一、选择题
1.下列关于温度、内能和热量的说法正确的是( ) A.0℃的冰没有内能 B.做功可以改变物体的内能 C.物体放出热量,温度一定要降低
D.汽油机在做功冲程中把机械能转化为内能B 解析:B
A.一切物体都具有内能,所以0℃的冰具有内能,故A错误;
B.改变内能的方式有:做功和热传递,所以做功可以改变物体的内能,故B正确; C.晶体凝固过程中,不断放热、温度不变、内能减小,故C错误; D.汽油机的做功冲程是将内能转化为机械能,故D错误。 故选B。
2.下列关于内能、热量、温度和做功的说法中正确的是( ) A.在汽油机的压缩冲程中,内能转化为机械能
B.物体的比热容跟物体的质量、吸收或放出的热量、温度有关 C.物体从外界吸收了热量,温度一定升高 D.一个物体温度升高,内能一定增加D 解析:D
A.汽油机在压缩冲程中,将机械能转化为内能,故A错误;
B.物质的比热容与物质的种类和状态有关,与物体的质量大小、吸收或放出的热量多少、温度高低是无关的,故B错误;
C.晶体熔化时,吸收热量,内能增加,但温度不变,故C错误; D.一个物体的温度升高,物体内能增加,故D正确。 故选D。
3.如图所示,甲、乙两图中的装置是研究不同物质的热值实验、下列说法正确的是( )
A.甲、乙两装置实验时,需要保持加热时间相同 B.甲、乙两装置中液体升高的温度越高,燃料的热值越大 C.甲、乙两装置实验时,不需要保持液体质量相同 D.甲、乙两装置实验时,不需要保持燃料质量相同B 解析:B
研究不同物质的热值实验中,采用了控制变量法,需要控制燃料的质量相同;为了比较不同燃料的热值,要用不同的燃料,应加热同一种液体,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,液体升高的温度越高,燃料的热值越大。实验中不需要控制燃料的加热时间相同,一定要让两种液体完全燃烧,故B正确,ACD错误。 故选B。
4.2020年11月24日,搭载着“嫦娥五号”探测器的长征五号火箭发射成功,标志着中国“探月工程”第三步拉开序幕,长征五号运载火箭采用无毒,无污染的液氢液氧燃料作推进剂,属于绿色环保大型液体运载火箭,下列说法正确的是( ) A.液氢燃烧得越充分,其热值就越大
B.燃料燃烧产生高温高压的燃气对火箭做功,燃气的内能会增加 C.高温高压的燃气推动火箭升空把内能转化成机械能 D.通常情况下气态的氢氧是采用高温高压方式进行加注的C 解析:C
A.热值是燃料的一种特性,它只与燃料的种类有关,与有无充分燃烧无关,故A错误; B.燃气对火箭做功,内能转化为机械能,燃气的内能会减小,故B错误; C.燃气对火箭做功,内能转化为机械能,故C正确;
D.令气体液化的方法有两种,一是降低温度,二是压缩体积。通常情况下气态的氢氧是采用低温、高压进行加注的。 故选C。
5.甲、乙两种燃料,甲的质量是乙质量的2倍,甲、乙完全燃烧后放出热量之比3:2,则甲乙两种燃料热值之比为( ) A.3:4 解析:A
由题意可知,m甲=2m乙,Q甲=1.5Q乙,根据Q放=mq可知
B.4:3
C.2:3
D.3:2A
q甲Q甲m乙1.5Q乙m乙3 q乙m甲Q乙Q乙2m乙4故选A。
6.2020年11月24日4时30分,我国在海南文昌航天发射场,用长征五号遥五运载火箭将重达8.2吨的嫦娥五号探测器顺利送入预定轨道,开启我国首次地外天体采样返回之旅.下列说法正确的是( )
A.火箭加速升空过程中,动能转化为重力势能,机械能增大 B.长征五号火箭的发射过程中,燃料燃烧过程中热值不断增大
C.火箭使用液氢燃料,主要是利用了液氢的密度小
D.嫦娥五号探测器在环月椭圆轨道由近月点运动到远月点的过程中,速度减小,机械能不变.D 解析:D
A.火箭加速升空过程中,燃料的内能转化成机械能,所以火箭的机械能增大,故A错误;
B.热值是燃料的根本属性,其数值大小不变,故B错误;
C.火箭使用液氢燃料,主要是利用了液氢的热值大,在和其它燃料同等质量的情况下,液氢的燃烧能获取更多的能量,故C错误;
D.嫦娥五号探测器在环月椭圆轨道由近月点运动到远月点的过程中,是动能向重力势能转化的过程,所以其速度减小,但机械能守恒,故D正确。 故选D。
7.下列有关能量转化的说法错误的是( ) A.太阳能电池——太阳能转化为电能 B.热机工作——内能转化为机械能 C.电风扇工作——风能转化为机械能 D.水力发电——机械能转化为电能C 解析:C
A.太阳能电池可以将太阳能转化为电能,故A正确,不符合题意; B.热机工作时,将内能转化为机械能来提供动力,故B正确,不符合题意; C.电风扇工作时,是将电能转化为机械能,使扇叶转动,故C错误,符合题意; D.水力发电时,是将水的机械能转化为电能,故D正确,不符合题意。 故选C。
8.一支蜡烛在燃烧的过程中,它的( ) A.质量变小,比热容变小,热值变小 B.质量变小,比热容变小,热值不变 C.质量不变,比热容不变,热值变小 D.质量变小,比热容不变,热值不变D 解析:D
比热容和热值都是物质的特性,蜡烛在燃烧过程中会燃烧一部分,质量变小,而比热容和热值都不会改变。 故选D。
9.如图是汽油机工作时的四个冲程,下列说法正确的是( )
A.汽油机吸气冲程汽缸吸进物质是汽油
B.甲是压缩冲程是将内能转化为机械能,丁是做功冲程是将机械能转化为内能 C.该车内燃机的四个冲程正确的工作顺序是乙→甲→丁→丙 D.活塞在汽缸内往复运动一次,该汽油机对外做功一次C 解析:C
A.汽油机吸气冲程汽缸吸进物质是汽油和空气的混合物,故A错误;
B.甲是压缩冲程是将机械能转化为内能,丁是做功冲程是将内能转化为机械能,故B错误;
C.该车内燃机的四个冲程正确的工作顺序是乙→甲→丁→丙,故C正确; D.活塞在汽缸内往复运动两次,该汽油机对外做功一次,故D错误。 故选C。
10.礼花喷射器结构如图,气罐内有高压气体,气罐通过气阀与纸筒相连。使用时转动纸筒打开气阀,气体将纸筒内的礼花快速喷向远处。对该过程的分析正确的是( )
A.罐内气体的内能不变 B.罐内气体分子热运动加剧
C.罐内气体通过热传递方式改变了其内能 D.该过程能量转化方式与汽油机做功冲程相同D 解析:D
AC.在喷出礼花的过程中,罐内的压缩气体对礼花做功,气体内能转化为礼花的机械能;罐内气体内能减少,故A错误,C错误;
B.罐内气体内能减少,温度降低,分子热运动变缓,故B错误;
D.汽油机做功冲程是将内能转化为机械能,而气体将纸筒内的礼花快速喷向远处时,也是将内能转化为机械能,故D正确。
故选D。
11.关于热值和热机被率,下列说法正确的是(^ ) A.1kg汽油在气缸内燃烧放出的热量,就是汽油的热植
B.把煤磨成煤粉或煤粒,加大送风量使其燃烧更充分,可以提高煤的热值 C.使燃料燃烧更充分,可提高热机的效率
D.热机使用的燃料的热值越大,热机的效率就越高C 解析:C
AB.1kg某种燃料完全燃烧放出的能量,叫做这种燃料的热值。热值是燃料的一种特性,它只与燃料的种类有关,与燃料的质量、燃烧程度等均无关,1kg汽油在气缸内不可能完全燃烧。故AB错误;
C.使燃料燃烧更充分,可以增大有效利用的能量,可以提高热机的效率,故C正确; D.热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比,与燃料的热值无关,故D错误。 故选C。
12.如图所示是某汽车发动机工作中的某一冲程的示意图。在此过程中,汽缸内气体的( )
A.密度减小 C.内能减少 解析:D
B.内能转化为机械能 D.分子热运动加快D
由图得,该冲程的两气阀都关闭,活塞向上运动,因此该冲程是做功冲程,机械能转化为内能,内能增加,表现为气缸内温度上升,气缸内分子热运动加快。活塞中气体质量不变,活塞向上运动,气缸内气体体积变小,所以气缸内气体密度增大。故ABC不符合题意,D符合题意。 故选D。
13.质量为5kg的汽油,用去一半后,剩下的汽油( ) A.密度、比热容、热值都变为原来的一半 B.密度不变,比热容、热值变为原来的一半 C.密度、比热容变为原来的一半,热值不变 D.密度、比热容、热值都不变D 解析:D
密度、比热容、热值三个物理量,是从不同的角度来描述物质的特性,同种物质的密度、比热容、热值只与物质的种类和状态有关,是一般不发生变化的量,质量为5kg的汽油用去一半后,质量、体积发生变化,但剩下的汽油的密度、比热容、热值都不变,故ABC不
符合题意,D符合题意。 故选D。
14.热机的效率是热机性能的重要指标。国产奇瑞 E4T15B 发动机的效率为37%,某发动机的效率为33%。如果上述两款发动机工作时汽油均完全燃烧,下列表述正确的是( ) A.奇瑞 E4T15B 发动机消耗 1kg 汽油获得的有用功更多 B.奇瑞 E4T15B 发动机消耗 1kg 汽油释放的内能更多 C.奇瑞 E4T15B 发动机消耗 1kg 汽油散失的内能更多 D.奇瑞 E4T15B 发动机工作时消耗的燃料一定更少A 解析:A
国产奇瑞 E4T15B 发动机的效率为 37%,某发动机的效率为 33%,即国产奇瑞 E4T15B 发动机的效率的效率高,有用功占总功的比例高。
A.奇瑞 E4T15B 发动机消耗 1kg 汽油获得的有用功更多,即消耗相同的燃料,奇瑞 E4T5B 做的有用功越多,则有用功占总功的比例越高,即效率越高,故 A 正确; B.根据 Q=mq 知,发动机完全燃烧 1kg 汽油释放的内能相同,故 B 错误;
C.奇瑞 E4T15B 发动机的效率高,有用功占总功的比例越高,散失的内能少,故 C 错误; D.奇瑞 E4T15B 发动机的效率高,是有用功占总功的比例越高,但工作时消耗的燃料不一定更少,故 D 错误。 故选A。
二、填空题
15.小华想比较质量相等的不同燃料充分燃烧时放热的多少,她用天平分别测出质量均为10g的酒精和碎纸片,分别放入两个燃烧皿,点燃它们,分别给装有初温和质量均相等的水的烧杯加热(如图),实验中,_______(需要/不需要)控制加热时间相同。燃料烧完后,烧杯_______(a/b)中的水温较高。
不需要a
解析:不需要 a
[1]题中比较两种燃料的热值是通过相同质量比较燃烧放出的热量来比较的,所以不需要控制加热时间相同。
[2]因为酒精的热值比碎纸片的热值大,所以相同质量的酒精和碎纸片完全燃烧酒精放出的热量多,对应烧杯中水吸收的热量多,水温高。
16.如图所示为热水与冷水混合后温度随时间变化的图像,若热水的质量为10kg,则在400s时间内热水放出的热量为______J,若这些热量通过燃烧酒精获得,则需要酒精的质量
7为______g(不计热量损失)(q酒精3.010J/kg)。
26×10642
解析:26×106 42 [1]400s时间内热水放出的热量
Q放c水m水t4.2103J/kg℃10kg(70℃40℃)1.26106J
[2]若这些热量通过燃烧酒精获得,则需要酒精的质量
Q1.26106J2m4.210kg42g 7q酒精3.010J/kg17.用煤气灶将2kg的水由20℃加热到70℃,需要吸收_____J的热量,这些热量相当于完全燃烧_____kg天然气放出的热量。此时,壶口上方的水蒸气会形成“白气”,在此过程103J/(kg•℃),q天然气=8.4×107J/kg]。中水蒸气的内能_____(增大/不变/减小)。[c水=4.2×
2×1050005减小
解析:2×105 0.005 减小 [1]水吸收的热量
Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg⋅℃)×2kg×(70℃−20℃)=4.2×105J
水吸收的热量为4.2×105J。
[2]由题知,Q放=Q吸=4.2×105J,由Q放=mq得需要完全燃烧天然气的质量
4.2105Jm′== =0.005kg
q天然气8.4107J/kg需要天然气的质量是0.005kg。
[3]壶口上方的水蒸气遇冷液化小水珠飘散在空中,即“白气”,在此过程中放出热量,水蒸气的内能减小。
18.如图所示是汽油机的______冲程。在压缩冲程中,是通过做功方式增加燃气的内能。汽油机的转速为3000r/min,则ls内汽油机对外做功______次。
Q放做功25
解析:做功 25
[1]如图所示,进气门和排气门关闭,活塞向下运动,是汽油机的做功冲程。 [2]汽油机的转速为
3000rmin50rs
即飞轮1s转50圈。汽油机一个工作循环飞轮转2圈,经历四个冲程,对外做功一次,所以ls内汽油机对外做功25次。
19.为了减少新房子有害气体对人体造成的危害,可以采取在________(填“夏”或“冬”)季来临前装修完,并搁置一段时间,加强通风等措施。如图所示,内燃机工作过程中能的转化与图中水蒸气将塞子冲开时能的转化相同的是图________(填“甲”“乙”“丙”或“丁”),若该内燃机的铭牌上标有3600r/min,则内燃机每秒做功_______次。
夏甲30
解析:夏 甲 30
[1]温度越高,分子无规则运动加快。所以为了减少新房子有害气体对人体造成的危害,可以采取在高温季节来临前装修完,并搁置一段时间,加强通风等措施。
[2]水蒸气将塞子冲开,此过程中高温水蒸汽的内能转化成塞子的机械能。这和四冲程内燃机的做功冲程能量转化方式是相同的。做功冲程中,进气门和排气门同时关闭,高温高压的燃气推动活塞向下运动,故选甲。
[3]四冲程内燃机的一个工作循环,飞轮转动两周,对外做功一次。由题意可知该内燃机1s钟内飞轮转动60周,对外做功30次。
20.6月23上午,我国在西昌卫星发射中心用运载火箭成功将北斗三号最后一颗全球组网卫星送入太空。火箭发射时,高温高压燃气从尾部喷出,火箭获得上升的推力,说明物体
间的力的作用是______的,该推力的施力物体是______,卫星沿圆形轨道运行时______(选填“处于”或“不处于”)平衡状态。
相互的燃气不处于
解析:相互的 燃气 不处于
[1]火箭发射时,高温高压燃气从尾部喷出,对燃气有向下的作用力,反过来燃气对火箭有向上的推力,所以这个过程说明物体间力的作用是相互的。 [2]火箭上升的推力的施力物是燃气。
[3]卫星沿圆形轨道运行时,其运动方向是变化的,即卫星的运动状态是改变的,所以不是处于平衡状态。
三、解答题
21.小磊家天然气热水器的热效率是84%,他某次洗澡,耗水40kg,自来水进热水器的温度是24℃,出热水器的温度是40℃,则: (1)在此过程中自来水吸收的热量是多少J?
(2)小磊这次洗澡消耗天然气多少m3?(已知水的比热容是4.2×103J/(kg·℃),天然气的热值是3.2×107J/m3) 解析:(1)2.688×106;(2)0.1
解:(1)在此过程中自来水吸收的热量
Q吸c水m水(tt0)4.2103J(/kg℃)40kg(40℃24℃)2.688106J
(2)天然气完全燃烧放出的热量为
2.688106JQ放3.2106J
84%Q吸小磊这次洗澡消耗天然气
3.2106JV0.1m3 73q3.210J/m106; 答:(1)在此过程中自来水吸收的热量2.688×(2)小磊这次洗澡消耗天然气0.1 m3。
22.甲烷是城市生活垃圾处理后所得垃圾气体的主要成分,若将它收集起来可加以利用,每千克生活垃圾经特殊处理后平均能产生0.07m3的垃圾气体,已知该气体的热值为8.1×107J/m3,请回答下列问题
(1) 这0.07m3的垃圾气体完全燃烧后产生的热量是多少?
(2) 若将这些热量全部用来烧水,可使多少kg的水从25℃升高到100℃?(水的比热容为4.2×103J/(kg·℃))
(3) 若将这0.07m3垃圾气体完全燃烧后所产生热量的50%用来提起一质量为20t的物体,能把该物体提高多少米?(g取10N/kg) 解析:(1) 5.67×106J;(2) 18kg;(3)14.175m 解:(1)垃圾气体完全燃烧后产生的热量
Q放Q放=qV=8.1×107J/m3×0.07m3=5.67×106J
(2)若将这些热量全部用来烧水,则有
Q放=Q吸=5.67×106J
由Q吸=cm
t可得水的质量
5.67106JQ吸m===18kg 3℃100℃25℃ct4.210J/kg?(3)由η=
W可得 Q放W=Q放η=5.67×106J×50%=2.835×106J
根据公式
W=Gh=mgh
可得该物体提高的高度
W2.835106Jh===14.175m
mg20103kg10N/kg答:(1)这0.07m3的垃圾气体完全燃烧后产生的热量是5.67×106J; (2)若将这些热量全部用来烧水,可使18kg的水从25℃升高到100℃; (3)能把该物体提高14.175m。
23.2020年4月8日,中国新疆塔里木盆地传来振奋人心的消息:人们新发现了储量达到2.28亿吨的石油。这一发现进一步证实了塔里木盆地下方富含石油[已知c水=4.2×103J/℃),q石油按4.4×107J/kg计算],求: (kg·
(1)500g石油完全燃烧放出的热量多少J?
(2)若上小问中石油完全燃烧放出热量的21%被水吸收,可以使多少kg的水的温度从20℃升高到70℃?
解析:(1)2.2×107J;(2)22kg 解:(1)石油的质量
m=500g=0.5kg
石油完全燃烧放出的热量
Q放=mq石油=0.5kg×4.4×107J/kg=2.2×107J
(2)石油完全燃烧放出热量的21%被水吸收,则有
Q吸=21%Q放=21%×2.2×107J=4.62×106J
水的质量
Q吸4.62106Jm水22kg
c水t4.2103J/(kg℃)(70℃-20℃)107J; 答:(1)500g石油完全燃烧放出的热量2.2×
(2)若上小问中石油完全燃烧放出热量的21%被水吸收,可以使22kg的水的温度从20℃升高到70℃。
24.小明家使用的是瓶装液化气,每瓶中装入的液化气质量为20kg,液化气的热值取5×107J/kg。
(1)1kg的液化气完全燃烧,释放的热量是多少?
(2)若整瓶液化气完全燃烧释放热量的60%被利用,那么散失的热量是多少?
(3)小明想节约能源、降低能耗,若将上述散失的热量全部利用起来,可以把1000千克温度为20℃的水加热到多少摄氏度? 解析:(1)109J;(2)4×108J;(3)100
解:(1)1kg的液化气完全燃烧,释放的热量是
Qmq20kg5107J/kg=109J
(2)散失的热量是
Q1160%Q0.4109J4108J
(3)升高温度为
Q14108JΔt95℃ 3cm4.210J/kg℃1000kg因为水初温20℃,加上变化量超过100℃,一个标准大气压下水沸点100℃,所以最高只能到100℃。
答:(1)1kg的液化气完全燃烧,释放的热量是109J; (2)散失的热量是4×108J;
(3)可以把1000千克温度为20℃的水加热到100摄氏度。
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