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课时训练(十) 内能 内能的利用
(限时30分钟)
|基础巩固|
一、单项选择题
1.[2019·娄底]学习了分子动理论之后,小明总结了很多生活中与分子动理论有关的现象,下列总结中不正确的是 ( )
A.“花气袭人知骤暖”说明分子的热运动与温度有关
B.人造木板黏合剂中的甲醛扩散到空气中造成环境污染
C.用透明胶带揭下纸上写错的字,是因为胶带与纸之间有相互的斥力
D.“破镜不能重圆”是分子间的距离太大,作用力变得十分微弱
2.[2019·成都]关于分子和物体内能,下列说法正确的是 ( )
A.杯子里的水可以任意倒出,说明水分子间没有引力
B.固体间能扩散,表明固体物质分子是运动的
C.把0 ℃的冰块加热熔化成0 ℃的水,其内能不变
D.用力搓手,手发热是通过热传递增加手的内能的
3.[2018·南京]汽车紧急刹车时,轮胎温度急剧升高,内能增大,图K10-1中四个实例中改变物体内能的方式与之相同的是 ( )
图K10-1
4.[2018·滨州]如图K10-2所示是内燃机工作循环中的一个冲程,它是 ( )
图K10-2
A.压缩冲程,将化学能转化为内能
B.压缩冲程,将机械能转化为内能
C.做功冲程,将内能转化为机械能
D.做功冲程,将机械能转化为内能
5.[2018·桂林]经常下厨的小关发现,同时用相同的锅和燃气灶加热质量相等、初温相同的水和食用油,油的温度总是升高得快些,这是因为 ( )
A.水的比热容小,吸热后温度升高得慢
B.油的比热容小,吸热后温度升高得快
C.在相同的时间内,水吸收的热量较多
D.在相同的时间内,油吸收的热量较多
6.[2014·鄂尔多斯]关于温度、内能和热量,下列说法正确的是 ( )
A.晶体在熔化过程中吸收热量,温度不变,内能增加
B.汽油机在压缩冲程中汽缸内气体温度降低,内能减小
C.温度相同的同种物质,分子个数越多,物体的内能越小
D.内能相同的两个物体间一定不会发生热传递
7.[2019·深圳]下列说法正确的是 ( )
A.燃料燃烧越充分,它的热值就越大
B.内燃机用水作冷却液,是因为水的比热容较大
C.两个削平的铅块被紧压在一起不易分开,是因为分子间只有引力,没有斥力
D.腌制咸鸭蛋,利用了分子在不停地做有规则运动
8.[2018·成都]小册在家煮汤圆,有关煮汤圆过程中的物理知识,下列说法正确的是 ( )
A.刚从冰箱冷冻室取出的速冻汤圆没有内能
B.汤圆内能增大是通过热传递方式来实现的
C.汤圆在煮的过程中体积变大是因为分子间存在斥力
D.汤圆煮熟关火后水不再沸腾是因为水分子停止运动
9.[2018·菏泽]关于热学知识,下列说法错误的是 ( )
A.寒冷的冬天,双手互搓会使手的温度升高,这是用做功的方式改变内能
B.刚煮熟的鸡蛋放在冷水中,鸡蛋的温度降低
C.汽油机的压缩冲程是把内能转化为机械能
D.用水作为汽车发动机的冷却剂,是因为水的比热容较大
10.[2018·达州]对于图K10-3中所示的四幅图,下列说法正确的是 ( )
图K10-3
A.图甲中软木塞飞出时,管内水蒸气的内能增加
B.图乙中两个压紧的铅块能吊起钩码,主要是因为分子间存在引力
C.图丙中活塞向上运动是内燃机的做功冲程
D.图丁中小朋友下滑时,内能转化为机械能
11.[2018·南京]如图K10-4甲所示是“探究不同物质吸热升温的现象”的实验装置,两个相同的易拉罐中分别装有质量和初温都相同的a、b两种液体,用相同的装置加热,根据记录的实验数据绘制的温度与时间的关系图像如图乙所示,下列说法中正确的是 ( )
图K10-4
A.组装器材时,先确定上面铁圈的高度
B.升高相同温度,a液体吸收的热量更多
C.a液体的比热容小于b液体的比热容
D.不添加器材,利用本实验装置还可以比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量
二、填空题
12.四冲程内燃机的工作过程由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程组成。如图K10-5所示是内燃机的
冲程。一台某型号单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1200 r/min,则汽油机每秒钟对外做功 次。
图K10-5
13.[2019·武威]“端午浓情,粽叶飘香”,“粽叶飘香”说明了 。把酒精和水在长玻璃管中混合后,发现总体积减小,该实验说明了分子间存在 。
14.[2018·十堰]如图K10-6所示,十堰人都爱吃牛肉面。牛肉面在制作过程中,很远的地方都能闻到香味,这是由于分子的 造成的。将一碗牛肉面端起来感觉很烫手,这是通过 的方式增加了手的内能。夹起牛肉面的筷子是 (选填“省力”“等臂”或“费力”)杠杆。
图K10-6
15.[2012·鄂尔多斯]冬天,小刚手捂热水袋暖手,是通过 (选填“热传递”或“做功”)的方式使手的内能增加的。若热水袋内有1 kg的热水,温度从85 ℃降到35 ℃,则热水放出的热量是 J。[水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃)]
16.[2016·鄂尔多斯]小明的妈妈用冷水冷却滚烫的鸡蛋,鸡蛋的温度降低,内能 (选填“增大”“减小”或“不变”)。若水的质量是1 kg,初温为20 ℃,鸡蛋放出的热量是4.2×104 J,鸡蛋取出时水的温度为 ℃。[c水=4.2×103 J/(kg·℃),不计热量损失]
17.[2015·鄂尔多斯]2015年5月8日,中俄发表声明:推进中俄东线天然气管道建设,同时加强利用核能领域的战略合作。核能为 (选填“一次能源”或“二次能源”)。0.21 m3天然气完全燃烧放出的热量,可使质量为50 kg的室温下的水温度升高 ℃。[q天然气=4.0×107 J/m3,c水=4.2×103(J/kg· ℃)]
三、实验探究题
18.[2018·包头]在探究“不同物质的温度变化与吸热关系”实验中,取质量和初温都相同的甲、乙两种液体,分别装入相同烧杯中,用相同的加热器加热,如图K10-7Ⅰ所示。
(1)图Ⅱ为某时刻的温度,其示数为 ℃。
(2)根据实验数据,作出了甲、乙两种液体的温度随加热时间变化的图像,如图Ⅲ所示。分析图Ⅲ可知,吸收相同热量, 液体升温更高; 液体更适合作汽车发动机的冷却液。
图K10-7
(3)若甲、乙液体从图Ⅲ所示的初温分别升高到40 ℃和35 ℃,吸收热量之比为2∶1,则甲、乙液体的比热容之比为 。
四、计算题
19.[2018·聊城]在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中,用酒精灯给烧杯中的水加热,烧杯中盛有20 ℃、质量为100 g的水,在标准大气压下加热至沸腾,假如完全燃烧酒精3 g。[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),酒精的热值为3.0×107 J/kg]
(1)求水吸收的热量。
(2)求此过程中酒精灯烧水的热效率。(结果精确到1%)
(3)科学研究表明:1 g、100 ℃的水汽化成同温度的水蒸气需要吸收2.26×103 J的热量。水开始沸腾后持续观察沸腾现象,同时发现水的质量减少了5 g,求此过程中水汽化成水蒸气所吸收的热量。
|挑战自我|
20.[2019·福建]下表列出了一些物质的比热容,根据表中数据,下列判断正确的是 ( )
物质
水
煤油
冰
铝
铜
比热容/[J·
(kg·℃)-1]
4.2×
103
2.1×
103
2.1×
103
0.88×
103
0.39×
103
A.不同物质的比热容一定不同
B.物质的状态发生变化,比热容不变
C.质量相等的铝和铜升高相同的温度,铝吸收的热量更多
D.质量相等的水和煤油吸收相同的热量,水升高的温度更多
21.[2018·泰安]某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9 km,用时5 min45 s,消耗燃油1.5 kg,已知汽车的牵引力是2000 N,燃油的热值为4.6×107 J/kg,假设燃油完全燃烧。通过计算可知,下列结果正确的是 ( )
①汽车行驶速度是20 km/h
②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.9×107 J
③汽车牵引力做功的功率是30 kW
④汽车发动机的效率是20%
A.只有①和② B.只有②和③
C.只有①和④ D.只有②和④
22.[2014·鄂尔多斯]北方的冬天,戴眼镜的同学从寒冷的室外进入温暖的室内,镜片会蒙上一层小水珠,这是一种 (填物态变化名称)现象。“暖气”中用循环流动的水作散热物质,是因为水的 大。某暖气公司锅炉的出水温度80 ℃,回水温度60 ℃,每小时循环水量为5 t,锅炉正常工作1 h向用户释放了
J的热量。[c水=4.2×103 J/(kg·℃),不计热量的损失]
23.[2017·鄂尔多斯]近几年鄂尔多斯市蔬菜价格逐年攀升,但种植蔬菜的大棚逐年减少,小刚想利用所学的知识对大棚进行节能改造。查询资料可知,本地区冬季太阳能集热管每平方米面积上平均每天可接收的太阳能是1.7×107 J。用300 m2集热管接收的太阳能代替煤,煤的热值是3×107 J/kg,平均一星期可节约煤 t(煤完全燃烧)。太阳能为 (选填“一次能源”或“二次能源”)。
24.[2018·鄂尔多斯]电热水壶是人们常用的家用电器。若在家庭电路中只有电热水壶工作,标有“3000 r/(kW·h)”的电能表的铝盘在10 min内转了500 r,电热水壶消耗的电能为 J。若加热效率为90%,则水吸收的热量为 J。如果水吸收的这部分热量用煤气来加热,至少需要完全燃烧煤气 m3。(不考虑热量损失,q煤气=4×107 J/m3)
25.[2018·抚顺]图K10-8是一辆警车,空车质量为2.72 t。某次执行任务时,警车以108 km/h的速度沿水平路面匀速直线行驶时的输出功率为60 kW。(g取10 N/kg)
(1)车上警察的总质量为280 kg,轮胎与路面接触的总面积为1000 cm2,车静止时对水平路面的压强是多少?
(2)警车以108 km/h的速度水平匀速直线行驶时,所受阻力是多少?
(3)若警车发动机的效率为40%,则以60 kW的输出功率行驶10 min,消耗多少千克的柴油?(柴油的热值取4.0×107 J/kg)
图K10-8
26.[2019·山西]“创新”小组的同学们调查发现,雨雪天气里汽车后视镜会变模糊,影响行车安全。同学们设计了给后视镜除雾、除霜的加热电路。如图K10-9所示是加热电路原理图,电源电压为100 V,加热电阻R1与R2阻值均为100 Ω,电路低温挡除雾,高温挡除霜。同学们对电路进行模拟测试,开启除霜模式加热后视镜1 min,用温度传感器测得其温度升高了6 ℃。已知后视镜玻璃质量为0.5 kg,玻璃的比热容约0.8×103 J/(kg·℃)。求:
(1)除霜模式下,电路中的电流。
(2)除霜模式下,电路的加热效率。
图K10-9
【参考答案】
1.C [解析]花气袭人说明扩散现象很明显,这是由于分子运动更剧烈导致的,温度越高,分子热运动越剧烈,故A正确,不符合题意。一切分子都在不停地做无规则运动,故黏合剂中的甲醛也会扩散到空气中,从而造成环境污染,故B正确,不符合题意。用胶带揭下纸上的错字,是因为胶带与错字之间有相互作用的引力,故C错误,符合题意。分子间距离越大,分子间作用力越小;当分子间的距离大于分子直径10倍时,分子间的作用力已经微弱到几乎可以忽略,故D正确,不符合题意。
2.B [解析]分子之间既有引力也有斥力,A错误;冰熔化成水要吸热,内能增加,C错误;用力搓手,温度升高是做功改变了手的内能,D错误。
3.A
4.C
5.B
6.A
7.B
8.B
9.C [解析]搓手时克服摩擦做功,是通过做功的方式改变物体内能的,A正确,不符合题意;刚煮熟的鸡蛋温度高于冷水的温度,放入冷水后,鸡蛋放出热量,温度降低,B正确,不符合题意;汽油机的压缩冲程,机械能转化为内能,C错误,符合题意;水的比热容比较大,常用来作冷却剂,D正确,不符合题意。
10.B
11.C [解析]组装器材时,应先放上酒精灯,确定下面铁圈的高度,再在下面铁圈上放上易拉罐,最后确定上面铁圈的高度,故A错误;由题图乙可知,升高相同的温度,a液体加热时间短,吸收的热量少,故B错误;两液体的质量和初温均相同,用相同的装置加热,在相等的时间内吸收的热量相等,而a液体上升的温度更多,根据Q=cmΔt可知,a液体的比热容小于b液体的比热容,故C正确;要比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量,必须至少用到两种燃料,不添加器材,利用本实验的装置无法完成,故D错误。
12.压缩 10
13.分子在不停地做无规则运动 间隙
14.无规则运动 热传递 费力
15.热传递 2.1×105
16.减小 30
17.一次能源 40
18.(1)39
(2)乙 甲
(3)3∶2
[解析](2)由图Ⅲ可知,吸收相同热量,即加热相同时间时,乙液体升温更高,由Q吸=cmΔt可知,乙液体的比热容较小,甲液体升温较低,它的比热容较大,所以甲液体更适合作汽车发动机的冷却液。(3)由图Ⅲ可知,两种液体从初温分别升高到40 ℃和35 ℃,甲的温度变化为Δt甲=20 ℃,乙的温度变化为Δt乙=15 ℃,由题意可知,甲和乙的质量相同,所以甲、乙液体的比热容之比为c甲c乙=Q甲mΔt甲Q乙mΔt乙=Q甲Q乙×Δt乙Δt甲=21×15℃20℃=32。
19.解:(1)水吸收的热量
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×0.1 kg×(100 ℃-20 ℃)=3.36×104 J。
(2)酒精完全燃烧放出的热量
Q=qm'=3.0×107 J/kg×3×10-3 kg=9×104 J,
则烧水效率η=Q吸Q=3.36×104J9×104J≈37%。
(3)由题意知,5 g水汽化成水蒸气所吸收的热量
Q吸'=2.26×103 J/g×5 g=1.13×104 J。
20.C [解析]一般情况下,不同物质的比热容不相等,据比热容表可知,有些物质的比热容也是相等的,故A错误;水和冰属于同种物质,状态不同,比热容不同,说明物质状态发生改变,其比热容也改变,故B错误;根据公式Q=cmΔt可知,当m和Δt一定时,铝的比热容比铜大,所以铝吸收的热量更多,故C正确;根据公式Q=cmΔt可知,当Q和m一定时,水的比热容比煤油大,所以煤油升高的温度更多,故D错误。
21.D [解析]汽车行驶的速度为v=st=6900m345s=20 m/s=72 km/h,故①错误;消耗的燃油完全燃烧放出热量Q=qm=4.6×107 J/kg×1.5 kg=6.9×107 J,故②正确;汽车牵引力的功率P=Fv=2000 N×20 m/s=4×104 W=40 kW,故③错误;汽车发动机的效率η=WQ=FsQ=2000N×6900m6.9×107J=20%,故④正确。故选D。
22.液化 比热容 4.2×108
23.1.19 一次能源
24.6×105 5.4×105 1.35×10-2
25.解:(1)车静止时对水平路面的压力
F=G总=(m车+m人)g=(2.72×103 kg+280 kg)×10 N/kg=3×104 N,
车静止时对水平路面的压强
p=FS=3×104N1000×10-4m2=3×105 Pa。
(2)v=108 km/h=30 m/s,P=60 kW=60000 W;
匀速行驶时,警车水平方向受力平衡,所受阻力等于牵引力,
即f=F牵=Pv=60000W30m/s=2000 N。
(3)警车做的功W=Pt=60000 W×10×60 s=3.6×107 J,
需要车燃烧柴油释放的能量Q=Wη=3.6×107J40%=9×107 J,
消耗柴油的质量m=Qq=9×107J4.0×107J/kg=2.25 kg。
26.解:(1)由电路图可知,当开关S、S1闭合后,电阻R2被短路,此时电路为R1的简单电路,处于高温除霜状态,
电路中电流为I=UR1=100V100Ω=1 A。
(2)高温除霜模式下,电路工作1 min消耗的电能
W=UIt=100 V×1 A×60 s=6×103 J,
此过程中玻璃吸收的热量
Q吸=c玻璃m玻璃Δt=0.8×103 J/(kg·℃)×0.5 kg×6 ℃=2.4×103 J,
除霜时电路的加热效率η=Q吸W=2.4×103J6×103J=40%。
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