两个金属块的比热容有可能相同
答案 B 由公式Q=cmΔt可知,当两个质量不同的金属块降低相同的温度,放出相同的热量时,它们的比 热容与质量的乘积一定相同,故质量大的比热容一定小,应选B。
3.(2017内蒙古包头,9,3分)物理兴趣小组用如图所示的实验装置测量某品牌食用油的比热容。将初温都是26 ℃的水和食用油分别加入两个完全相同的烧杯里,用相同的酒精灯同时对它们加热。 (1)在烧杯中加入水和食用油时,除了要控制它们的初温相同外,还要控制它们的 相同。(2)实验中搅拌器的作用是 。(3)加热一段时间后,温度计显示水和食用油的温度分别为36 ℃和46 ℃,该食用油的比热容c油= J/(kg·℃)。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
答案 (1)质量 (2)使液体受热均匀 (3)2.1×103
解析 (1)根据控制变量法的思想,可知取初温相同、质量相同的水和食用油,让它们吸收相同的热量,比 较升高温度的多少才有意义。(2)使用搅拌器可使两种液体受热均匀。(3)Δt水=36 ℃-26 ℃=10 ℃,Δt油=46 ℃-26 ℃=20 ℃因用相同酒精灯加热相同时间,则有Q水吸=Q油吸即c水m水Δt水=c油m油Δt油得c油= c水=2.1×103 J/(kg·℃)。
考点四 内能的利用1.(2019湖北武汉,11,3分)如图所示是四冲程汽油机的剖面图,关于其四个冲程的描述正确的是 ( ) A.吸气冲程中,汽油和空气的混合物进入汽缸B.压缩冲程中,通过做功的方式使汽缸内气体的内能减小C.做功冲程中,燃料释放的能量绝大部分转化为机械能D.排气冲程中,废气带走了燃料释放的能量的极少部分
答案 A 汽油机在吸气冲程中,进气门打开,排气门关闭,活塞向下运动,汽油和空气的混合物进入汽缸, 故A正确;在压缩冲程中,进气门和排气门都关闭,活塞向上运动,汽缸内气体被压缩,此过程是机械能转化 为内能的过程,汽缸内气体的内能增加,故B错误;在做功冲程中,燃料燃烧释放的能量大部分因克服摩 擦、发生热传递而散失,只有一少部分转化为机械能,故C错误;在排气冲程中,废气会带走大部分能量,故 D错误。
易错点拨 本题易错选D,误认为汽油机把内能转化为机械能,废气带走的热量少,实际上,汽油机排出的 废气会带走大量的热量。
知识归纳 四冲程汽油机的一个工作循环有四个冲程,分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气 冲程,其中做功冲程对外做功,将内能转化为机械能;压缩冲程将机械能转化为内能。
2.(2018四川成都,A3,2分)在四冲程汽油机的一个工作循环中,将内能转化为机械能的冲程是 ( )A.吸气冲程 B.压缩冲程C.做功冲程 D.排气冲程
答案 C 四冲程汽油机的一个工作循环由四个冲程组成:吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲 程;其中压缩冲程将机械能转化为内能;做功冲程将内能转化为机械能,故C正确。
解题关键 掌握做功冲程是把内能转化为机械能;压缩冲程是把机械能转化为内能是解答本题的关键。
知识拓展 汽油机一个工作循环有四个冲程,发生两次能量转化,曲轴转动两周,做一次功。
3.(2019黑龙江齐齐哈尔,17,2分)如图所示是观察海波熔化现象的实验装置,海波在熔化过程中温度不变, 内能 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。实验过程中完全燃烧了5 g酒精,放出的热量为 J。(q酒精=3.0×107 J/kg)
答案 变大 1.5×105
解析 海波熔化过程中在不断吸收热量,其内能增大;完全燃烧5 g酒精,放出的热量Q放=mq酒精=5×10-3 kg× 3×107 J/kg=1.5×105 J。
4.(2017广东,11,3分)“可燃冰”是一种新型能源,主要成分是甲烷,可直接点燃,燃烧后几乎不产生任何 残渣,所以“可燃冰”是一种 能源(选填“清洁”或“污染”);1 m3甲烷完全燃烧能产生 J热量,这些热量可以使 kg的水从20 ℃加热至100 ℃。[设甲烷的热值q甲烷=4.2×107 J/m3;c水=4. 2×103 J/(kg·℃)]
答案 清洁 4.2×107 125
解析 “可燃冰”燃烧后不产生任何残渣,所以它属于清洁能源;1 m3甲烷完全燃烧产生的热量Q放=Vq甲烷=1 m3×4.2×107 J/m3=4.2×107 J;忽略热损失的情况下,水吸收的热量等于甲烷完全燃烧放出的热量,有Q吸=Q放=4.2×107 J;由Q吸=c水m水(t-t0)得,可加热水的质量m水= = =125 kg。
5.(2017辽宁大连,25,6分)某家庭用的燃气热水器,将20 kg的水从10 ℃加热到60 ℃,完全燃烧了0.21 m3的 煤气。已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),煤气的热值为4×107 J/m3。试求:(1)煤气完全燃烧放出的热量是多少?(2)水吸收的热量是多少?(3)该热水器烧水的效率是多少?
答案 (1)8.4×106 J (2)4.2×106 J (3)50%
解析 (1)由q= ,得Q放=V煤q=0.21 m3×4×107 J/kg=8.4×106 J。 (2分)(2)温度的变化量Δt=60 ℃-10 ℃=50 ℃由c= 得Q吸=c水m水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×20 kg×50 ℃=4.2×106 J(2分)(3)η= ×100%= ×100%=50%。(2分)
解题关键 解决本题的关键是要从机械效率的公式η= ×100%引申得出一般机械的效率等于做有用功消耗的能量与消耗的总能量之比,即在此题中η= ×100%。
思路分析 (1)先根据公式Q放=Vq算出煤气完全燃烧放出的热量,再根据公式Q吸=c水m水Δt算出水吸收的 热量;(2)利用公式η= ×100%算出该燃气热水器的效率。
考点一 机械能及其转化
1.(2020泉州质检,6)如图,无人驾驶电动扫地车,在水平路面上匀速前进并不断将地面上的落叶吸入车内, 则它的( ) A.动能不变,机械能不变 B.动能不变,机械能变大C.动能变大,机械能不变 D.动能变大,机械能变大
答案 D 无人驾驶电动扫地车,在水平路面上匀速前进并不断将地面上的落叶吸入车内的过程中,整 个车的速度不变,质量增加,动能变大,机械能变大。故选D。
2.(2019福州质检,13)如图所示的垂直升降式立体停车库,可有效提高停车场空间利用率,一定程度缓解城市停车难的问题。汽车在被升降机匀速提升的过程中,其能量分析正确的是 ( )A.动能不变,重力势能不变B.动能不变,机械能增加C.动能增加,重力势能增加D.动能增加,机械能增加
答案 B 由于汽车被匀速提升,故其动能不变,故C、D错误;汽车高度增加,其重力势能增加,故A错误; 机械能为动能与势能之和,动能不变,重力势能增加,机械能增加,故B正确。故选B。
3.(2020南平质检,14)将小球从某一高度A点水平抛出,小球落地后又反弹,它的部分运动轨迹如图,下列说法正确的是 ( )A.小球在A点的动能最大B.小球在B点的重力势能最大C.小球在同一高度的C点和D点的重力势能相等D.小球在D点的机械能小于在E点的机械能
答案 C 小球在A点时高度最高,所以重力势能最大,A、B错;C点和D点高度相同,所以重力势能相等, C正确;小球由于受到空气阻力的影响,机械能逐渐减小,因此从D点到E点存在机械能损失,小球在D点的 机械能大于在E点的机械能,D错。
4.(2020龙岩质检,9)2020年5月5日,长征五号B运载火箭成功首飞,拉开了中国空间站在轨建造任务的序 幕。下列关于火箭发射说法正确的是 ( )A.火箭进入太空后,惯性消失B.火箭升空后,速度越来越大,惯性也越来越大C.火箭加速升空过程,重力势能增加,机械能不变D.火箭加速升空过程,燃料的内能转化为火箭的机械能
答案 D 惯性是物体的固有属性,不会消失,A错误;惯性大小只与物体质量大小有关,与速度大小无关, B错误;火箭加速升空过程,速度增大,动能增大,重力势能增加,机械能变大,C错误; 火箭加速升空过程,燃 料燃烧释放的内能转化为火箭增加的机械能,D正确。
5.(2020三明质检,12)2019年9月29日,中国女排蝉联世界杯冠军。图中的排球被抛出后,在竖直上升的过 程中,排球的 ( ) A.重力势能减少 B.动能增大C.机械能减少 D.机械能增大
答案 C 排球被抛出后,在竖直上升过程中,球的速度减小,动能减小;高度在增大,重力势能增大;排球 在上升过程中受阻力的影响,有部分能量损失,所以排球的机械能在减小。故选C。
考点二 内能1.(2020泉州质检,7)下列实例属于通过做功增加物体内能的是 ( )A.热水淋浴 B.暖气取暖C.双手互搓 D.对手哈气
答案 C 热水淋浴、暖气取暖、对手哈气是能量的转移,都是通过热传递改变物体的内能,故A、B、 D不符合题意;双手互搓,手的温度升高,机械能转化为内能,是通过做功改变物体的内能,故C符合题意。 故选C。
2.(2019三明质检,8)如图所示的实验现象,能说明分子间存在引力的是 ( )
答案 D 用力下压活塞,棉花燃烧是做功改变物体的内能,A错误;墨滴在热水中更快散开是由于温度 越高,分子无规则运动越剧烈,B错误;抽去玻璃板,两瓶气体混合均匀是因为分子总是在不停地做无规则 运动,C错误;两表面干净的铅柱压紧后,因为分子间存在相互作用的引力,所以“粘”在一起了,D正确。 故选D。
3.(2020漳州质检,5)下列现象属于做功改变内能的是 ( )A.钻木取火B.阳光下的冷水变成了热水C.严冬季节用热水袋取暖D.用擦酒精的方法使发烧者降温
答案 A 解析 B、C、D均是通过热传递改变物体的内能。
4.(2020厦门质检,2)元代诗人王冕有咏梅诗句“忽然一夜清香发, 散作乾坤万里春”,这里清香四溢现象 是因为( )A.分子间存在引力B.分子在不停地做无规则运动C.分子间存在间隙D.分子间存在斥力
答案 B 清香四溢是扩散现象,本质是分子在不停地做无规则运动。故选B。
5.(2020莆田质检,18)勤洗手是个好习惯,小明使用免洗洗手液时其他同学能闻到洗手液的气味,这是 现象;温度越 ,洗手液的气味传开得越快。
答案 扩散 高
解析 其他同学能闻到洗手液的味道,是分子的扩散现象,而且温度越高,分子扩散越快。
6.(2020厦门质检,20)“卡路里”简称“卡”,是热量的另一个单位,常用于营养计量中。“卡”是这样 规定的:1卡等于在1个标准大气压下,1 g水温度升高1 ℃吸收的热量,那么1卡等于 J。若一个成 年人参加一次长跑,身体消耗的能量约8.4×106 J,相当于消耗 卡。[已知c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
答案 4.2 2×106
解析 由题知,1个标准大气压下1 g水温度升高1 ℃所吸收的热量为1卡,1 g水温度升高1 ℃所吸收的热 量Q吸=c水m水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×0.001 kg×1 ℃=4.2 J,所以1卡等于4.2 J。(2)身体消耗的能量约8.4×106 J, ×1 卡=2×106 卡。
考点三 比热容1.(2019莆田质检,6)炎炎夏日下的湄洲岛黄金沙滩,沙子热得烫脚,而海水却很清凉,这主要是因为水和沙 子具有不同的 ( )A.热量 B.热值 C.密度 D.比热容
答案 D 根据Q=cmΔt得Δt= ,由于水的比热容较大,质量相同的沙子和海水吸收相同的热量时,海水的温度变化较小,即海水的温度升高得较少。因此沙子热得烫脚,而海水却很清凉。
2.(2020泉州质检,19)在房间里喷洒香水,一会儿整个房间都充满了香水味,这现象说明分子是在永不停 息地 。冬天用电暖器给房间加热,使容积为60 m3 的房间升温5 ℃,空气吸收的热量为 J。[已知c空气=1.0×103 J/(kg·℃),ρ空气=1.29 kg/m3,不计热量损失]
答案 做无规则运动 3.87×105
解析 在房间里喷洒香水,一会儿整个房间都充满了香水味,这现象说明分子是在永不停息地做无规则 运动。由Q吸=cmΔt可得,空气吸收的热量Q吸=c空气m空气Δt=c空气ρ空气VΔt=1.0×103 J/(kg·℃)×1.29 kg/m3×60 m3× 5 ℃=3.87×105 J。
3.(2019漳州质检,18)汽车发动机常用水来做冷却剂,这是因为水的 较大;发动机的水箱中贮有10 kg水,当水温升高5 ℃时,水吸收的热量是 J。 [c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
答案 比热容 2.1×105
解析 根据Q吸=cmΔt得Δt= ,在吸收相同的热量时,由于水的比热容较大,质量相同的水和其他物质相比,水的温度升高得较少,故选用水做冷却剂,不使发动机的温度升得太高。Q吸=c水mΔt=4.2×103 J/(kg·℃) ×10 kg×5 ℃=2.1×105 J。
4.(2020莆田质检,26)“探究不同物质吸热能力”的两种方案如下:方案一:相同质量的两种物质,吸收相等的热量,比较两种物质温度的变化。方案二:相同质量的两种物质,升高相同的温度,比较两种物质吸收的热量。
(1)用两个相同的容器分别装入质量相等的甲、乙两种液体如图所示,用功率 (填“相同”或 “不同”)的电加热器加热,可以通过比较 来比较两种液体吸收热量的多少;(2)实验数据记录如表:
①本实验采用的是方案 ;②分析表格数据可知:从物质吸热能力角度考虑,应选 (填“甲”或“乙”)液体作为发动机冷 却液;③实验中使用的电加热器功率是500 W,不计加热过程的热损失,利用实验数据可以计算得到乙液体的 比热容c= J/(kg·℃),该数值比真实值 (填“偏大”“偏小”或“相等”)。
答案 (1)相同 加热时间 (2)①二 ②甲 ③2.25×103 偏大
解析 (1)本实验采用控制变量法,两个容器内的甲和乙液体的质量、加热器的功率均要相同,通过比较 加热的时间来比较两种液体吸收热量的多少。(2)根据实验的方法和表格的实验数据可知,本实验采用 的方案是相同质量的两种物质,升高相同的温度,比较加热的时间,所以本实验采用的是方案二,从实验的 数据可以看出甲的比热容较大,吸收相同的热量,甲的温度变化较小,故选择甲作为发动机冷却液比较合 理。根据公式W=Pt=Q=cmΔt, 可得乙液体的比热容,不考虑加热过程热量的损失,所以该数值会偏大。
5.(2020厦门质检,27)在探究物质熔化特点的实验中,选取质量相等的甲、乙两种固体装入相同的试管 中,用如图1的两套完全相同的装置加热。 图1 图2
(1)实验中需要的测量工具是天平、 和 。(2)根据实验数据绘制的温度-时间图像如图2,由图像分析可知:①甲、乙均为晶体,因为它们在熔化时 。②甲、乙在固态时的比热容大小关系为c甲 c乙(填“>”“<”或“=”)。③甲、乙在熔化过程中吸收的热量大小关系为Q甲 Q乙(填“>”“<”或“=”)。
答案 (1)温度计 停表 (2)①温度不变 ②< ③<
解析 (1)探究物质熔化特点,需要测量质量,记录时间和温度,因此还需要停表和温度计。(2)①由图像 可知甲、乙在熔化过程中温度不变,均为晶体。②由图像可知相同质量的甲、乙吸收相同的热量,甲温 度升高得快,因此甲的比热容较小。③由图像可知,在熔化过程中,乙加热时间长,因此乙吸收的热量多。
6.(2019三明质检,28)兴趣小组同学用图1的两个相同装置探究“不同燃料的热值大小”。(1)分别在两个相同的燃烧皿中装入 相等的甲、乙燃料,点燃它们后分别对相同的 A、B 两杯水 加热;通过比较 可知燃料热值的大小。(不计热量损失)(2)若燃烧皿中的燃料全部燃烧完时,测得 A 杯中的水温为 42 ℃,测得 B 杯中的水温为 ℃(如图 2),经分析比较可知:热值较大的是 燃料。
答案 (1)质量 水温(水温高低、温度计示数、水温的变化量) (2)37 甲
解析 (1)根据Q放=mq可知,要探究不同燃料的热值q的大小,必须控制燃料的质量相等,而放出热量的多 少要通过水吸收的热量来反映,根据Q=cmΔt可知,对于完全相同的A、B两杯水,升高的温度较大的则吸 收的热量多,根据Q吸=Q放可知,吸收热量多的装置,其燃料放出的热量也多,因此其热值也较大。(2)由图2所示,该温度计的分度值为1 ℃,因此B杯中的水温为37 ℃。由于A杯水的温度高,由上述分析可 知甲燃料的热值较大。
考点四 内能的利用1.(2020宁德质检,11)如图为汽油机某一冲程示意图, 下列选项中与其能量转化过程相似的是 ( )A.用手反复弯折铁丝B.用热水壶烧水C.压缩空气棉花燃烧D.开水瓶的瓶塞被水蒸气弹出
答案 D 由图可知,该冲程为做功冲程,内能转化为机械能。选项A中是机械能转化为内能,不符合题 意;选项B中是燃料的化学能转化为内能,不符合题意;选项C中是机械能转化为内能,不符合题意;选项D 中是内能转化为机械能,符合题意。
2.(2020福州质检,11)氢燃料电池汽车是用氢燃料电池为电动机提供能量,该电池是通过电解水的逆反应 而不是采用燃烧的方式获得能量,能量转化率可达60%~ 80%,则 ( )A.电动机的工作原理是电流的磁效应B.电动机将机械能转化为电能C.氢燃料电池将化学能转化为电能D.氢燃料电池的效率比汽油机低
答案 C 电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力而转动,将电能转化为机械能,故A、B错;汽油机 效率为20%~30%,因此氢燃料电池的能量转化率高于汽油机,氢燃料电池将化学能转化为电能,故C正确, D错。
3.(2020三明质检,19)一台四冲程汽油机,将内能转化为机械能的是 冲程。若该汽油机消耗了0.2 kg 汽油,则这些汽油完全燃烧放出的热量是 J(汽油的热值为4.6×107 J/kg)。
答案 做功 9.2×106
解析 汽油机的工作过程有四个冲程,分别为吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程,其中将内能 转化为机械能的是做功冲程。这些汽油完全燃烧放出的热量Q=mq=0.2 kg×4.6×107 J/kg=9.2×106 J。
4.(2020南平质检,31)自动上水电热水壶因其方便取水越来越受到人们的喜欢。如图,取水时只要闭合取 水开关,水泵就能将水抽到壶内。若将1 L水抽到1 m高的电热水壶中,用时20 s。g取10 N/kg。 (1)求水泵对水做的功;(2)已知出水口的横截面积为0.8 cm2,求水流速度;(3)若水泵的实际输入功率为5 W,求水泵的抽水效率。
答案 (1)10 J (2)0.625 m/s (3)10%
解析 (1)V=1 L=10-3 m3m=ρV=1×103 kg/m3×10-3 m3=1 kg水泵做的功W=Fs=Gh=mgh=1 kg×10 N/kg×1 m=10 J(2)L= = =12.5 mv= = = =0.625 m/s(3)W总=Pt=5 W×20 s=100 Jη= ×100%= ×100%=10%
5.(2020漳州质检,32)一辆重为2×104 N的汽车在平直的公路上匀速行驶了11.5 km,消耗了2 kg的汽油。 汽车在行驶过程所受阻力为车重的0.1,已知汽油的热值为4.6×107 J/kg。求:(1)汽车的牵引力所做的功;(2)2 kg汽油完全燃烧放出的热量;(3)这辆汽车发动机的热机效率。
答案 (1)2.3×107 J (2)9.2×107 J (3)25%
解析 (1)汽车牵引力F=f=0.1G=0.1×2×104 N=2×103 N牵引力做功W有=Fs=2×103 N×1.15×104 m=2.3×107 J(2)汽油完全燃烧放出的热量:Q总=mq=2 kg×4.6×107 J/kg=9.2×107 J(3)这辆汽车发动机的热机效率η= ×100%= ×100%=25%
一、选择题(每小题2分,共8分)
1.(2020漳州质检,10)在高速公路长下坡路段的外侧,常设有如图所示的避险车道,避险车道相当于一个 斜面,供刹车失灵的车辆自救,当失控车辆冲上该车道时,被强制减速停车。下列说法正确的是 ( ) A.失控车冲上避险车道时,重力势能减少B.下坡路段刹车失灵的大货车动能越来越小C.失控车冲上避险车道时,动能减少D.大货车冲上避险车道时,动能全部转化为重力势能
答案 C 避险车道相当于一个斜面,当车辆冲上该车道时,速度越来越小,高度越来越高,则动能减少,重 力势能增大,由于车与地面之间存在摩擦,动能并不能全部转化为重力势能,有一小部分要转化为因摩擦 产生的内能,A、D错误,C正确。在下坡路段,刹车失灵,车速将越来越大,动能也越来越大,B错误。
2.(2020三明质检,4)如图实例中,属于热传递改变物体内能的是 ( )
答案 C 改变物体内能的方式有两种:分别是做功和热传递。喷壶喷水对外做功,瓶内温度降低,A不 符合题意;弯折铁丝时,弯折处会发热,属于做功改变物体的内能,B不符合题意;可乐加冰变凉,属于热传 递改变物体的内能,与题意相符,C符合题意;两手互搓时,手心会变热,属于做功改变物体的内能,D不符合 题意。
3.(2020莆田质检,5)在热机的四个冲程中, 将机械能转化为内能的冲程是 ( )A.吸气冲程 B.压缩冲程C.做功冲程 D.排气冲程
答案 B 热机在一个工作循环中有四个冲程:吸气、压缩、做功和排气冲程。其中压缩冲程是将机械 能转化为内能,而做功冲程是将内能转化为机械能。
4.(2020厦门质检,15)如图,小球从某一高度自由落到一端固定在地面的轻质弹簧上,在A处开始与弹簧接 触,下降到最低点B处后弹回,则小球的动能变化情况是 ( )A.从A到B,动能不断减小B.从B到A,动能不断增大C.从A到B,动能先变大后变小,到B处为零D.从B到A,动能先变大后变小,到A处为零
答案 C 小球从A点接触弹簧开始到将弹簧压缩到最短(达到B点)的过程中,小球的运动过程为:在小 球刚接触弹簧的时候,弹簧的弹力小于小球的重力,合力向下,小球向下加速运动,当弹簧的弹力和小球的 重力相等时,小球的速度达到最大,之后弹力大于重力,小球开始减速,直至速度减为零。弹簧从被压缩到 最短到弹簧恢复原长的过程中,小球的运动过程:弹簧被压缩到最短时弹力最大,大于小球的重力,合力 方向向上,小球加速上升;当弹簧的弹力和小球的重力相等时,小球的速度达到最大,之后弹力小于重力, 小球开始减速。小球从A到B的过程中,速度先增大后减小至零,动能先增大后减小,到B处为零,故A不符 合题意,C符合题意;小球从B到A的过程中,速度先增大后减小,到达A处时速度不为0,因此动能先增大后 减小,到A处不为零,故B、D不符合题意。故选C。
二、填空题(每空1分,共6分)5.(2020宁德质检,17)2020年5月5日,俗称“胖五”的长征五号B运载火箭在海南文昌首飞成功,正式拉开 我国载人航天工程“第三步”任务的序幕。“胖五”采用液氢作为燃料,是因为其热值 (选填 “大”或“小”);当火箭升空向下喷火时,发射台下巨大水池中的水迅速汽化,这是利用汽化 (选填“吸热” 或“放热”),以达到快速降温的目的。
答案 大 吸热
解析 质量相同时,热值越大,燃料完全燃烧放出的热量越多;水汽化时吸热。
6.(2020宁德质检,18)如图甲是2022年北京冬奥会会徽,以汉字“冬”为灵感来源,运用中国书法的艺术 形态,传递出实现“三亿人参与冰雪运动”的目标。图乙是滑雪运动员起跳后下落的情景,运动员加速 下落过程中重力势能 ,动能 。(均选填“增大”“减小”或“不变”)
答案 减小 增大
解析 重力势能与物体的质量和高度有关,质量越大,高度越高,重力势能越大。运动员质量不变,但高度 减小,则重力势能减小;动能与物体的质量和速度有关,质量越大,速度越大,动能越大;运动员加速下落,质 量不变,速度变大,则动能变大。
7.(2020漳州质检,21)为测定某台电热饮水机消耗的电能,关闭电路中的其他用电器,让该饮水机单独工 作一段时间,电能表的示数变化如图所示,则该饮水机在这段时间内消耗的电能为 kW·h,若消耗 的电能完全被水吸收,则可把 kg初温为25 ℃的水加热至100 ℃。
答案 4.2 48
解析 该饮水机消耗的电能W=526.8 kW·h-522.6 kW·h=4.2 kW·h;水吸收的热量Q吸=W=4.2 kW·h=1.512× 107 J;水的质量m = = =48 kg。
三、实验题(共6分)8.(2019福州质检,29)(6分)小聪在课外用如图甲所示的装置做“比较不同物质的比热容”实验。他分别 在两个相同的小玻璃瓶中装入酒精和橄榄油,用热水加热玻璃瓶中的液体,并用玻璃棒不断搅拌,用数字 温度计分别测出酒精和橄榄油上升的温度。 甲 乙
(1)两玻璃瓶中所装的酒精和橄榄油应满足的实验条件是: 。(2)根据实验数据作出的温度随时间变化的图像如图乙所示,可以判断 的比热容较大,理由是:它们 吸收相同的热量时, 。
答案 (1)质量相同 (2)酒精 橄榄油温度升高得更多
解析 (1)要比较不同物质的比热容,物质吸热的多少跟物质的种类、质量及升高的温度等多种因素有 关,因而必须使用控制变量法。比较不同物质的比热容,要控制两玻璃瓶中物质的质量相同。(2)根据题 图乙可知,在升高的温度相同时,需要给酒精加热的时间更长,即酒精吸收的热量更多,根据Q=cmΔt可知: 在质量与升高的温度相同时,吸收的热量越多,物质的比热容越大。由题图乙亦可知,给酒精和橄榄油加 热相同的时间时,橄榄油温度升高得更多。
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