物理中考重难点真题汇编专题讲练（江苏专用）-专题04 内能（教师版）

【考点分析】章节考点考试题型难易度内能分子热运动：分子动理论、扩散现象、分子力选择题、填空题★★内能选择题、填空题★★比热容填空题、计算题★★★内能的利用热机选择题、填空题★★热值填空题、计算题★★★热效率填空题、计算题★★知识点01：分子热运动：1.物质的构成：（1）常见物质是由分子、原子构成；（2）构成物质的分子（原子）都在不停地做无规则的运动。（3）固体分子排列整齐，气体分子可以到处流动。2.扩散现象：（微观：分子、原子层面）（1）定义：不同的物质在相互接触时，彼此（分子、原子）进入对方的现象。（2）扩散现象说明：①一切物质的分子都在不停地做无规则的运动；②分子之间有间隙。（3）固体、液体、气体都可以发生扩散现象，只是扩散的快慢不同；①气体间扩散速度最快，固体间扩散速度最慢；②汽化、升华等物态变化过程也属于扩散现象。（3）扩散速度与温度有关，温度越高，分子无规则运动越剧烈，扩散越快。由于分子的运动跟温度有关，所以这种无规则运动叫做分子的热运动。分子的热运动定义：一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。3.分子间的作用力：（1）分子间的作用力：分子与分子之间存在引力和斥力；①分子间相互作用的引力和斥力是同时存在的：②固体、液体的分子间引力使其保持一定的体积；③固体、液体很难被压缩，气体不能无限压缩，说明分子之间存在斥力；（2）分子引力和斥力的特点：①当分子间距离等于r0（r0=10-10m）时，分子间引力和斥力相等，合力为0，对外不显力；②当分子间距离减小，小于r0时，分子间引力和斥力都增大，但斥力增大得更快，斥力大于引力，分子间作用力表现为斥力；③当分子间距离增大，大于r0时，分子间引力和斥力都减小，但斥力减小得更快，引力大于斥力，分子间作用力表现为引力；④当分子间距离继续增大，分子间作用力继续减小，当分子间距离大于10r0时，分子间作用力就变得十分微弱，可以忽略了。即：分子间距离增加，则引力和斥力都减小，但斥力减小得多，引力减小得少，表现为引力；分子间距离减小，则引力和斥力都增加，但斥力增加得多，引力增加得少，表现为斥力。知识点02：内能：1.定义：构成物体的所有分子，其热运动的分子动能与分子势能的总和，叫做物体的内能；2.单位：焦耳（符号：J）3.特点：任何物体在任何情况下都有内能。4.影响物体内能大小的因素：①温度；②质量；③材料；④存在状态；（1）同一物体，温度升高，内能一定增加；（2）同一物体，内能增加，温度不一定升高：（晶体在熔化的过程中）（3）其他条件不变的情况下，物体吸收热量，内能增加，放出热量，内能减少。5.改变物体内能的方法：做功和热传递；（1）做功：内能和其他形式的能（主要是机械能）的相互转换的过程。（2）热传递：内能从一个物体转移到另外一个物体。6.热传递：（1）定义：热传递是热量从高温物体传到低温物体或从同一物体高温部分传到低温部分的过程。（2）热量：①定义：在热传递过程中，传递内能的多少叫做热量。②符号：Q；③单位：热量的单位是焦耳，单位符号：J。（3）热传递过程中能量的变化：①热传递过程中，高温物体放出热量，温度降低，内能减少；②低温物体吸收热量，温度升高，内能增加；（4）注意：①在热传递过程中，是内能在物体间的转移，能的形式并未发生改变；②在热传递过程中，若不计能量损失，则高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量；③因为在热传递过程中传递的是能量而不是温度，所以在热传递过程中，高温物体降低的温度不一定等于低温物体升高的温度；（温度的变化量不一定相等）④热传递的条件：存在温度差。如果没有温度差，就不会发生热传递。做功和热传递改变物体内能上是等效的。7.热量和能的区分：（1）热量：热量是变化量，是内能的转移量；（热量是一个过程量）只能说“吸收热量”或“放出热量”等，不能说“含”、“有”、“含有”热量等。“传递温度”的说法也是错的。（2）能：能是一个状态量；知识点03：比热容：1.定义：单位质量的某种物质，在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比，叫做这种物质的比热容。2.符号：c；3.公式：4.单位：焦每千克摄氏度；单位符号：J/(kg·℃)；5.物理意义：物体吸热或放热能力；（物体比热容越大，吸热能力越强）（1）水的比热容是c水＝4.2×103J/(kg·℃)；（2）物理意义为：1kg的水，温度升高（或降低）1℃，吸收（或放出）的热量为4.2×103J。6.说明：（1）比热容是物质的一种特性，比热容的大小与物体的种类、状态有关，比热容与物质的质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关。（2）水常用来调节气温、取暖、作冷却剂、散热，是因为水的比热容大。（3）比较比热容的方法：①质量相同，升高温度相同，比较吸收热量多少（加热时间）：吸收热量多，比热容大。②质量相同，吸收热量（加热时间）相同，比较升高温度：温度升高慢（低），比热容大。7.热量的计算公式：Q＝cm△t①温度升高时用：Q吸＝cm（t－t0）；②温度降低时用：Q放＝cm（t0－t）；③只给出温度变化量时用：Q＝cm△tQ：热量——焦耳（J）；c：比热容——焦耳每千克摄氏度（J/(kg·℃)）m：质量——千克（kg）；t：末温——摄氏度（℃）；t0：初温——摄氏度（℃）知识点04：热机：1.内能的利用方式：热传递和做功；（1）利用内能来加热：从能的角度看，这是内能的转移过程；（2）利用内能来做功：从能的角度看，这是内能转化为机械能。2.热机是利用内能做功的机械：常见热机：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等；3.内燃机分为汽油机和柴油机两大类；4.汽油机：（1）汽油机的特点：①汽油在气缸里面燃烧时生成高温高压的燃气，推动活塞做功，活塞移动带动曲轴转动；②活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程；③多数汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作；（2）汽油机的四个冲程：①吸气冲程：进气阀门打开，排气阀门关闭，活塞向下运动。（同时吸入汽油与空气）②压缩冲程：进气阀门、排气阀门都关闭；活塞向上运动；机械能转化为内能。③做功冲程：进气阀门、排气阀门都关闭；火花塞点火；汽油燃烧放热膨胀，推动活塞向下运动，对外做功；内能转化为机械能。(只有做功冲程对外做功)④排气冲程：进气阀门关闭，排气阀门打开；活塞向上运动；排出废气。一个工作循环，曲轴和飞轮转动2周，活塞往复2次（4冲程），对外做功1次。5.柴油机的工作原理：（1）柴油机的工作过程也分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程；（2）在吸气冲程里，吸进气缸的只有空气；（3）在压缩冲程中，活塞把空气的体积压缩得非常小，使得空气的温度很高；（4）在压缩冲程结束的时候，气缸内空气的温度已经超过柴油的燃点，此时从喷油嘴喷出的雾状柴油，遇到热空气便立刻燃烧起来；（5）柴油机工作过程中压强比较大，要求各有关零部件具有较高的结构强度，因此柴油机比较笨重。6.柴油机和汽油机的区别：①汽油机气缸顶部有火花塞，柴油机气缸顶部有喷油嘴；②汽油机吸气冲程吸入的是汽油与空气的混合物，柴油机吸气冲程只吸入空气；③汽油机点火方式为点燃式，柴油机点火方式压燃式；④汽油机的效率低，柴油机效率高；⑤汽油机机体较轻，柴油机机体较重。知识点05：热值：1.概念：把某种燃料完全燃烧时放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值；用符号q表示；2.大小：热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量；3.公式：固体：（或液体、气体：）（1）其中：m为燃料的质量，V为燃料的体积，q为燃料的热值；（2）公式变形：①（已知热值及燃料质量，求燃烧放出的热）②（已知燃烧放出的热及热值，求燃料的质量）4.单位：焦每千克（符号是J/kg）。（1）固体：J/kg；（2）液体：J/L；（3）气体：J/m³；5.影响因素：热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类和状态有关，与燃料的形态、质量、体积、放热多少等均无关；6.物理意义及常见物质的热值：（1）物理意义：表示物体燃烧放热的能力；（2）常见热值：①煤气的热值约为3.9×107J/m3，物理意义为：体积为1m3的煤气完全燃烧放出的热量为3.9×107J。②焦炭的热值3.0×107J/kg，物理意义为：质量为1kg的煤气完全燃烧放出的热量为3.0×107J。知识点06：热机的效率：1.概念：用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率；2.公式：（1）Q吸：被加热物体吸收的热量；（Q吸=cm△t）（2）Q放：燃料完成燃烧放出的热量；（Q放=qm）3.在热机的能量损失中，废气带走的能量最多。4.提高热机的热效率方法：（1）废气回收利用：减少机械散热和废气带走热量；（2）使燃料充分燃烧：雾化液体燃料、粉碎固体燃料，通气足够；（3）减少机械摩擦损失。知识点07：能量的转化和守恒：1.能量的转化实例：实例能量转化实例能量转化摩擦生热机械能→内能光合作用光能→化学能发电机发电机械能→电能燃料燃烧化学能→内能电动机转动电能→机械能电池供电化学能→电能2.能量的转化和转移区分：（1）能量的转化：一种能量形式转化为另一种能量形式，比如说光能转化为热能；（2）能量的转移：是一个物体的能量转移到另一个物体上，能量性质不娈；3.能量的转移与转化具有方向性：能量转化和转移其实指的就是热传导，根据热力学第二定律的内容，热传导的过程是有方向性的。这个过程可以向一个方向自发地进行，但是向相反的方向却不能自发地进行，因此能量的的转化和转移具有方向性。4.能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。5.能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天体，小到原子核，也无论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵从能量守恒定律。6.永动机：不需要动力就能源源不断地对外做功的机械；永动机永远不可能实现，因为它违背了能量守恒定律。检测时间：100分钟试题满分：100分难度系数：0.57一．选择题（共7小题，满分14分，每小题2分）1．（2分）（2023•徐州）在汽油机的工作循环中，将内能转化为机械能，对外提供动力的冲程是（）A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程解：四冲程汽油机的一个工作循环由四个冲程组成：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程；其中压缩冲程将机械能转化为内能；做功冲程将内能转化为机械能，故C正确。故选：C。（2分）（2023•常州）家用小型风力发电机独特的尾翼结构，能使其旋翼自动迎风，如图甲所示。海边，仅在海陆风因素的影响下，图乙、图丙所示的情形通常分别发生在（）A．白天、夜晚 B．夜晚、白天 C．白天、白天 D．夜晚、夜晚解：水的比热容比泥土、沙石的大，白天太阳照射时，水面温度上升得慢，陆地温度上升得快，热空气上升，冷空气补充，风从海面吹向陆地，形成海风，所以白天风力发电机旋翼朝向大海，如图乙所示；晚上，气温下降，水面温度下降得慢，温度高一些，热空气上升，风从陆地吹向海面，形成陆风，所以夜晚风力发电机旋翼朝向陆地，如图丙所示。故选：A。3．（2分）（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，且海水温度较高解：水的比热容比泥土、沙石的大，白天太阳照射时，水面温度上升得慢，陆地温度上升得快，热空气上升，冷空气补充，风从海面吹向陆地，形成海风；晚上，气温下降，水面温度下降得慢，温度高一些，热空气上升，风从陆地吹向海面，形成陆风，由图可知，此时地面附近的空气从陆地吹向海洋，形成陆风，故出现如图所示风向时，通常发生在夜晚，且海水温度较高。故选：D。4．（2分）（2023•扬州）下列与比热容有关的生活现象，描述正确的是（）A．沙漠地区昼夜温差小 B．汽车发动机常用水做冷却剂 C．在太阳光的照射下，干泥土比湿泥土升温慢 D．“早穿棉袄午穿纱，围着火炉吃西瓜”是我国沿海地区的生活写照解：A．沙漠地区的砂石多，白天太阳照射，砂石吸收热量，由于砂石的比热容小，因此温度变化大，气温升得很高；晚上，砂石放出热量，由于砂石的比热容小，因此温度变化大，气温降得很低，故会出现早晚温差大的现象，故A错误；B．水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，升高或降低相同的温度，水吸收或放出的热量多；吸收或放出相同的热量，水升高或降低的温度少，因此汽车发动机常用水做冷却剂，故B正确；C．水的比热容较大，所以湿泥土的比热容比干泥土要大一些；在阳光照射下吸热相同，由Δt＝可知，湿泥土升温慢一些，干泥土的温度升高得更快，故C错误；D．因为沙子的比热容较小，白天，吸收热量后，沙子的温度升高的多，气温较高；夜晚，放出热量后，沙子的温度下降的多，气温较低；由此可知沙漠地区白天黑夜的温差大，产生了“早穿棉袄午穿纱，围着火炉吃西瓜”的现象，故D错误。故选：B。5．（2分）（2023•连云港）下列事例中，用热传递的方式来改变物体内能的是（）A．古人钻木取火 B．冬天双手摩擦取暖 C．一杯热水慢慢变凉 D．人从滑梯滑下臀部发热解：A、钻木取火是摩擦生热，机械能转化为内能，属于做功改变物体内能，故A错误；B、冬天双手互相摩擦，手会发热，是通过做功方式改变了手的内能，故B错误；C、一杯热水慢慢变凉，即热水放出热量，这是通过热传递改变物体内能的，故C正确；D、人从滑梯滑下臀部发热，克服摩擦做功，将机械能转化为内能，是通过做功改变了物体的内能，故D错误；故选：C。6．（2分）（2023•梁溪区二模）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解：A、甲图中两个气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，乙图是进气门打开，排气门关闭，此时活塞向下运动，是吸气冲程，丙图中进气门关闭，排气门打开，此时活塞向上运动，是排气冲程，丁图中两个气门都关闭，火花塞点火，此时活塞向下运动，是做功冲程，所以，该内燃机一个工作循环的四个冲程正确的顺序是乙、甲、丁、丙，故A错误；B、由题知，该内燃机工作时飞轮转速为2400r/min＝40r/s，因飞轮每转2周对外做功一次，所以该内燃机每秒完成20次做功冲程，故B正确；C、丁冲程是做功冲程，该冲程中将内能转化为机械能，故C错误；D、内燃机4个冲程中只有做功冲程将内能转化为机械能获得动力，其它三个冲程都是靠惯性来完成，所以，甲、乙、丙三个冲程是靠惯性完成的，故D错误。故选：B。7．（2分）（2023•无锡模拟）下列关于各节日我们常吃的美食，说法正确的是（）A．清明节——两个青团很容易粘到一起，是因为组成青团的材料分子间没有斥力 B．腊八节——腊八粥加热后粥香四溢，说明温度越高，分子运动越剧烈 C．中秋节——雪月饼的温度为0℃，说明它的内能为零 D．春节——用水将饺子煮熟，是通过做功的方式改变了饺子的内能解：A．两个青团很容易粘到一起，是因为组成青团的材料分子间有引力，也有斥力，故A错误；B．腊八粥加热后粥香四溢，说明分子的无规则运动快慢与温度有关，温度越高，分子运动越剧烈，故B正确；C．一切物体都有内能，雪月饼的温度为0℃，说明它的内能不为零，故C错误；D．改变物体内能的方式有两种：做功和热传递，用水将饺子煮熟，饺子吸收热量，温度升高，内能增大，通过热传递的方式改变饺子的内能，故D错误。故选：B。二．填空题（共10小题，满分27分）8．（2分）（2023•泰州）如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部，放入一小团干燥的硝化棉，用力把活塞迅速压下，使硝化棉燃烧，该过程是通过做功的方式来改变筒内空气的内能，其能量转化情况与汽油机的压缩冲程相同。解：在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小撮干燥的棉絮，用力将活塞迅速向下压，棉絮燃烧起来，这是因为压缩筒内空气做功，使筒内空气的内能增加；该实验中，压缩筒内空气做功，活塞的机械能转化为筒内空气的内能，与内燃机的压缩冲程的能量转化相同。故答案为：做功；压缩。9．（2分）（2023•苏州）工地上太阳暴晒的钢筋热得烫手，钢筋内能是通过热传递的方式增加的。用切割机切割钢筋，切割片温度急剧上升，该过程内能变化情况与热机的压缩冲程相同。解：工地上太阳暴晒的钢筋热得烫手，钢筋内能是通过热传递的方式增加的；切割机切割钢筋时，切割片克服摩擦做功，机械能转化为内能，使切割片的内能增加、温度升高，该过程内能变化情况与热机的压缩冲程相同。故答案为：热传递；压缩。10．（3分）（2023•镇江）小兵利用图示装置测算酒精的热值。燃烧皿中酒精的质量为12g，烧杯中水的质量为200g，初温为23℃，点燃酒精，当水温升高到43℃时，立即熄灭火焰。该过程水吸收的热量Q＝1.68×104J。他想利用Q放＝Q计算酒精的热值，还需进行的实验操作是测出剩余酒精的质量，他所测算出的热值与真实值相比偏小。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]解：根据题意可得，水吸收的热量Q＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）]×200×10﹣3kg×（43℃﹣23℃）＝1.68×104J；根据题意可知，Q放已知，由q＝可知，还需计算出燃烧酒精的质量，才能计算酒精的热值，所以应测量出剩余酒精的质量；由于存在热量损失，酒精燃烧放出的热量没有被水全部吸收，即Q＜Q放，又因为燃烧掉酒精的质量是一定的，根据q＝可知，所测算出的热值与真实值相比偏小。故答案为：1.68×104；测出剩余酒精的质量；小。11．（3分）（2023•宿迁）反复弯折铁丝，铁丝弯折处会很烫，铁丝内能是通过做功（选填“热传递”或“做功”）的方式增加，此能量的转化与四冲程汽油机的压缩冲程相同。某汽车百公里耗油5kg，这些汽油完全燃烧可放出的热量是2.3×108J。（q汽油＝4.6×107J/kg）解：反复弯折铁丝是通过做功的方式使铁丝的内能增加，此过程是机械能转化为内能。四冲程汽油机的压缩冲程中活塞对燃料混合物做功，使燃料混合物的内能增加，是机械能转化成内能。某汽车百公里耗油5kg，这些汽油完全燃烧可放出的热量Q＝mq＝5kg×4.6×107J/kg＝2.3×108J；故答案为：做功；压缩；2.3×108。12．（3分）（2023•靖江市模拟）小明在探究冰熔化特点时，用酒精灯加热50g的冰，每2分钟完全燃烧的酒精质量均为0.1g，保持加热效率不变时，冰的温度随时间变化的图像如图所示。由此可知：冰全部熔化成水后4分钟吸收热量为1050J，该实验中酒精灯的加热效率为17.5%，BC过程中被加热物质的内能将增加1050J。[c水＝4.2×103J/（kg•℃），q酒精＝3×107J/kg]解：（1）冰熔化过程中温度不变，完全熔化成水后温度才会上升，也就是图中的8min～12min，此时段，水温从0℃上升到5℃，水温升高了5℃，冰化成水后质量不变，m水＝m冰＝50g＝5×10﹣2kg；所以4min中水吸收的热量为：Q吸＝c水m水Δt水＝4.2×103J/（kg•℃）×5×102kg×5℃＝1050J；（2）每2min完全燃烧酒精0.1g，4min燃烧酒精0.2g，所以放出的热量为：Q放＝m酒精q酒精＝0.2g×3×107J/kg＝0.2×10﹣3kg×3×107J/kg＝6000J；加热效率为：η＝×100%＝×100%＝17.5%；（3）BC段物质吸收的热量转化成了物质的内能，所以BC段也加热4min，所以和CD段吸收热量相同为1050J，所以内能增加了1050J。故答案为：1050；17.5；1050。13．（2分）（2023•宜兴市校级模拟）如图所示，在比较水和食用油吸热本领的实验中相比用酒精灯加热，用电加热器加热的优点是：更容易控制水和食用油吸收热量相等，通过比较升高的温度，知道哪种液体吸热本领强。解：相同的电加热器在相同时间内放出的热量相等，相比用酒精灯加热，用电加热器加热的优点是更容易控制水和食用油吸收热量相等；相同质量的水和食用油在相同时间内吸收的热量相等，通过比较升高的温度，可以知道哪种液体吸热本领强。故答案为：热量；升高的温度。14．（3分）（2023•镇江二模）“曲水流觞”是古代诗酒唱酬的一种雅事。酒盏装有质量为50g的酒，在溪水上随溪流动时会降低酒的温度，则酒的内能变小（选填“变大”、“变小”或“不变”），这是通过热传递方式在改变酒的内能；漂流过程中，酒的温度从30℃降低至26℃，会放出680J的热量。[c酒＝3.4×103J/（kg•℃）]解：（1）酒的温度降低，则酒的内能变小；（2）将酒盏漂浮在清冽的溪水上随溪流动，内能会从酒传递到水，使酒的温度降低，所以这是通过热传递的方式在改变酒的内能；（2）酒放出的热量为：Q放＝c酒mΔt＝3.4×103J/（kg•℃）×0.05kg×（30℃﹣26℃）＝680J。故答案为：热传递；变小；680。15．（3分）（2023•锡山区校级四模）2022年11月29日，我国用长征二号F遥十五运载火箭成功将神舟十五号载人飞船发射升空，在火箭携带“载人飞船”加速升空阶段，“载人飞船”的机械能增大（选填“增大”、“减小”或“不变”），火箭与大气间剧烈摩擦使得火箭表面温度急剧升高，这是通过做功的方式增大了火箭的内能，火箭中运用了液态氢做燃料，主要原因是液态氢的热值较大。解：（1）火箭在加速升空的过程中，质量不变，速度增大、动能增大，高度增大，重力势能增大，动能和势能统称为机械能，机械能增大；（2）火箭与大气间剧烈摩擦，克服摩擦做功，使得火箭表面温度急剧升高，这是通过做功的方式增大了火箭的内能；（3）火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较大的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量。故答案为：增大；做功；热值。16．（3分）（2023•盐都区一模）如图是单缸四冲程汽油机工作中的一个冲程，此冲程中气缸内气体内能逐渐增大（增大/减小），工作时飞轮转速为3600r/min，则每秒做功30次。汽油机工作过程中的效率很低，有大量的热散失到空气中而无法自动回收，这是因为能量的转化和转移具有方向性。解：由图示知，两个气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，此过程活塞的机械能转化为气体的内能，所以气体的内能增大。飞轮的转速，飞轮每转两圈，做一次功，完成四个冲程，所以每秒做功30次。因为能量的转化和转移具有方向性，汽油机工作过程中散失到空气中的热量无法自动回收，其效率较低。故答案为：增大；30；方向。17．（3分）（2023•武进区校级模拟）据报道，今年过年期间有儿童往下水道扔鞭炮，酿成严重的人身伤亡事故。下水道内往往会聚积大量沼气（主要成分是甲烷，易燃），被鞭炮点燃后炸飞井盖，将内能转化为机械能，十分危险。假设下水道内沼气体积为2dm3，沼气热值为3.6×107J/m3，爆炸时10%的能量用来对井盖做功，最多能把重达90kg的井盖炸到8m的高度，砸下来后果不堪设想。解：（1）污水井管道中的易燃、易爆气体遇明火爆炸，产生燃气膨胀会对井盖做功，将燃气的内能会转化为井盖的机械能；（2）沼气放出的热量：Q＝Vq＝2×10﹣3m3×3.6×107J/m3＝7.2×104J；根据η＝得能做的有用功：W＝10%×Q＝10%×7.2×104J＝7.2×103J，由W＝Gh可得井盖炸的高度：h＝＝＝8m。内；机械；8。三．实验探究题（共3小题，满分19分）18．（6分）（2023•常州）压缩空气动力车。（1）小明将充满气的气球捆绑在小车上，制成压缩空气动力小车，当气球向右喷气时，静止的小车向左运动起来，如图甲所示，该现象说明力的作用是相互的；还说明力可以改变物体的运动状态。（2）为制造压缩空气动力汽车，工程师将装有压缩空气的钢瓶与空气动力发动机连接，该发动机的一个工作循环分为进气冲程和排气冲程，如图乙所示。发动机对外做功的是进气（进气/排气）冲程，此过程中钢瓶内压缩空气的温度降低。若该发动机的转速为1200r/min，则1s内发动机对外做功20次。汽车行驶一段路程后，钢瓶内压缩空气的密度减小。解：（1）当气球向右喷气时，对给周围的空气有一个向右的力，由于物体间力的作用是相互的，空气也给气球有一个向左的力，所以静止的小车向左运动起来，该现象说明力的作用是相互的，还说明力可以改变物体的运动状态；（2）如图乙所示，进气冲程中压缩空气进入气缸，压缩空气对活塞做功，将内能转化为机械能，钢瓶内压缩空气的内能减少，温度降低；该发动机的一个工作循环分为进气冲程和排气冲程，若该发动机飞轮的转速为1200r/min＝20r/s，则1s内发动机有20个工作循环，对外做功20次；汽车行驶一段路程后，压缩空气的质量减小，体积不变，由ρ＝知钢瓶内压缩空气的密度减小。故答案为：（1）相互的；运动状态；（2）进气；降低；20；减小。19．（7分）（2023•宝应县二模）在“探究不同物质吸热升温现象”的实验中，将质量和初温相同的水、煤油两种液体分别倒入相同容器中，用相同的热源加热，如甲、乙两图所示。每隔相同时间，测量液体的温度，并根据记录的数据画出温度随加热时间变化的图像，如图丙所示。（1）加热过程中，用搅拌棒搅拌的目的是使液体受热均匀（图中搅拌棒未画出）；两种液体吸收热量的多少可通过加热时间（液体升高的温度/加热时间）比较。（2）由水和煤油沸腾前的温度与加热时间的关系图丙可知：若升高相同的温度（均未达到沸腾），水（水/煤油）吸收的热量更多。（3）小明认为利用此装置还可以比较不同燃料燃烧时放出的热量关系，于是增加了相同的装置如图丁，向容器内倒入的煤油与甲、乙装置中的液体质量相等（相等/不相等），对比图丁与图乙，能够比较煤油和酒精的热值，实验中，待燃料酒精和煤油燃烧相同的时间后，小明发现图丁烧杯中煤油升高的温度较高，这不能（能/不能）说明燃料煤油的热值较大。（4）除了图中已经呈现的器材，还需要用到其它测量工具。两个实验都还要用到的其它测量工具是天平。解：（1）实验中使用玻璃棒的目的是使液体受热均匀；根据转换法，两种液体吸收热量的多少可通过加热时间比较；（2）分析图像可知：对于质量相等的水和煤油两种液体，升温较快的是煤油；据此推理，若使两者升高相同的温度，则水加热时间长，水吸收的热量较多；（3）利用上述装置探究不同燃料燃烧时放出的热量与燃料种类的关系。根据控制变量法可知要控制燃料的质量相等然后比较放出的热量的多少，由于燃烧时放出的热量是通过比较容器里的液体吸收的热量的多少判断的，所以图丁的相同装置中，向容器内倒入的液体种类、质量都相同，所以，由于图丁的相同装置的容器内倒入的液体是煤油，所以与其比较的装置中的液体种类相同、质量相等，所以，燃烧相同质量的燃料后应与图乙所示的实验相比较；由Q放＝mq可知，燃料燃烧释放的热量既与燃料的质量多少有关，又与燃料的热值大小有关，而在实验中没有控制燃料的质量相同，故据此不能说明甲的热值较大；（4）观察图知，物质的质量都必须相等，因此还要用天平称量质量，即要用到相同的器材是天平。故答案为：（1）使液体受热均匀；加热时间；（2）水；（3）相等；乙；不能；（4）天平。20．（6分）（2023•姑苏区校级二模）小明想比较铜和铝的比热容，设计了如下实验：（1）将质量相等的铜块和铝块放入冰箱，使它们的温度降低到0℃；（2）取出后，将铜块、铝块再分别放入盛有质量相等、温度都是23℃的水中，并将容器用隔热材料密封，如图所示；（3）一段时间后温度稳定，同时测量甲、乙两容器中水的温度，分别是20℃和17℃。（4）对比数据可判断，铜的温度变化大，铝从水中吸收的热量多，表明铝的比热容大。（以上三空均选填“铝”或“铜”）解：（1）根据已知条件，铜块和铝块原来的温度均到0℃，一段时间后温度稳定，同时测量甲、乙两容器中水的温度，分别是20℃和17℃，即铜、铝的末温分别为20℃和17℃，故可知铜的温度变化大；（2）因同质量水的初温均为23℃，甲、乙两容器中水的末温分别20℃和17℃，故乙图中水的温度变化大，根据Q＝cmΔt，乙图中水放热多，因没有热损失，故铝从水中吸收的热量多；（3）由（1）（2），根据c＝，质量相同的铝和铜，因铝吸热多，而铝的温度变化小，故铝的比热容大。故答案为：铜；铝；铝。四．计算题（共5小题，满分28分）21．（6分）（2023•宿迁模拟）某汽车在水平地面上匀速行驶15000m，汽车发动机产生的牵引力所做的功为3×107J，消耗汽油1kg（假设汽油在发动机气缸内完全燃烧，q汽油＝5×107J/kg，g＝10N/kg）。针对这一过程，求：（1）汽车的牵引力；（2）汽车发动机的效率；（3）若这些汽油完全燃烧放出的热量有84%被20℃、100kg的水吸收，则可使水的温度升高多少摄氏度？（1个标准大气压下）。解：（1）汽车的牵引力F＝＝＝2000N；（2）消耗的汽油完全燃烧放出的热量Q放＝mq汽油＝1kg×5×107J/kg＝5×107J，汽车发动机的效率η＝×100%＝×100%＝60%；（3）水吸收的热量Q吸＝ηQ放＝84%×5×107J＝4.2×107J，水温可以升高的温度Δt＝＝＝100℃，则水的末温为t＝t0+Δt＝20℃+100℃＝120℃，1个标准大气压下水在100℃沸腾，并且沸腾时吸热温度保持不变，所以水的末温实际为100℃，升高的温度为Δt′＝t′﹣t0＝100℃﹣20℃＝80℃。答：（1）汽车的牵引力为2000N；（2）汽车发动机的效率为60%；（3）水吸收的热量可使水的温度升高80℃。22．（6分）（2023•丹阳市校级模拟）氢气﹣汽油发动机采用氢气和汽油两种燃料工作，可进行自由切换，氢气和汽油的热值分别取q氢气＝1.6×108J/kg、q汽油＝4.5×107J/kg。小军驾驶使用上述发动机的轿车沿平直公路从甲地至乙地，两地相距198km，出发时油箱内汽油的质量为10kg。设氢气和汽油在气缸内均完全燃烧，轿车行驶中所受阻力恒定，发动机输出的能量全部用来驱动轿车行驶，全程分两个阶段，如图所示。阶段一：轿车使用氢燃料从甲地出发，以72km/h的速度匀速行驶1h到达丙地，此过程中轿车牵引力的功率为20kW，此过程中发动机的效率为50%。阶段二：从丙地开始，由于氢气不足，小军切换汽油为燃料，轿车仍以72km/h的速度匀速行驶，当到达乙地时油箱中汽油刚好用完。（1）求轿车行驶过程中受到的阻力。（2）求阶段一过程中汽车消耗的氢气质量。（3）求阶段二过程中汽车发动机的效率。解：（1）已知轿车行驶的速度v＝72km/h＝20m/s，轿车牵引力的功率为P＝20kW＝2×104W，由P＝＝＝Fv得，轿车的牵引力：F＝＝＝1000N，由二力平衡条件得，轿车匀速行驶过程中受到的阻力为f＝F＝1000N；（2）第一阶段轿车行驶时间t＝1h，由v＝得，第一阶段轿车行驶的距离为s1＝vt＝72km/h×1h＝72km；在使用氢燃料的情况下，轿车牵引力做的功为：W＝Fs＝1000N×72000m＝7.2×107J，则轿车发动机的效率为：η＝×100%＝50%，氢燃料完全燃烧放出的热量为Q放＝＝＝1.44×108J，由Q放＝q氢气m氢气知，m氢气＝＝＝0.9kg；（3）由v＝可知从甲地到丙地的路程为：s1＝vt＝72km/h×1h＝72km，则从丙地到乙地的路程为：s2＝s﹣s1＝198km﹣72km＝126km；阶段二过程中汽车行驶的时间t＝＝＝1.75h＝6300s，阶段二过程中轿车牵引力做的功为：W＝Pt＝2×104W×6300s＝1.26×108J，油箱内的汽油完全燃烧放出的热量为：Q放′＝q汽油m汽油＝4.5×107J/kg×10kg＝4.5×108J，所以η＝×100%＝×100%＝28%.答：（1）求轿车行驶过程中受到的阻力为1000N；（2）求阶段一过程中汽车消耗的氢气质量为0.9kg；（3）求阶段二过程中汽车发动机的效率为28%。23．（6分）（2023•亭湖区校级模拟）小明用燃气灶烧水时，把质量为2kg、初温为20℃的水加热到100℃，共燃烧了0.02m3天然气（假设天然气完全燃烧）。已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值为8.4×107J/m3。求：（1）水吸收的热量。（2）天然气完全燃烧放出的热量。（3）燃气灶烧水时的效率。解：（1）水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃﹣20℃）＝6.72×105J，（2）天然气完全燃烧放出的热量：Q放＝Vq＝0.02m3×8.4×107J/kg＝1.68×106J；（3）燃气灶烧水的效率：η＝×100%＝×100%＝40%。答：（1）水吸收的热量为6.72×105J；（2）天然气燃烧放出的热量为1.68×106J；（3）燃气灶烧水的效率为40%。24．（6分）（2023•惠山区三模）《天工开物》是我国古代的科学著作，书中记载着大量的古代农业机械。其中这样写道：“凡河滨有制筒车者，堰陂障流绕于车下，激轮使转，挽水入筒，一一顷于枧内，流入亩中，昼夜不息，百亩无忧。”该段文字描述了筒车这样一种以水流作动力，用来取水的机械，如图所示，若接水槽离取水处高4m，水轮上有12个取水筒，一个取水筒每次可取水4kg，筒车旋转一周所用时间为60s。（接水槽离倒水处的高度忽略不计，g取10N/kg）（1）求该筒车旋转一周，一个取水桶对进入接水槽的水所做的功。（2）若水流冲击筒车的功率为40W，求筒车旋转一周取水的机械效率。（3）若采用效率为30%的柴油发动机代替水车旋转一小时抽相同质量的水，需要燃烧柴油的质量是多少克？结果取整。（柴油的热值为：q＝4.2×107J/kg）解：（1）该筒车旋转一周，一个取水桶对进入接水槽的水所做的功：W＝Gh＝mgh＝4kg×10N/kg×4m＝160J；（2）若水流冲击筒车的功率为40W，60s水流冲击筒车的功：W'＝Pt＝40W×60s＝2400J；筒车旋转一周