九年级物理13、14章书后题详解.doc

第十三章 内能
第一节 分子热运动
1． 把分子看成球体，一个挨着一个紧密平铺成一层（像每个围棋格子中放一个棋子一样）组成一个单层分子，边长为1cm。该正方形中约有多少个分子？这些分子数目大约是全球人口数目的多少倍？
答：分子的直径约为10-10m，1cm的长度内能并排排列110-2m/1×10-10m=个分子。
边长为1cm的正方形中能排列的分子数为108×108=1016个分子。
世界人口总数约为70亿，1cm2的正方形中分子数是世界人口总数的1016/7×109=1.4×106倍。
2． 扩散现象跟人们的生活密切相关，它有时对人们有用，例如腌制鸭蛋就是通过扩散使盐进入蛋中；它有时有对人们有害，如人造木板粘接剂中的甲醛扩散在空气中造成环境污染。请你分别列举一个扩散现象有用和有害的实例。
答案：有害的扩散现象：煤气泄漏；房间里有人吸烟；臭气熏天。
有益的扩散现象：花香四溢；对制糖水；酒香不怕巷子深。
3． 两个杯子中分别盛有质量相同的冷水和热水，杯中放入糖块，经过相同的时间后（两杯中的糖块都还没有完全溶解），品尝杯中的水，哪一个更甜？为什么？
答案：热水更甜。因为热水温度高，糖溶化后扩散得快。
4． 把干净的玻璃板吊在弹簧测力计的下面（例如用吸盘吸住玻璃板或用细线绑住玻璃板），读出测力计的示数。使玻璃板水平接触水面，然后稍稍用力向上拉玻璃板（图13.1-8）。弹簧测力计的示数有什么变化？解释产生这个现象的原因。

答案：弹簧测力计的示数变大。这是因为玻璃板与水的接触面之间的距离在分子作用力的范围内，向上稍微拉玻璃板时，玻璃分子与水分子的间距变大，作用力表现为引力，因此弹簧测力计的示数将变大。

5． 下表归纳了固、液、气三态物质的宏观特性和微观特性，请完成这个表格。
物态
微观特性
宏观特性
分子间距离
分子间作用力
有无固定形状
有无固定体积
固态

很大

液态
较大
较大

气态
很大

答案：
物态
微观特性
宏观特性
分子间距离
分子间作用力
有无固定形状
有无固定体积
固态
很小
很大
有
有
液态
较大
较大
无
有
气态
很大
很小，几乎没有
无
无

第二节 内能
1． 请分析在以下过程中，冰粒、火箭箭体和子弹的内能是在增大还是减小？机械能在增大还是减小？
（1）云中形成的冰粒在下落中，温度逐渐升高变成雨滴。
（2）火箭从地面向上发射过程中，火箭外壳和大气摩擦后温度越来越高。
（3）子弹击中一块木板，温度升高。
答案：（1）冰粒下落过程中克服与空气的摩擦力做功，温度不断升高，因此机械能在减小，内能在增大。
（2）火箭在加速上升的过程中，由于高度和速度增大，因此箭体的机械能在增大；由于温度升高，因此内能在增大。
（3）子弹击中木板克服与木板的摩擦力做功，速度不断减小，因此机械能在减小；温度升高，因此内能在增大。
2． 用物体改变内能的方式说明“炙手可热”和“钻木取火”的含义。
答案：“炙手可热”是通过热传递改变内能。“钻木取火”是通过做功的方式改变内能。
3． 生活中有时通过加强热传递直接利用内能，有时又通过阻碍热传递防止内能转移。请你各举两个实例。
答案：煮好的鸡蛋要迅速凉下来，可以把鸡蛋直接放入冷水中浸泡，加快热传递，使鸡蛋的内能减小，温度降低。冬天，用热水袋暖手时，可以用手直接捂住热水袋，加快热传递，使手的内能增加，温度升高。
把金属汤勺放在热汤中，一会儿后用手摸勺柄会感到烫手。所以汤勺的勺柄通常是用橡胶、木头或陶瓷做成的，阻碍热传递，防止内能转移。保温杯的杯壁是双层的，不利于传热，可以阻碍热传递，防止内能转移。冬天穿的羽绒服，不利于传热，可以阻碍身体的热向外传递，防止内能转移。
4． 把图钉按在铅笔的一端，手握铅笔使图钉在粗糙的硬纸板上来回摩擦，然后用手感觉图钉温度的变化，并解释这种变化。
答案：摩擦后的图钉变热，是因为通过克服摩擦力做功，机械能转变成了内能，图钉的内能增大，温度升高。这是通过做功的方式改变物体的内能。
第三节 比热容
1． 关于比热容，下列说法中正确的是：（ ）
A．物体的比热容跟物体吸收或放出的热量有关；
B．物体的质量越大，它的比热容越大；
C．物体的比热容是物体本身的一种属性，与温度、质量都没有关系。
答案：C
2． 相同质量的铝和铜，吸收了相同的热量，下列说法正确的是：（ ）
A．铝上升的温度较高；
B．铜上升的温度较高；
C．铝和铜上升的温度相同。
答案：B
3． 在烈日当空的海边玩耍，你会发现沙子烫脚，而海水却是凉凉的。这是为什么？
答案：由于沙子的比热容比水的比热容小，在吸收相同的热量时，与水同样质量的沙子温度升得更高，所以在烈日当空的海边，沙子比海水热得多。
4． 质量为2kg的某种物质温度从20℃升高到40℃时，吸收的热量是1.88×104J，该物质的比热容是多少？
答案：0.47×103J/（kg•℃）
5． 有一根烧红的铁钉，温度是800℃，质量是1.5g。它的温度降低到20℃，要放出多少热量？
答案：538.2J

第十四章 内能的利用
第一节 热机
1. 除了飞机、汽车、摩托车之外，你还知道哪些地方用到了热机？你列举这些热机中哪些是内燃机？
答案：除了飞机、汽车、摩托车之外，还有轮船、拖拉机、收割机、推土机、压路机、坦克等都使用了热机，这些热机都是内燃机。火车可分为电力机车、内燃机车和蒸汽机车，其中内燃机车使用的是内燃机。
2. 在图14.1-6中，甲为四冲程内燃机吸气冲程的示意图，图中画了吸气冲程中活塞和曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况。请在图乙、丙、丁中，分别画出压缩、做功、排气冲程中活塞和曲轴和进气门、排气门的开闭情况。

3. 从能量转化的角度看，一台四冲程内燃机在一个循环中
（1）哪个冲程存在着化学能转化成内能的过程？
（2）哪个冲程存在着内能转化成机械能的过程？
（3）哪个冲程具有很明显的机械能转化为内能的过程？
答案：（1）做功冲程中，燃料燃烧，化学能转化为内能
（2）做功冲程中，内能转化为机械能
（3）压缩冲程中，机械能转化为内能

4. 柴油机和汽油机的工作过程有什么相同点，有什么不同点？
答案：

汽油机
柴油机
工作过程
吸气冲程
不同
吸入汽缸内的是空气和汽油的混合物
吸入汽缸内的只是空气
相同
进气门打开，排气门关闭
压缩冲程
不同
燃料空气混合物被压缩，燃气体积小，压强大，温度高
空气被压缩得很厉害，空气体积更小，压强更大，温度更高
相同
两个气门都关闭，机械能转化为内能
做功冲程
不同
火花塞产生电火花，使燃料燃烧。
点燃式
喷油嘴喷出雾状柴油，遇热空气燃烧。压燃式
相同
两个气门都关闭，内能转化为机械能
排气冲程
进气门关闭，排气门打开排出废气

第二节 热机的效率
1. 汽油的热值为4.6×107J/kg，这个数值究竟有多大？有人通过一个具体的例子来认识汽油热值的大小：一个60kg的人，从大厦的1楼步行到第11楼（走了10层），每层楼的高为3m，他克服重力做了多少焦耳的功？如果汽油完全燃烧获得的焦耳数和这些功相等，需要汽油的质量是多少？这大约相当于生活中什么物体的质量？
答案：人克服重力做功1.8×104J，物体质量390mg，相当于一片药粒的质量。
2. 如果燃烧干木柴和燃烧煤油放出的热量相等，干木柴的质量应该等于煤油质量的几倍？请列出相关计算式来说明理由。
答案：3.8倍
3. 全球汽车保有量在迅速增长，截至2011年，全球处于使用状态的汽车数量已突破十亿辆，每辆汽车每年耗油1.8t，汽车内燃机的效率平均值取30%，如果能把内燃机效率提高1%，全球每年可以节约多少燃油？
答案：每辆汽车做有用功所需燃油0.54t，提高效率后，所需燃油量1.74t，每辆车每年节约燃油0.06t，十亿辆车每年节约燃油6×107t。
4.提高热机的效率具有哪些积极的意义。请你列出一个回答问题的提纲，不必展开陈述。
答案：减小有害气体的排放量，降低对空气的污染。
减小燃料的消耗，节约能源。
第三节 能量的转化和守恒
1. 一支向高空瞄准的步枪，扣动扳机后射出一颗子弹，子弹没有击中目标，最后下落陷在土地中.请你说出以上过程中发生了哪些能量转化。
答案：火药的燃烧：化学能转化为内能；子弹射出：内能转化为机械能；和空气摩擦：机械能转化为内能；落地过程：重力势能转化为动能；陷入土地：机械能转化为内能。
2. 请从能量转化的角度具体说明以下效率的意义。
（1）某太阳能电池工作的效率是16%；
（2）某电动机工作的效率是83%；
（3）某锂电池充电时的效率是99%；
（4）某柴油机工作的效率是35%；
（5）某电热水器工作的效率是87%
答案：（1）太阳能电池把接收到的太阳能的16%转化成电能；
（2）电动机把其消耗掉的电能的83%转化为机械能输出；
（3）锂电池把其消耗掉的电能的99%转化成化学能储存起来；
（4）柴油机把柴油燃烧时释放的能量的35%转化成机械能；
（5）电热水器把其消耗电能的87%转化成内能。
3. 小华家使用的是天然气热水器，该热水器的铭牌标明了它的热效率，表示该热水器工作时，天然气完全燃烧所消耗的化学能有多大比例转化成水的内能。小华尝试估测该热水器的热效率，以核对铭牌上的数值是否准确，他把家里的自动洗衣机的水量设置为40L，用热水器输出的热水注入洗衣机，当注入水的体积达到40L时，洗衣机便会自动停止注水，已知当时自来水的温度是15℃，热水器输出热水的温度是40℃，注水前天然气表的示数是2365.89m3，注水后变为2366.05m3,天然气的热值为3.2×107J/m3,请你估测该热水器的热效率。
答案：水吸收的热量4.2×106J，天然气释放的热量5.12×106J，效率82%
4. 释放化学能的过程不断发生在你的体内。食物也是一种“燃料”，营养成分在人体细胞里与氧结合，提供细胞组织所需的能量。这种过程没有火焰，但化学能同样可以转变为内能，因此人的体温保持在37℃左右。从能量守恒的角度说说，食物提供的化学能还转变为那些能量？
人体摄入的能量（营养师常称之为热量）过多、过少，都有损于健康。对于正在长身体的初中学生，每天应该摄入多少能量？应该如何调整饮食？查阅资料、进行调查，写一篇科学报告，并与同学交流。

答案：人吃食物，把食物储藏的能量转化为人的内能，使人们保持体温；转化为机械能，使人们能够进行日常活动，能够走、跑、跳，能够说话、唱歌；另外维持呼吸、心跳、血液流动等。人的一切生理活动都需要能量，没有食物提供的能量，人就无法生存。

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