初中物理第十三章 内能与热机综合与测试同步训练题

初中物理·沪科版·九年级全一册——第十三章 内能与热机

本章检测

满分:100分,限时:45分钟

一、选择题(每小题3分,共30分)

1.(2020山东威海中考)“花饽饽”是山东省非物质文化遗产。下列关于蒸饽饽的过程,说法错误的是              (　　)

A.燃料的化学能转化为饽饽的内能

B.水沸腾后继续吸热温度保持不变

C.用做功的方法增大了饽饽的内能

D.饽饽香气四溢说明分子在不停地运动

2.(2021安徽合肥蜀山月考)如图所示,改变物体内能的方式与其他三个不同的是 (　　)

A.　　　　　　　　  B.

C.　　　　　　　　  D.

3.(2021河南周口太康期中)关于热量、内能、温度间的关系,下列说法中,正确的是 (　　)

A.物体吸收了热量,它的温度一定升高,内能一定增加

B.物体温度升高了,它的内能一定增加,一定吸收了热量

C.物体内能增加了,它一定吸收了热量,温度一定升高

D.物体吸收了热量,它的内能一定增加,温度可能升高

4.(2021山东济南济阳期中)水的比热容比较大,下列现象中不属于利用水的这个特性的是              (　　)

A.供暖系统用循环热水来供给暖气

B.用水作为机车发动机的冷却液

C.炎热的夏天,在教室地面上洒水降温

D.育秧时,为了防止霜冻,常在傍晚时向秧田里灌水

5.(2021云南师大附属润城学校月考)学习了比热容的知识后,某物理课外兴趣小组绘制了如图所示的海陆风成因及流动情况示意图,其中正确的是              (　　)

A.　　　　　　　　B.

C.　　　　　　　　D.

6.(2020湖南衡阳中考)如图13-6-1所示为内燃机四冲程工作示意图,下列说法正确的是 (　　)

图13-6-1

A.一个工作循环的正确顺序是:甲乙丙丁

B.乙图冲程能获得动力

C.丁图冲程有明显机械能转化为内能的过程

D.丙图冲程存在化学能转化为内能的过程

7.(2021河南焦作温县期中)柴油机的效率比汽油机的效率高,主要原因是 (　　)

A.柴油的热值比汽油热值大

B.柴油机和汽油机的点火方式不同

C.汽油机的做功冲程用电火花点燃方式,浪费了一部分能量

D.做功冲程中柴油机气缸内的燃气产生的压强和温度比汽油机里的高

8.(2021福建厦门五中月考)古语道:“人要实,火要虚。”此话的意思是说做人要脚踏实地,才能事业有成。可燃物要架空一些,才能燃烧更旺。“火要虚”的目的是              (　　)

A.增大可燃物的热值

B.降低可燃物的着火点

C.能使可燃物完全燃烧

D.提高可燃物的利用率

9.(2021河南平顶山舞钢期中)下列有关热机的说法中不正确的是 (　　)

A.热机工作的过程是将燃料燃烧获得的内能转化成机械能的过程

B.可以采用增大热机功率的方法来增大热机的效率

C.为了防止热机过热,通常用水来降温,是利用水的比热容大的特性

D.热机的大量使用会造成环境污染

10.(2021重庆巴蜀中学月考)如图13-6-2是用相同的加热装置对a、b、c三种物质加热时它们的温度随时间变化的图像,其中a、c质量相同。下列对图像的分析正确的是              (　　)

图13-6-2

A.t1～t2时间内物质a的温度不变,内能不变

B.如果a、b是同种物质,b的质量大于a的质量

C.温度从T1升高到T2时,a物质吸收的热量比b多

D.b的比热容大于c的比热容

二、填空题(每空2分,共20分)

11.(2021独家原创试题)2020年12月17日,“嫦娥五号”返回器带着月壤成功返回地球,时隔44年,人类再次从月球带回了岩石和土壤样本,我国成为继美国、苏联之后,第三个实现月球采样返回的国家。“嫦娥五号”返回器进入大气层后,与空气摩擦,温度升高,是通过　　　　的方式增大了自己的内能。 

12.(2021重庆巴蜀中学月考)如图13-6-3所示,用打气筒向装有少量水的瓶里打气,当瓶塞从瓶口跳出时,可以看到瓶中出现了白雾。在“瓶塞跳出,出现白雾”这个过程中,这个现象说明了气体对外　　　　,内能　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。 

图13-6-3

13.如图13-6-4是小明在“十一”假期探究“海水和海滩的温度随时间变化的规律”时画的一张示意图。根据图给的信息,小明观察的时间是　　　　(选填“中午”或“傍晚”),产生这一现象的原因是海水的　　　　比沙石的大。 

图13-6-4

14.(2021安徽合肥四十二中月考)如图13-6-5所示,用酒精灯对试管加热,水温升高,一段时间后瓶塞被水蒸气冲出去,这个过程中能量转化情况为　　　　　　　　。 

图13-6-5

15.(2021安徽合肥四十五中月考)汽油机工作时的四个冲程中,若某单缸四冲程汽油机飞轮转动的速度是3 600 r/min,则该汽油机每秒对外做功　　　　次,若一次做功300 J,则汽油机做功的功率为　　　　W。 

16.(2020江苏无锡中考)某辆行驶的小轿车,其正常工作时的能量转化情况如图13-6-6所示,若输入的化学能为2 000 J,输出的动能为300 J。则输出的内能和声能共计　　　　J;输出的有用能量是动能,则小轿车正常工作时的效率为　　　　。 

图13-6-6

三、实验探究题(共26分)

17.(2021山西实验中学月考)(12分)卫华做饭的过程中,经常加热油和水,她猜想油的比热容比水的小。

(1)为了验证猜想,卫华向两个同样的烧杯里分别倒入　　　　相同的水和油。 

(2)卫华猜想:物体温度升高吸收的热量可能与质量和物质种类有关,为了研究物体温度升高吸收的热量与物质种类有关,她制定了两个方案:

A.让研究对象都升高相同的温度,然后比较它们吸收热量的多少;

B.让研究对象都吸收相同的热量,然后比较它们升高温度的高低。

她做了如下实验:在两个相同的烧杯中分别盛有水和油,用两个相同的电加热器进行加热,如表是他们的实验记录数据,根据实验记录数据回答问题:卫华选择的是　　　　(选填“A”或“B”)方案。 

(3)由表可知,相同质量的水和油,吸收相同的热量,　　　　升高的温度高;相同质量的水和油,升高相同的温度,　　　　吸收的热量多; 

(4)在这个实验中,通过　　　　表示液体吸收热量的多少。结合表格中的数据,可知油的比热容为　　　　J/(kg·℃)。 

18.(2021重庆巴蜀中学月考)(14分)如图13-6-7所示,甲、乙、丙三图中的装置完全相同,燃料的质量都是10 g,烧杯内的液体质量和初温也相同。

图13-6-7

(1)要比较不同燃料的热值,应选择　　　　两图进行实验,利用液体的吸热量和燃料质量,根据q=,测得的燃料热值偏　　　　(选填“大”或“小”)。 

(2)要比较不同物质吸热升温的特点,应选择　　　　两图进行实验;实验中,不同物质吸收热量的多少是通过　　　　　　　　来反映的。 

(3)如果质量和初始温度均相同的A、B两种液体,吸热后它们的温度随时间变化的图像如图丁所示,则从图像可以看出,　　　　液体的比热容较大,cA∶cB=　　　　。 

(4)接下来再用50 g水和100 g水做实验,以吸收的热量Q为纵坐标,升高的温度Δt为横坐标,分别画出50 g和100 g水的Q-Δt图像,它们都是过原点的倾斜直线,即Q=kΔt,进一步分析发现,这两条直线的k值之比与对应水的　　　　之比相等。 

四、综合应用题(共24分)

19.(2021安徽合肥四十二中月考)(12分)物理兴趣小组的同学在研究“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0.4 kg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13-6-8所示。那么:

图13-6-8

(1)图　　　　(选填“甲”或“乙”)是沙子吸热升温的图像。 

(2)加热满2 min时,水吸收了多少热量?

(3)沙子的比热容大约是多少?

20.(2021云南师大附属润城学校月考)(12分)平泉羊汤原名“八沟羊杂汤”。它的主要制作步骤是熬汤,在水中放入羊骨、羊肉、羊杂,用大火将水煮至沸腾,然后转用文火煮。若煮一锅羊汤需要加水10 kg,羊骨、羊肉、羊杂三者共4 kg,水、羊骨、羊肉、羊杂的初温都是20 ℃,在标准大气压下,将这锅羊汤烧开需用掉2 kg木材(设木材完全燃烧)。[水的比热容c1=4.2×103 J/(kg·℃),羊骨、羊肉、羊杂的平均比热容c2=3.5×103 J/(kg·℃),木材热值q=1.2×107 J/kg]求:

(1)木材完全燃烧放出的热量。

(2)羊骨、羊肉、羊杂吸收的热量。

(3)本次熬汤的加热效率。

一、选择题

1.答案　C　蒸饽饽的过程中,燃料燃烧释放的化学能转化为饽饽的内能,使饽饽能够蒸熟,故A正确;水沸腾后需要持续吸热温度保持不变,故B正确;蒸饽饽的过程中,是通过热传递的方式增加了饽饽的内能,故C错误;饽饽香气四溢属于扩散现象,是分子在不停息地做无规则运动造成的,故D正确。选C。

2.答案　D　从滑梯上滑下时克服摩擦力做功,使臀部内能增加、温度升高,属于做功改变物体的内能;压缩空气,温度升高,棉花着火,属于做功改变物体的内能;钻木取火,属于做功改变物体的内能;烧水时水温升高,是通过热传递的方式改变物体内能;综上分析可知,D选项与A、B、C选项改变物体内能的方式不同。选D。

3.答案　D　晶体在熔化时,吸收热量,温度不变,内能增加,A、C错误;物体的温度升高,它的内能一定增加,可能是物体吸收了热量,也可能是外界对物体做了功,B错误;物体吸收了热量,它的内能一定增加,温度可能升高,也可能保持不变,D正确。选D。

4.答案　C　炎热的夏天,在室内地面上洒水,水蒸发会从周围吸热而降低周围环境的温度,使人感到凉爽,不是利用水的比热容大的特性,C符合题意。选C。

5.答案　A　白天,由于陆地土壤比热容比海水比热容小,故陆地上的气温比附近海洋上的气温高,热空气上升,海陆风由海洋吹向陆地,故A正确,C错误;夜间,陆地降温比海洋快,海上气温高于陆地,热空气上升,就出现与白天相反的风向,海陆风由陆地吹向海洋,故B、D错误。选A。

6.答案　C　甲图中两个气门都关闭,火花塞点火,活塞向下运动,是做功冲程,此冲程将内能转化为机械能;乙图中只进气门打开,活塞向下运动,气缸容积增大,是吸气冲程;丙图中只排气门打开,活塞向上运动,气缸容积减小,是排气冲程;丁图中两个气门都关闭,活塞向上运动,所以为压缩冲程,此冲程将机械能转化为内能。四个冲程的正确顺序是乙丁甲丙,A错误;乙图为吸气冲程,内燃机不能获得动力,B错误;丁图为压缩冲程,在该冲程中将机械能转化为内能,C正确;丙图为排气冲程,不存在化学能转化为内能的过程,D错误。

7.答案　D　柴油机的效率比汽油机的效率高,是因为柴油机在压缩冲程中,压缩的程度比汽油机大,燃烧更充分,燃气产生的压强更大。选D。

8.答案　D　可燃物要架空一些,才能燃烧更旺。“火要虚”的目的是增大可燃物与空气的接触面积,燃烧更旺,提高可燃物的利用率,故D正确,A、B、C错误。选D。

9.答案　B　热机工作的过程是将燃料燃烧获得的内能转化成机械能的过程,A正确;增大热机功率不能增大热机的效率,B错误;为了防止热机过热,通常用水来降温,是利用水的比热容大的特性,C正确;热机的使用,使人类对化石能源的依赖变强,现在大气污染的主要途径就是利用化石能源,D正确。选B。

10.答案　B　由图知,t1～t2时间内物质a的温度虽然不变,但继续吸收热量,所以其内能增加,故A错误;如果a、b是同种物质,比热容相同,升高相同的温度时,b的加热时间长,b吸收的热量多,根据Q=cmΔt知,b的质量大于a的质量,故B正确;温度从T1升高到T2时,a物质的加热时间比b物质的短,所以a物质吸收的热量比b少,故C错误;用相同的加热装置对b、c两种物质加热时,0～t1时间内两种物质吸收的热量相同,c物质升高的温度较小,但由于不知道b、c质量的大小,不能判断出b、c比热容的大小,故D错误。选B。

二、填空题

11.答案　做功

解析　“嫦娥五号”返回器进入大气层后,与空气摩擦,温度升高,是通过做功的方式增大了自己的内能。

12.答案　做功　变小

解析　用气筒向装有少量水的瓶里打气,瓶内气压增大,当瓶塞从瓶口跳出时,瓶内气体对瓶塞做功,使气体自身的内能减少,温度降低,瓶内的水蒸气液化成小水滴,这些小水滴就是我们看到的白雾。

13.答案　中午　比热容

解析　由图中情景可知海滩上温度高,由于海水的比热容比沙石大,因此,白天海滩温度比较高,傍晚海水温度比较高,故观察时间是中午。

14.答案　内能转化为机械能

解析　图中的瓶塞被试管内的水蒸气推出去的过程是水蒸气的内能转化为瓶塞机械能的过程。

15.答案　30　9 000

解析　转速为3 600 r/min的单缸四冲程内燃机,飞轮每秒转60圈,对外做30次功,每次做功300 J,则每秒做的功W=300 J×30=9 000 J,则汽油机做功的功率为P===9 000 W。

16.答案　1 700　15%

解析　由图可知,输入的化学能E=2 000 J,输出的动能E1=300 J,输出的内能和声能E2=E-E1=2 000 J-300 J=1 700 J;小轿车正常工作时的效率η=×100%=×100%=15%。

三、实验探究题

17.答案　(1)质量　(2)B　(3)油　水　(4)加热时间　2.1×103

解析　(1)比较不同物质吸热能力时,要控制不同物质的质量相同,故为了验证猜想,卫华向两个同样的烧杯里分别倒入质量相同的水和油;(2)根据表中数据知,加热相同时间比较升温的变化,卫华选择的是B方案;(3)由表可知,相同质量的水和油,吸收相同的热量,油升高的温度高;相同质量的水和油,升高相同的温度,水加热时间长,水吸收的热量多;(4)根据转换法,在这个实验中,通过加热时间表示液体吸收热量的多少;由表中数据,加热6分钟,水升高的温度为32 ℃-20 ℃=12 ℃;油升高的温度为44 ℃-20 ℃=24 ℃;根据Δt=,在质量和吸热相同的情况下,升高的温度之比等于比热容的反比,故油的比热容c=×4.2×103 J/(kg·℃)=2.1×103 J/(kg·℃)。

18.答案　(1)甲、乙　小　(2)甲、丙　加热时间的长短　(3)B　1∶2　(4)质量

解析　(1)要比较不同燃料的热值,应选择不同的燃料进行实验,同时,应该控制被加热物质相同,所以,应该选择甲、乙两图进行实验;燃料不可能完全燃烧,且放出的热量不可能完全被烧杯中物质吸收,所以,最后算出的热值偏小。(2)要比较不同物质吸热升温的特点,就要选择不同的物质进行比较,而且需要让它们相同时间内吸收相同的热量,应该选择相同的热源,所以选择甲、丙两图进行实验;加热时,可认为热源相同时间内放出相同的热量,用加热时间的长短来反映物质吸收热量的多少。(3)由图丁可知,温度升高80 ℃时A用时10 min,B用时20 min,所以,B的吸热能力强;根据Q=cmΔt,在质量和升高温度相同的情况下,吸收的热量与比热容成正比,故cA∶cB=10 min∶20 min=1∶2。(4)根据Q=cmΔt可知,Q=kΔt中的k=cm,则有k1=cm1,k2=cm2,因为=,所以=,即这两条直线的k值与对应水的质量之比相等。

四、综合应用题

19.答案　(1)甲　(2)8.4×104 J　(3)913 J/(kg·℃)

解析　(1)由题知,沙子和水的质量相等,且沙子的比热容比水小,吸收相同热量时(加热相同时间),由公式Δt=可知,沙子升高的温度多,所以图甲表示的是沙子吸热升温的过程;

(2)由乙图像可知,加热满2 min时,水的温度从20 ℃上升到70 ℃,则加热满2 min时水吸收的热量:Q水吸=c水m水Δt水=4.2×103 J/(kg·℃)×0.4 kg×(70 ℃-20 ℃)=8.4×104 J。

(3)相同时间内酒精灯燃烧放出的热量相同,所以,

在2 min的时间内Q沙吸=Q水吸=8.4×104 J,

加热满2 min,沙子的温度从20 ℃上升到250 ℃,

Δt沙=250 ℃-20 ℃=230 ℃,m沙=0.4 kg,

由Q吸=cmΔt可得,沙子的比热容c沙==≈913 J/(kg·℃)。

20.答案　(1)2.4×107 J　(2)1.12×106 J　(3)18.7%

解析　(1)木材完全燃烧放出的热量Q放=mq=2 kg×1.2×107 J/kg=2.4×107 J;

(2)在标准大气压下,水的沸点为100 ℃,羊骨、羊肉、羊杂的末温为100 ℃,

羊骨、羊肉、羊杂吸收的热量Q2=c2m2(t-t0)=3.5×103 J/(kg·℃)×4 kg×(100 ℃-20 ℃)=1.12×106 J;

(3)水吸收的热量Q1=c1m1(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×10 kg×(100 ℃-20 ℃)=3.36×106 J;

Q吸总=Q1+Q2=3.36×106 J+1.12×106 J=4.48×106 J;

加热效率η=×100%=×100%≈18.7%。