第十三章 内能与热机滚动训练
[范围：第一节～第四节 时间：40分钟 分值：100分]
一、选择题(每题4分，共32分)
1．如图G2－1所示的事例中，不是通过做功改变物体内能的是( )
图G2－1
2．甲、乙两杯水的温度分别为40 ℃、80 ℃，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
3．如图G2－2所示是某种物质在熔化过程中温度随时间变化规律的图像，根据图像可知，该物质( )
A．是晶体，熔点是0 ℃
B．液态的比热容比固态的比热容小
C．在4 min时，没有出现液态
D．在2 min至6 min过程中内能不变
图G2－2
4．下列说法正确的是( )
A．热机消耗的燃料越多，效率就越低
B．热传递中温度总是从热的物体传给冷的物体
C．同一物体，温度降得越多，放出的热量就越多
D．人体内水的比例很高，有助于调节体温，以免温度变化太快对身体造成危害
5．用两个相同的加热器，分别对质量相等的甲、乙两种液体加热，其温度随时间变化的图像如图G2－3所示，由图像可以看出( )
图G2－3
A．甲的比热容比乙的大
B．甲的比热容比乙的小
C．甲和乙的比热容相同
D．加热时甲、乙的初温相同
5
6．如图G2－4所示的实验，在橡胶塞受到水蒸气的压力而冲出的过程中，以下说法正确的是( )
A．试管口出现的“白雾”是气体
B．水蒸气对外做功，内能增加
C．水蒸气的温度升高
D．这个实验基本展示了蒸汽机的工作原理
图G2－4
7．如图G2－5所示是四冲程汽油机的其中一个冲程的剖面图，下列说法正确的是( )
图G2－5
A．该冲程是压缩冲程
B．该冲程中活塞向上运动
C．该冲程是内能转化为机械能的过程
D．该冲程是机械能转化为内能的过程
8．甲柴油机的效率比乙柴油机的效率低，这表明( )
A．甲的功率比乙小
B．甲做的功比乙少
C．甲消耗的柴油多
D．甲柴油机将内能转化成机械能的百分比小
二、填空题(每空3分，共21分)
9．汽车发动机工作时，会产生大量的热量，为让它正常工作，需要对它进行冷却，“水冷”是冷却方式之一，这是因为水的________较大，冷却效果好；当水吸收发动机缸体热量后，水的内能________(选填“增加”“减少”或“不变”)。
10．装着开水的暖水瓶，有时瓶内的水蒸气会把瓶塞顶起。在这个过程中，暖水瓶内的水蒸气对瓶塞做功，温度________(选填“升高”或“降低”)，内能________(选填“增大”或“减小”)。
11．压缩空气储能是一项全新的储能技术，它将多余电能利用压缩机把空气压缩到密闭容器中，该过程是通过________方式将能量转化为气体的内能并储存的。需要时，使压缩空气膨胀推动机器转动，又将内能转化成________能，这一过程类似于四冲程汽油机的________冲程。
三、实验探究题(共24分)
12．(9分)如图G2－6所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是10 g，烧杯内的液体质量也相同。
5
图G2－6
(1)比较不同燃料的热值，应选择________两图进行实验；比较不同物质的比热容，应选择________两图进行实验。
(2)水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，它的物理含义是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
13．(15分)在“探究比较不同物质的吸热能力”的实验中，同学们设计了甲、乙两套实验装置，如图G2－7所示，在图甲中使用了相同的试管和温度计，在图乙中使用了相同的电加热器。
图G2－7
(1)图甲的实验操作中存在一处错误：没有控制____________相同。
(2)与图甲的实验装置相比，图乙的优点是：更容易控制____________相同。
(3)某小组实验中记录了实验数据(如下表所示)，分析第1、2次或第3、4次实验数据可看出：同种物质升高相同温度时，吸收的热量与物质的________有关；分析第1、3次或第2、4次实验数据可看出：质量相同的不同物质升高相同的温度时，吸收的热量与物质的________有关。
(4)在上面(3)的分析中采用的研究方法与我们所做过的____________________________实验的研究方法相同。(写一条即可)
物质
次数
质量m/kg
升高的温度
T/℃
加热时间
t/min
水
1
0.1
10
2
水
2
0.2
10
4
食用油
3
0.1
10
1
食用油
4
0.2
10
2
四、计算题(共23分)
14．(9分)某工厂利用地热温泉水辅助冬季供暖。地热温泉每天出水量为2.5×104 kg，温泉水的初温是80 ℃，供暖后温度降低到40 ℃。温泉水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)。试问：
(1)这些温泉水每天放出的热量是多少？
(2)若这些热量由热值为3.0×107 J/kg的焦炭提供，至少需要完全燃烧多少千克的焦炭？
5
15．(14分)某中学为学生供应开水，用锅炉将200 kg的水从25 ℃加热到100 ℃，燃烧了6 kg的无烟煤。水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)，无烟煤的热值是3.4×107 J/kg。问：
(1)锅炉内的水吸收的热量是多少？
(2)无烟煤完全燃烧放出的热量是多少？
(3)此锅炉的效率是多少？
5
详解详析
1．C 2.C
3．A [解析] 由图可知，该物质在熔化过程中温度保持不变，属于晶体，熔点为0 ℃，故A正确。0～2 min为固态，吸热2 min，升高20 ℃，6～10 min为液态，吸热4 min升高20 ℃，故升高相同的温度，液态时吸热较多，比热容较大，故B错误。4 min时为熔化过程，固液共存状态，有液态出现，故C错误。2～6 min处于熔化过程，温度虽保持不变，但吸收热量，内能增大，故D错误。
4．D [解析] 热机消耗的燃料多、燃烧放出的热量多，但用来做有用功的能量可能更多，即效率可能更高，所以仅根据消耗燃料的多少是不能判断热机效率大小的，故A错误。热传递中，热量总是从温度高的物体传递给温度低的物体，传递的不是温度，故B错误。由Q＝cmΔt可知，没有外界做功时，同一物体，温度降得越多，放出的热量就越多，故C错误。生物体内水的比例很高，在外界环境温度升高时，生物体即使吸收较多的热量，由于水的比热容较大，体温不会升的过高；同理在在外界环境温度降低时，由于水的比热容较大，即使放出较多的热量，体温也不会过低，所以生物体内的水分有助于调节生物体自身的温度，以免温度变化太快对生物体造成损害，故D正确。
5． B 6.D 7.C
8． D [解析] 甲柴油机的效率比乙低，说明甲柴油机工作时用于做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值比乙小，也就是说甲柴油机将内能转化成机械能的百分比小。
9．比热容 增加 10.降低 减小
11．做功 机械 做功
[解析] 将多余电能利用压缩机把空气压缩到密闭容器中，压缩气体做功，气体的内能增加，这是通过做功的方式改变物体的内能的；需要时，使压缩空气膨胀推动机器转动，内能转化为机械能，这一过程类似于四冲程汽油机的做功冲程。
12．(1)甲、乙 甲、丙
(2)1 kg的水温度升高(降低)1 ℃所吸收(放出)的热量为4.2×103 J
13． (1)物质质量 (2)物质吸收的热量
(3)质量 种类
(4)探究影响滑动摩擦力的因素
14．(1)温泉水放出的热量：
Q放＝c水m水Δt＝4.2×103 J/(kg·℃)×2.5×104 kg×(80 ℃－40 ℃)＝4.2×109 J。
(2)由题知，Q放′＝4.2×109 J，
由Q放′＝m炭q得，需要焦炭的质量：
m炭＝＝＝140 kg。
15．(1) Q吸＝cmΔt＝4.2 ×103 J/(kg·℃)×200 kg×(100 ℃－25 ℃)＝6.3×107 J。
(2)Q放＝m′q＝6 kg×3.4×107 J/kg＝2.04×108 J。
(3)η＝×100%＝×100%≈30.9%。
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