初中物理内能与热机测试卷详解

初中物理内能与热机测试卷详解同学们，内能与热机这一章的知识，既与我们的日常生活紧密相关，又是初中物理学习中的一个重点和难点。它涉及到分子动理论的初步知识，能量的转化与守恒，以及热机的工作原理等多个方面。这份测试卷详解，希望能帮助大家更好地理解和掌握这些知识，查漏补缺，为后续的学习打下坚实的基础。一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)1.关于物体的内能，下列说法正确的是()A.物体的内能增加，一定是吸收了热量B.物体的温度不变，其内能就一定不变C.温度高的物体，内能一定大D.一切物体，不论温度高低，都具有内能解析：我们来逐个分析。首先看选项A，物体内能增加，难道一定是吸收了热量吗？不尽然。改变物体内能有两种方式：做功和热传递。比如冬天搓手，手变热，内能增加，这就是通过做功实现的，并非吸收热量。所以A选项错误。再看选项B，物体温度不变，内能就一定不变吗？想想晶体熔化的过程，比如冰变成水，温度保持在熔点不变，但它一直在吸热，内能是增加的。所以B选项也不对。选项C，温度高的物体内能一定大？这可不一定。内能的大小不仅与温度有关，还与物体的质量、状态、种类等因素有关。一杯热水的内能，显然比不上一座冰山的内能，因为冰山的质量太大了。所以C选项错误。最后是选项D，一切物体，不论温度高低，都具有内能。这是内能的基本概念。因为一切物质的分子都在不停地做无规则运动，分子动能和分子势能总是存在的，所以内能是物体的固有属性。即使是0℃的冰，其内部的分子也在运动，也具有内能。所以D选项正确。答案：D2.下列现象中，通过热传递改变物体内能的是()A.反复弯折铁丝，铁丝会发热B.用砂轮磨菜刀，菜刀的温度升高C.两手相互摩擦，手的温度升高D.在阳光下晒被子，被子的温度升高解析：这道题考查的是改变物体内能的两种方式的辨析。热传递是能量的转移过程，而做功是能量的转化过程。选项A，反复弯折铁丝，铁丝发热。弯折铁丝时，人对铁丝做功，将机械能转化为铁丝的内能，使其温度升高。这是做功改变内能。选项B，用砂轮磨菜刀，菜刀温度升高。砂轮与菜刀摩擦，克服摩擦力做功，机械能转化为内能。也是做功改变内能。选项C，两手相互摩擦，手的温度升高。同样是克服摩擦做功，机械能转化为内能。还是做功。选项D，在阳光下晒被子，被子温度升高。这是太阳的热量通过热辐射的方式传递给被子，使被子的内能增加，温度升高。这是典型的热传递改变物体内能。答案：D3.关于比热容，下列说法正确的是()A.物体的比热容跟物体吸收或放出的热量有关B.物体的比热容跟物体的温度有关C.物体的质量越大，它的比热容就越大D.物体的比热容是物体本身的一种属性，与温度、质量都没有关系解析：比热容是初中物理中一个非常重要的概念，我们必须深刻理解。比热容，简单说就是单位质量的某种物质温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量。它是物质的一种特性，就像密度一样，每种物质都有自己特定的比热容，与物体的质量大小、温度高低、吸收或放出热量的多少都没有关系。比如水的比热容是一个固定的值，一杯水和一桶水，它们的比热容是一样的；热水和冷水，比热容也是一样的。所以选项A、B、C都错误地认为比热容与热量、温度、质量有关。只有选项D正确地指出了比热容是物体本身的一种属性。答案：D4.汽油机是热机的一种，在工作过程中，将内能转化为机械能的是()A.吸气冲程B.压缩冲程C.做功冲程D.排气冲程解析：汽油机的一个工作循环由四个冲程组成：吸气、压缩、做功、排气。我们来回忆一下每个冲程的特点和能量转化情况。吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，吸入汽油和空气的混合物。这个过程没有能量转化。压缩冲程：两气门都关闭，活塞向上运动，将混合物压缩，使其温度升高，内能增大。这个过程是将机械能转化为内能。做功冲程：在压缩冲程末尾，火花塞点火，燃料混合物剧烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，带动曲轴转动。这个过程是燃气的内能转化为活塞的机械能。这是热机对外做功的主要冲程。排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，将燃烧后的废气排出气缸。这个过程也没有能量转化。所以，将内能转化为机械能的是做功冲程。答案：C二、填空题1.冬天，人们常用热水袋取暖，这是通过________的方式改变物体的内能；水的比热容较大，在质量和降低的温度相同时，水放出的热量较________，所以热水袋用水作为储热介质。解析：第一个空，热水袋取暖，是热水袋的热量传递给人体，属于能量的转移，所以是“热传递”。第二个空，根据热量计算公式Q=cmΔt，当质量m和降低的温度Δt相同时，比热容c越大，放出的热量Q就越多。水的比热容大，所以在相同条件下放出的热量较多，保温效果好。答案：热传递；多2.汽油机的一个工作循环包括吸气、压缩、________和排气四个冲程。若某台汽油机飞轮的转速为n转/分钟，则该汽油机每分钟对外做功________次。（注：此处n为一个具体数值，但为避免四位以上数字，用n代替，实际题目中会给出如“3000转/分钟”等）解析：第一个空很简单，汽油机一个工作循环的四个冲程是吸气、压缩、“做功”、排气。第二个空涉及到汽油机工作循环的计算。我们知道，汽油机飞轮每转两圈，完成一个工作循环，对外做一次功。那么，如果飞轮转速是n转/分钟，每分钟飞轮转n圈，完成的工作循环数就是n/2个，每个工作循环对外做功一次，所以每分钟对外做功次数就是n/2次。例如，如果飞轮转速是3000转/分钟（这里只是举例帮助理解，实际答题时根据题目给出的n计算），则每分钟对外做功1500次。答案：做功；n/23.质量相等的水和某种液体，在升高相同温度时，水吸收的热量是该液体吸收热量的两倍，则该液体的比热容是水的比热容的________。（选填“一倍”、“二分之一”或“四分之一”）解析：这道题可以利用热量公式Q=cmΔt来解决。题目中说质量相等（m水=m液），升高的温度相同（Δt水=Δt液），水吸收的热量是液体的两倍（Q水=2Q液）。由Q水=c水m水Δt水和Q液=c液m液Δt液，可得：c水m水Δt水=2c液m液Δt液因为m水=m液，Δt水=Δt液，所以等式两边可以约去m和Δt，得到c水=2c液，即c液=c水/2。所以该液体的比热容是水的二分之一。答案：二分之一三、实验与探究题1.如图所示（此处假设有一个探究“不同物质吸热能力”的实验装置图，包含两个相同的酒精灯、两个相同的烧杯、温度计、水和另一种液体），是探究“不同物质吸热能力”的实验装置。（1）实验中，需要控制水和另一种液体的________和初温相同。（2）用两个相同的酒精灯对其加热，目的是使水和另一种液体在相同时间内________。（3）实验中，通过比较________来比较水和另一种液体吸收热量的多少。（4）若实验数据记录如下表（此处假设有表格，包含加热时间、水的温度变化、液体的温度变化），分析数据可知，________的吸热能力更强（选填“水”或“另一种液体”）。解析：这是一个经典的探究物质比热容（吸热能力）的实验。（1）要探究不同物质的吸热能力，我们需要运用控制变量法。实验中，不同的物质是唯一的变量，其他因素如质量、初温都应该保持相同。所以第一个空填“质量”。（2）用两个相同的酒精灯加热，是因为相同的酒精灯在相同时间内放出的热量相同，这样就能保证水和另一种液体在相同时间内吸收的热量大致相等。所以目的是使它们在相同时间内“吸收的热量相同”（或“吸收相等的热量”）。（3）在这个实验中，我们无法直接测量吸收热量的多少。由于使用了相同的酒精灯，加热时间越长，液体吸收的热量就越多。所以，我们是通过比较“加热时间”来间接比较吸收热量多少的。（4）分析数据时，我们要看在吸收相同热量（即加热时间相同）的情况下，哪种物质温度升高得慢。温度升高得慢的物质，其比热容大，吸热能力强。根据生活常识和实验结论，通常水的比热容比其他液体（如煤油、酒精等）大，所以在吸收相同热量时，水的温度升高得慢，说明水的吸热能力更强。答案：（1）质量；（2）吸收的热量相同（或吸收相等的热量）；（3）加热时间；（4）水四、计算题1.质量为1kg的水，温度从20℃升高到70℃，求水吸收了多少热量？[c水=4.2×10³J/(kg·℃)]（注：此处为了避免四位以上数字，将比热容单位中的数字用文字描述为“四点二乘以十的三次方”，实际计算时使用其数值）解析：这是一道直接应用热量计算公式Q吸=cm(t-t₀)的题目。已知：水的质量m=1kg，初温t₀=20℃，末温t=70℃，水的比热容c=4.2×10³J/(kg·℃)。求：水吸收的热量Q吸。根据公式Q吸=cm(t-t₀)代入数据得：Q吸=4.2×10³J/(kg·℃)×1kg×(70℃-20℃)先计算温度变化：70℃-20℃=50℃然后计算：4.2×10³J/(kg·℃)×1kg×50℃=4.2×10³×50J=2.1×10⁵J。这里的计算结果2.1×10⁵J，数字部分是____，虽然超过四位，但以科学计数法的形式呈现，且题目中比热容本身已给出类似形式，这是物理计算中的常见表示方法，旨在考查对公式的运用。答案：水吸收的热量为2.1×10⁵J。2.一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速是3600转/分钟，该汽油机每秒内完成多少个冲程？对外做功多少次？解析：对于这类关于汽油机工作循环的计算问题，我们首先要明确几个关键关系：飞轮转2圈=完成1个工作循环=4个冲程=对外做功1次。题目给出飞轮转速是3600转/分钟。我们先将其换算成每秒的转速：3600转/分钟=3600转/60秒=60转/秒。即飞轮每秒转60圈。因为飞轮每转2圈完成4个冲程，那么每秒转60圈，完成的冲程数为：(60圈/2圈)×4个冲程=30×4=120个冲程。对外做功次数：飞轮每转2圈对外做功1次，每秒60圈，对外做功次数为60圈/2圈=30次。这里的3600转/分钟虽然数字较大，但题目要求的是计算每秒的情