专题11 内能及其利用
一、选择题
1.【2017•泰安卷】下列常见的自然现象,能用分子热运动知识解释的是( )
A.春天,柳枝吐芽 B.夏天,山涧瀑布
C.秋天,菊香满园 D.冬天,雪花飘飘
【答案】C
【解析】
柳枝吐芽是植物的生长现象,不是分子的运动,故A不合题意;山涧瀑布是水在重力作用下流动形成的,是机械运动,故B不合题意;菊香满园是花香分子不停地做无规则运动的结果,故C符合题意;雪花飘飘是物体的运动,不是分子的运动,分子的运动是肉眼看不到的,故D不合题意;故应选C。
【考点定位】分子的热运动
2.【2017•泰安卷】关于分子热运动及热现象,下列说法正确的是( )
A.固体很难被压缩,说明分子间存在斥力
B.扩散现象只能发生在气体与液体中
C.物体吸收热量,温度一定升高
D.﹣20℃的冰块内没有内能
【答案】A
【考点定位】分子间的作用力;内能的概念;扩散现象
3.【2017•泰安卷】四冲程内燃机工作时,将内能转化成机械能的冲程是( )
A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程
【答案】C
【解析】
在四冲程内燃机的四个冲程中,压缩冲程中活塞压缩气体对其做功,将机械能转化为内能;做功冲程是将内能转化为机械能,故应选C。
【考点定位】内燃机的四个冲程
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4. 【2017•广州卷】甲、乙两杯水温度各为,下列说法正确的是( )
A. 只有加热才能使水升温
B. 甲杯中水的内能一定比乙杯中的小
C. 乙杯中水的温度降低,水的内能一定减小
D. 甲杯中的水分子运动一定比乙杯中的剧烈
【答案】C
【解析】A. 进行热传递可以使两杯水升温,热传递不一定是加热,A错误;B. 内能与温度和质量有关,质量不知哪杯水多,因此B错误;C.乙杯中水的温度降低,水的内能一定减小,C正确;D. 温度越高,分子运动越剧烈;乙杯中的水分子运动一定比甲杯中的剧烈,D错误;故选C。
考点:内能影响因素 分子热运动。
5、【2017•自贡卷】关于物质的比热容,下列说法中正确的是( )
A、比热容是物质的一种属性,只和物质的种类有关; B、同种物质质量越大比热容就越大;
C、因为水的比热容较大所以比较适合做冷却剂; D、物质的状态发生变化时其比热容一般不变。
【答案】C
考点:比热容的概念.
6. 【2017•广州卷】甲、乙两物体质量都为1kg,丙物体质量为2kg,三个物体温度都升高,吸收热量如图7,以下说法正确的是( )
A. 乙的比热容与丙的相等
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A. B.甲的比热容与乙的大
B. 甲的温度升高,需吸收2000J的热量
C. 甲、乙的温度都降低,乙比甲放出的热量多
【答案】B
【解析】A.根据Q=cm△t,乙丙的质量和吸收的热量相同,比热容与温度变化成反比,乙的温度变化小,乙的比热容比丙的大,A错误; B. 根据Q=cm△t,甲乙质量相等,温度变化相同,比热容与吸收热量成正比。甲吸收热量比乙多,因此甲的比热容与乙的大,B正确;C. 从图像看出,甲的温度升高1℃,需吸收3000J的热量,C错误;D.根据B选项分析,甲、乙的温度都降低1℃,甲比乙放出的热量多,D错误;故选B。
考点:比热容大小。
7.【2017•盐城卷】下图表示的四冲程汽油机工作循环中的( )
A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程
【答案】A
【解析】
由图可知,进气门打开,排气门关闭,活塞向下运动,所以是吸气冲程,故A正确,选项BCD错误。答案为A。
考点:内燃机工作过程
8.【2017•盐城卷】端午节,小红一进家门便闻到粽子的香味,这一现象表明( )
A.分子间有间隙 B.分子间存在引力
C.分子间存在斥力 D.分子在永不停息地运动
【答案】D
【解析】
闻到了粽子的香味,说明粽子的香味分子不停地做无规则的运动,扩散到空气中,被小红闻到了。不能说明分子间的作用力和分子的组成情况,故选项ABC错误,D正确为答案。
考点:分子无规则运动
9、【2017•舟山卷】下列各项都能使下图瓶内铁屑内能增加,其中属于做功的是( )
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A、不断晃动瓶子
B、用酒精灯加热
C、用手捂瓶子
D、在烈日下照射
【答案】A
【考点定位】物体内能的改变方法
10. 【2017•枣庄卷】下列关于分子的说法中,正确的是( )
A.所有物质的分子都是规则排列的 B.在0℃时,所有物质的分子都停止了运动
C.分子之间的引力和斥力总是同时存在 D.固体的分子间只有引力,没有斥力
【答案】C
【解析】
A、固体分晶体和非晶体,晶体的分子是规则排列的,非晶体的分子是规则排列的,故A错误;
B、分子在永不停息地做无规则运动,在0℃时,所有物质的分子仍然在做无规则运动,故B错误;
C、分子间同时存在着相互作用的引力和斥力,故C正确;
D、任何分子间都存在相互作用的引力和斥力,二者同时存在,故D错误.
故选C.
考点:分子动理论的其它内容及应用.
11. 【2017•枣庄卷】如图是某内燃机工作时的能量流向图,该内燃机的热机效率是( )
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A.25%
B.35%
C.40%
D.75%
【答案】B
考点:热机的效率.
12、【2017•绍兴卷】如图所示是某轿车发动机的四冲程汽油机的一个工作循环示意图。表示做功冲程的是( )
A、B、C、D、
【答案】C
【解析】
A、进气门开启,气体流入汽缸,是吸气冲程;不符合题意;B、两气门都关闭,活塞上行,汽缸容积变小,是压缩冲程,不符合题意;C、两气门都关闭,活塞下行,汽缸容积变大,是做功冲程,符合题意;D、排气门开启,气体流出汽缸,是排气冲程;不符合题意;故应选C。
【考点定位】热机
13.【2017•杭州卷】将一高温物体与一低温物体接触达到相同温度(两物体与外界没有热量交换),则有( )
A.高温物体放出的热量一定大于低温物体吸收的热量
B.高温物体放出的热量一定等于低温物体吸收的热量
C.高温物体降低的温度一定大于低温物体升高的温度
D.高温物体降低的温度一定等于低温物体升高的温度
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【答案】B
【解析】
将一高温物体与一低温物体接触达到相同温度,由于不知它们的初始温度,故无法判定温度的高低,故CD错误;则高温物体放出热量,低温物体吸收热量,放出的热量等于放出的热量,故B正确,A错误;故应选B。
【考点定位】热传递
14.【2017•杭州卷】如图,汽油机处于工作过程中的某个冲程,对此冲程下列叙述正确的是( )
A.压缩冲程,机械能转化为内能
B.压缩冲程,内能转化为机械能
C.做功冲程,机械能转化为内能
D.做功冲程,内能转化为机械能
【答案】A
【解析】
如图,进气门和排气门都是关闭的,活塞上行,可以判断是压缩冲程,在压缩冲程中机械能转化为内能,故A正确、BCD错;故应选A。
【考点定位】内燃机的四个冲程
15.【2017•岳阳卷】随着人们的生活水平的提高,汽车走进千家万户。关于小汽车涉及的知识说法正确的是
A.用甘油做发电机的冷却剂。
B.发电机做功冲程将内能转化为机械能
C.精心保养可使发电机的效率达到100%
D.排出的尾气对环境没有任何污染
【答案】B
【解析】
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A.用甘油做发电机的冷却剂,错误,用水的比热容大的特性,用水做 做冷却剂;B.发电机做功冲程将内能转化为机械能,正确;C.精心保养可使发电机的效率达到100%,错误,任何机械运动都会发热做额外功;D.排出的尾气对环境没有任何污染,错误,排出的尾气对环境有污染;故应选B。
【考点定位】热机的效率
16.【2017•连云港卷】下列关于温度、内能和热量的说法,正确的是( )
A.0℃的冰没有内能
B.冬天搓手取暖是利用做功来改变内能
C.物体温度越高,所含热量越多
D.物体的机械能越多,其内能就越多
【答案】B
【考点定位】温度、热量与内能的关系;做功改变物体内能
17.【2017•烟台卷】科学探究需要进行实验,在取得数据和事实后,再进行分析和推理,因此,在科学探究中我们需要区分事实与推论.下列叙述是事实或推论的是( )
①在气体扩散实验中,抽去玻璃板后,红棕色的NO2气体进入到空气中
②在液体扩散实验中,红墨水滴入热水,热水很快变红
③扩散现象表明,一切物质的分子都在不停地做无规则运动
④温度越高,分子的无规则运动越剧烈.
A.①②是事实,③④是推论 B.①②④是事实,③是推论
C.①是事实,②③④是推论 D.③④是事实,①②是推论
【答案】A
【解析】
①在气体扩散实验中,抽去玻璃板后,红棕色的NO2气体进入到空气中,这是实验事实;②在液体扩散实验中,红墨水滴人热水,热水很快变红,这是实验事实;③扩散现象表明,一切物质的分子都在不停地做无规则运动,这是实验推论;④温度越高,分子的无规则运动越剧烈,这是实验推论;故应选A。
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【考点定位】物理学方法
18.【2017•德阳卷】质量和初温相同的甲乙两种液体,经同一加热器加热相同的时间后甲的温度大于乙的温度,则甲液体的比热容 乙液体的比热容(填“大于”、“等于”或“小于”).如果乙液体的质量为1kg,初温为20℃,加热一段时间后温度升高到50℃,吸收的热量为1.26×105J,则乙液体的比热容为 J/(kg•℃).
【答案】小于;4.2×103
【考点定位】热量的计算
19.【2017•烟台卷】如图所示,是汽油机工作时的四个冲程,其中属于做功冲程的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
A中进气门开启,气体流入汽缸,是吸气冲程,不符合题意;B中两气门都关闭,活塞上行,汽缸容积变小,是压缩冲程,不符合题意;C中两气门都关闭,火花塞点火,活塞下行,汽缸容积变大,是做功冲程,符合题意;D中排气门开启,气体流出汽缸,是排气冲程;不符合题意;故应选C。
【考点定位】内燃机的四个冲程
二、填空题
1. 【2017•枣庄卷】新农村建设中正大力推广使用瓶装液化气。如果每瓶中装入10㎏液化气,液化气的热值取4.2×107J/㎏,则每瓶液化气全部完全燃烧放出的热量是_____J,若放出的热量有40%被水吸收,在标准大气压下可把_____㎏的水从20㎏加热至沸腾。[C水=4.2×103J/(㎏·℃)]
【答案】4.2×104 500
【解析】
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考点:燃料的热值;热量的计算.
2.【2017•烟台卷】小明在探究“物质的放热能力与哪些因素有关”时,分别用质量均0.5kg的水和另一种液体进行对比实验,并用图象对实验数据进行了处理,如图所示,实验过程中,水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等,分析图象可以得出: (选填“甲”或“乙”)物质为水,另一种液体的比热容为 ,这种液体在0~15min内放出的热量为 .
【答案】甲;2.1×103J/(kg•℃);4.2×104J
【解析】
(1)时间相等时,两种液体放出的热量相等,由图示可以看出,乙液体的温度降低的快,甲液体温度降低慢;利用热量的计算公式Q吸=cm△t可知,在质量相等、初温相同、放热也相同的情况下,谁的温度降低得快,它的比热容小;所以,甲液体的比热容大,所以若A、B两种液体中,一种液体是水,则这种液体一定是甲液体,由图可知:液体的初温是20℃,加热15分钟后甲液体的末温是40℃,则水放出的热量:Q放=c水m水(t水﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×m×(60℃﹣40℃);(2)由题知,而水和液体的质量相同,即m水=m乙,c水m水△t=c乙m(60℃﹣20℃)=4.2×103J/(kg•℃)×m×(60℃﹣40℃),解得c乙=2.1×103J/(kg•℃);(3)读图可得,乙在15min内由60℃降低到20℃,降低的温度是60℃﹣20℃=40℃,所以乙放出的热量Q放=cm△t=2.1×103J/(kg•℃)×0.5kg×40℃=4.2×104J。
【考点定位】探究比热容的实验
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3.【2017•泰安卷】对质量是50g的水加热,使水温从40℃升高到80℃,水吸收的热量是 J[c水=4.2×103J/(kg•℃)].
【答案】8.4×103
【解析】
水的质量m=50g=0.05kg,水吸收的热量:Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(㎏•℃)×0.05㎏×(80℃﹣40℃)=8.4×103J。
【考点定位】热量的计算
4、【2017•绵阳卷】菜油最适宜的烹饪温度在150℃至180℃之间。用天然气将质量为0.02kg的菜油从室温20℃加热到170℃,天然气燃烧释放出的热量有60%被菜油吸收。则菜油吸收了_______J热量,燃烧了______m-3的天然气。(取c菜油 = 2.0×103J·(kg·℃)-1,天然气的热值为4×107J/m3)
【答案】6×103,2.5×10-4
【解析】
试题分析:Q吸=cmΔt=2.0×103J·(kg·℃)-1 ×0.02kg×(170℃-20℃)=6×103J;
天然气燃烧放出热量Q放=Q吸/η=6×103J/60%=104J;又Q放=qV得:V=Q放/q=104J/4×107J/m3=2.5×10-4m3.
考点:热量计算
5.【2017•重庆A卷】世界卫生组织倡导大家饮用烧开后的水。用天然气灶烧水的过程是通过 (选填“做功”或“热传递”)的方法改变谁的内能。在标准大气压下,将5kg初温Wie20℃的水烧开,需吸收热量 J[水的比热容C水=4.2×103J/(kg.℃)]
【答案】热传递 1.68×106
【解析】
(1)用天然气灶烧水的过程是通过热传递的方法改变水的内能。
(2)水吸收的热量
考点:热传递 热量的计算
6. 【2017•安徽卷】农作物的秸秆可以回收加工制成秸秆煤。完全燃烧0.5kg的秸秆煤可放出 J的热量;若这些热量完全被质量为100kg,初温为200C的水吸收,可使水温升高到 0C [已知q秸秆煤=2.1×107J/kg,C水=4.2×103J/(kg· 0C)]。
【答案】1.05×107 45
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考点:热值 热量的计算
7.【2017•连云港卷】2017年5月18日,中国宣布对南海可燃冰试采实现稳定产气,引发世界各国高度关注,同等条件下,“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的近20倍,若1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量全部被水吸收,可以使 kg水的温度升高50℃,已知c水=4.2×103J/(kg•℃),q可燃冰=8.4×108J/kg.
【答案】4000
【解析】
1kg煤气气完全燃烧放出的热量:Q放=mq=1kg×4.2×l07J/kg=4.2×l07J,1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量:Q放′=Q放×10=4.2×l07J×20=8.4×l08J;由Q=cm△t可得:m水===4000kg。
【考点定位】热平衡方程的应用
8.【2017•苏州卷】电火花发生器点燃塑料盒内的酒精气体能将盒盖喷出很远(如图).此过程中的能量转化方式与汽油机的 ▲ 冲程相类似,实验时在盒内滴人2×10-4kg酒精,这些酒精完全燃烧放出的热量是 ▲ J.(q酒精=3×107J/kg)
【答案】做功;6×103
【解析】
塑料盒相当于一个气缸,塑料盒的盖相当于活塞,酒精在塑料盒内燃烧,产生高温高压的燃气,推动塑料盒盖运动,把内能转化为机械能,这一过程与热机工作时的做功冲程类似;
完全燃烧酒精释放的热量是:Q=mq=2×10-4kg×=3×107J/kg=6×103J
考点:内燃机的四个冲程 ,热量的计算
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9.【2017•盐城卷】5月5日,我国自主研发的大飞机C919首飞成功,飞机升空时,地面人员看到机翼下方红色的“中国商飞”字样,是因为这些字 (吸收/反射)了红光。飞行时,机翼上方空气流速比下方大,所以机翼上方空气压强比下方 ;飞机外壳与空气摩擦,温度升高,这是通过 的方式改变内能的。
【答案】反射 小 做功
【解析】
(1)有色不透明物体只能反射与其颜色相同的色光,红色的“中国商飞”这些字反射了红光。
(2)飞行时,机翼上方空气流速比下方大,所以机翼上方空气压强比下方小。
(3)飞机外壳与空气摩擦,温度升高,这是通过做功的方式改变内能的。
考点:流速与压强 改变内能的方式
10.【2017•盐城卷】如图所示,小明在燃烧皿中放入10g酒精,点燃后对质量为200g的水加热,充分燃烧后,水温升高30℃,已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),此过程中水吸收的热量为 J,水的内能 (增大/减小),该实验计算得到的酒精热值明显偏小,其原因是 。
【答案】2.52×104 增大 酒精没有完全燃烧或酒精燃烧放出的热量没有完全被水吸收
【解析】
(1)水吸收的热量
(2)水吸收热量,内能增大。
(3)由于酒精没有完全燃烧或酒精燃烧放出的热量,有热量散失,没有完全被水吸收,通过实验计算得到的酒精热值会偏小。
考点:热量的计算
11.【2017•扬州卷】如图,是汽油机模型,正在进行的是 冲程,该冲程将 能转化为 能。
【答案】压缩 机械 内
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考点:内燃机的工作过程
三、作图与探究
1.【2017•菏泽卷】小美用相同的加热源给初温相同、质量相等的水和牛奶加热,发现牛奶先沸腾。你猜想牛奶先沸腾的原因为是:____________________________________。
【答案】牛奶的比热容小
【解析】
用相同的加热源给初温相同、质量相等的水和牛奶加热,发现牛奶先沸腾,说明牛奶吸热升温快,相同质量的水和牛奶吸收相同的热量,牛奶的温度变化量大,比热容小。
考点:比热容
四、计算题
1.【2017•扬州卷】今年5月18日,我国在世界上第一次对可燃冰实现安全可控开采。1m3可燃冰分解后,可释放出约150m3天然气,已知q天然气=2.1×l07J/m3,c水=4.2×l03J/(kg·℃)。
求:(1)1m3可燃冰释放出的天然气完全燃烧,放出的热量约是多少?
(2)若上述热量全部被水吸收,可将多少kg的水从20℃加热至95℃?
【答案】(1)3.15×109J (2)104kg
【解析】
解:(1)1m3可燃冰分解后,可释放出约150m3天然气,天然气完全燃烧放出的热量
(2)由可得,水的质量
答:(1)1m3可燃冰释放出的天然气完全燃烧,放出的热量约是3.15×109J。(2)这些热量全部被水吸收,可将104kg的水从20℃加热至95℃.
考点:热值 热量的计算
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