九年级物理上册内能的利用(篇)(Word版 含解析)

九年级物理上册内能的利用（篇）（Word版含解析）

一、初三物理内能的利用易错压轴题（难）

1．小明学习了燃料的热值后，自己设计一个实验来比较煤油和菜籽油的热值．他实验的装置如图，并每隔1分钟记录了杯中水的温度（见下表）

加热的时间/min 0 1 3 5 7 … 燃料烧完

甲杯水温/℃25 27 32 36 40 (50)

乙杯水温/℃25 26 29 32 34 (42)

(1)为了便于比较，小明在实验时应控制两套装置中相同的量有__________．

(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)这个同学实验前用天平测出了烧杯中水的质量及盘中菜籽油的质量．并由记录的数据，利用公式Q 吸=cm（t-t

0 ）计算出了水吸收的热量．他想通过这些数据计算出菜籽油的热值．你认为他的计算结果与真实值相比_______________．(填

“偏大”“偏小”或“相等”)因为___________________________．

【答案】水的质量和燃料的质量煤油偏小菜籽油燃烧放出热量的一部分被水吸收【解析】

（1）要想通过水吸收的热量来体现燃料燃烧放出热量的多少，则必须控制两杯水的质量以及煤油和菜籽油的质量相等；（2）由表中数据可知，在相同时间内甲杯中的水温度升高得快，甲杯水吸收的热量多，煤油的热值较大；（3）由于燃料不一定完全燃烧，且给水加热时有热损失，因此根据Q吸=cm（t-t0）计算出水吸收的热量要比菜籽油完全燃烧放出的热量小，利用这个热量计算出菜籽油的热值，要比真实值偏小．故答案为（1）水的质量和燃料的质量；（2）煤油；（3）偏小；菜籽油不一定完全燃烧，且放出的热量不可能全部被水吸收，有热量损失．

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．小明学习了燃料的热值后，自己设计了一个实验来研究煤油和花生油热值的大小关系，他组装了如图所示的两套完全相同的装置，加热两个烧杯中质量和初温都相等的水，实验数据如下：

燃料加热前的水温/℃燃料燃尽后的水温/℃

煤油2544

花生油2534

（1）为了保证实验结论可靠，小明在实验中还应控制：煤油和花生油的_____相同。（2）分析得出：煤油和花生油两种燃料中，热值较大的是_____。

（3）小明同学还想利用这种实验方案计算出两种燃料的热值，那么还需增加的实验仪器是：_____利用此实验方法计算出的热值将比真实值_____（选填“偏大”或“偏小”），原因是：_____。

【答案】质量煤油天平偏小燃烧放出的热会散失到空气中

【解析】

【详解】

(1)[1]由控制变量法可知为了保证实验结论可靠，小明在实验中还应控制：煤油和花生油的质量相同；

(2)[2]由表可知燃料燃尽后的以煤油为燃料的水的温度高，所以煤油的热值较大；

(3)[3]由热值的公式

Q

q

m

=可得，要计算燃料的热值就要测量出燃料的质量，还要测量出燃

料放出的热量，而燃料燃烧放出的热量等于水吸收的热量，由公式=

Q cm t?计算水吸收的热量就需要水的质量。所以还需增加的实验仪器是天平；

[4][5]因为燃烧放出的热会散失到空气中没有被水全部吸收，所以利用此实验方法计算出的热值将比真实值偏小。

4．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。

5．如图1所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量相同，烧杯内的液体质量和初温也相同。

（1）比较不同燃料的热值，应选择______两图进行实验；

（2）比较不同物质吸热升温的特点：

①不同物质吸热的多少是通过______来反映的（选填“温度计示数”或“加热时间”）； ②关于该实验的变量控制，下列要求中不正确的是：______

A ．采用相同的加热方法

B ．烧杯中分别装入相同体积的不同物质

C ．使用相同的烧杯

③如果质量和初始温度均相同的A 、B 两种液体，吸热后它们的温度随时间变化的图像如

图2所示，由图可以看出，两种液体的比热容大小关系是c A =______c B （填倍数关系）。

【答案】甲、乙 加热时间 B

12 【解析】

【分析】

由题意知，燃料的质量相同，烧杯内的液体质量和初温也相同，

（1）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；

（2）①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，温度计的示数变化相同时，通过比较加热时间比较吸热多少，进而判断两种比热容的大小关系；

（3）质量相同的不同物质，吸收相同的热量，比热容大的温度升高的慢。

【详解】

(1)[1]比较不同燃料的热值，应选择不同的燃料加热相同的物质，即用甲乙两图进行实验；

(2)[2]比较不同物质吸热升温的特点：

①要控制不同液体吸收的热量相同，用相同的加热装置对物质加热，加热时间越长，物质吸收的热量越多，不同物质吸热的多少是通过加热时间来反映的；

[3]②A ．比较不同物质吸热升温的特点，应采用相同的加热方法，故A 选项是正确的；B ．比较不同物质吸热升温的特点，应控制液体的质量相等，烧杯中分别装入相同质量的不同液体而不是相同体积，故B 项错误；

C ．根据控制变量法的要求，应使用相同的烧杯，故C 项正确；

由于本题选不正确的， 故B 项符合题意。

[4]如果质量和初始温度均相同的A.、B 两种液体，吸热后它们的温度随时间变化的图象如图2所示，可以看出，A 温度升高60℃用10分钟，B 温度液体升高60℃用20分钟，升高相同的温度，比较不同物质吸热升温的特点时，吸热的多少是通过加热时间来反映的，因此B 吸收热量是A 的2倍，设A 吸收的热量为Q ，根据Q c m t

=

?，在质量和升高温度相同的情况下，液体A 的比热容与液体B 的比热容之比： 1222A B Q

c Q m t Q c Q m t

?===?

6．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

25 44 菜籽油 25 34

（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。

7．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，实验时要观察_____比较两种燃料的热值大小；比较不同物质的比热容，应选择_____两图进行实验，实验通过_____反映物体吸热的多少．

（2）比较不同物质的比热容，选用上图合适装置加热相同一段时间后，液体a升温多，由此可知：质量相同的液体a与b，升高相同的温度时，液体a吸收的热量_____（选填“大于”或“小于”）液体b吸收的热量．

（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℃，求：

①水吸收的热量_____J

②若酒精完全燃烧放出的热量全部被水吸收，算一算酒精的热值是_____J/kg；

③算出的热值比标准值_____（选填“偏大”、“偏小”或“一样”）

【答案】甲乙液体升高的温度甲丙加热时间的长短小于 4.2×103J 4.2×105J/kg 偏小

【解析】

解：（1）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得出吸热多少，进而判断热值大小，应选择甲和乙两图进行实验；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，让液体的质量和温度的变化相同，通过比较加热时间（即比较吸收热量的多少），进而判断两种比热容的大小关系，应选择甲和丙两图进行实验；（2）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，两种液体吸收的热量相等；液体a升温多，由c＝Q

m t

吸可知，a的比热容

小；a的比热容小，质量相同的液体a与b，在升高相同的温度时，由Q吸＝cm△t可知，液体a吸收的热量小于液体b吸收的热量．（3）①50ml水的质量为：m＝ρ水

V＝1×103kg/m3×50×10﹣6m3＝0.05kg；水吸收的热量：Q吸

＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×0.05kg×20℃＝4.2×103J；②根据题意可知，Q吸＝Q放，

由Q放＝qm可知，酒精的热值为：q＝

3

4.210

0.01

Q J

m kg

放＝＝4.2×105J/kg；③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．

点睛：（1）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；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，温度计的示数变化相同时，通过比较加热时间比较吸热多少，进而判断两种比热容的大小关系；（2）根据a、b液体吸收热量的多少，判断a、b液体比热的大小，然后根据比热大小，分析判断质量相同的液体a与b，升高相同的温度时，a与b吸收热量的关系；（3）①知道水的体积，求出水的质量；根据水的质量、水的比热容、水的初温和末温，利用吸热公式Q吸＝cm△t求水吸收的热量；②根据公式Q＝qm计算酒精的热值；③在此实验中，酒精燃烧放出的热量大部分未被水吸收．

8．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；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4.2×103J/（kg?℃），它的物理意义是．

（3）酒精的热值为3.0×107J/kg，它的物理意义是．

【答案】（1）甲、乙；甲、丙；（2）1kg水温度升高（或降低）1℃，吸收（或放出）的热量是4.2×103J；（3）完全燃烧1kg酒精放出的热量是3.0×107J．

【解析】试题分析：（1）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，应选择甲和乙两图进行实验；

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，让液体的质量和温度的变化相同，通过比较加热时间，进而判断两种比热容的大小关系，应选择甲和丙两图进行实验；

（2）水的比热为4.2×103J/（kg?℃），根据比热容的定义可知其物理意义：1kg水温度升高（或降低）1℃，吸收（或放出）的热量是4.2×103J．

（3）酒精的热值是3.0×107J/kg，根据热值的定义可知其物理意义：完全燃烧1kg酒精放出的热量是3.0×107J．

9．如图所示，在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小团干燥的棉花，用力将活塞迅速向下压，看到的实验现象是________________，此实验得到的结论是：对筒内气体做功，它的内能会________________________（选填“增大”、“减小”或“不变”），其能量转化情况与四冲程汽油机的_____________________________冲程相同，某台汽油机飞轮的转速为2400r/min，在 1s 内，汽油机对外做功________次．实验中如果不放入棉花，将活塞迅速向下压，筒内气体温度________（选填“会” 或“不会”）升高．

【答案】棉花燃烧（筒内有火花）增大压缩 20 会

【解析】

解答：在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小团干燥的棉花，用力将活塞迅速向下压，棉花燃烧起来；说明压缩筒内空气做功，使空气的内能增加，筒内气体的温度升高；汽油机飞轮的转速为 2400r/min，即40r/ s 内，2r对外做功一次．1s 内汽油机对外做功20次；空气压缩引火仪实验中，活塞的机械能转化为空气的内能，与内燃机的压缩冲程相似，筒内气体温度会升高．

点睛：改变内能的方法有：做功和热传递；当对物体做功，物体的内能将增大，温度升高；内燃机有四个冲程，在压缩冲程中，活塞压缩空气做功，将机械能转化为内能．

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．