第十三章内能单元检测

第十三章内能单元检测一．选择题（共6小题）1．下列现象中不属于扩散现象的是（）A．洒水车将水喷洒在地面上 B．樟脑球放在衣柜中，过几天，衣柜中充满樟脑气味 C．一滴红墨水滴在清水中，过一会儿杯中水呈红色 D．长期堆放煤的水泥地面上，地面变成黑色【分析】（1）扩散现象：不同的物质在相互接触时，物质的分子互相进入对方的现象就叫扩散现象；（2）分子的运动我们用肉眼是看不见的；（3）扩散表明一切物质的分子都是不停地做无规则的运动。【解答】解：A、洒水车将水喷洒在地面上，是物体的机械运动，不是分子的运动，故A符合题意；B、樟脑球放在衣柜中，过几天，衣柜中充满樟脑气味，是气体分子的运动，属于扩散现象，故B不符合题意；C、一滴红墨水滴在清水中，过一会儿杯中水呈红色，是液体分子的运动，属于扩散现象，故C不符合题意；D、长期堆放煤的水泥地面上，地面变成黑色，是固体分子的运动，属于扩散现象，故D不符合题意。故选：A。2．端午时节，人们佩戴装有中药材的香囊，我们能闻到淡淡的药香，说明（）A．分子间有引力 B．分子间有斥力 C．分子是运动的 D．分子间有空隙【分析】一切物质的分子都在不停地做无规则的运动，扩散运动是分子热运动的宏观体现。【解答】解：一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。端午时节，人们佩戴装有中药材的香囊，我们能闻到淡淡的药香，是香味分子发生了扩散现象，说明分子是运动的。故选：C。3．冰壶运动又称冰上溜石，是以队为单位在冰上进行的一种投掷性竞赛项目，图为2022年北京冬奥会上中国队比赛的情景，下列说法正确的是（）A．冰壶离开运动员仍能在冰面上滑行，是因为它受到惯性力 B．运动员使劲摩擦冰面是想增大压力来增大摩擦力 C．运动员使劲摩擦冰面是通过做功改变冰面的内能 D．冰壶受到支持力和它对冰面的压力是一对平衡力【分析】（1）物体保持原来运动状态不变的性质叫惯性；（2）减小摩擦力的方法有：一是减小压力；二是减小接触面积的粗糙程度；三是用滚动摩擦代替滑动摩擦；（3）改变物体内能的两种方法：做功、热传递；（4）二力平衡的条件是：大小相等、方向相反、作用在同一个物体上、且作用在同一条直线上。【解答】解：A、冰壶离开运动员后可以继续在冰面上滑行是因为冰壶具有惯性，惯性不是力，不能说受到了惯性力，故A错误；B、在冰壶运动中运动员摩擦冰面，使部分冰熔化成水，使接触面脱离而减小摩擦，故B错误；C、运动员使劲摩擦冰面是通过做功改变冰面的内能，故C正确；D、冰壶对冰面的压力与冰面对冰壶的支持力，两个力的大小相等、方向反向、作用在同一条直线上，但作用在两个物体上，所以两个力是一对作用力与反作用力，而不是平衡力，故D错误。故选：C。4．火箭从地面向上发射过程中，火箭外壳和大气摩擦温度越来越高，则火箭箭体的（）A．内能增大，机械能减小 B．内能增大，机械能增大 C．内能减小，机械能减小 D．内能减小，机械能增大【分析】克服摩擦做功时，物体的温度升高，内能增大；机械能包括动能和势能，动能的大小与质量和速度有关，重力势能的大小与质量和高度有关。【解答】解：火箭从地面向上发射过程中，火箭箭体的质量不变，速度增大，高度增大，动能增大，重力势能增大，机械能等于动能和重力势能之和，所以机械能增大，火箭箭体温度不断升高，质量不变，状态不变，温度升高，内能增加，故B正确。故选：B。5．用图甲所示装置探究冰的熔化特点，绘制出如图乙所示的图象，则（）A．应先固定试管再固定烧杯 B．冰的熔化过程持续了25min C．冰熔化时温度和内能都不变 D．水的比热容比冰的比热容大【分析】（1）实验器材组装原则是先下后上，先左后右；（2）图乙中BC段是冰的熔化过程；（3）当晶体熔化时，吸收热量，但温度不变，内能增加；（4）由转换法可知，加热过程中，水和冰吸收热的多少，是通过加热时间来反映的；加热相同的时间，比热容大的温度变化小。【解答】解：A、为了不使试管碰到烧杯壁和底，应先固定烧杯再固定试管，故A错误；B、由乙图知冰的熔化过程用的时间为：15min﹣5min＝10min，故B错误；C、冰熔化时，吸收热量，温度保持不变，但它的内能增加，故C错误；D、由图乙知，因为水和冰均加热5min，因此水和冰块吸收的热量相同，水的温度变化的少，说明水的吸热能力大，即比热容大，故D正确。故选：D。6．古诗词是我国传统文化瑰宝，有的优美词句还与物理知识有着联系。下列词句与对应的物理知识正确的是（）A．“花气袭人知骤暖”，花气袭人属于扩散现象 B．“沙暖睡鸳鸯”，与水相比，沙子的比热容较大 C．“清寒小雪前”，雪的温度很低，它的内能为零 D．“大地阳和暖气生”，大地内能的增加是通过做功方式实现的【分析】（1）扩散现象与温度的关系：温度越高，扩散现象越快；（2）不同物质比热容不同，质量相同情况下，物体吸收或放出相同热量，物质比热容越大，温度变化越小；（3）一切物体都有内能，内能是物体内部所有分子做无规则热运动的动能和分子势能的总和；（4）改变内能的方式包括做功和热传递。【解答】解：A、“花气袭人知骤暖”，花气袭人属于扩散现象，故A正确；B、相同质量和水和沙子相比，吸收相同的热量，由于水的比热容较大，所以水温升高幅度较小，因此水温较低；而沙子比热容小于水，所以沙子升温幅度较大，因此沙子温度较高，导致“沙暖睡鸳鸯”，故B错误；C、一切物体在任何温度下都有内能，雪的温度虽然很低，但是仍然具有内能，故C错误；D、大地吸收热量，内能增加，通过热传递的方式实现的，故D错误。故选：A。二．填空题（共6小题）7．陆游的诗句“花气袭人知骤暖”，闻见花香是扩散现象，气温升高，花香味更浓，说明温度越高，分子热运动越剧烈（选填“剧烈”或“缓慢”）。【分析】（1）不同物质互相接触时彼此进入对方的现象叫扩散，扩散现象说明分子在不停地做无规则运动；（2）温度越高，分子热运动越剧烈。【解答】解：陆游的诗句“花气袭人知骤暖”，闻见花香是扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动；气温升高，花香味更浓，说明温度越高，分子热运动越剧烈。故答案为：扩散；剧烈。8．茶是世界上三大无酒精饮料之一，起源于中国，盛行于世界。泡茶时能闻到浓浓茶香，这是扩散现象，温度越高，茶香越浓。拿起杯盖，杯盖内表面会沾有很多小水珠不掉落，这说明分子间存在引力（填“引力”或“斥力”）。【分析】两种物质相互接触时彼此进入对方的现象叫扩散，扩散现象是分子不停地做无规则运动的体现，温度越高，扩散越快，分子运动越剧烈。分子间存在相互作用的引力和斥力。【解答】解：泡茶时能闻到茶香，是茶叶的香味分子运动到了空气中，这是扩散现象；温度越高，扩散越快，茶香越浓；杯盖上会沾有很多小水珠不掉落，这说明分子间存在引力。故答案为：扩散；高；引力。9．如图所示，这是我国古老的医疗技法─刮痧，当刮痧板在身体上刮动时，身体会感觉到热，这是通过做功方式增加身体的内能；刮痧时要在皮肤上涂一些药油，当体表温度升高后，药油渗入人体的速度加快，这说明分子的热运动与物体的温度有关。【分析】（1）做功和热传递都可以改变物体的内能；对物体做功，物体内能增加；（2）分子无规则运动的速度与温度有关，温度越高，分子无规则运动的速度越快。【解答】解：当刮痧板在身体上刮动时，刮痧板与身体摩擦做功，通过做功方式增加内能，身体会感觉到热；当体表温度升高后，药物分子无规则运动的速度加快，所以渗入人体的速度加快，说明分子的热运动与物体的温度有关。故答案为：做功；温度。10．法国工程师发明了以压缩空气为动力的“迷你猫”环保车。汽车使用前需要压缩储存气体，这一过程中通过做功的方式使气体内能增加，开动时，释放的气体推动发动机，将气体的内能转化为机械能。【分析】本题抓住做功改变物体内能。做功主要有摩擦生热和压缩气体做功，物体内能会增加。【解答】解：汽车使用前需要压缩储存气体，压缩气体做功，物体内能会增加；开动时，释放的气体推动发动机，将气体的内能又转化为机械能。故答案为：做功；机械。11．生活处处有物理。以汽车为例：发动机采用以水为主要成分的冷却液来降温，这是因为水的比热容较大；有些小汽车的尾部设计有“导流板”（形状是上平下凸，如图所示），高速行驶时，气流对导流板上表面的压强大于对导流板下表面的压强（选填“大于”、“等于”或“小于”），从而使汽车的行驶更加平稳。【分析】（1）水的比热容大，在同样吸放热时，其温度变化小，据此可知其用来做冷却液的原因；（2）根据流体压强与流速的关系可做出判断。【解答】解：（1）发动机采用以水为主要成分的冷却液来降温，这是因为水的比热容较大，在温度变化相同的情况下，可以吸由更多的热量；（2）根据流体压强与流速的关系可知，高速行驶时，导流板上方空气流速慢、压强大，下方空气流速快、压强小，气流对导流板上表面的压强大于对导流板下表面的压强，从而使汽车的行驶更加平稳。故答案为：（1）比热容；（2）大于。12．某同学家使用的燃气热水器每天将100kg水从20℃升高到60℃，若燃气热水器所燃烧的天然气的热值为8.0×107J/kg，天然气燃烧放热的70%被水吸收。则每天需要消耗天然气0.3kg。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]【分析】已知水的质量、水的比热容、水的初温和末温，利用吸热公式Q＝cm（t﹣t0）求水吸收的热量；根据天然气燃烧放出的热量有70%被水吸收求出天然气放出的热量；最后根据Q＝mq求出消耗天然气的质量。【解答】解：水吸收的热量为：Q吸＝c水m水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×100kg×（60℃﹣20℃）＝1.68×107J；天然气燃烧放出的热量：Q放＝＝＝2.4×107J；由Q＝mq可得，消耗天然气的质量：m＝＝＝0.3kg。故答案为：0.3。三．实验探究题（共2小题）13．如图甲，在探究“不同物质吸热能力”的实验中：（1）在两个相同的烧杯中加入初温相同、质量相同的水和煤油（ρ水＞ρ煤油）。选用相同电加热器的目的是：使水和煤油在相同时间内吸收相同的热量。（2）水和煤油温度随时间变化的图象如图乙所示，①根据图甲可判断出a物质是水。②根据图乙可判断出a吸热能力强。（3）本实验采用的物理研究方法是控制变量法。【分析】（1）本实验采用控制变量法，在探究“不同物质吸热能力”的实验中应控制的物理量有：质量、吸收的热量。（2）①不同的物质质量相同时，物质的体积与密度成反比；②在质量相同、升高相同的温度时的不同物质，吸收的热量多的物质，其吸热能力强；【解答】解：（1）因为在探究“不同物质吸热能力”的实验中，应保证水和煤油的质量相同、吸收的热量相同。所以在两个相同的烧杯中加入初温相同、质量相同的水和煤油。选用相同电加热器的目的是：使水和煤油在相同时间内吸收相同的热量。（2）①图甲中可知：Va＜Vb，∵ρ水＞ρ煤油，∴根据V＝可知：质量相同时，V水＜V煤油，∴可判断出a物质是水。②根据图乙可知：在质量、升高相同的温度时，a物质的加热时间长，说明a物质吸收的热量比b物质吸收的热量多；所以物质a的吸热能力强。（3）本实验基本思路是先找出相同（保持不变）的实验条件，然后再找出不同的实验条件，最后观察实验结果跟变化的实验条件之间的关系。所以采用的物理研究方法是控制变量法。故答案为：（1）质量；吸收相同的热量。（2）①水；②a．（3）控制变量。14．实验桌上有电源一个、开关一个、导线若干以及如图所示的两个完全相同的保温烧瓶。烧瓶内装有完全相同的温度计和阻值相等且不变的电阻丝R，甲烧瓶内装有水，乙烧瓶内装有煤油，水和煤油的质量相等，初温相同。水和煤油的比热容如表所示。以上器材均能满足实验要求，请利用上述实验器材。设计一个实验证明，液体温度的变化与液体的比热容有关。请画出实验电路图，写出实验步骤，画出实验数据记量表格。水和煤油的比热容[J•（kg•℃）﹣1]：水4.2×103煤油2.1×103（1）把实验电路图画在下列方框中：（2）写出实验步骤：①按电路图连接电路，读出甲乙烧瓶中温度计的示数t0，并记录在表格内；把水的比热容和煤油的比热容也记录在表格内；②闭合开关，通电一段时间后，同时读出甲乙烧瓶中温度计的示数t，并记录在表格中，然后断开开关；③利用Δt＝t﹣t0计算温度的变化，并将Δt的值记录在表格内。。​​（3）设计表格。【分析】探究液体温度的变化与液体的比热容有关时，应控制两种液体吸收的热量相同，故要用两个相同的电阻串联接入电路中。【解答】解：根据题意，两个完全相同的保温烧瓶内装有完全相同的温度计和阻值相等且不变的电阻丝R，甲烧瓶内装有水，乙烧瓶内装有煤油，水和煤油的质量相等，初温相同，比热容不同，以上器材可探究液体温度的变化与液体的比热容是否有关，此时应控制两种液体吸收的热量相同，即两个电阻在相同的时间内放出的热量是相同的，故要用两个相同的电阻串联接入电路中，如图所示：实验步骤：①按电路图连接电路，读出甲乙烧瓶中温度计的示数t0，并记录在表格内；把水的比热容和煤油的比热容也记录在表格内；②闭合开关，通电一段时间后，同时读出甲乙烧瓶中温度计的示数t，并记录在表格中，然后断开开关；③利用Δt＝t﹣t0计算温度的变化，并将Δt的值记录在表格内。实验数据记录表格：C/J/（kg•℃）t0/℃t/℃Δt/℃故答案为：（1）见上图；（2）①按电路图连接电路，读出甲乙烧瓶中温度计的示数t0，并记录在表格内；把水的比热容和煤油的比热容也记录在表格内；②闭合开关，通电一段时间后，同时读出甲乙烧瓶中温度计的示数t，并记录在表格中，然后断开开关；③利用Δt＝t﹣t0计算温度的变化，并将Δt的值记录在表格内。（3）见上表。四．计算题（共2小题）15．2018年1月19日，在我国酒泉卫星发射中心，长征十一号固体运载火箭“一箭六星”发射任务圆满成功。如图所示，航天燃料从液态变为固态，是一项技术突破。铍是一种高效率的火箭材料，铍在燃烧时释放出巨大的能量（已知c水＝4.2×103J/（kg•℃），q铍＝6.3×107J/kg），求：（1）1kg的铍完全燃烧放出的热量为多少焦耳？（2）若这些热量全部被水吸收，可以使750kg的水温度升高多少摄氏度？【分析】（1）根据Q放＝mq求出1kg的铍完全燃烧放出的热量；（2）由题知，Q吸＝Q放，根据Q吸＝cmΔt的变形式求出水升高温度。【解答】解：（1）1kg铍完全燃烧放出的热量：Q放＝mq铍＝1kg×6.3×107J/kg＝6.3×107J；（2）由题知，Q吸＝Q放＝6.3×107J，由Q吸＝cmΔt得水升高温度：Δt＝＝＝20℃。答：（1）1kg的铍完全燃烧放出的热量为6.3×107J；（2）若这些热量全部被水吸收，可以使750kg的水温度升高20℃。16．某太阳能热水器装有100kg，20℃的冷水，经过一天，水温升高到60℃，若用效率为20%的燃气灶对这些水加热，达到同样的效果需要2kg的燃气。求：（1）水吸收的热量；（2）燃气的热值。[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）]【分析】（1）已知水的质量100kg，初温20℃，末温60℃，根据热量的计算公式Q吸＝cmΔt可求出水吸收的热量；（2）利用η＝＝20%求燃气完全燃烧放出的热量，再利用Q放＝mq求燃气的热值。【解答】解：（1）水吸收的热量：Q吸＝cm水Δt＝4.2×103J/（kg•℃）×100kg×（60℃﹣20℃）＝1.68×107J；（2）由η＝＝20%得燃气完全燃烧放出的热量：Q放＝＝＝8.4×107J；由Q放＝m燃气q得燃气的热值：q＝＝＝4.2×107J/kg。答：（1）水吸收的热量为1.68×107J；（2）燃气的热值为4.2×107J/kg。五．科普阅读题（共2小题）17．《天工开物》中的“生熟炼铁炉”如图所示，古人将铁料熔炼成铁水，炙热的铁水沿管道流入较低处的水塘，完成淬火，最终制成熟铁块，再用熟铁块作原料，在炭火中加热吸碳，提高含碳量，然后经过锻打，除掉杂质又渗进碳，从而得到钢。为了提高钢的质量，古代工匠从西汉中期起发明“百炼钢”的新工艺。通过反复加热折叠锻打，使钢的质量有了很大程度地提高。现代炼钢工艺中，淬炼优质钢水要先兑铁水（将固体铁熔化成液体铁）加入不同种类的废钢后，下氧枪吹炼再进行脱磷、脱硫、脱氧等多道复杂工序最终炼成了优质的钢水。请回答下列问题：（1）炙热的铁水沿管道流入较低处的水塘，完成淬火，其中，铁水变成铁块的过程对应的物态变化为凝固，此过程需要放出（选填“吸收”或“放出”）热量。（2）若一块熟铁的质量为20kg，其受到的重力是多少？（g取10N/kg）（3）在熔炼铁水的时候，将炉内1000kg的铁从室温加热到刚要熔化时，铁吸收的热量是多少？[c铁＝0.46×103J/（kg•℃），铁的熔点约为1525℃，室温约为25℃]（4）将铁料熔炼成铁水的过程可将铁料中的杂质分离，杂质的密度ρ杂质＜ρ铁，要使高纯度铁水从出料口流出，出料口位置应在熔炉的上端还是下端，请说明理由。【分析】（1）物质由液态变为固态的过程叫做凝固；凝固过程要放出热量；（2）根据G＝mg求出熟铁的重力；（3）知道铁的质量、比热容、初温和末温，利用Q吸＝cm（t﹣t0）求出铁吸收的热量；（4）根据物体的浮沉条件可知杂质在铁水中的状态，据此判断出料口位置。【解答】解：（1）炙热的铁水沿管道流入较低处的水塘，完成淬火，其中，铁水变成铁块的过程对应的物态变化为凝固，凝固过程要放出热量；（2）熟铁的重力：G＝mg＝20kg×10N/kg＝200N；（3）铁吸收的热量：Q吸＝c铁m′（t﹣t0）＝0.46×103J/（kg•℃）×1000kg×（1525℃﹣25℃）＝6.9×108J；（4）由于杂质的密度ρ杂质＜ρ铁，则杂质在铁水中处于漂浮状态，铁水在下层，所以出料口位置应在熔炉的下端。答：（1）凝固；放出；（2）若一块熟铁的质量为20kg，其受到的重力是200N；（3）铁吸收的热量是6.9×108J；（4）由于杂质的密度ρ杂质＜ρ铁，则杂质在铁水中处于漂浮状态，铁水在下层，所以出料口位置应在熔炉的下端。18．阅读短文，回答问题。气动加热物体与空气或其他气体做高速的相对运动时所产生的高温气体对物体的传热过程，全称是空气动力加热。高速气流流过物体时，由于气流与物面的强烈摩擦，使边界层内