第十二章《机械能和内能》章末测试卷
一、单选题
1．关于比热容，下列说法正确的是（ ）
A．物质的质量越大，其比热容越大
B．物质的比热容与其吸收的热量有关
C．物质的比热容与其改变的温度有关
D．同种物质在同一状态，比热容的大小与它吸收的热量、温度的改变无关
2．在“探究不同种物质吸热升温现象”的实验中，用相同的热源给等质量的甲、乙两种物质进行加热，其温度随时间的变化图像如图所示。下列说法中正确的是（ ）
A．甲的比热容比乙大
B．同时加热相同的时间，甲吸收的热量比乙多
C．甲、乙升高相同的温度，甲吸收的热量比乙多
D．乙的吸热本领比甲强
3．如图所示实验，在橡胶塞受到水蒸气的压力而冲出的过程中，以下说法正确的是（ ）
A．水蒸气的温度升高 B．水蒸气对外做功，内能增加
C．试管口出现的“白雾”是气体 D．这个实验基本展示了蒸汽机的工作原理
4．跳伞运动员离开飞机后，若立即张开伞在空中下落，已知降落伞在下落过程中所受空气阻力随其运动速度的增大而增大，在整个下落过程中，他机械能的变化情况是（ ）
A．势能减小，动能增加，机械能不变
B．势能减小，动能减小，机械能减小
C．势能减小，动能先增加后不变，机械能减小
D．势能减小，动能先减小后增大，机械能不变
5．已知铁的比热容比铜的比热容大，质量和初温都相等的铁块和铜块，吸收相等的热量，然后相互接触时，（ ）
A．热量由铜传给铁 B．热量由铁传给铜
C．不发生热传递 D．无法确定
6．关于热学的相关知识，下列说法正确的是（ ）
A．物体的温度越高，含有的热量越多
B．热量总是从内能大的物体传递到内能小的物体
C．暖气以水作为取暖介质，因为水的比热容比较大
D．在四冲程内燃机中，做功冲程是将机械能转化为内能
7．如图所示的是运动员在铅球比赛中的场景。铅球离手后，在空中飞行过程中动能Ek随时间t变化的曲线最接近的是（ ）
A． B．
C． D．
8．质量和温度都相同的甲、乙两种物质，用同样的加热器进行加热，它们温度随时间变化的图象如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．甲物质的沸点一定是80℃，乙物质的沸点一定是40℃
B．0-6min甲比乙吸收的热量多
C．甲的比热容小于乙的比热容
D．8-10min甲和乙继续吸热，温度保持不变，内能也保持不变
9．下列说法错误的是（ ）
A．断裂的玻璃不能复原，是因为分子间有斥力
B．沿海地区昼夜温差较小，主要原因是水的比热容较大
C．切割机切铁片时火星四溅，这是用做功的方式改变了物体的内能
D．柴油机在吸气冲程中，进气门打开排气门关闭，将空气吸入汽缸
10．下列现象，属于用热传递的方法改变物体内能的是
A．用锯锯木头，锯条的温度会升高
B．放在火炉边的物体，温度升高了
C．用砂轮打磨工具，迸出火星
D．冬天，用两只手互相搓动，手会感到暖和
二、多选题
11．用两个相同的电热器给质量同为2kg的物质甲和水加热，它们的温度随时间的变化关系如图所示，则下列说法不正确的是（ ）
A．甲物质的比热容是水的
B．随温度的升高，甲的比热容逐渐增大
C．10min甲吸收的热量为2.52×105J
D．甲物质和水吸收相同的热量后升高相同的温度
12．如图所示，大人利用滑轮将重物吊到二楼，孩子来帮忙，却把自己提了上去。下列说法中正确的是（ ）
A．该滑轮是定滑轮，使用它不能省力
B．大人拉绳的力等于小孩拉绳的力
C．孩子受到的重力小于重物受到的重力
D．孩子被提起，他的重力势能变大
三、填空题
13．生活中，常用水做冷却剂，是因为水的 ；冬天下雪后常在桥面上洒一些盐，这是因为加盐后，水的凝固点会 ；在锅中隔水蒸菜，打开锅盖时，看见锅中的水在沸腾，但浮在水上的碗中的水没有沸腾，这是因为 。
14．一个标准大气压下，天然气的热值是8.4×107J/m3，表示的含义是 。完全燃烧0.1m3的天然气，放出的热量是 J，若这些热量60%被水吸收，可以使20kg的水温度从20℃升高到 ℃。
15．用图的装置演示气体扩散现象，其中一瓶装有密度比空气大的红棕色二氧化氮气体，另一瓶装有空气。为了有力地证明气体发生扩散，装空气的应是 （选填“A”或“B”）瓶。扩散现象说明气体分子 。若实验温度分别为①1℃，②14℃，③20℃，④30℃。则在 温度下（填序号）气体扩散最慢。
16．我国北方地区每年进入11月开始集中供暖，“暖气”中用水做输运能量的物质，是因为水的比热容较 ；用“暖气”取暖，这是通过 方式改变室内空气的内能。“煤改气”工程改用天然气做燃料来给水加热，是因为天然气的 高，且清洁污染小。
17．小明在探究“不同物质的吸热能力”时，用相同的电加热器对质量均为1kg的水和另一种液体进行加热（不考虑热损失）。已知液体的比热容小于水的比热容，通过实验画出温度随时间变化的图像如图所示，分析图像可知：液体的比热容为 。[]
18．风车是利用风力做功的装置；小明制作了一架小风车，他想粗略测定风车在一定风速下做功的功率，实验装置如图所示；
（1）观察实验装置，小明是通过测量细线对 做功的功率来测定风车做功的功率；
（2）除了图中的实验器材，还必需的测量工具有：天平、 和 ；
（3）实验时，逐渐增加挂在细线下的回形针数量，直到细线恰好缓慢匀速提升回形针为止；若测得回形针匀速上升的高度h、所用的时间t、回形针的总质量m，则风车做功的功率P＝ （表达式中的物理量均用符号表示）；
（4）如果选用较粗重的线做实验，则与选用较细的线相比，测得风车的功率值偏 （选填“大”或“小”）；风车做功过程中，回形针获得了 能和 能。
四、作图题
19．如图所示，画出小球摆到最高点时所受到的重力和拉力的示意图．
( )
五、实验题
20．在探究物体动能的大小与哪些因素有关的实验中，小明设计了如图所示的实验。斜轨道与水平直轨道平滑连接，将体积相同、质量不同的两个小球A、B，分别从同一斜轨道上某位置由静止释放（已知h1＞h2），小球与放在水平木板上的木块撞击后一起向前运动，分别测出三次实验中小球与木块一起运动的距离s甲、s乙和s丙。
（1）图甲、乙所示的实验中，小球都从高度h1处由静止释放，是为了使两次实验中小球运动到斜轨道底端时的 相同；
（2）比较图乙、丙所示的实验，可以判断 （选填“乙”或“丙”）图中小球到斜面底端时的动能更大。说明了物体动能的大小与 有关。
21．如图甲所示是“探究不同物质吸热升温的现象”实验装置，小致用两个相同的容器分别装入质量相等的A、B两种液体，用相同的装置加热。
(1)实验中两种液体吸收热量的多少可通过 （选填“液体升高的温度”或“加热时间”）比较。
(2)根据实验数据绘制的温度与时间的关系图像如图乙所示，分析图像可知：质量相等的A和B两种液体，在升高相问温度时， 吸收的热量较多；质量相等的A和B两种液体，在吸收相同热量时， 升温较高。
六、综合题
22．有一种变频空调，利用“冷媒”这种物质的物态变化可以实现室内、外热量的转移。如图所示是此类变频空调机制冷系统的原理图，其中压缩机的作用是对气态“冷媒”加压，并使“冷媒”在铜管内循环．已知压缩机的转速越大，“冷媒”的流量越大，空调机的制冷能力就越强。压缩机的转速由供电频率决定，变频空调机通过变频器在一定范围内调节供电频率，从而改变压缩机的转速，达到控制“冷媒”使温度快速降至设定温度后，压缩机随即处于低速持续运转状态，维持室温基本不变。
表一：表示该型号变频空调机部分参数之间的对应关系，其中：制冷量是指每秒种空调机向制冷空间吸收热量的总和；能效比是空调机在额定状态工作时，制冷量与输入功率之比。
表一
最小 额定 最大
输入功率/W 130 700 1400
制冷量/W 650 3600
能效比 3.80
表二：表示某型号变频空调机的“冷媒”流量与变频器供电频率之间的对应关系。
表二
频率f/Hz 30 50 70 90 110 130
流量q/kg 38 72 106 140 174 208
(1)该空调在额定状态下制冷工作15min，可以使266kg的空气温度下降 ℃；【空气的比热容c=1.0×103J/（kg·℃）】
(2)根据表二中的数据分析，流量Q与频率f的关系式为 ；
(3)当变频器供电频率为80Hz时，求：铜管B中“冷媒”流速为 km/h。（气态“冷媒”密度为1.23kg/m3，液态“冷媒”密度为1.23×103kg/m3，铜管内横截面积为0.4cm2。）
23．芯片是电子设备的核心组件，光刻机是制造芯片的核心装备。
（1）某光刻机通过极紫外光照射镂空的集成电路模板，经过透镜组后在硅晶圆表面的光刻胶上刻出缩小的电路图案。该透镜组相当于一个 透镜，极紫外光在制成透镜的玻璃内沿 （填“直线”或“曲线”）传播，集成电路模板到透镜的距离 （填“大于”或“小于”）硅晶圆到透镜的距离。
（2）为防止芯片工作时温度过高，常用散热片将热量散失到环境中，这是通过 （“做功”或“热传递”）的方式改变芯片的内能。一般情况下，物体颜色越深，热辐射散热能力越强，故散热片的颜色多为 （填“黑”或“白”）色。一个指甲盖大小的芯片可能有上百亿个晶体管，晶体管的空间尺度 （填“大于”或“小于”）原子的空间尺度。
参考答案：
1．D
【详解】比热容是物质本身的一种属性，同种物质在同一状态，比热容的大小与它吸收的热量、温度的改变无关。
故选D。
2．D
【详解】B．用相同的热源给等质量的甲、乙两种物质进行加热，在相同时间内，甲、乙吸收的热量相同，故B错误；
ACD．如图所示，升高相同温度时，甲的加热时间短，吸收的热量少，乙的加热时间长，吸收的热量多，所以甲吸收的热量比乙少，甲的比热容小于乙的比热容，乙的吸热本领比甲强，故AC错误，D正确。
故选D。
3．D
【详解】AB．水蒸气对外做功，内能减小，温度降低，故AB错误；
C．试管口出现的“白雾”是小水滴，即水蒸气遇冷液化而成的小水滴，故C错误；
D．水吸热迅速汽化，形成大量的水蒸气，水蒸气对塞子做功，将水蒸气的内能转化为木塞的机械能；蒸汽机工作时利用水蒸气的内能做功来获得机械能，所以实验基本展示了蒸汽机的工作原理，故D正确。
故选D。
4．C
【详解】由于运动员在空中飞速下落，质量没发生变化，速度先逐渐增大后保持不变，故动能先增大后保持不变；在下落过程中，高度降低，所以重力势能减小，机械能等于动能和重力势能之和，所以机械能也是减小。
故选C。
5．A
【详解】已知铁块和铜块的质量、初温相同，并且吸收相同的热量，但铜的比热容小于铁的比热容，由公式可知，比热容越大，升高的温度越低，即最后的温度越低，所以铜的末温比铁的末温高，热量将会由铜块传向铁块。
故选A。
6．C
【详解】A．热量是一个过程量，不能说含有热量，故A错误；
B．热量总是从温度高的物体传递到温度低的物体，温度高的物体内能不一定多，故B错误；
C．因为水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，降低相同的温度时，水放出的热量多，所以暖气以水作为取暖介质，因为水的比热容比较大，故C正确；
D．在四冲程内燃机中，做功冲程是将内能转化为机械能，故D错误。
故选C。
7．A
【详解】如图，铅球在整个飞行过程中，质量不变，铅球一直在运动，动能不为零。从出手到最高点过程中速度减小，此过程动能减小；在下落的过程中，速度不断增大，到达地面最大，此过程动能增大。整个过程动能先减小再增大；
A．A图像中，动能先减小后增大，落地时具有的动能大于出手时的动能，故A符合题意；
B．B图像中，动能先减小后增大，出手时的动能小于落地时的动能，故B不符合题意；
CD．C、D图像中，动能先减小到0，后增大，故D不符合题意。
故A。
8．C
【详解】A．由图象可知，甲和乙的末温保持不变，但可能处在熔化过程中，也可能处于沸腾过程中，此时的温度不一定是沸点，故A错误；
B．实验中用同样的加热器进行加热，在相同时间内物质吸收的热量是相同的，则在0-6min内两物质吸收的热量都是相同的，故B错误；
C．由图可知，在0-6min内，加热时间相同，吸收的热量相同，甲的温度变化快，且两物质的质量相同，根据可知，甲的比热容小，故C正确；
D．8-10min甲和乙继续吸热，甲和乙的内能都不断增加，故D错误。
故选C。
9．A
【详解】A．断裂的玻璃分子间的距离大于分子直径的10倍以上，超出了分子力的作用范围。故A错误，符合题意；
B．沿海地区昼夜温差较小，主要原因是水的比热容较大，白天温度高时，可以吸收较多的热量；晚上温度低时，可以放出较多的热量。故B正确，不符合题意；
C．切割机切铁片时火星四溅，这是用做功的方式将机械能转化为内能，改变了物体的内能，故C正确，不符合题意；
D．柴油机在吸气冲程中，进气门打开排气门关闭，活塞向下运动，只将空气吸入汽缸，故D正确，不符合题意。
故选A。
10．B
【详解】A、锯木头时锯条和木头相互摩擦做功，机械能转化为内能，故锯条的温度升高，是通过做功的方式改变物体的内能，故A不符合题意；
B、放在火炉边的物体，温度升高了，是通过热传递的方法改变物体内能的，火炉把热量传递给炉边的物体，故B符合题意；
C、用砂轮打磨工具时，锯砂轮和工具相互摩擦做功，机械能转化为内能，使物体的温度升高，是通过做功的方式改变物体的内能，故C不符合题意．
D、冬天，两手互相搓搓取暖，两手相互摩擦做功，机械能转化为内能，故手的温度升高，是通过做功的方式改变物体的内能，故D符合题意．
故选B．
【点睛】解决此类问题要知道改变物体内能的方式有两种：做功和热传递，热传递过程也就是能量的转移过程，做功过程是能量的转化过程．
11．BD
【分析】相同热源加热相同时间即吸收相同热量；熟练运用。
【详解】A．由图知，给甲加热10min，甲升高的温度为 t甲=60℃，给水加热20min，水升高的温度为 t水=60℃，故可得
2Q甲=Q水
水和甲物质质量相等，则
2c甲m t甲=c水m t水
所以
c甲∶c水=1∶2
即甲物质的比热容是水的，故A正确，不符合题意；
B．比热容与物质的温度无关，所以加热过程中物质比热容不变，故B错误，符合题意；
C．由图可知，甲物质10min升高了60℃，甲吸收的热量
Q甲吸=c甲m甲 t甲=2.1×103J/(kg ℃)×2kg×60℃=2.52×105J
故C正确，不符合题意；
D．由图知，甲物质和水加热相同的时间，吸收相同热量后，甲物质温度升高的多，故D错误，符合题意。
故选BD。
12．ACD
【详解】A．由图知，使用的滑轮的轴的位置不变，是定滑轮，其作用是改变力的方向，不省力也不费力，故A正确；
BC．大人把重物提起时，大人的拉力等于重物的重力；小孩被拉起时，小孩的拉力小于重物的重力，所以大人拉绳的力大于小孩拉绳的力，故B错误，C正确；
D．孩子被提起，质量不变、高度变大，其重力势能变大，故D正确。
故选ACD。
13． 比热容大 降低 见解析
【详解】[1]因为水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以汽车散热器常用水作为冷却剂。
[2]冬天下雪后，常在桥面上洒一些盐，加盐后，水的凝固点会降低，使水不易再结冰。
[3]因为液体沸腾需要两个条件：达到沸点，继续吸热，当锅中的水达到沸点后，碗内的水也达到沸点，碗内的水如果沸腾需继续吸热，但由于锅中的水和碗内的水温度相同，不再发生热传递，所以碗内的水不会沸腾。
14． 1m3的天然气完全燃烧放出的热量是8.4×107J 8.4×106 80
【详解】[1]天然气的热值是8.4×107J/m3，表示1m3的天然气完全燃烧放出的热量是8.4×107J。
[2]完全燃烧0.1m3天然气，放出的热量是
[3]水吸收的热量为
水升高的温度为
水的末温为
15． A 在不停地做无规则运动 ①
【详解】[1]二氧化氮的密度大于空气的密度，如果把二氧化氮气体放到上方的话，由于自身密度大的缘故，二氧化氮分子也会下沉到下方的空气瓶子中去，就不能说明分子在不停地做无规则运动，所以，要把密度小的空气瓶子放到上方A瓶中，把二氧化氮放在下方的B瓶。
[2]如果将两个瓶口对在一起，则二氧化氮气体分子会向空气中运动，所以B瓶内的气体颜色会变淡，A瓶内的气体颜色会变红，说明二氧化氮气体分子在永不停息做无规则运动，就可以证明扩散现象的存在。
[3]分子无规则运动的速度与温度有关，而且温度越高，运动速度越快，所以，实验温度在30℃时气体扩散最快，1℃时气体扩散最慢。
16． 大 热传递 热值
【详解】[1]水的比热容大，即相同质量的水和其它物质比较，吸收或放出相同的热量，水的温度升高或降低的少；升高或降低相同的温度，水吸收或放出的热量多，所以常被用做暖气中传递热量的介质。
[2]散热时，在暖气片和水之间发生了热传递，使室内的内能增加、温度升高，是通过热传递的方式改变的。
[3]天然气的热值较高，完全燃烧相同质量的天然气比木材、煤炭等放出的热量多，所以需改用天然气做燃料来给水加热。
17．2.7×103
【详解】由及图像知道，水在20min内吸收的热量为
则水在5min内吸收的热量为
由及图像知道，液体和水在15min内吸收的热量相同，可得液体的比热容为
18． 回形针 刻度尺 秒表 小 动 重力势
【详解】（1）[1]实验时，用风车提升回形针，对回形针做功，所以，小明是通过测量细线对回形针做功的功率来测定风车做功的功率。
（2）[2]由
WGhmgh
可知，要测细线对回形针做的功，需要天平测出回形针的总质量m、用刻度尺测出回形针上升的高度h。
[3]由P可得，要测出细线对回形针做功的功率，还需要秒表测出所用的时间t。
（3）[4]若测得回形针匀速上升的高度h、所用的时间t、回形针的总质量m，则风车做功的功率
P
（4）[5]测定风车在一定风速下做功的功率，其功率是一定的，风车对回形针做功的同时还要克服线的重力做功，选用较粗重的线做实验时，对较粗重的线做的功大于对选用较细的线做的功，则测出风车对回形针做的功偏小，故测出细线对回形针做功的功率值偏小。
[6][7]风车做功过程中，回形针由静止变为运动获得了动能，同时它被举高获得了重力势能。
19．
【详解】过球心作竖直向下的重力和沿绳子斜向上的拉力．如图所示：
20． 速度 乙 速度
【详解】（1）[1]如图甲、乙所示，小球A和B的质量不同，让小球从同一高度下落的目的是保证小球到达水平面的速度相同，探究动能的大小和质量的关系。
（2）[2]如图乙、丙所示，乙图中小球撞击木块后木块在水平面上移动的距离大于丙图中小球撞击木块后木块在水平面上移动的距离，说明乙图中小球到斜面底端时的动能更大。
[3]如图乙、丙所示，让同一小球从斜面的不同高度下落，使得小球到达水平面的速度不同，探究动能的大小和速度的关系。
21． 加热时间 A B
【详解】(1)[1]根据转换法，两种液体吸收热量的多少可通过加热时间来比较。
(2)[2][3]根据实验数据绘制的温度与时间的关系图象可知，质量相等的A和B两种液体，在升高相同温度时，A加热时间长，故A吸收的热量较多，质量相等的A和B两种液体，在吸收相同热量时，即加热时间相同，B升温较高。
22． 9 Q=1.7f-13 2.5km/h
【详解】(1)[1]由表格数据可知，该空调在额定状态下制冷时，输入功率为700W，能效比为3.80，
因能效比是空调机在额定状态工作时，制冷量与输入功率之比，所以制冷量为
则15min内空调机向制冷空间吸收的热量
所以，制冷空间放出的热量
由
可得266kg空气下降的温度
(2)[2]由表二可知，变频器供电频率每增加20Hz，“冷媒”流量增加34kg/h，两者成一次函数，设
把f=30Hz，Q=38kg/h和f=50Hz，Q=72kg/h分别代入可得
解得
流量Q与频率f的关系式为
(3)[3]当变频器供电频率为80Hz时，铜管B中“冷媒”的流量
每小时通过冷媒的质量m′=123kg，由
得
由
可得，冷媒通过的距离
则铜管B中“冷媒”流速为2.5km/h。
23． 凸 直线 大于 热传递 黑 大于
【详解】（1）[1]光刻机通过极紫外光照射镂空的集成电路模板，经过透镜组后在硅晶圆表面的光刻胶上刻出缩小的电路图案，此时成倒立缩小的实像，故透镜是凸透镜。
[2]光在同种均匀介质中沿直线传播，故极紫外光在制成透镜的玻璃内沿直线传播。
[3]集成电路模板到透镜的距离相当于物距，硅晶圆到透镜的距离相当于像距，此时成缩小的实像，故集成电路模板到透镜的距离大于硅晶圆到透镜的距离。
（2）[4]改变内能的方式有做功和热传递，散热片将热量散失到环境中，这是通过热传递的方式。
[5]由题意可知：物体颜色越深，热辐射散热能力越强，故散热片的颜色多为深色，即黑色。
[6]晶体管的空间尺度约为5nm，即，而原子的空间尺度约为，故晶体管的空间尺度大于原子的空间尺度。
