第十三章综合素质评价
一、选择题(每题3分，共36分)
1．[2023·营口]关于温度、内能、热量，下列说法正确的是( )
A．温度高的物体含有的热量多
B．物体吸收热量，温度一定升高
C．气体膨胀对外做功，自身内能会减少
D．热传递过程中，温度从高温物体传递给低温物体
2．[核心素养 物理观念][2024·上海徐汇区模拟]甲物体的分子动能总和为E甲1，分子势能总和为E甲2；乙物体的分子动能总和为E乙1，分子势能总和为E乙2，各能量大小如图所示，甲、乙两物体相比，则( )
A．两物体分子数相同
B．两物体所处物态相同
C．甲物体的内能较大
D．乙物体的温度较高
3．铜和铅的初温相同，它们的比热容之比是3∶1，质量之比是2∶3。若它们吸收相等的热量，则铜升高的温度与铅升高的温度之比是( )
A．2∶1 B．1∶2 C．9∶2 D．2∶9
4．[2023·烟台]如图所示的实例中，改变物体内能的方式与其他三项不同的是( )
A．给水加热 B．压缩空气
C．搓手取暖 D．钻木取火
5．[2023·兰州第五十六中学期末]如图所示，在矿泉水瓶上打一个孔，在瓶内喷入酒精，把纸杯倒扣在瓶口。用点火枪点燃酒精，纸杯飞出去。此过程的能量转化形式与四冲程汽油机的哪个冲程相似( )
A B
C D
6．[学科内综合][2023·株洲]如图，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间后，橡胶塞被冲出。则( )
A．管内水蒸气的内能不变
B．管内水蒸气对橡胶塞做了功
C．水所含的热量增加
D．酒精灯中剩余酒精的热值变小
7．[气象应用][2023·苏州]在沿海地区，炎热、晴朗的天气里常常出现“海陆风”，当出现如图所示风向时，通常( )
A．发生在白天，且陆地温度较高
B．发生在白天，且海水温度较高
C．发生在夜晚，且陆地温度较高
D．发生在夜晚，且海水温度较高
8．[立德树人 爱国情怀][2023·宜昌]2023年5月30日9时31分，随着一声“点火”令下，我国的长征二号F遥十六运载火箭向下喷出高温燃气，顺利发射升空，将神舟十六号载人飞船送到太空预定轨道。关于火箭，下列说法错误的是( )
A．燃气对火箭的推力改变了火箭的运动状态
B．升空时，燃气对火箭向上的推力大于火箭对燃气向下的推力
C．火箭燃料燃烧时，化学能转化为内能
D．火箭发动机是利用内能做功的机械
9．甲、乙两台热机，甲的效率比乙的低，其含义是( )
A．甲比乙做的有用功少
B．在做相同有用功的条件下，甲消耗的燃料多
C．甲比乙消耗的燃料多
D．在做相同有用功的条件下，甲损失的能量比乙少
10．[2024·合肥实验中学模拟]初温相同的铁块，甲的质量是乙的2倍，使它们分别放出相同的热量后立即接触，则( )
A．热量从甲传到乙 B．热量从乙传到甲
C．甲、乙间无热传递发生 D．温度由甲传到乙
11．[2024·莱芜模拟，多选]质量均为0．5 kg的水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等，它们的温度随时间变化的关系如图所示。已知水的比热容c水＝4．2×103 J/(kg·℃)，c水＞c液。下列说法中正确的是( )
A．甲物质是水
B．0～12 min乙温度降低了20 ℃
C．0～12 min甲放出了8．4×104 J的热量
D．乙物质的比热容为2．1×103 J/(kg·℃)
12．[轻工制造应用][2023·潍坊，多选]图甲所示为一款新型水杯，将沸水倒入杯中，轻摇几下后，水温便可降至55 ℃左右，并能保温3小时。图乙为其内部结构图，杯壁的不锈钢夹层中有晶体传热材料，其在常温下是固态，会随着温度的变化发生可逆的固液转换。取0．3 kg该晶体材料，对其进行加热，其温度与吸收的热量关系如图丙所示。下列分析正确的是( )
A．该晶体材料的熔点为55 ℃
B．在BC段，该晶体材料的内能保持不变
C．在AB段，该晶体材料的分子热运动变剧烈
D．该晶体材料的比热容为0．88×103 J/(kg·℃)
二、填空题(每空2分，共36分)
13．[[真实情境题]2023·临沂期中]如图所示，小明在玩摔炮，他只要稍用力将摔炮摔向地面，摔炮就可以爆响。摔炮与地面发生碰撞时，通过 的方式使它的内能增加。火药爆炸时产生的气体膨胀对外做功后，自身的内能 (填“增大”“减小”或“不变”)，温度 (填“升高”“降低”或“不变”)。
14．[2023·鄂州]如图所示，该玩具叫做爱心温度计。由上下两个玻璃瓶和中间一段弯曲的心形细玻璃管组成，事先在下面瓶子里装有乙醚液体(沸点约为34 ℃)。把热的手捂在下面瓶底装有液体的部位，一会儿后，乙醚沸腾起来，导致下方玻璃瓶上部气压增大，使液体顺着瓶子里的细玻璃管向上涌。松开手后，液体又会流回底部。
(1)手握瓶底时，手掌的热通过 (填“做功”或“热传递”)的方式改变了乙醚的内能。
(2)松开手后，玻璃瓶上方乙醚蒸气经 (填物态变化名称)又流回底部。
15．利用水为取暖介质是因为水具有 的特性；某房间一段时间内循环流动的水质量为1 000 kg，进水温度为55 ℃，出水温度为40 ℃，这段时间内水向外放热 J。[c水＝4．2×103 J/(kg·℃)]
16．将0 ℃的水和等质量的80 ℃的水相混合，则混合后水的温度是 ℃；若将0 ℃的冰和等质量的80 ℃的水相混合，结果发现，冰全部熔化成了水，但水的温度维持0 ℃，这个现象说明 (不计热量损失)。
17．有一台单缸四冲程柴油机的飞轮转速是1 200 r/min，那么该柴油机每秒完成 个冲程，做功 次，活塞往复 次，飞轮转 转。
18．[日常生活应用][2023·焦作模拟]如图所示，是某灯展中的“走马灯”，点燃底部蜡烛，热空气上升驱动扇叶转动，观众惊奇地看到纸片小人的影子动了起来。该过程中空气的 能转化为扇叶的 能，这与四冲程汽油机的 冲程的能量转化方式相同。
19．[学科内综合]某品牌汽车汽油机的能量流向如图所示，若汽车行驶过程中消耗汽油0．2 kg，已知汽油的热值为4．6×107 J/kg，假如这些汽油完全燃烧，将释放 J的热量，牵引力做的功是 J。
三、实验探究题(20题6分，21题8分，共14分)
20．[2023·随州]某实验小组用规格完全相同的实验器材，对初温相同的100 g水、200 g水、100 g煤油进行加热，如图所示。
(1)若要探究不同物质的吸热差异，则应选择 (填“甲、乙、丙”中的两个)两图进行对比实验。
(2)水沸腾时，小组成员观察到烧杯内出现的气泡是 (填“A”“B”或“C”)图。
(3)在处理实验数据时，小组成员绘制了从开始加热到沸腾前液体的温度随时间变化图像如图戊，分析可知100 g煤油对应的图像是 (填“b”或“c”)，已知水的比热容大于煤油的比热容。
21．[2023·南京期中]用如图所示的装置可做“比较和测量质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”的实验。
(1)实验中用到的测量仪器有温度计和 。
(2)下表是实验记录的表格，表格中横线处应填写的内容是 。
燃料 加热前的水温/℃ 燃料的热值/(J/kg)
酒精
碎纸片
小徐同学用如图乙所示的装置测量碎纸片的热值，加热前碎纸片的质量为m1，加热一段时间后变为m2，烧杯中水的质量为M，水的初温t1，末温t2，水的比热容用c表示，她测得碎纸片的热值q＝ (用已知物理量的符号表示)，经过计算发现，测量值比标准值 。
四、综合运用题(22题6分，23题8分，共14分)
22．[日常生活应用][2023·广安]小红一家到某基地露营时，用火炉将质量为2 kg、初温为20 ℃的水加热到60 ℃，燃烧了100 g木炭。已知水的比热容c水＝4．2×103 J/(kg·℃)，木炭的热值q＝3．36×107 J/kg。求：
(1)水吸收的热量。
(2)该火炉烧水的热效率。
23．[2023·宝鸡期末]有一辆由汽油机提供动力的汽车，该车的输出功率与汽油机转速的关系如图所示。这辆汽车在某次测试时以90 km/h的速度在水平公路上匀速行驶了10 min，消耗1.1 kg的汽油，此过程中汽油机的转速为2 000 r/min。(汽油的热值q汽油＝4.6×107 J/kg)
(1)1.1 kg的汽油完全燃烧能产生的热量是多少？
(2)此过程中汽油机的效率是多少？
答案
一、1．C
2．C 【点拨】物体的内能等于物体内所有分子动能与分子势能之和，由题图可知，甲物体的内能大于乙物体的内能；但因甲和乙是两个不同的物体，它们的质量、状态和温度无法比较，故ABD不符合题意，C符合题意。
3．B 【点拨】由Q吸＝cmΔt可得，Δt＝，＝××＝××＝。
4．A
5．C 【点拨】酒精燃烧膨胀对外做功，燃气内能减小，温度降低，将燃气的内能转化为纸杯的机械能，使纸杯飞出去。汽油机的做功冲程中，缸内的燃气推动活塞做功，将燃气的内能转化为活塞的机械能，所以这相当于汽油机的做功冲程。图A中两个气阀都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程；图B中进气阀打开，排气阀关闭，活塞向下运动，是吸气冲程；图C中两个气阀都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程；图D中进气阀关闭，排气阀打开，活塞向上运动，是排气冲程。
6．B 【点拨】用橡胶塞塞住管口，随着酒精灯给试管不断加热，试管内的水和水蒸气吸收热量，内能不断增大，橡胶塞被冲出，水蒸气的内能减小，故A不符合题意；将水加热一段时间后，橡胶塞被冲出，这是管内水蒸气对橡胶塞做了功，将水蒸气的内能转化为橡胶塞的机械能，故B符合题意；热量是在热传递过程中传递内能的多少，是一个过程量，不能说含有热量，故C不符合题意；热值是燃料的固有属性，热值的大小和物质种类有关，和质量、体积、是否完全燃烧没有关系，所以酒精灯中剩余酒精的热值不变，故D不符合题意。
7．D
8．B 【点拨】火箭发射升空过程中运动状态发生改变，是燃气对火箭的推力改变了火箭的运动状态，故A正确，不符合题意；升空时，燃气对火箭向上的推力和火箭对燃气向下的推力是一对相互作用力，大小相等，故B错误，符合题意；火箭燃料燃烧时，消耗化学能，产生内能，将化学能转化为内能，故C正确，不符合题意；火箭发动机是利用内能做功的机械，工作时将内能转化成机械能，故D正确，不符合题意。
9．B
10．A 【点拨】根据公式Q＝ cmΔt可知，在热量Q、比热容c相同的情况下，m大的Δt小。已知m甲＞m乙 ，则Δt甲＜Δt乙 ，由于甲、乙初温相同，所以甲放热后末温高，乙放热后末温低，因此在接触时，热量从甲传到乙。
11．AD 【点拨】时间相等时，两种液体放出的热量相等，由图像可知，乙液体的温度降低快，甲液体温度降低慢；根据Q放＝cmΔt可知，在质量相等、放热也相同的情况下，谁的温度降低得慢，它的比热容大，所以，甲液体的比热容大，故甲物质是水，故A正确；由图可知，0～12 min乙的温度从60 ℃降低至20 ℃，所以乙的温度降低Δt乙＝60 ℃－20 ℃＝40 ℃，故B错误；0～12 min甲放出的热量Q水放＝c水m水Δt甲＝4．2×103 J/(kg·℃)×0．5 kg×(60 ℃－40 ℃)＝4．2×104 J，故C错误；由题知，水和另一种液体的质量相同，即m水＝m乙，而水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等，即Q水放＝Q乙放，则c水m水Δt甲＝c乙m乙Δt乙，结合图像可得，0～12 min另一种液体放出的热量Q乙放＝Q水放＝4．2×104 J，则另一种液体的比热容c乙＝＝＝2．1×103 J/(kg·℃)，故D正确。
12．CD 【点拨】该晶体常温下是固态，会随着温度的变化发生可逆的固液转换，熔化过程温度不变，不变的温度即是熔点，由图丙可知，在BC段温度保持不变，则该晶体的熔点为50 ℃，故A错误；由图丙可知，BC段是晶体的熔化过程，晶体熔化过程吸收热量，温度保持不变，晶体材料吸收了热量，内能一定增加，故B错误；分子热运动的剧烈程度与温度有关，温度越高，分子热运动越剧烈；在AB段温度升高，所以该晶体材料的分子热运动变剧烈，故C正确；由图丙可知，当0．3 kg晶体材料由30 ℃加热到50 ℃，其吸收的热量为5．28×103 J，根据Q＝cmΔt可得，其比热容c＝＝＝0．88×103 J/(kg·℃)，故D正确。
二、13．做功；减小；降低 14．(1)热传递 (2)液化
15．比热容大；6．3×107
16．40；熔化吸热 【点拨】将0 ℃的水和80 ℃的水混合，质量相等，不计热量损失，则Q吸＝Q放，即cm(t－0 ℃)＝cm(80 ℃－t)，解得t＝40 ℃。将0 ℃的冰和等质量的80 ℃的水相混合，热量从水传递到冰，结果发现，冰全部熔化成了水，但水的温度维持0 ℃，这说明冰在熔化的过程中吸热。
17．40；10；20；20 【点拨】柴油机的飞轮转速是1 200 r/min＝20 r/s，因一个工作循环转2圈，做功一次，所以每秒可以完成40个冲程，做功10次；活塞往复20次，飞轮转20转。
18．内；机械；做功
19．9．2×106；3．22×106 【点拨】假如这些汽油完全燃烧，释放的热量Q放＝qm＝4．6×107 J/kg×0．2 kg＝9．2×106 J，汽油机输出的有用功的效率η＝1－33％－25％－7％＝35％，则牵引力做的功W有用＝ηQ放＝35％×9．2×106 J＝3．22×106 J。
三、20．(1)甲、丙 (2)B (3)c
21．(1)天平 (2)加热后的水温/℃；；小
【点拨】(2)根据表中内容，要求出升高的温度，则表格中横线处应填写的内容是加热后的水温/℃。水吸收的热量Q吸＝cM(t2－t1)，不考虑热损失时，碎纸片燃烧放出的热量Q放＝Q吸＝cM(t2－t1)，燃烧碎纸片的质量m＝m1－m2，由Q放＝mq知道，碎纸片的热值q＝＝；测得燃料的热值与标准值相比偏小，是因为燃料无法完全燃烧以及没有考虑在加热过程中热量的散失。
四、22．【解】(1)水吸收的热量Q吸＝c水m水Δt＝4．2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(60 ℃－20 ℃)＝3．36×105 J。
(2)燃烧100 g木炭放出的热量Q放＝m炭q＝100×10－3 kg×3．36×107 J/kg＝3．36×106 J，
该火炉烧水的热效率η＝＝＝10％。
23．【解】(1)1．1 kg汽油完全燃烧产生的热量Q放＝mq汽油＝1．1 kg×4．6×107 J/kg＝5．06×107 J。
(2)由图可知，转速为2 000 r/min时对应的汽车输出功率P＝30 kW＝3×104 W，由P＝可得，汽油机在此过程做的有用功W＝Pt＝3×104 W×10×60 s＝1．8×107 J，
此过程中汽油机的效率η＝＝≈35．6％。
