专题05 《比热容与机械能与内能的相互转化》压轴培优题型训练【十大题型】（原卷版）

专题05《比热容与机械能与内能的相互转化》压轴培优题型训练【十大题型】TOC\o"1-3"\h\u【题型1做功改变物体内能】 1【题型2比热容的概念及其计算】 2【题型3比热容解释简单的自然现象】 5【题型4实验比较不同物质吸热的情况】 6【题型5热量的计算】 7【题型6热平衡方程的应用】 9【题型7四冲程内燃机的工作过程】 10【题型8有关热机的计算】 11【题型9燃料的热值及其计算】 13【题型10热机的效率】 14【题型1做功改变物体内能】 1．（2023•新乡一模）（多选）科学家让嫦娥5号返回舱采取“打水漂”的方式返回地球。如图，返回舱进入大气层后从跃出点再次离开大气层，然后从跃入点二次进入大气层返回地面。下列说法正确的是（）A．返回舱进入大气层后，由于受到惯性的作用继续向前运动 B．返回舱进入大气层温度迅速升高，这是通过做功的方式改变内能 C．返回舱在力的作用下能“打水漂”，说明力是维持物体运动的原因 D．假如“打水漂”的过程中某刻所受力全部消尖，返回舱将做匀速直线运动2．（2022秋•阳信县月考）（多选）将装有酒精的金属管固定在桌子上，并用塞子塞紧。快速来回拉动绕在管上的绳子，过一会儿塞子跳起来，如图所示。则（）A．拉动绳子过程，金属管温度升高，内能增加 B．拉动绳子过程，管内酒精温度不变 C．塞子跳起时，管内气体温度降低，内能减少 D．塞子跳起时，管内气体内能全部转化为塞子的机械能3．（2022秋•惠州期末）“神舟十一号”飞船发射的过程中，当火箭在大气层中快速飞行时，会与大气层发生剧烈摩擦，其温度会（选填“升高”或“降低”），内能会（选填“增大”或“减小”），这是通过的方式来改变物体内能的。4．（2021秋•铜仁市期末）如图，把一个底端密闭的薄壁金属管固定在桌上，管里放一些酒精，管口用塞子塞紧，用绳子在管外绕几圈并迅速地来回拉动，一会儿看到塞子被弹起。（1）拉动绳子克服摩擦做功，是将能转化为能。（2）请说出该实验中的某一现象并简述其中原因。现象：。原因：。【题型2比热容的概念及其计算】 5．（2023•宜昌）在两个相同的烧杯中分别装有质量和初温相同的水和某种液体，用两个完全相同的电加热器对其加热，每隔一段时间用温度计分别测量它们的温度，并画出了温度随时间变化的图像如图，由图像可知（）A．a液体比热容小 B．b液体是水 C．0～3min内a液体吸收的热量少 D．升高相同的温度时，b液体吸收的热量少6．（2022秋•祁东县校级期中）（多选）如图所示是用相同的电加热器给a、b、c三种液体加热时它们的温度随时间变化的图像（忽略液体汽化导致的质量变化以及与环境间的热传递），其中b、c质量相同。下列说法正确的是（）A．t1～t2时间内，物质a的温度不变，内能增加 B．温度从T1升高到T2时，a物质吸收的热量比b多 C．a、b可能是同种液体，b的质量大于a的质量 D．b、c是不同种液体，b的比热容大于c的比热容7．（2023春•浦东新区校级期末）铝的比热容为900焦/（千克•℃），读作，表示的物理意义是：质量为1千克的铝，。质量相同的水和铝相比，（填序号①“升高相同温度，水吸收热量较多”、②“降低相同温度，铝放出热量较多”、③“吸收热量相同，铝升高温度较少”、④“放出热量相同，水降低温度较少”）。8．（2022春•海安市期末）把凉的奶制品放入盛有热水的保温桶中，经过一段时间，它们的温度随时间变化的图像如图所示，奶制品与热水的质量相同，则其中（选填“甲”或“乙”）代表奶制品温度变化的图象。若不考虑热损失，在6min～8min过程中，水的内能（选“增大”、“减小”或“不变”）。从图象可以发现，甲、乙的比热容之比为。9．（2021秋•梁平区期末）质量相等、初温相同的水和某种液体，用两个相同的电加热器分别给它们加热，每隔一分钟分别记录一次水和某种液体的温度，测得的数据如表：项目水某种液体时间/min012345012345温度/℃151617181920151719212325（1）请根据测得的数据求出该液体的比热容；[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]（2）要使100g该液体温度从15℃升高到35℃，需要吸收多少热量？10．（2022秋•南海区校级月考）阅读短文，回答文后问题。牛顿冷却定律当一个物体表面温度比周围环境高时，就会向周围环境散热，散热快慢可以用单位时间内散失热量的多少来表示。英国物理学家牛顿提出：物体散热快慢与物体和周围环境的温度差成正比。后人研究发现，在温度差不太大的情况下（小于15℃），这个结论符合实际散热规律，称为牛顿冷却定律。如果散热快慢用q表示，则牛顿冷却定律可以表示为q＝k（t物﹣t环），其中k是散热系数，与物体的表面性质、表面积、周围环境性质等因素有关，和物质种类无关，如果上述因素相同，不同物质的散热系数就相同。由于不同物质的比热容不同，即使散热快慢相同，它们降低相同温度需要的时间也不同，根据降温时间可以得到两种物质比热容的大小关系，从而可以进行比热容的测量。（1）物体向周围散热，内能减少，这种改变内能的方式叫做；此外还有一种改变内能的方式是。物体温度降低，内能（选“一定”或“不一定”）减少。（2）散热快慢和下列概念中物理意义最接近的是。A.速度B.密度C.功率D.效率（3）一个物体温度为30℃，周围环境温度保持20℃不变，此时物体的放热快慢为q，当物体温度降低到29℃时，散热快慢为。（4）如图甲所示，用两个同样的保温杯分别装满水和盐水，水和盐水的温度都是30℃，周围环境温度保持20℃不变，保温杯敞开口，水和盐水温度随时间变化的图像如图乙所示。已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），盐水的密度为1.1×103kg/m3，则盐水的比热容为J/（kg•℃）。【题型3比热容解释简单的自然现象】 11．（2023秋•顺德区校级月考）下列事例中利用了物质的比热容特性的是（）A．干燥的天气里在卧室放一盆水加湿 B．发现人中暑时，常在额头上擦冷水降温 C．建人工湖，调节周围的气候 D．北方的冬天，菜窖里放几桶水，防止菜冻坏12．（2023•天桥区一模）同学们通过地理课的学习知道了，温带海洋性气候的地区各月份平均气温变化小，而温带大陆性气候的地区各月份平均气温变化较大。如图所示。从物理的角度分析。形成这种现象的主要原因是：与砂石相比较，海水具有（）A．较大的内能，相同条件下，水温变化较大 B．较小的内能，相同条件下，水温变化较小 C．较小比热容，相阿条件下，水温变化较大 D．较大比热容，相同条件下，水温变化较小13．（2023•襄阳）2023年春节，襄阳市华侨城、关圣古镇燃放烟花，现场人们闻到很浓的硝烟味道属于现象。热机工作时常用水降温，这是利用了水的大的特性。14．（2023•夏邑县模拟）热岛效应主要原因是城市建筑群密集、柏油路和水泥路面比郊区的土壤、植被吸热能力弱且具有更大的吸热率。在相同的日照情况下，城市地区比郊区升温较（选填“快”或“慢”）。很多城市保护并增大城区的绿地、水体面积来减弱城市热岛效应，这主要是利用了水的的特点。15．（2020秋•天河区校级期中）小明探究城乡温差原因的兴趣。暑假的某一天，他请学校兴趣小组的同学分别到选定地点，于中午同一时刻测出测试点的气温，如下表。地点麻章城镇居民区赤坎区商业区寸金桥公园廉江城镇居民区龙海天海滨遂溪农村霞山市中心吉兆湾海滨徐闻农村雷州西湖公园气温（℃）36.137.23435.532.833.53732.534.234.5（1）气温最低的区域是；解析该区域气温低的主要原因；（2）请你为广州市“创模”献计献策，提出两种降低市中心环境气温的办法：①；②。【题型4实验比较不同物质吸热的情况】 16．（2022秋•秦淮区期中）某实验小组用如图甲所示的装置比较水和某液体的吸热本领，所用的电加热器完全相同。（1）加热前，在一个烧杯中倒入质量为240g的水，为了完成实验，需要在另一个相同烧杯中倒入质量240g（选填“大于”、“小于”或“等于”）的某液体。（2）假设电加热器放出的热量全部被液体吸收，并用图像对实验数据进行了处理（如图乙）。实验过程0～4min内，水吸收的热量某液体吸收的热量（选填“大于”、“小于”或“等于”）。进一步分析图像可以得出：该液体的比热容为J/（kg•℃）[已知c水＝4.2×103J/（kg•℃）]。17．（2023秋•铁岭月考）为了探究“不同物质的吸热能力”，小科同学在两个相同的容器中分别装入质量、初温都相同的甲、乙两种液体，并且用相同的装置加热，如图甲所示。（1）组装器材应先固定图中的（选填“A”或“B”）。实验中，可以通过比较（选填“升高的温度”或“加热时间”）来反映两种液体吸收热量的多少。（2）加热到4min时，甲液体的温度如图乙所示，此时温度计的示数是℃。（3）通过实验数据绘制的两种液体温度随时间变化的图象如图丙所示。冬天，如果你想自制暖手袋，应选（选填“甲”或“乙”）液体作为供暖物质，其效果更佳。（4）上述实验中，主要用到的科学探究方法有转换法和法。18．（2023•南召县模拟）两个同样的烧杯，内装温度、质量相同的水和某种液体，用同样的酒精灯加热，每隔1min记录一次它们的温度，测得如下数据：时间/min012345水的温度/℃202224262830某种液体的温度/℃202326293235回答下列问题：（1）在加热时间相同的条件下，水吸收的热量（填“＞”“＜”或“＝”）这种液体吸收的热量；升温快的是；（2）如果它们升高相同的温度，吸收的热量多；（3）由此可根据公式，推出C水C液（填“＞”“＜”或“＝”）。（4）根据以上数据可算出C液＝。【题型5热量的计算】 19．（2022春•长宁区校级期中）下列事实中，最能说明物体吸收的热量跟升高的温度有关的是（）A．质量不相等的两铜块，温度都升高20℃，它们吸收的热量不同 B．质量相等的两铜块，温度分别升高10℃和20℃，它们吸收的热量不同 C．质量不相等的水和煤油，温度都升高10℃，它们吸收的热量不同 D．质量相等的水和煤油，温度分别升高10℃和20℃，它们吸收的热量不同20．（2022秋•成都期中）甲、乙两物体的质量之比是3：1．吸热之比是4：1，则它们升高温度之比和比热容之比可能分别是（）A．3：4，1：1 B．4：1，1：3 C．1：3，2：1 D．3：2，1：221．（2022秋•龙泉驿区校级月考）（多选）小叶同学用酒精灯对冰块加热，研究冰的熔化现象。图中甲、乙两条图线中的一条，是他依据实验数据绘制而成。已知m冰＝0.1kg，c水＝4.2×103J/（kg•℃），c冰＝2.1×103J/（kg•℃）。下列分析正确的是（）A．小叶绘制的是乙图线 B．0～1min内冰块吸收的热量为2.1×103J C．1～3min内温度虽然不变，但冰块一定吸收热量 D．如果酒精完全燃烧，酒精灯的加热效率可以达到100%22．（2023秋•顺德区校级月考）小红在实验室完成了水的凝固实验，并描绘出水的温度随时间变化的关系图线（如图所示）。实验时，水的质量为0.5kg，相同时间内水和冰放出的热量相同，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），则AB段水放出的热量为J，CD段冰放出的热量为J，冰的比热容为J/（kg•℃）。23．（2023•光山县校级三模）“卡路里”简称“卡”，被广泛使用在营养计量上。1卡等于标准气压下1g水的温度升高1℃吸收的热量，李明某次晨跑后，手机App软件显示：跑步30min，消耗能量400卡，跑步的平均速度为12.4km/h。李明此次晨跑通过的路程为km，消耗了J的能量。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]24．（2021秋•宜州区期末）为了测定铅的比热容，把质量为200g的铅块加热到98℃，再投入到80g的12℃的水中，混合后水的温度为18℃．若不计热损失，[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]求：（1）水吸收的热量。（2）铅的比热容。25．（2021•镜湖区校级自主招生）有一大块平整的冰，温度为0℃，在上面挖一个容积为V0＝1000cm3的洞，并用不导热的泡沫塑料板覆盖，上面挖一个小孔（如图所示）。现在从小孔向洞里缓慢倒入温度为100℃的水，至多能倒入多少千克的水而不溢出？已知水的密度ρ0＝1.0×103kg/m3，冰的密度ρ冰＝0.90×103kg/m3，水的比热容c0＝4.2×103J/（kg•℃），冰的熔化热（即1千克冰熔化成同温度的水所需吸收的热量）λ＝3.3×105J/kg。26．（2021秋•淮南月考）一辆汽车在平直公路上匀速行驶1h，消耗汽油10L，汽油完全燃烧放出的热量有30%转化为机械能。求：（汽油的热值为4.6×107J/kg，密度为0.7×103kg/m3，g取10N/kg）（1）10L汽油完全燃烧放出的热量是多少？（2）这段时间内该汽车发动机的功率是多少千瓦？（计算结果保留小数点后一位）【题型6热平衡方程的应用】 27．（2022秋•舞阳县期中）有两只温度和质量都相同的金属球A和金属球B，现将球A放入盛有热水的杯中，热平衡后水的温度降低了3℃；把球A取出，再将球B放入这个杯中，热平衡后，水的温度又降低了3℃，不计热损失，则（）A．球A吸收的热量多 B．球B吸收的热量多 C．球A的比热容大 D．球B的比热容大28．（2020秋•合阳县期中）甲、乙两种材料不同的金属块，它们的质量相等，同时投入沸水中充分加热，先把甲金属块从沸水中取出投入一杯冷水中，热平衡后，水的温度升高了10℃取出甲金属块（不计水的质量变化），再把乙金属块由沸水投入该杯水中，热平衡后又使水温升高了10℃，则两金属块的比热关系是（）A．c甲＜c乙B．c甲＝c乙C．c甲＞c乙D．以上情况都有可能29．（2022秋•龙岗区期中）（多选）把两只质量为m、初温度为100℃的铜球和铁球，分别投入两杯质量也为m、初温度为10℃的水中。不计热损失，则它们分别达到热平衡后，下列说法正确的是（已知二者比热容：c铜＜c铁）（）A．铜球放出的热量比铁球多 B．铜球降低的温度比铁球大 C．两杯水吸收的热量相等 D．放有铁球的水温度较高30．（2023•栾城区校级模拟）便携燃料罐（图）给户外活动带来了方便，罐内填充液化的丁烷（C4H10），打开气罐时液态丁烷先（填物态变化），点燃丁烷，丁烷完全燃烧的产物为。标准大气压下，丁烷热值为4.57×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），一罐120g的丁烷完全燃烧可以将kg水从20℃加热到沸腾（结果保留一位小数）。31．（2021秋•金台区期中）小明家过去做饭烧蜂窝煤，现在用煤气灶。小明在学习了热学的有关知识后，知道水的比热容和密度分别是4.2×103J/（kg•℃）和1×103kg/m3，煤气的热值为4.2×107J/m3．他想估算一下自己家中每天煤气灶烧水的效率。小明测得把1L、初温为20℃的水升高50℃，消耗了10dm3煤气。求：（1）水吸收的热量为多少？（2）煤气完全燃烧放出的热量为多少？（3）煤气灶烧水的效率为多少？32．（2022•淮北模拟）小明家过去烧水做饭烧蜂窝煤，现在用煤气灶。小明在学习了热学的有关知识后，知道水的比热容是4.2×103J/（kg•℃），煤气的热值为4.2×107J/kg．他想估算一下自己家中每天煤气灶烧水的效率。小明测得初温为20℃、体积为5L水的温度升高了50℃，消耗了50g煤气。求：（1）水吸收的热量为多少？（2）假设煤气完全燃烧，煤气灶烧水的效率为多少？【题型7四冲程内燃机的工作过程】 33．（2023秋•顺德区校级月考）图甲、乙、丙、丁为某单缸四冲程汽油机工作示意图，下列说法中正确的是（）A．汽油机一个工作循环的正确顺序是甲、乙、丙、丁 B．只有乙冲程能向外提供动力，其他冲程都是靠惯性运转的 C．丙冲程中排出的废气不具有任何能量 D．丁冲程的原理与图戊所示演示实验的原理相同34．（2023•宽甸县模拟）小刚制作了一个小蒸汽轮船如图所示，蜡烛燃烧时将化学能转化为内能。通过的方式使小瓶子里水的内能增加。点燃蜡烛一段时间后，小瓶子内的水汽化喷出产生动力，这一过程的能量转化跟汽油机的冲程相同，都是将内能转化为机械能。35．（2022秋•遂川县期末）在如图所示的四幅图中，甲、乙是两个演示实验示意图，与压缩冲程原理相同的是图所示的演示实验；丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的两个冲程示意图，汽油机利用内能来做功的冲程是。【题型8有关热机的计算】 36．（2023•庐阳区校级模拟）如图所示，甲、乙、丙、丁是单缸内燃机一个工作循环的四个冲程，该内燃机工作时飞轮转速为2400r/min。以下说法正确的是（）A．该内燃机四个冲程正确的顺序是丙、甲、丁、乙 B．该内燃机每秒完成20次做功冲程 C．丁冲程发生的能量转化为机械能转化为内能 D．甲、乙、丁三个冲程是靠飞轮的惯性完成的37．（2023秋•赵县月考）家用轿车常用汽油机驱动，小明从转速表上看到发动机的转速为1800r/min，则发动机1s内，飞轮转周，对外做功次，除做功冲程以外的其他冲程是依靠飞轮的来完成的。38．（2023•辉县市校级模拟）如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花，快速压下活塞，可观察到棉花着火燃烧。此过程中活塞对筒内气体做功，气体的内能，这与四冲程汽油机的冲程的能量转化相同。某台汽油机飞轮的转速为3600r/min，在1min内，汽油机完成个工作循环。39．（2020秋•青羊区校级月考）如图所示四缸发动机工作原理，内燃机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气工作。四缸发动机的主要技术指标如如表所示，其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，一个汽缸工作容积是指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的面积与活塞上下运动的距离。当发动机以最大功率工作时，曲轴转速为5500r/min，燃油的热值为4.5×107/kg。求当发动机以最大功率工作时，排量1.6L最大功率66kW（1）该发动机1min内做功多少J？（2）若每分钟消耗汽油0.33kg，则此发动机的效率为多少？（3）在每一个做功冲程里，燃气对活塞所做的功W1，为多少J？（4）做功冲程中燃气对活塞的平均压强多少Pa？【题型9燃料的热值及其计算】 40．（2023秋•赵县月考）实验室有5kg酒精，用去一半后，剩余酒精的（）A．热值减少一半 B．比热容减少一半 C．比热容、热值都减少一半 D．比热容、热值都不变41．（2023•东港区校级二模）（多选）2022年11月29日23时08分，搭载神舟十五号载人飞船的长征二号F遥十五运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，约10分钟后，神舟十五号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，发射取得成功。下列说法正确的是（）A．火箭选用液态氢作燃料，是因为液态氢具有较大的热值 B．火箭加速升空的过程中，火箭的动能增加，重力势能增加 C．上升过程中，以载人飞船为参照物，宇航员处于静止状态 D．载人飞船进入预定轨道稳定运行时，处于平衡状态42．（2023•曲靖一模）我国汉代曾发明过一种用做军事信号的“孔明灯”，如图所示，它其实就是一种灯笼。先用很轻的竹艘扎成框架，再用纸糊严，并在下面留口。在灯笼的下面固定一个小碟，在碟内放入燃料。点燃后，当灯笼内的空气被加热到一定温度时，灯笼就能腾空而起。灯笼受到的空气浮力可以用阿基米德原理计算，即F浮＝ρ空气gV。温度为20℃时，空气密度为1.2kg/m3，如表给出了一些空气密度和温度的对应关系。温度/℃90100110120130密度/kg•m﹣30.970.940.910.880.85（1）为了更容易起飞，孔明灯所用燃料选择的主要依据是（选填“质量”、“密度”或“热值”）。（2）根据表格中的数据，空气的密度随温度的升高而。（3）孔明灯体积大约为0.02m3，环境气温为20℃，则孔明灯受到的空气浮力为N。（4）孔明灯制作材料和燃料总质量为6g，灯内空气的温度要达到℃，孔明灯才能起飞（忽略燃料质量的变化）。43．（2023•古浪县校级模拟）为了探究燃料燃烧时放出热量的多少是否与燃料种类有关，小明同学设计了一个探究方案。（1）小明同学在实验时应选用质量（选填“相同”或“不同”）的不同种类的燃料。（2）若燃烧放出的热量用水吸收，则实验中除了水的质量要相等外，你认为还应注意的问题：。（只要回答一种）（3）通过比较，可以得出燃料燃烧放出的热量与燃料的种类有关。（4）为什么只能通过实验比较燃料热值大小，而不能通过实验来测定热量与燃料的热值呢？若正确选择装置来测定燃料热值，则测出的热值将比真实值偏大还是偏小？其原因是：。44．（2022秋•岳阳县校级月考）小明同学学习了燃料的热值后，自己设计了一个实验来探究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：燃料加热前的水温/℃燃料燃尽后水温/℃煤油2544菜籽油2534（1）为了保证实验结论的可靠，小明同学选择了两套相同装置，在实验中还应控制的相同的量有：、。（2）你认为煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是。（3）小明同学还想利用这种实验方案计算出煤油和菜籽油的热值，那么小明还需要补充的实验仪器是：。利用此实验方法计算出的热值将比真实值（偏大/偏小）。【题型10热机的效率】 45．（2021秋•成都期中）（多选）某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为30cm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的