海南中学物理内能的利用单元测试卷 (word版,含解析)
海南中学物理内能的利用单元测试卷（word版，含解析）
一、初三物理内能的利用易错压轴题（难）
1．某同学学习了燃料的热值后，自己设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小。他实验时组装了如图所示的两套规格完全相同的装置，并每隔1min记录了杯中水的温度（见表）。
加热的时间/
0123456（min）
甲杯水温/℃25272932343638
乙杯水温/℃25262728293031
（1）为保证实验的可靠性，实验时应控制两套装置中相同的量有水的质量和_____。（2）通过表中记录的数据，你认为煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是_____。（3）该同学实验前用天平测出了烧杯中水的质量及两油灯中燃料的质量并记录的数据，利用公式Q吸＝cm（t﹣t0）计算出了水吸收的热量，他认为通过这些数据能准确地计算出煤油和菜籽油的热值。你认为他的计算结果可靠吗_____？为什么______？。
【答案】水的初温煤油不可靠燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失【解析】
【分析】
（1）探究两种燃料的热值时，需要控制水的质量和水的初温相同，并且酒精灯的加热时间也要相同；
（2）由表格数据可知，在其它条件相同时，甲杯中水的温度升高的较快，即甲煤油灯燃烧产生的热量多，所以其热值大；
（3）燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失，所以直接计算得出的热值比实际值要小。
【详解】
（1）为了保证实验的可靠性，需要控制水的质量和水的初温相同，并且酒精灯的加热时间也要相同；
（2）分析表格数据可知，甲杯中水的温度升高的较快，即甲煤油灯燃烧产生的热量多，所以其热值大；
（3）因为燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失，所以直接计算得出的热值比实际值要小，因此这样的计算结果不可靠；
故答案为：（1）水的初温；（2）煤油；（3）不可靠；燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失。
2．小明同学学习了燃料的热值后，考虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收，而水的比热已知．（注：燃料完全燃烧放热用Q放=qm计算，某燃料的热值用q表示；其质量用m表示）．自己设计一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系．他组装了如图所示的装置进行实验，记录结果见下表：
燃料加热前的水温/℃燃料燃尽后水温/℃
煤油2544
菜籽油2534
（1）为了保证实验结论的可靠，小明同学选择了两套相同装置，在实验中还应控制：煤油和菜籽油的_____相同、及_______相同．
（2）分析得出：煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是_______．
（3）小明同学还想利用这种实验方案计算出煤油和菜籽油的热值，那么小明还需要补充的实验仪器是：______．利用此实验方法计算出的热值将比真实值_____（偏大/偏小）．说说你的看法________ ．
【答案】质量水的质量煤油天平偏小燃烧放出的热会散失到空气中，又或被烧杯等实验装置吸了热，使Q放大于Q吸
【解析】
【分析】
本题主要考查利用控制变量法和转换法设计实验的能力，由于燃料的热值不能直接测量，所以通过水温升高的度数大小来体现燃料的热值大小，又由于燃料燃烧释放的热量既与燃料的质量多少有关，又与燃料的热值大小有关，所以在设计实验时应控制质量相同．
【详解】
（1）因燃料放出的热量与质量有关，必须控制燃料的质量相等，由于水吸收热量后升高的温度受水的质量的影响，所以在实验中应控制水的质量相等；（2）由图表数据可知在相同时间内甲杯中的水温度升高的快，所以煤油的热值较大；（3）要控制质量相等，需要用天平来测量；由于燃料并不可能完全燃烧，燃料燃烧放出的热会散失到空气中，又或被烧杯等实验装置吸了热，使Q放大于Q吸，依此计算出煤油和菜籽油的热值比实际要偏小些．
3．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量也相同。
（1）比较不同燃料的热值，应选择________两图进行实验，实验通过________比较液体吸收热量的多少；
（2）比较不同物质的比热容，选用如图合适装置加热相同时间后，液体a 升温多，由此可知，液体a 吸收的热量____（选填“大于”、“小于”或“等于”)液体b 吸收的热量，液体_____的比热容大；
（3）若甲图烧杯中为50mL 的水，10g 酒精完全燃烧温度计示数升高了20℃，则水吸收了______J 热量，若按酒精完全燃烧放出的热量全部被水吸收计算，算出的热值比标准值____选填“偏大”“偏小”或“一样”。
【答案】甲乙 温度计示数 等于 b 4.2×103 偏小
【解析】
【详解】
(1)[1][2]为了比较热值大小要用不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过液体升高的温度即温度计示数来比较吸热多少，进而判断热值大小，故应选择甲和乙两图进行实验；
(2)[3]比较不同物质的比热容，选用甲、丙两实验，加热相同一段时间，燃料放出的热量相，液体a 、b 吸收的热量也相等；
[4]两种液体吸收的热量相等，液体a 升温多，由c =
ΔQ m t 吸可知，液体a 的比热容小，液体b 的比热容大；
(3)[5] 50mL 水的质量为：
m =ρ水V =1×103kg/m 3×50×10?6m 3=0.05kg
水吸收的热量：
Q 吸=cm Δt =4.2×103J/(kg ?℃)×0.05kg×20℃=4.2×103J ；
[6]由于酒精完全放出的热量并没有全部被水吸收，所以算出的热值比标准值偏小。
4．比热容是表示物质吸放热能力的物理量，不同的物质比热容一般不同．
（1）下列物理量也表示了物质的某种特性的是__________；
A ．热值
B ．热量
C ．质量
（2）水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），表示的物理意义是质量为1kg 的水升温
1℃_________的热量是4.2×103J.
（3）张红在家经常学习做饭根据观察，她猜想食用油的比热容可能比水小。下列事实中能支持她的猜想的是哪一个？__________；
A．同样情况下，油升温比水快；
B．油能源在水面上；
C．油能使食物变得焦黄，而水却不会；
（4）为了验证猜想，张红向两个同样的烧杯里分别倒入________（填“质量”或“体积”）相同的水和油，并测量初始温度相同，如图所示，其温度为________℃。用相同火焰的酒精灯加热相同时间后，水的温度达到25℃，油的温度达到30℃。上述几个步骤中都运用了物理研究方法中的__________法。由己知数据可以得出该食用油的比热容是__________J/（kg?℃）．
【答案】A 吸收 A 质量 20 控制变量 2.1×103
【解析】
【详解】
(1)[1]A．1kg某种燃料完全燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值。不同燃料热值不同，所以热值表示了物质的某种特性；故A项符合题意；
B．在热传递过程中，物体传递能量的多少叫热量。所以热量并不能表示物质的某种特性；故B项不符合题意；
C．物体所含物质的多少叫质量，它是物体本身的一种属性，但并不能表示物质的某种特性；故C项不符合题意；
(2)[2]水的比热容为4.2×103J/（kg?℃），表示质量为1kg的水，温度升高（或降低）1℃吸收（或放出）的热量为4.2×103J；
(3)[3]A．油比水的比热容小，说明质量相同的油和水在温度升高相同度数时，油比水吸热少，或质量相同的油和水吸收相同热时，油比水温度升高的多，所以同样情况下，油升温比水快，能支持他的观点；故A项符合题意；
B．油能漂在水面上，说明油的密度小于水的密度，不能支持他的观点；B项不符合题意；C．油能把食物炸黄，而水不会，说明油的沸点比水高，不能支持他的观点；C项不符合题意；
(4)[4]若要验证猜想，张红应向两个同样的烧杯里分别倒入质量相等的水和油，并测量它们的初始温度；
[5]通过温度计液面的位置可以判断玻璃泡在下方，现在是零上的温度，所以它们的初始温度为20℃；
[6]为了比较水和油的吸热能力，实验中控制了水和油的质量和初始温度相同，然后用相同火焰的酒精灯加热相同时间，所以这几个步骤中都运用了物理研究方法中的控制变法；[7]由题意可知，水和油用相同火焰的酒精灯加热相同时间，所以可以水和油吸收的热量相
=得：
同，由Q cmΔt
?=?
c m t c m t
；
水水水油油油
所以该食用油的比热容是：
()
()
()
3
25201
2.110J/kg
202
c m t c t c
c c
m t t
???-
=====??
??-
水水水水水水
油水
油油油
℃℃
℃
30℃℃
。
5．小明同学学习了燃料的热值后，考虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收，而水的比热已知。自己设计一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系。他组装了图所示的装置进行实验，记录结果见下表：
燃料加热前的水温/℃燃料燃尽后水温/℃
煤油2544
菜籽油2534
（1）为了保证实验结论的可靠，小明同学应该选择两套完全相同的装置，在实验中还应控制：煤油和菜籽油的________（质量/体积）相同，还要控制________相同。
（2）小明仔细观察发现：同一批次同一包装盒子中外形相同的温度计的读数不尽相同，为了选择两只完全相同的温度计小明应该在盒中先挑选多支读数______（相同/不同）的温度计，然后把它们一起放到一杯热水中，稍等一会儿后，再___________。
（3）分析得出：煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是________。
（4）小明同学还想利用这种实验方案计算出煤油和菜籽油的热值，那么小明还需要补充的测量工具是：______。利用此实验方法计算出的热值将比真实值________ （偏大/偏小）．
【答案】质量水的质量相同挑选两支读数相同的温度计煤油天平偏小
【解析】
【详解】
(1)[1][2]根据Q c m t?
=
吸水水
、Q qm
=
放
可知，在实验中还应控制：煤油和菜籽油的质量相同，还要控制水的质量相同；
(2)[3][4]为了选择两只完全相同的温度计小明应该在盒中先挑选多支读数相同的温度计，然后把它们一起放到一杯热水中，稍等一会儿后，再挑选两支读数相同的温度计；
(3)[5]从表中数据可以看到，燃料燃尽后水温变化较大的是煤油，根据Q c m t?
=
吸水水
可知，煤油加热的水温度上升较高，那么煤油加热的水吸收热量较大，根据Q qm
=
放
可知，煤油放出的热量较大，煤油和菜籽油的质量相同，则煤油的热值较大；
(4)[6]要计算出煤油和菜籽油的热值，从Q c m t ?=吸水水、Q qm =放可知，水的比热容、初温、末温都是知道的，但是水的质量和燃料的质量不知道，那么需要天平来测量质量；
[7]由Q c m t ?=吸水水可计算得出水吸收的热量，然后由Q Q =吸放可测得燃料放出的热量，但实际上燃料放出的热量大于这个测量值，那么根据Q qm =放计算得出的热值会偏小。
6．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，用相同质量的燃料加热质量和初温相同的液体。
（1）若要通过实验“比较不同燃料的热值”，应选择____________两图进行实验，燃料完全燃烧放出的热量的多少是通过____________来反映的（填“温度计升高的示数”或“加热时间”）
（2）若想利用上述装置估测燃料的热值，那么还需要补充的实验仪器是____________。 （3）该实验装置还能比较不同物质吸热能力，为了比较这种能力。引入了比热容这一概念。物理学中，将物体温度升高时吸收的热量与它的____________之比，叫做比热容。 （4）图丁所示a 、b 两种液体，吸热后它们的温度随时间变化的图像，由图可以看出：升高相同的温度， ____________液体吸收热量多。
【答案】甲乙 温度计升高的示数 天平 质量和升高温度的乘积 b
【解析】
【详解】
(1)[1]比较不同燃料的热值，应控制被加热液体的种类相同而燃料不同，所以，应选择甲、乙两图进行实验，
[2]燃料完全燃烧释放的热量可以通过液体温度计示数变化来反应；
(2)[3]因为要控制不同物质质量相同完全燃烧释放的热量，需要测量质量的工具是天平，测量温度的工具为温度计；
(3)[4]比热容的概念采用比值定义法，物理学中，将物体温度升高时吸收的热量与它的质量和升高温度的乘积质量和升高温度的乘积之比，叫做比热容。
(4)[5]由图知道，如果质量和初始温度均相同的a 、b 两种液体，吸热后a 液体的温度升高得较快，所以，升高相同的温度时，b 液体需要加热的时间长，即b 液体吸收热量多。
7．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．
（1）此过程中活塞对_________（选填“棉花”或“空气”）做功，其内能
__________．（选填“增大”或“减少”）
（2）这与四冲程汽油机的__________冲程的能量转化相同,某台汽油机每秒内完成20个该冲程，则其飞轮转速为__________r/min．
（3）汽油机气缸外有一个水套，让气缸被水包围着，这样就可以通过__________的方式，__________（选填“增大”或“减少”）气缸内能，从而降低气缸的温度．
【答案】空气增大压缩600热传递减少
【解析】（1）根据题意知道，此过程中压缩筒内空气，活塞对空气做功，使筒内气体的内能增加；
（2）在该实验中，活塞的机械能转化为筒内空气的内能，与汽油机的压缩冲程的能量转化相同；内燃机的一个工作循环包括四个冲程，飞轮转两周，对外做功一次，此汽油机每秒钟内完成20个冲程，对外做功5次，飞轮转10周，故飞轮转速为600 r/min.；
（3）汽缸外有一个水套，让汽缸被水包围着，即通过水吸收热量而使得气缸温度降低，内能减少，这是通过热传递的方式改变内能的。
8．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置相同，燃料的质量都是10g，烧杯内的液体初温相同．当燃料燃烧完时（烧杯内的液体均未沸腾），立即读取相应温度计的读数，分别为T 甲、T乙和T丙，且有T甲＞T乙＞T丙．
（1）在实验中，三个烧杯中a、b液体的（选填“质量”或“体积”）必须相同；（2）比较不同物质的比热容，应选择两图进行实验，实验液体a的比热容x水与实验液体b的比热容c b相比，有c a c b（选填“＞”、“=”或“＜”）；
（3）比较不同物质的热值，应选择两图进行实验，实验燃料1的热值q1与实验燃料2的热值q2相比，有q1 q2（选填“＞”、“=”或“＜”）；
（4）在甲装置中，若燃料为酒精，烧杯内的液体为质量为200g的水，点燃燃料直至燃烧完，温度计的示数由20℃上升到70℃，再结合“10g”燃料这一数据，计算出燃料的热值，通过实验算出的热值与实际相比（选填“偏大”或“偏小”），理由是：．
【答案】（1）质量；（2）甲、丙；＜；（3）甲、乙；＞；（4）小；存在热散失
【解析】
试题分析：（1）根据控制变量法的要求，根据所探究的问题，确定需要控制的变量；（2）为了比较两种液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断两种比热容的大小关系；
（3）燃料的热值大小不能直接测量，需要通过液体吸收热量的多少来体现燃料燃烧放出热量的多少，而液体吸收热量的多少跟液体的质量和升高的温度有关，因此为了比较热值大小要用不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小；
（4）存在热散失，燃料燃烧放出的热量没有全部被液体吸收，测得的热值会偏小．
解：
（1）根据控制变量法的要求，在实验中，三个烧杯中a、b液体的质量必须相同；
（2）为了比较两种液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断两种比热容的大小关系，应选择甲丙两图进行实验；甲、丙所示实验中所用燃料种类与质量相同，则燃料燃烧释放的热量相等，即Q甲=Q丙，
燃料燃烧释放的热量被烧杯中的液体吸收，则Q a=Q b，
甲、丙两实验烧杯中液体的初温相等，末温T甲＞T丙，则△t甲＞△t丙，即△t a＞△t b，
因为Q a=Q b，m相等，△t a＞△t b，Q=cm△t，
所以由c=可知，c a＜c b．
（3）为了比较热值大小，要用不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小，应选择甲乙两图进行实验；由题意在，甲、乙两实验烧杯中液体的初温相等，末温T甲＞T乙，则△t甲＞△t乙，
由图甲、乙所示实验可知，两烧杯中的液体种类即比热容c、质量m都相等，由热量公式Q=cm△t可知，
Q甲＞Q乙，燃料燃烧释放的热量被烧杯中的液体吸收，则燃料释放的热量Q1＞Q2，
由于甲乙两实验所使用的燃料质量m相同而种类不同，由Q=mq可知，q1＞q2．
（4）因为存在热散失，燃料燃烧放出的热量没有全部被水吸收，所以测得的热值会偏小．故答案为：（1）质量；（2）甲、丙；＜；（3）甲、乙；＞；（4）小；存在热散失．
9．在比较不同燃料热值的实验中，小明利用图示两套完全相同的实验装置，分别在燃烧皿中放入质量相同的酒精和碎纸片，同时点燃后对质量和初温都相等的水加热，记录燃料燃烧相同时间后水升高的温度△t．
（1）为了正确完成实验，除了图示装置外还需要的一个测量器材是_____．
（2）实验中通过_____（填“加热的时间”或“温度计升高的温度”）来比较燃料燃烧放出热量．
（3）小明设计的方案_____（填“能”或“不能”）比较酒精和碎纸片的热值，理由是
______．
【答案】天平温度计升高的温度不能燃烧掉的酒精和碎纸片的质量不一定相等
【解析】
解：
（1）实验中，由于要控制质量相等，所以还需要的测量工具是天平；
（2）因燃料的热值不能直接测量，但燃料燃烧放出的热量可以被水吸收，从而使水温发生变化；所以可以通过温度计升高的温度来比较燃料燃烧放出热量的多少；
（3）虽然在其它条件相同时，甲杯水的温度升高的较快，即甲燃烧产生的热量多，所以其热值大．但相同时间两种燃料燃烧的质量不能比较，故不能比较热值的大小．
故答案为 (1). 天平 (2). 温度计升高的温度 (3). 不能 (4). 燃烧掉的酒精和碎纸片的质量不一定相等
10．在“比较不同燃料热值”的实验中，小明利用与图示完全相同的两套实验装置，分别在燃烧皿中放入质量相同的燃料甲和燃料乙，点燃后对质量都为100g和初温都为20℃的水加热燃烧相同时间后，用甲加热后的水温度为30℃，另一杯水温度为24℃．实验中通过比较_____（加热时间/水升高的温度）来比较水吸收的热量的．此过程水的内能_____（增大/减小），用甲加热的水吸收的热量为_____J，此时_____（能/不能）说明甲的热值较大．水的比热容为4.2×103J/（kg?℃）．
【答案】水升高的温度增大 4.2×103不能
【解析】
吸收的热量越多，质量和初温都相同的水温度升高的度数大，则燃料燃烧放出热量的多少是通过温度计升高示数反映的；水吸热过程中，水温度升高，水的内能增大；用甲加热的水吸收的热量为：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×0.1kg×（30℃﹣20℃）＝4.2×103J；虽然在其它条件相同时，甲杯水的温度升高的较快，即甲燃烧产生的热量多，所以其热值大．但相同时间两种燃料燃烧的质量不能比较，故不能比较热值的大小．