第05讲 内能 单元综合检测（预习）（解析版）

一、单选题1．下列机械中不属于热机的是()A．洗衣机B．汽油机C．蒸汽机D．火箭喷气发动机【答案】【答案】A【详解】A．洗衣机中是利用电动机来驱动的，故A符合题意；BCD．汽油机、火箭喷气发动机都属于热机，故BCD不符合题意。故选A。2．甲、乙两物体相互接触后不发生热传递现象，一定是因为它们具有相同的()A．质量B．温度C．热量D．比热容【答案】【答案】B【详解】热传递的条件是有温度差，所以当两个物体的温度相同时，即没有温度差时，甲、乙两物体相互接触后不会发生热传递现象。故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。3．一盏酒精灯在一直燃烧，酒精越来越少的过程中，关于剩余酒精说法正确的有()A．比热容和热值均在减小B．比热容和热值都不变C．比热容逐渐减小，热值不变D．比热容不变，热值逐渐减小【答案】B【详解】比热容是物质的一种特性，只与物质的种类和状态有关，与物质的质量等因素无关；热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与物质的质量等因素无关；故酒精越来越少的过程中，剩余的酒精的比热容和热值均不变。故选B。4．如图所示的实例中，改变物体内能的方式与其他三个实例不同的是()搓手取暖冷毛巾降温B．热水袋取暖D．煤气烧水【答案】【答案】A【详解】A．搓手取暖，克服摩擦做功，内能增加，属于做功改变物体内能；B．热水袋取暖，属于热传递是改变物体内能；C．冷毛巾降温，属于热传递是改变物体内能；D．煤气烧水，属于热传递是改变物体内能。综上所述，改变物体内能的方式与其他三个实例不同的是A，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。5．关于温度、内能和热量，下列说法正确的是()A．温度越高的物体所含的热量一定越多B．任何物体都具有内能，通过摩擦可增大冰块的内能C．0℃的冰变成0℃的水，温度不变，内能不变D．物体内能减少，它不可能既放出热量，又降低温度【答案】【答案】B【详解】A．在热传递过程中传递内能的多少叫热量，热量是一个过程量，不能说物体含有的热量多，故A错误；B．任何物体都具有内能，摩擦冰块对冰块做了功，冰块的内能增大，故B正确；C．冰是晶体，熔化时吸收热量，温度不变，内能增加，故C错误；D．物体内能减少，也可能是放出了热量，又降低温度了，故D错误。故选B。6．两体积相同的物体，密度之比为3∶2，比热容之比为1∶4。若都升高相同的温度，则所需吸收的热量【答案】【答案】A【详解】两体积相同的物体，密度之比为3∶2，则质量之比为m1∶m2=3∶2，所以吸收的热量之比为故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。7．四冲程汽油机工作时，能量发生转化的冲程有()【答案】【答案】B【详解】内燃机的四个冲程有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，在压缩冲程中，将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能，吸气冲程和排气冲程没有能量的转化，故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。8．用酒精灯给试管中的水加热，如图所示，在软木塞被冲出试管口的过程中，下列说法正确的是()A．水蒸气的内能转化为软木塞的机械能B．软木塞的机械能转化为水蒸气的内能C．水蒸气对软木塞做功，水蒸气的内能增大D．能量的转化形式与热机压缩冲程能量转化相同【答案】【答案】A【详解】ABC．软木塞冲出试管口的过程中是水蒸气对软木塞做功，水蒸气的内能转化为软木塞的机械能，水蒸气内能减小，温度降低，故A正确，BC错误；D．软木塞冲出的过程中是水蒸气的内能转化为软木塞机械能的过程，而热机压缩冲程是将机械能转化为内能，故D错误。故选A。9．燃油车是现代社会中一种常见的交通工具。如图所示是某燃油车的汽油机（有四个冲程）的能量流向图。下列说法正确的是()A．汽油燃烧越充分，它的热值越大B．汽油机的做功冲程将机械能转化为内能C．改良发动机结构，汽油机的效率可达100%D．由图可知该汽油机的效率小于30%【答案】【答案】D【详解】A．热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧程度无关。所以无论汽油燃烧是否充分，其热值大小是固定不变的，故A错误；B．汽油机的做功冲程中，是燃气膨胀对外做功，将内能转化为机械能，而压缩冲程才是将机械能转化为内能，故B错误；C．由于热机在工作过程中，不可避免地存在废气带走热量、机械散热、克服摩擦做功等能量损失，所以即使改良发动机结构，也不可能让燃料完全燃烧释放的能量全部用来做有用功，汽油机的效率不可能达到100%，故C错误；10．质量相同的甲、乙两种液体放出相等热量后，甲的温度低于乙的温度。关于两种液体的初始温度t甲、t乙，及比热容c甲、c乙，下列关系式中可以成立的是()【答案】【答案】C【详解】甲、乙两个物体质量相同m甲=m乙，放出相等热量后，甲的温度低于乙的温度，说明甲的末温低于乙的末温又知放出热量Q甲=Q乙，由Q放=cm△t可知t若初温关系t甲<t乙，同上末温关系t甲末<t乙末，甲的温度的变化可能大于或等于或小于乙的温度变化，热量和质量相等，根据c=Q，则c甲与c乙可以相等，也可以大于，也可以小于，故①③④有可能成立。若初mΔt温关系t甲>t乙，甲的温度变化大，热量和质量相等，根据c=Q，则c甲<c乙，不可能c甲>c乙，故②不可mΔt能。综上所述，有3个是可能的。故选C。二、填空题11．在物理学中，“热”有热量、内能、温度等含义，写出下面几种情形中“热”字的含义。(1)这杯水热得烫手：。(2)物体吸热升温：。(3)摩擦生热：。【答案】【答案】(1)温度(2)热量(3)内能【详解】（1）这杯水热得烫手，是指水的温度高，这里的“热”指温度。（2）物体吸热升温，指吸收热量，这里的“热”指热量。（3）摩擦生热，机械能转化为内能，物体的内能增大，这里的“热”指内能。12．用打气筒给自行车轮胎打气，活塞压缩筒内空气，空气温度升高，这是通过方法改变内能。打气筒外壁的下部也会热，这是通过方法改变内能。【答案】【答案】做功热传递【详解】[1]用打气筒给自行车轮胎打气的过程是打气筒对筒内空气做功的过程，对空气做功会导致空气内能增大，温度升高，这是通过做功的方法改变内能。[2][2]打气筒内的热量传递给打气筒外壁的底部，所以打气筒外壁会发生温度升高的情况，这是通过热传递的方法改变内能。13．水的比热容为4.2×103J/（kg·℃),读作4.2×103，它表示1kg的水温度每升高1℃,；1kg水倒掉一半，比热容将（选填“变大”、“不变”或“变小”）。【答案】【答案】4.2×103焦每千克摄氏度吸收的热量是4.2×103J不变【详解】[1][2]水的比热容是一个固定的物理量，其值为4.2×103J/（kg.℃)。这个数值读作“4.2×103焦每千克摄氏度”，它表示的物理意义是：质量为1kg的水，当它的温度升高1℃时，所吸收的热量是4.2×103J。[3]比热容是物质的一种特性，它只与物质的种类和状态有关，而与物质的质量、温度以及吸放热的多少无关，因此，当1kg的水倒掉一半后，虽然水的质量减小了，但其比热容并不会改变，仍然保持为4.2×103J/（kg.℃)不变。14．我市所有出租车已使用天然气来代替燃油，某出租车在一段时间内消耗了420g天然气，若这些天然气完全燃烧，可放出热量J，这些热量可使质量为kg的水由20℃升高到100℃；天然气燃烧时将能转化为内能。若天然气用去一半，则剩余天然气的热值（选填“变大”“变小”或“不变”）。[天然气的热值为4.4×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/（kg.℃)]【答案】【答案】1.848×10755化学不变【详解】[1]消耗420g天然气释放的热量[2]由Q吸=cm0[3]天然气燃烧时，天然气的化学能转化为内能。[4]热值是燃料的特性，天然气用去一半，剩余天然气种类不变，故热值不变。15．四只相同规格的烧杯中装有水，水量及其温度如图所示。则四只烧杯中水的内能最大的是杯【答案】【答案】d【详解】由题可知a、b、c、d四杯水中，a，b杯内水质量相同，b杯内水温度高，故b杯内水内能大；c、d杯内水质量相同，d杯内水温度高，故d杯内水内能大；b、d杯温度相同，d杯质量大，故d杯内水的内能大，由此可知d杯内水的内能最大。16．如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花，快速压下活塞，可观察到棉花着火燃烧，此过程中活塞对筒内气体做功，气体的内能（填增大、减小、不变这与四冲程汽油机的 冲程的能量转化相同，某台汽油机飞轮的转速是7200r/min，则它每秒钟对外做功次。【答案】【答案】增大压缩60【详解】[1][2]活塞对筒内气体做功，将机械能转化为内能，气体的内能增大，温度升高。汽油机的压缩冲程中，活塞压缩缸内气体，对气体做功，使缸内气体内能增大，温度升高，将机械能转化为内能，所以，这与四冲程汽油机的压缩冲程的能量转化相同。[3]汽油机的一个工作循环包含四个冲程，只有做功冲程对外做功，飞轮转两周。汽油机飞轮的转速是7200r/min=120r则它每秒钟对外做功60次。17．一台单缸四冲程汽油机工作时，若飞轮转速是3600r/min，该汽油机每秒共经历个冲程；在压缩冲程中，气体的温度升高，是通过方式增加内能，图中（填序号）表示该冲程。汽油机散热常用水作为冷却剂，这是利用了水的较大的性质。【答案】【答案】120做功B比热容【详解】[1]汽油机的一个工作循环是由吸气、压缩、做功和排气四个冲程组成，一个工作循环活塞上下往复2次，曲轴转动2周，对外做功一次；若飞轮转速为3600r/min=60r/s，则1s飞轮转动60r，完成120个冲程。[2][3]在汽油机的压缩冲程中，活塞压对燃气做功，使气体的内能增大，温度升高，因此是通过做功的方式增加内能；压缩冲程中，两气门均关闭，活塞上行，故图中B表示该冲程。[4]由于水的比热容相对较大，根据Q吸=cmΔt，在质量相同的情况下水升高相同的温度可以吸收更多的热量，所以汽油机散热常用水作为冷却剂。18．小南根据“宏观世界中物体由于运动而具有的能量叫做动能”的知识，类比得出：微观世界中组成物体的分子具有分子动能。①请写出小南类比得出分子具有分子动能的依据是：；②类比宏观世界中物体的动能有大小，微观世界中的分子动能也有大小；（a）如图表示不同时刻某物体内部分子运动情况（箭头越长代表分子运动越快图的分子动能较大（选填“A”或“B”（b）如果要衡量某一物体中所有分子动能的大小，可以用宏观世界中的物理量来反映。【答案】分子具有质量且分子在运动【答案】分子具有质量且分子在运动B温度【详解】①[1]物体由于运动而具有的能量叫动能，大小与物体质量和速度有关，类似的，分子也具有一定的质量且分子在不停地运动，所以分子也具有动能。②[2]在质量相同时，分子速度越大，分子动能越大。由图可知，图B中分子速度大于图A中分子速度，所以图B中分子动能较大。[3]由图可知，A图中温度较低，分子运动的慢，动能较小；B图中温度较高，分子运动的快，动能较大，所以在质量不变时，可以用温度衡量某一物体中所有分子动能的大小。三、作图题19．水的比热容为4.2×103J/(kg.℃)，请在坐标图中画出水的比热容与其吸收的热量Q的关系图像。【答案】【详解】比热容是物质的一种属性，比热容与温度及温度变化无关，与物质吸热或放热的多少无关。所以，水的比热容与其吸收的热量Q的关系图像应是一条平行于横轴的直线，如图所示：20．小张为研究不同物质吸收热量的本领，他设计以下实验方案：“在完全相同的容器中倒入质量相同的水和煤油，并用相同热源对两液体进行加热（假设每分钟液体吸收热量相同）”,并绘制了如图的简图。请在图中画出合理的水面位置，并填写正确的加热时间。【答案】【详解】研究不同物质吸收热量的本领的实验，可通过加热相同的时间比较升高温度的多少，故水的加热时间应与煤油的加热时间相同为10分钟；根据控制变量法，实验中水和煤油的质量要相等，已知水的密度大于煤油的密度，根据V=可知，水的体积应小于煤油的体积，如下图所示：21．如图所示，是四冲程汽油机工作时的做功与排气冲程示意图。请将“↑”或“↓”符号填在活塞空白处，表示活塞此时的运行方向。【答案】【详解】左图两个气门都关闭，汽油机顶部火花塞产生电火花，为做功冲程，活塞向下运动；右图为排气冲程，两气门一开一闭，活塞上行。如图所示：四、计算题22．质量为10千克的水，温度升高了10℃,求水吸收的热量Q吸。[c水=4.2×103焦/（千克·℃)]【答案】【答案】4.2×105J【详解】水吸收的热量Q吸=c水mΔtQ吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg.℃)×10kg×10℃=4.2×105J23．汽车在一段平直公路上匀速行驶5km，消耗汽油1kg。已知汽车行驶时受到的牵引力为2300N，汽油的热值为4.6×107J/kg。求：（1）消耗的汽油完全燃烧放出的热量；（2）汽车发动机的效率。【答案】（【答案】（1）4.6×107J2）25%【详解】解1）汽油完全燃烧放出的热量（2）汽车牵引力做的功W=Fs=2300N×5000m=1.15×107J汽车发动机的效率答1）消耗的汽油完全燃烧放出的热量4.6×107J；（2）汽车发动机的效率25%。24．如图所示是小华同学探究“水的沸腾”实验的实验图像。已知实验时，水的质量为100g。求：（1）从实验第10分钟到第20分钟，水吸收的热量为多少？（2）如果这些水从第10分钟开始吸收了8.4×103J的热量，则水的温度变为多少？（3）小明也做了这个实验，他用的水的初温是78℃,等水沸腾时温度为98℃,而水的吸收的热量是4.2×104J，则小明实验中所用水的质量是多少？【答案】（【答案】（1）4.2×103J2）100℃3）0.5kg【详解】解1）水吸收的热量为（2）由Q吸=cmΔt可得，水温变化量故水的温度变为100℃。（3）由Q吸=cmΔt可知，水的质量为答1）从实验第10分钟到第20分钟，水吸收的热量为4.2×103J；（2）如果这些水从第10分钟开始吸收了8.4×103J的热量，则水的温度变为100℃;（3）小明实验中所用水的质量是0.5kg。五、实验题25．如图所示，某同学研究物体吸收的热量与物质种类之间关系时，所用的实验装置。（1）两只烧杯里的液体，要求它们的物质种类，质量均选填“相同”或“不同”）（2）实验中，应使两杯液体升高的温度选填“相同”或“不同”）（3）本实验中通过记录来判断吸收热量多少。【答案】【答案】不同相同相同加热时间【详解】（1）[1][2]研究物体吸收的热量与物质种类之间关系时，需要控制物质质量相同，选用种类不同的物质进行实验。（2）[3]实验时，使两种液体升高相同的温度，观察液体所需要的加热时间来比较物体吸收热量的多少。（3）[4]加热装置在持续放热，放出的热量由物质吸收，时间越长液体吸收热量越多。故可以借用“加热时间”来表示物质吸收的热量。26．如图所示，在一个配有活塞的厚壁玻璃筒里放一小团硝化棉，然后迅速下压活塞，观察到硝化棉燃烧起来。(1)下压活塞时，通过（选填“做功”或“热传递”）的方式使筒内空气的内能（选填“增大”或“减小”温度达到硝化棉的着火点，观察到硝化棉燃烧。(2)该过程将能转化为内能，其能量转化相当于内燃机的冲程。【答案】【答案】(1)做功增大(2)机械压缩【详解】（1）[1][2]下压活塞时，活塞对筒内的空气做功，使得空气的内能增大。这是因为做功是改变物体内能的一种方式，当外界对物体做功时，物体的内能会增加。随着空气内能的增大，其温度也会升高。当温度达到硝化棉的着火点时，硝化棉就会燃烧起来。（2）[1][2]由于活塞对空气做功，使得空气的内能增加，因此这个过程是将机械能转化为内能。这种能量转化与内燃机的工作过程有相似之处。在内燃机的压缩冲程中，活塞也是向上运动，对汽缸内的混合气体做功，使得混合气体的内能增大，温度升高。因此，该过程相当于内燃机的压缩冲程。功，使得混合气体的内能增大，温度升高。因此，该过程相当于内燃机的压缩冲程。27．为了探究物质温度升高的幅度与哪些因素有关，某实验小组同学用相同的酒精灯分别加热质量和初温都相同的液体（设加热时液体每分钟吸收的热量相等实验过程及观察到的现象如图所示。请根据实验现象及相关条件归纳得出初步结论。①分析比较图中（a）与（b）与（c）可得出的初步结论是：质量相等的物质，吸收热量越多，温度升高的幅度；②分析比较图中（c）与（d）可得出的初步结论是：质量相等的物质，要使它们温度升高幅度相同，吸收的热量。【答案】【答案】同越大不同不等【详解】[1][2]由图（a）、（b）、（c）可知，都是加热相同质量量相同，所以加热时间越长，水吸收热量就越多，温度升高的幅度也越大。[3][4]由（c）与（d）可知，加热相同质量的两种物质，一种是水，一种是煤油，两种物体升高到同一温度时，加热时间不同，因此吸收热量也不同。28．小明和小华在探究物体放出热量的多少与哪些因素有关的实验时，先在两只完全相同的烧杯中分别放入100克和200克的温水，然后让它们自然冷却（设两杯水每分钟放出的热量相等并将观察到的数据记录在表一中；表一：质量/（克）200200200放热时间/（分钟）24486降低的温度/(℃)112233（1）温水放出热量的多少无法直接测量，小明同学通过测量（填写物理量）用来比较放出热量的多少；（2）为了便于分析物体放出热量与降低温度的关系，小华将表一拆成表二和表三，并将表一中的数据对应着填入表二和表三中，请你帮她补充完整；表二：m1=100克，水放热时间/（分钟）0降低温度/(℃)0123表三：m2=200克，水放热时间/（分钟）0降低温度/(℃)0123（3）分析比较表二（或表三）中第一行和第二行的数据及相关条件，可得的初步结论