《第十三章 内能》培优专练
一、选择题
1. 初三总复习阶段,善于思考的乐乐同学结合生活现象对分子动理论有了一些新的思考.其中说法错误的是( )
A.春雨润万物,冬雪披素衣.由于水分子间距不同表现为雨雪不同物态
B.5月的街头,杨花飞絮随风舞,好似雪花满天飞,这不属于分子热运动
C.临近中午,食堂菜香四溢,香味分子跑到空气分子的间隙中去了
D.我看着照片中满池的荷花,仿佛嗅到了荷花的芬芳,这属于扩散现象
2. 据悉,联合国《生物多样性公约》第十五次缔约方大会在云南省昆明市召开,不少远方的宾客品尝了云南特色小吃“过桥米线”.以下说法正确的是( )
A.热汤表面的油层加快了汤汁的蒸发
B.加入米线后,热汤从米线中吸收热量
C.放入热汤中的肉片很快熟了,这是通过做功的方式增加了肉片的内能
D.汤的香气扑鼻,说明分子在不停地做无规则运动
3. 关于温度、热量和内能,下列说法正确的是 ( )
A.0 ℃的冰块内能为0
B.机械能为0的物体内能也为0
C.存在温度差的两个物体相接触会发生热传递
D.出笼的馒头在变凉的过程中其所含的热量在减少
4. 暑假,小兵赤脚在烈日当空的小河边玩耍时发现岸上的石头热得烫脚,而河水却比较凉,其主要原因是 ( )
A.水吸收的热量少,因此河水比岸上石头的温度低
B.石头的吸热能力强,因此石头升温快
C.水的比热容比石头的大,受太阳照射的条件相同时,水温上升较少
D.小兵的错觉,实际上岸上石头与水的温度相同
5. 用相同的电加热器分别对质量相等的A和B两种液体加热(不计热量损失),如图是A和B的温度随加热时间变化的图像.下列说法正确的是 ( )
A.A的比热容与B的比热容之比为2∶1
B.A的比热容与B的比热容之比为2∶3
C.都加热t时间,B吸收热量比A吸收热量多
D.A和B升高相同的温度,B吸收热量较多
6. 已知铝的比热容大于铁的比热容,质量相等的铁块和铝块,在沸水中加热相当长的时间后取出,再让它们放出相等的热量,这时比较铝块的末温t铝与铁块的末温t铁,则 ( )
A.t铝>t铁 B.t铝
7. 为了探究热传递过程中高温物体、低温物体温度变化的特点,小明做了如下实验,将盛有30 ℃凉水的小烧杯放入盛有70 ℃热水的大烧杯中,分别用温度传感器测量两杯水的温度变化情况,绘制成如图所示的图像.下列说法错误的是( )
A.热水和凉水到达同一温度的时间是相同的
B.热水温度下降比凉水温度升高得快
C.热水放出的热量等于凉水吸收的热量
D.热水的质量可能小于凉水的质量
二、非选择题
8. 某太阳能热水器装有200 L的水,在阳光的照射下,该热水器中水的温度从15 ℃升高了50 ℃,则这些水吸收的热量是 J.[ρ水=1.0×103 kg/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
9. “拔丝地瓜”是很多人喜欢的菜品,刚出锅的“拔丝地瓜”
香气特别浓,这是因为温度越高,分子的无规则运动越 (填“剧烈”或“缓慢”);地瓜由生到熟,主要是通过 的方式改变内能.
10. 小夏在探究“物质的放热能力与哪些因素有关”时,分别用质量相等的水和另一种液体进行了实验,并用图像对实验数据进行了处理,如图所示.实验中,水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等.分析图像可以得出: 物质为水,另一种液体的比热容为 J/(kg·℃).
11. 如图所示是一种先进的“旋转焊接”技术.不旋转的铝块在强大压力作用下顶住高速旋转的铜块,通过 (填“做功”或“热传递”)的方式,使两者接触处内能增大,温度急剧升高,进而熔化,铝块和铜块由于分子间 (填“引力”或“斥力”)的作用而紧密结合在一起.
12. 甲、乙液体分别置于两个不同的恒温封闭环境中,质量保持不变,测得甲、乙液体的温度随时间的变化如图所示.
(1)甲液体所在环境的温度 (填“小于1.7 ℃”“等于20 ℃”或“大于35 ℃”).
(2)乙液体在1~2 min段、8~9 min段放出的热量分别为Q1、Q2,则Q1 (填“>”“=”或“<”)Q2,依据是 .
13. 小明用除颜色不同外,其他都相同的黑白两张纸分别将两个相同的瓶子包起来,再将质量、初温相同的水分别倒入两个瓶中,然后将两个瓶子放在太阳光下.过一段时间后,小明用温度计测量了两瓶中水的温度,发现包有黑纸的瓶中水的温度升高较多.请回答下列问题:
(1)黑纸的吸热性能比白纸的要 (填“好”或“差”);
(2)实验中是通过 (填“做功”或“热传递”)的方式使两瓶中的水的内能增加的;
(3)已知包有黑纸的瓶中装有0.5 kg水,0.5 kg水温度升高20 ℃,需吸收 J的热量.
14. 探究物质的吸热能力,通常有两种方案.
方案一:取相同质量的两种物质,吸收相等的热量,比较温度的变化.
方案二:取相同质量的两种物质,升高相同的温度,比较吸收的热量.
(1)为便于开展实验探究,热源相同时,我们将方案中的“吸收的热量”转换为“加热的时间”,通过加热时间的长短可知吸收热量的多少.实验室温度计就是应用这种转换思想测量温度的,当温度升高或降低时,温度计中的液体便膨胀或收缩,从温度计中 的变化便可知温度的变化.
(2)下表是小明探究甲、乙两种液体的吸热能力时记录的实验数据.
①分析表中信息,小明采用的是 (填“方案一”或“方案二”);
②分析表中数据,可得出结论: ;
③如果甲、乙两种液体都可作为发动机的冷却液,从物质吸热能力角度考虑,应选 液体作为发动机的冷却液.
15. 阅读短文,回答文后的问题.
热阻
当物体或物体的不同部分之间存在温度差时,就会发生热传递.传导是热传递的一种方式,物体对热量传导的阻碍作用,称为热阻,用R表示.物体的热阻与物体在热传导方向上的长度L成正比、与横截面积S成反比,还与物体的材料有关.
物体热阻大小的公式为R=,式中λ称为材料的导热系数,不同材料的导热系数一般不同.房屋的墙壁为了保温,往往使用导热系数较小的材料.如果墙壁一侧是高温环境,温度始终为t1,另一侧是低温环境,温度始终为t2,墙壁中形成稳定的热量流动,则单位时间内从高温环境传导到低温环境的热量Q与墙壁两侧的温度差成正比,与墙壁的热阻成反比.
(1)铜汤勺放在热汤中,把手很快就会变得烫手,而塑料把手的汤勺不会烫手.由此可知铜和塑料的导热系数大小:λ铜 (填“>”“<”或“=”)λ塑料.
(2)如图所示,热量在墙壁中传导,虚线标出的墙壁正中间处的温度为 .
16. 质量是0.5 kg的铝壶内装2.5 kg的水,其温度为20 ℃,如果共吸收5.47×105 J的热量,则水温将升高到多少摄氏度 [c铝=0.88×103 J/(kg·℃),c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
17. 在1个标准大气压下,质量为2 kg、初温为30 ℃的水吸收6.3×105 J的热量后末温是多少
参考答案
一、选择题
1.D 在荷花周围闻到荷花的芬芳是分子的无规则运动引起的,属于扩散现象;看着照片中的荷花,仿佛嗅到了荷花的芬芳,不属于扩散现象.D项错误,符合题意.
2.D 热汤表面的油层能够减慢汤汁的蒸发,故A错误;热汤的温度高,米线的温度低,加入米线后,米线将从热汤中吸收热量,故B错误;放入热汤中的肉片很快熟了,这是因为肉片从热汤中吸收了热量,肉片的内能增加,这是通过热传递的方式增加肉片的内能的,故C错误.
3.C 物体在任何情况下都具有内能,0 ℃的冰块内能不为0,机械能为0的物体内能也不为0,故A、B错误;相互接触的两个物体之间发生热传递的条件是这两个物体的温度不同,即存在温度差,C正确;出笼的馒头变凉的过程中,温度降低,内能减少,热量是指在热传递过程中传递能量的多少,是一个过程量,不能用“含有”描述,D错误.
4.C 因为水的比热容比石头的大,受太阳照射的条件相同时,水的温度升高得少,故河水比较凉,而石头的温度升高得多,故石头热得烫脚.故选C.
5.A 用相同的电加热器加热不同的液体时,用加热时间的长短来表示液体吸收热量的多少,故都加热t时间,QA=QB,C错误;都加热t时间,液体温度的变化量ΔtA=20 ℃、ΔtB=40 ℃,则===,A正确,B错误;由于cA>cB,故当A、B升高相同的温度时,Q'A>Q'B,D错误.
6.A 由题知,铝的比热容大于铁的比热容,因为Q放=cmΔt,质量m相同,放出的热量相同,所以铝块比铁块降低的温度值小,因为在沸水中加热相当长的时间后取出,所以二者的初温相同,故铝块的末温高,即t铝>t铁.
7.C 两杯水是同时到达平衡温度的,A正确;由题图可知,在0~400 s内热水温度降低了30℃、凉水温度升高了10℃,所以热水温度下降比凉水温度升高得快,B正确;由于热水放热时小烧杯也要吸热,同时会有一部分热量传递到周围的空气中,所以热水放出的热量大于凉水吸收的热量,C错误;热水的温度变化量比凉水的大,二者的比热容相同,水的质量m=,热水的质量可能比凉水小,D正确.
二、非选择题
8.【答案】 4.2×107
【解析】 本题易错之处是没有注意水温“升高到(末温)”和“升高了(温度变化量)”之间的区别,错把50 ℃当末温.水的质量m=ρ水V=1.0×103 kg/m3×200×10-3 m3=200
kg.水吸收的热量Q吸=c水mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×200 kg×50 ℃=4.2×107 J.
9.【答案】 剧烈 热传递
10.【答案】 甲 2.1×103
【解析】 同样放热15 min,Δt甲=60 ℃-40 ℃=20 ℃、Δt乙=60 ℃-20 ℃=40 ℃,Δt甲<Δt乙,根据比热容的计算公式c=可知c甲>c乙,故甲物质为水;相等的时间内,等质量的甲、乙两种液体放出的热量相等,即同样放热15 min,Q甲=Q乙,故c甲m甲Δt甲=c乙m乙Δt乙,解得c乙=2.1×103 J/(kg·℃).
11.【答案】 做功 引力
【解析】当铝块与铜块相互摩擦时,两者的温度升高、内能增大,这是通过做功的方法改变物体的内能的.铝块和铜块是由于分子间引力的作用紧密结合在一起的.
12.【答案】(1)大于35 ℃ (2)> Q=cmΔt,乙液体的比热容和质量不变,1~2 min段温度的变化量较大
【解析】(2)由Q=cmΔt可知,物质的比热容和质量不变时,温度降低得越多,放出的热量越多.由题图可知,1~2 min,乙液体温度降低了20 ℃-17 ℃=3 ℃,8~9 min,乙液体温度降低了4.4 ℃-3 ℃=1.4 ℃,故Q1>Q2.
13.【答案】(1)好 (2)热传递 (3)4.2×104
14.【答案】(1)液柱高度 (2)①方案二 ②甲液体的吸热能力强 ③甲
【解析】(2)①由表中数据可知液体质量相同,初温和末温相同,加热时间不相同,故小明采用的是方案二;②根据表格数据可知两种液体质量相等,升高温度相同,甲的加热时间比乙长,说明甲的吸热本领大;③发动机的冷却液吸热能力应较大,因此应选甲液体作为发动机的冷却液.
15.【答案】(1)> (2)
【解析】(1)根据题意知,导热系数越大,热阻越小,导热能力越好,所以铜的导热系数大于塑料的导热系数,即λ铜>λ塑料.
(2)墙壁中形成稳定的热量流动,相同的长度间隔,温度差相同,所以墙壁正中间处的温度为.
16.解:m铝=0.5 kg,m水=2.5 kg,
因为Q吸=cmΔt,水的末温与铝壶的末温相同,
所以Q吸=Q铝吸+Q水吸=c铝m铝Δt+c水m水Δt,
所以Δt=,代入数据可得Δt=50 ℃,
所以水温将升高到t=t0+Δt=20 ℃+50 ℃=70 ℃.
17.解:水升高的温度Δt===75 ℃;水的末温t=t0+Δt=30 ℃+75 ℃=105 ℃,因为在1个标准大气压下水的沸点是100 ℃,因此水温升高到100 ℃后会保持不变,所以水的末温应为100 ℃.
