第十三章 内能与热机
一、选择题(每题3分，共36分)
1．0 ℃的冰全部熔化成0 ℃的水，体积将变小，比较这块0 ℃的冰和熔化后0 ℃的水它们具有的内能，下列说法正确的是( )
A．它们的内能相等 B．0 ℃的冰具有的内能较多
C．0 ℃的水具有的内能较多 D．无法确定
2．图1中属于内能转化为机械能的是( )
图1
3．小丽同学对冰加热，她将冰熔化成水直到沸腾的过程，绘制成如图2所示的温度随时间变化的图像，下列分析正确的是( )
图2
A．水沸腾时温度不变，说明沸腾不需要吸热
B．冰熔化时温度不变，内能不变
C．冰升温比水快，说明冰的比热容比水小
D．图中DE段表示冰的熔化过程
4．实验室中有一瓶酒精，在做实验时已经用去一半，同时由于气温升高酒精的温度升高了，则剩余的酒精的比热容和热值( )
A．都是原来的一半 B．比热容不变，热值是原来的一半
C．比热容不变，热值不变 D．比热容增大，热值增大
5．关于温度、内能和热量，下列说法正确的是( )
A．把－10 ℃的冰块放在0 ℃的冰箱保鲜室中，一段时间后，冰块的内能会增加
B．在汽油机的压缩冲程中，内能转化为机械能
C．用锯条锯木板，锯条的温度升高，是由于锯条从木板吸收了热量
D．我们不敢大口喝热气腾腾的汤，是因为汤含有的热量较多
6．热机的效率较低，为了提高热机的效率，你认为下列方法目前不可能实现的是( )
A．尽量减少因克服摩擦而额外消耗的能量 B．尽量使燃料充分燃烧
C．想办法把燃料放出的热量全部用来做有用功 D．尽量减少各种热损失
7．如图3所示，塞子从试管口跳出，是由于水蒸气对塞子做了功。这个过程中能量的转化情况是( )
6
图3
A．内能转化为机械能
B．化学能转化为内能
C．机械能转化为内能
D．只有内能的转移
8．图4为四冲程汽油机工作过程中的某冲程示意图，该冲程为( )
图4
A．吸气过程
B．压缩过程
C．做功过程
D．排气过程
9．下列关于内燃机的说法正确的是( )
A．汽车的发动机是内燃机
B．蒸汽机、汽轮机、喷气发动机都是内燃机
C．内燃机工作时，压缩冲程将内能转化为机械能
D．先进的制造技术能将内燃机的效率提高到100%
10．下列关于热机和环境保护的说法中，正确的是( )
A．热机排出的尾气没有内能 B．热机的效率能达到100%
C．热机都是使用汽油做燃料 D．热机的大量使用会造成环境污染
11．用两个相同的电热水器给质量为2 kg的物质甲和水加热，它们的温度随加热时间的变化关系如图5所示，据此判断甲物质10 min吸收的热量为[c水＝4.2×103 J·(kg·℃)－1]( )
A．0.84×105 J B．1.2×105 J C．2.52×105 J D．都不是，不能计算
图5
12.用稳定的热源给一个物体均匀加热，得到它的熔化图像如图6所示，那么该物体在固态时的比热容与液态时的比热容之比是( )
A．1∶2 B．1∶1 C．1∶4 D．2∶1
图6
二、填空题(每空2分，共22分)
6
13．汽油机一个工作循环的四个冲程按顺序依次是：吸气冲程、________、做功冲程、排气冲程。汽油机是汽车的“心脏”，气缸外面有“水套”，汽车行驶时水的温度会升高，水的内能会增大，这是通过________的方式改变水的内能的。
14．泉城济南的环城公园既是中外游客的观光胜地，也是市民盛夏时节休闲纳凉的好去处，如图7所示，炎热的夏季，环城公园的周边明显比其他地方凉爽很多，主要是因为水的________比砂石和泥土大。
图7
15.如图8所示，瓶子里装有少量的水，用力打气，瓶塞向上跳起，瓶内有白雾产生，白雾是____________________形成的。瓶塞向上跳起过程中，瓶内气体________，温度降低，内能减小；其能量转化情况与四冲程汽油机的________冲程相同。
图8
16．如图9所示，将气球皮迅速拉长后，立即贴至额头上，额头感觉到气球皮变热，此现象说明的物理知识是____________________。
图9
17．某汽车水箱中装了5 kg的水，发动机运行了一段时间后，水温升高了20 ℃，则在这个过程中，水吸收的热量是____________J。[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
18．一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速是1200 r/min，该汽油机每秒钟内完成________个工作循环，经过________个冲程，做功________次。
三、实验探究题(共28分)
19．(8分)某同学做“探究物质吸热升温的属性”的实验装置如图10所示。
图10
物质
质量m/kg
升高温度ΔT/℃
加热时间t/min
水
0.1
10
2
砂石
0.1
10
1
6
(1)此实验中，砂石和水吸热的多少是通过______________(选填“温度计示数”或“加热时间”)来反映的。
(2)该实验中，除了砂石和水的质量相同、升高的温度相同外，还有____________必须完全相同。
(3)该同学将得到的实验数据记录在表中，分析表格中数据可以得出的初步结论：相同质量的两种物质，升高相同温度时，吸收热量的多少与物质的__________有关。
(4)如果加热相同的时间，质量相同的水和砂石，________升高的温度更高。
20．(20分)木柴、焦炭、木炭等都是常用的燃料，对它们取不同质量进行完全燃烧，得到了下表的数据：
燃料的质量/g
100
200
300
400
燃料完全
燃烧放出
的热量
Q木柴/J
1.3×106
2.6×106
3.9×106
5.2×106
Q焦炭/J
3.0×106
6.0×106
9.0×106
12.0×106
Q木炭/J
3.4×106
6.8×106
10.2×106
13.6×106
(1)从表中的数据可以得到，相同质量的不同燃料，它们完全燃烧所释放的热量是________的；对于同一种燃料，质量越大，完全燃烧所释放的热量越________。
(2)从表中的数据还可以看出，对于同一种燃料，____________和________的比值是不变的，这个不变的比值反映了燃料本身的一种性质，物理学中把它称为________，它是用来描述燃料完全燃烧时，释放热量能力大小的物理量。
(3)完全燃烧0.01 m3的天然气放出的热量是________ J；如果这些热量完全用于加热水，可使________ kg的水温度升高10 ℃；实际加热这些水所燃烧的天然气比上述要多许多，原因是用燃气灶烧水时，除了水吸收的热量外，一部分传给了盛水容器，另外一部分传给了________(答一个即可)。[q天然气＝4.2×107 J/m3，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
(4)在烧水过程中，人们关心的是燃烧天然气所放出的热量中有多少被水吸收，为了衡量水吸收的热量在完全燃烧天然气放出的热量中所占比例，物理中引入______________来描述，我们总是希望它的值越________越好。
四、计算题(共14分)
21．(6分)随着生活条件的改善，小明家住上了新楼房，新房使用的是天然气。小明想：将一壶水烧开究竟需要多少天然气呢？他通过实践收集到如下数据：水壶里放入2000 cm3、20 ℃的水，大火加热直至沸腾；又在物理书中查到天然气的热值为8×107 J/m3。[气压为1个标准大气压，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
(1)烧开这壶水，水需要吸收多少热量？
(2)如果小明家天然气炉具的效率是40%，烧开这壶水，需要燃烧多少天然气？
22．(8分)太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，下表是小明家的太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息。其中太阳辐射功率是指1 h内投射到1 m2
6
面积上的太阳能。求：
太阳照
射时
间/h
装水质量/kg
吸热板面积/m2
水升高的温度/℃
水的比热容/[J·(kg·℃)－1]
太阳辐射功率/[J·(m2·h)－1]
10
100
2.5
50
4.2×103
1.68×106
(1)水在10 h内吸收的热量。
(2)如果水吸收的热量由天然气提供，需要完全燃烧多少立方米的天然气。(天然气的热值为8.4×107 J/m3，天然气完全燃烧的热量全部被水吸收)
(3)太阳能热水器的能量转化效率。
6
1．C
2．C
3．C
4．C 5.A
6．C 7．A 8．C 9.A 10.D
11．C 12．C 13．压缩冲程 热传递 14.比热容
15．水蒸气液化 对外做功 做功
16．做功可以改变物体的内能
17．4.2×105
18．10 40 10
19．(1)加热时间 (2)加热方法
(3)种类(比热容) (4)砂石
20．(1)不同 多 (2)放出热量 质量 热值
(3)4.2×105 10 空气 (4)热效率 大
21．(1)水壶中水的质量：m水 ＝ρ水V水＝1.0 g/cm3×2000 cm3＝2000 g＝2 kg。
水吸收的热量：
Q吸＝c水m水(t2－t1)＝4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(100 ℃－20 ℃)＝6.72×105 J。
(2)Q放＝＝＝1.68×106 J，
V ＝＝＝0.021 m3。
22．(1)Q吸＝cmΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg×50 ℃＝2.1×107 J。
(2)由Q＝Vq，得V＝＝＝＝0.25 m3。
(3)热水器吸收的太阳能：
Q′＝1.68×106 J/(m2·h)×2.5 m2×10 h＝4.2×107 J，
η＝×100%＝×100%＝50%。
6
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