第11章 内能与热机(3~10分)
【基础作业】
1.(2024·广东)如图所示,这是古代省油灯的示意图。它下层盛水,能减慢上层油的消耗。点灯后,水在升温的过程中 ( )
A.吸热,内能增加 B.吸热,内能减少
C.放热,内能增加 D.放热,内能减少
2.(2024·滨州)如图所示,这是某物质熔化时温度随时间变化的图像,下列说法正确的是 ( )
A.该物质是非晶体
B.熔化过程持续了25min
C.该物质在熔化过程中不断吸热,温度保持不变
D.熔化前后,该物质的比热容不变
3.如图所示的四个情景,下列说法正确的是 ( )
A.图甲中,闻到花香说明了分子在永不停息地做无规则运动
B.图乙中,让笔杆热起来,只能采用做功的方式
C.图丙中,两个铅块紧压在一起后能吊住重物,说明分子间存在斥力
D.图丁中,汽油机的做功冲程把机械能转化为内能
4.(2024·三明一模)如图所示,将一碗开水放在一盆冷水中冷却。下列有关说法正确的是 ( )
A.碗中的开水温度降低,其内能减少
B.热量从盆中的冷水向碗中开水传递
C.碗和盆中水的总内能增加
D.开水的温度高,其内能一定大于盆中冷水的内能
5.下列关于物体的温度和内能说法正确的是 ( )
A.温度越高的物体,内能越大
B.摩擦生热是通过做功的方式改变物体的内能
C.物体运动的速度越快,内能越大
D.-20 ℃的冰块没有内能
6.(2024·新疆)下列运载工具中,不需要利用热机的是 ( )
A.喷气式飞机 B.柴油拖拉机
C.纯电动汽车 D.长征系列火箭
7.(2024·南平一模)小丽用相同的电加热器分别对质量为0.2kg的水和0.3kg的另一种液体进行加热,得到的实验数据如图所示,则水在16min内吸收的热量为 J,另一种液体的比热容为 J/(kg·℃)。[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
8.(2024·泉州联考)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应选择 (选填“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 (选填“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丁所示,分析可知100 g煤油对应的图像是 (选填“b”或“c”),已知水的比热容大于煤油的比热容。
9.(2024·福州一模)国家提倡节能减排,各地“煤改气”正在积极进行,某同学计算他家天然气烧水的热效率,将2 kg的水倒入烧水壶中,并测出水温为20 ℃。在一个标准大气压下,把水刚加热到100 ℃时,测出消耗天然气0.048 m3。已知水的比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值约为q=4.0×107 J/m3。
(1)将这些水烧开,需吸收多少热量
(2)在这种情况下,燃烧的天然气放出了多少热量
(3)求他家天然气灶的效率。
【素养作业】
10.(2024·泉州联考)在沿海地区,炎热、晴朗的天气里常常出现“海陆风”,当出现如图所示的风向时,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
11.(2024·厦门联考)如图所示,这是氢气爆炸实验装置,向纸杯中通入适量的氢气与空气混合,用火柴点燃气体,发生爆炸,纸杯被崩起。请回答下列问题:
(1)爆炸的能量转化情况与汽油机工作时的哪一冲程相同
(2)请你解释崩起的纸杯为什么能继续向上运动,且运动速度越来越小。
12.(2024·宜宾)2024年4月19日,两辆以氢为燃料的汽车,实现了从北京到上海1 500公里长距离运输的首次测试。选用氢为燃料是因为氢的 大。假设汽车在一段平直公路上以恒定功率75kW匀速行驶,速度为108km/h,则汽车所受阻力为 N。
13.(2024·福建联考)小明同学学习了燃料的热值后,考虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收,而水的比热容已知。他自己设计了一个实验来比较煤油和菜籽油的热值的大小关系。他组装了如图所示的装置进行实验,记录结果如表所示。
燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃
煤油 20 39
菜籽油 20 29
(1)为了保证实验结论的可靠,小明同学选择了两套完全相同的装置。在实验中除了控制水的初温相等外,还应控制水的 相等。
(2)实验中燃料燃烧放出的热量,通过 方式使水的内能增大,温度升高;本实验是用 表示煤油和菜籽油放出热的多少。
(3)根据记录结果分析得出:煤油和菜籽油两种燃料中,热值较大的是 。
(4)小明同学根据实验数据计算发现结果与书中给出的煤油热值相比 (选填“偏大”或“偏小”),写出一个可能的原因是 。
(5)小亮实验时发现两杯水都沸腾了,无法比较煤油和菜籽油两种燃料热值的大小,请你写出一个改进的方法: 。
14.(2024·泉州一模)小明发现篮球的气压不足,于是用打气筒给篮球打气。在收起打气筒时发现外壁有些发热。于是他想,是什么原因导致打气筒的外壁发热呢 小明就这个问题与同学小红进行了交流,联系所学物理知识,他们提出了以下两个猜想:
A.活塞在筒内往复运动时,与筒壁摩擦导致发热
B.活塞在筒内往复运动时,不断压缩气体做功导致发热
于是他们设计了实验进行探究,选用的实验器材有:打气筒、测温枪、计时器、气压不足的篮球等。分别在打气筒的上部和下部标注两个测温点,如图所示。
请回答下列问题:
(1)打气筒内壁的热量是通过 的方式传递到外壁。
(2)活塞在打气筒内向下运动时的能量转化过程,与四冲程内燃机的 冲程相同。
(3)用打气筒往气压不足的篮球内打气,10秒内使活塞在筒内往复运动20次,立即用测温枪测出此时两个测温点的温度。待打气筒外壁温度降至室温(25 ℃)后,放出篮球中的部分气体,重复上述操作。实验数据记录如下表:
实验次数 时间t/s 活塞往复次数 上部温度t/℃ 下部温度t/℃
1 10 20 30.7 36.6
2 10 20 30.2 36.2
3 10 20 30.5 36.3
小明分析上表实验数据得出:导致打气筒外壁发热的原因是 。
(4)小红回顾整个实验过程,分析实验数据,认为小明得出的结论不够严谨,理由是 ,于是他们对实验进行改进,对猜想A再次进行探究,你认为他们的改进方法是 。
15.(2024·南平二模)如图所示,这是新型“油电混合动力”汽车工作时的能量走向图,汽车在启动时,可以给车提供动力,同时也给动力蓄电池组充电。汽车在某次测试中,内燃机共消耗汽油5 kg(汽油的热值q=4.6×107 J/kg),内燃机的效率是40%,转化为对外做功的能量是6.8×107 J。求该汽车此次测试中:
(1)汽油完全燃烧放出的能量。
(2)对蓄电池充电的能量。
(3)对蓄电池充电的能量可以供一盏额定功率24 W的车前灯正常工作的时间。
【参考答案】
1.A 2.C 3.A 4.A 5.B 6.C
7.2.52×104 1.4×103
8.(1)甲、丙 (2)B (3)c
9.解:(1)将这些水烧开需吸收的热量:
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(100 ℃-20 ℃)=6.72×105 J
(2)燃烧的天然气,放出的热量:
Q放=qV=4.0×107 J/m3×0.048 m2=1.92×106 J
(3)他家天然气灶的效率:
η==×100%=35%。
10.D
11.(1)汽油机的做功冲程;(2)由于纸杯具有惯性将保持原来的运动状态不变,纸杯在竖直方向上受到重力的作用,将动能转化为重力势能,重力势能增大,动能减小,速度越来越小。
12.热值 2 500
13.(1)质量 (2)热传递 水温升高的多少 (3)煤油 (4)偏小 煤油燃烧放出的热量,并没有全部被水吸收,有热量损失 (5)适当增加水的质量
14.(1)热传递 (2)压缩 (3)活塞在筒内往复运动时,不断压缩气体做功导致发热 (4)压活塞时既有摩擦生热又有压缩空气做功改变内能,无法控制变量 让打气筒不与篮球接通再重复上述实验
15.解:(1)汽油完全燃烧放出的能量:
Q放=mq=5 kg×4.6×107 J/kg=2.3×108 J
(2)根据η=可知,有用功:
W有用=ηQ放=40%×2.3×108 J=9.2×107 J
对蓄电池充电的能量:W充电=W有用-W对外=9.2×107 J-6.8×107 J=2.4×107 J
(3)对蓄电池充电的能量可以供一盏额定功率24 W的前灯正常工作的时间:
t===1.0×106 s。
