河北中考物理 第7课时 内能及其应用 能源与可持续发展可编辑word.docx

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河北中考物理第7课时内能及其应用能源与可持续发展可编辑word

第7课时　内能及其应用　能源与可持续发展

夯基提能作业

A组　基础巩固

一、选择题

1.下列情景对应的说法错误的是（　　）

2.（2018北京,7,2分）下列实例中,属于做功改变物体内能的是（　　）

A.锯木头时的锯条温度升高

B.加入冰块的饮料温度降低

C.倒入热牛奶的杯子温度升高

D.放入冷水中的热鸡蛋温度降低

3.关于温度、热量、内能,以下说法正确的是（　　）

A.物体的温度越高,所含的热量越多

B.0℃的冰没有内能

C.一个物体吸收热量时,温度不一定升高

D.物体内能增加,一定是吸收了热量

4.（2018山东滨州,9,3分）如图是内燃机工作循环中的一个冲程,它是（　　）

A.压缩冲程,将化学能转化成内能

B.压缩冲程,将机械能转化成内能

C.做功冲程,将内能转化成机械能

D.做功冲程,将机械能转化成内能

5.关于燃料的热值,下列说法正确的是（　　）

A.燃料的热值越大,燃烧时达到的温度就越高

B.燃料的热值越大,燃烧时放出的热量就越多

C.燃料燃烧越充分,则燃料的热值就越大

D.燃料的热值与燃料的质量及燃烧情况无关

6.家用轿车四冲程汽油机工作时为轿车提供动力的冲程是　（　　）

A.吸气冲程B.压缩冲程

C.做功冲程D.排气冲程

7.（2018北京,16,2分）（多选）下列能源中,属于可再生能源的是　（　　）

A.石油B.风能

C.煤炭D.太阳能

二、填空题

8.汽油机是热机的一种。

如图所示是四冲程汽油机工作状态示意图,由图可以看出,此时它正处在　　　　冲程。

某单缸四冲程汽油机在1s内完成了15个循环,则该汽油机工作时飞轮的转速为　　　　r/min。

9.（2017云南昆明,13,3分）2017年5月18日,我国宣布可燃冰试采成功!

中国成为世界上第一个掌握这项开采技术的国家,这个消息“不胫而走”,迅速传遍世界各地,是因为电磁波的传播速度与　　　　的速度相同。

可燃冰是天然气和水分子在低温高压下结合的水合物,因形似冰块却能燃烧而得名,科学家估算,其资源量甚至能够满足人类使用1000年。

可燃冰属于　　　　能源（选填“可再生”或“不可再生”）;0.1m3天然气完全燃烧可释放4.2×106J的热量,若这些热量被水完全吸收,可使　　　　kg水温度升高10℃。

[c水=4.2×103J/（kg·℃）] 

10.（2018山东枣庄,26）如图为四旋翼无人机,它的操控系统能够实现“一键起飞、一键返回、GPS悬停、规划航线自动飞行和自动跟踪”等功能,它的操控系统是靠　　　　传递信息的,无人机是利用电能来工作的,电能属于　　　　　　　　（选填“一次能源”或“二次能源”）。

11.许多家庭用天然气作为燃料,天然气属于　　　　（选填“可再生”或“不可再生”）能源;天然气燃烧过程中将　　　能转化为内能;某次做饭用去了天然气20L,这些气体完全燃烧放出的热量为　　　J。

（天然气的热值为7.2×107J/m3） 

12.（2017江苏南京,19,3分）如图所示是一种新能源——可燃冰。

2017年5月18日,我国在南海开采可燃冰获得成功!

1m3可燃冰可分解释放约168m3的天然气。

可燃冰属于　　　　（选填“可”或“不可”）再生能源。

完全燃烧168m3的天然气可以释放的热量为　　　　J,若这些热量全部被水吸收,可以将质量为　　　　t的水由20℃加热到70℃。

[q天然气=4×107J/m3,c水=4.2×103J/（kg·℃）] 

三、实验探究题

13.在探究物质某些属性的实验中,有如图甲、乙、丙所示三套完全相同的装置,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）实验中,甲与丙的加热时间相同,目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　,最后发现丙图中的温度计示数变化量较大,据此可得到的结论是　　　　　　　　　　　　。

（3）该实验过程主要用到的两种物理研究方法是　　　　　　　和　　　　　　。

（4）已知酒精的热值为3.0×107J/kg,完全燃烧10g酒精放出的热量为　　　　　J。

四、计算题

14.某学习小组同学想研究酒精灯烧水时的热效率。

他们用酒精灯给100g的水加热,经过一段时间测得水温升高了60℃,消耗了4.2g酒精。

已知:

水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）,酒精的热值为3×107J/kg。

求:

（1）此过程中水吸收的热量;

（2）4.2g酒精完全燃烧放出的热量;

（3）酒精灯烧水时的热效率。

B组　能力提升

一、选择题

1.（2018江苏泰州,7,2分）关于温度、热量和内能的说法中正确的是（　　）

A.物体吸收热量,温度一定升高

B.0℃的冰的内能为零

C.温度高的物体,含有的热量多

D.物体的温度升高内能增大

2.（2017湖南衡阳,19,2分）（多选）如图为某物质熔化时温度随加热时间变化而变化的图像（加热装置的功率不变）,从图中能得到的正确信息是（　　）

A.该物质为晶体,熔点为0℃

B.熔化过程持续了4min

C.该物质在AB段的比热容比在CD段小

D.该物质在B、C两点时温度、内能都相同

3.（2017北京,11,2分）下列实例中,用热传递的方式来改变物体内能的是（　　）

A.用热水袋暖手,手的温度升高

B.用锯条锯木板,锯条的温度升高

C.两手相互摩擦,手的温度升高

D.用手反复弯折铁丝,弯折处铁丝的温度升高

4.（2017广东深圳,17,1.5分）关于热学知识,下列说法错误的是（　　）

A.所有物体的分子都在不停地做无规则运动

B.汽车的动力是由汽油机的做功冲程提供的

C.热量可以从内能小的物体传递给内能大的物体

D.升高相同的温度,比热容大的物体,吸收的热量多

5.（2017湖南长沙,26,3分）小天用电热水壶将1千克20℃的水加热至70℃,在这个过程中,下列分析正确的是[c水=4.2×103J/（kg·℃）]（　　）

A.水吸收的热量为2.1×105J

B.电热水壶消耗的电能全部转化为水的内能

C.水的温度升高,它的内能减小

D.水的温度升高,它的比热容变大

二、填空与作图题

6.如图所示,工作中的四冲程汽油机正处于　　　冲程,该冲程将　　　转化为机械能。

若该汽油机每秒完成40个冲程,则每秒它对外做功　　　次、飞轮转过　　　圈。

7.如图,将一根铁丝快速反复弯折数十次,铁丝弯折处会发热,表明铁丝弯折处的　　　升高,内能增大。

说明　　　可以改变物体的内能。

8.（2017湖北黄冈,11,3分）如图甲所示,在一个配有活塞的玻璃筒内放一团硝化棉,用力下压活塞,硝化棉被点燃:

（1）这是通过　　　　的方式使玻璃筒内空气的内能　　　　（选填“增大”或“减小”）; 

（2）请在图乙中画出活塞下行过程中受到的摩擦力的示意图（力的作用点画在O点）。

9.（2018湖南长沙,28,4分）在太空中,把要合成的各种固态材料放进特制的太空炉,对材料加热使其内能　　　（选填“增大”或“减小”）而熔化,再降温使其变成新的固态材料,然后随着卫星或飞船返回地球,这样加工的材料叫太空材料。

当一块加工好的太空材料从太空返回地球时,其质量　　　（选填“变大”“变小”或“不变”）。

10.图甲是小明家中的电热水壶的铭牌,图乙是小明用该电热水壶装满水后烧水时,根据记录的数据所画出的图像（在标准大气压下）。

如果电路中只有电热水壶工作,标有“3000r/（kW·h）”的电能表的铝盘在1min内转了80r,电热水壶的实际功率是　　　　W,根据图像通过计算可知该电热水壶将满壶水刚好完全烧开时,水吸收的热量是　　　　J,电热水壶的热效率为　　　　[ρ水=1.0×103kg/m3,c水=4.2×103J/（kg·℃）]。

额定电压　220V

额定频率　50Hz

额定功率　1800W

装水容量　2L

甲

三、实验探究题

11.如图所示的装置中,两个钩码重力不等,释放后重钩码下降,轻钩码上升,然后反复对调左右两个钩码,通过传动装置可实现:

在钩码升降过程中,能使放在隔热容器水中的叶轮不停地转动。

（1）叶轮在不停地转动过程中,可以知道容器中水的温度　　　　,原因是:

叶轮通过　　　　的方式实现了能量的转化。

（2）实验中钩码升降做功与水温变化的数据如下表所示[容器中水的质量为500g,c水=4.2×103J/（kg·℃）]。

钩码升降次数

1

2

3

钩码升降做功/J

425

850

1275

水温的变化/℃

0.2

0.4

0.6

　　在钩码升降1次的过程中,容器中的水吸收的热量为　　　　J。

对比发现:

水吸收的热量　　　　（选填“大”或“小”）于对应的钩码升降所做的功。

（3）综合分析实验装置及表格中的数据,你认为该实验中能量损失主要来源于　　　　。

（只写出其中一条即可） 

12.（2017福建,26,6分）利用如图甲所示的实验装置探究“沙子和水的温度变化与吸热的关系”。

操作如下:

（1）在两烧杯中分别装入初温相同且　　　　相等的沙子和水; 

（2）用相同的酒精灯火焰加热,并用玻璃棒不断搅拌,每隔相同的时间记录一次温度,其中某时刻的温度如图乙所示,其示数为　　　　℃。

根据实验数据绘制成温度与时间的关系图像,如图丙所示; 

（3）实验中,是通过比较　　　　来间接反映沙子和水所吸收的热量; 

（4）分析图像可知,对于质量相等的沙子和水,升温较快的是　　　　;若使两者升高相同的温度,则　　　　吸收的热量较多。

由此可见,　　　　的比热容较大。

四、计算题

13.莲莲家的汽车尾部上标有“2.0T”的字样。

其中“T”就是“涡轮增压”,是利用高温、高压的废气去冲击“废气涡轮”高速旋转,来带动同轴的“进气涡轮”也高速旋转,从而增加进气量并增大进气气压,使汽油燃烧更充分,燃气压强更大。

同时也减少了废气中的有害物质,达到提高发动机效率和减少废气污染的目的。

这辆汽车的最低油耗可达0.2kg/（kW·h）。

已知汽油的热值为4.6×107J/kg。

[温馨提示:

最低油耗是指燃烧最少的汽油获得最大有用功的能量;0.2kg/（kW·h）表示获得1kW·h能量消耗0.2kg汽油]求:

（1）0.2kg的汽油完全燃烧时放出的热量为多少?

（2）该汽车发动机的效率最高可达多少?

答案精解精析

A组　基础巩固

一、选择题

1.B　花香四溢是花香分子不停地做无规则运动导致的,是扩散现象,故A正确;内能是物体内所有分子的分子动能和分子势能的总和,一切物体都有内能,故B错;水沸腾时壶盖跳动,水蒸气对壶盖做功,将水蒸气的内能转化为壶盖的机械能,故C正确;人滑滑梯时,需要克服摩擦力做功,将人的部分机械能转化为内能,是通过做功的方式改变内能,故D正确。

2.A　锯木头时,通过做功使锯条内能增加,温度升高,A选项正确;饮料加入冰块,低温的冰块吸收热量,高温的饮料放出热量,饮料温度降低,属于热传递改变物体内能,B选项错误;热牛奶放出热量,杯子吸热热量温度升高,属于热传递改变物体内能,C选项错误;热鸡蛋放入冷水中,热鸡蛋放出热量,温度降低,属于热传递改变物体内能,D选项错误。

3.C　热量是过程量,而非状态量;内能是任何物体在任何情况下都具有的能量;一个物体吸收热量,温度不一定升高,例如晶体熔化过程、水沸腾过程等;物体内能增加,不一定是吸收了热量,也可能是外界对物体做了功。

4.C　题图中的两气门关闭,活塞下行,火花塞产生电火花,这是做功冲程;在做功冲程中,能量转化关系是燃料燃烧产生的内能转化为机械能。

故选C。

5.D　燃料燃烧时可达到的温度与燃料的多少及燃烧条件、环境情况等有关,不能说热值越大,达到的温度就越高,选项A错误;燃料燃烧时放出热量的多少不仅与热值有关,而且与燃料的质量、燃烧条件等有关,选项B错误;热值是燃料本身的一种特性,它与燃料的质量以及燃烧情况等均无关,选项D正确,C错误。

6.C　轿车上的四冲程汽油机工作时,做功冲程将内能转化为机械能,为轿车提供动力。

7.BD　石油、煤炭越用越少,不能在短期内从自然界得到补充,属于不可再生能源,A、C选项错误;风能、太阳能取之不尽,用之不竭,属于可再生能源,B、D选项正确。

二、填空题

8.

答案　做功　1800

解析　从图中可以看出火花塞点火和活塞向下移动的特点,可以判断这个冲程是做功冲程;汽油机在1s内完成了15个循环,飞轮转15×2r=30r,则1min转30×60r=1800r,故该汽油机工作时飞轮的转速为1800r/min。

9.

答案　光　不可再生　100

解析　光是电磁波的一种,所以光速与电磁波的速度大小相等。

可燃冰是化石能源,所以是不可再生能源。

由Q=c水mΔt得:

m=Q/（c水Δt）=4.2×106J/[4.2×103J/（kg·℃）×10℃]=100kg。

10.

答案　电磁波　二次能源

解析　四旋翼无人机的操控系统是靠电磁波传递信息的;无人机所使用的电能都是通过其他形式的能转化而来的,是二次能源。

11.

答案　不可再生　化学　1.44×106

解析　天然气属于不可再生能源,短时间内不能得以补充;燃料燃烧过程中将化学能转化为内能;天然气完全燃烧放出的热量Q放=qV=7.2×107J/m3×20×10-3m3=1.44×106J。

12.

答案　不可　6.72×109　32

解析　可燃冰是不可再生能源;Q放=Vq天然气=168m3×4.0×107J/m3=6.72×109J;Q放=Q吸,m水=

=

=3.2×104kg=32t。

三、实验探究题

13.

答案　

（1）甲、乙　甲、丙　

（2）使水和煤油吸收相同的热量　煤油的比热容较小

（3）控制变量法　转换法

（4）3×105

解析　

（1）比较不同燃料的热值,应选择不同的燃料,而除了燃料不同外,其他条件都应该相同,满足条件的是甲、乙两图;比较不同物质的比热容,应选择燃料燃烧放出的热量相同即物体吸热相同,被加热的物体不同,满足条件的是甲、丙两图。

（2）实验中,甲与丙的加热时间相同,目的是使两装置中燃料燃烧在相同时间内放出热量相同,即水和煤油吸收相同的热量;最后发现丙图中的温度计示数变化量较大,据此可得到的结论是煤油的比热容较小。

（3）该实验过程主要用质量相同的同种物质温度变化的多少来表示燃料燃烧放出热量的多少,是物理学中转换法的应用;在研究一个量与多个量的关系时,物理中常用的方法是控制变量法。

所以实验中用到的两种物理研究方法是控制变量法和转换法。

（4）已知酒精的热值为3.0×107J/kg,完全燃烧10g酒精放出的热量为

Q=mq=0.01kg×3.0×107J/kg=3×105J。

四、计算题

14.

答案　

（1）2.52×104J

（2）1.26×105J　（3）20%

解析　

（1）水吸收的热量

Q吸=cm水Δt=4.2×103J/（kg·℃）×0.1kg×60℃=2.52×104J

（2）4.2g酒精完全燃烧放出的热量

Q放=m酒精q=4.2×10-3kg×3×107J/kg=1.26×105J

（3）酒精灯烧水时的热效率

η=

×100%=

×100%=20%

B组　能力提升

一、选择题

1.D　物体吸收热量,内能一定增加,但温度并不一定升高,如晶体熔化吸热,内能增加,但温度不变,故A项错误;内能指的是物体内所有分子的分子动能和分子势能的总和,0℃的冰分子在不停地做无规则运动,所以0℃的冰的内能不为零,B错误;热量只在热传递过程中才会发生传递,温度高的物体,不能用热量来描述它的特征,C错误;物体温度升高内能一定增加,D正确。

2.AC　由图像看出,该物质在熔化时有一段时间温度保持在0℃不变,所以该物质为晶体,且熔点是0℃,A正确;温度保持不变的时间即晶体熔化时间,所以熔化过程持续了3min,B错;由于加热过程中加热装置的功率不变,所以物质在相同时间内吸收相同热量,AB段与CD段物质吸收的热量（Q）相同,又因为物态变化过程中质量（m）不变,由图中看出AB段温度升高量（Δt）比CD段大,根据c=

可知,物质在AB段（固态）的比热容比在CD段（液态）时要小,C正确;BC段为晶体熔化过程,需要不断吸热,温度不变,内能一直增加,所以C点内能大于B点内能,D错。

故选A、C。

3.A　发生热传递的条件是要有温度差,热水袋的温度高于手的温度,所以能通过热传递的方式使手的温度升高,A正确;用锯条锯木板、两手相互摩擦、用手反复弯折铁丝都是用做功的方式提高物体的温度,B、C、D错误。

故选A。

4.D　根据公式Q=cmΔt可知,物体吸收的热量还与质量有关,故D错误。

故选D。

5.A　水吸收的热量Q吸=c水m水Δt=4.2×103J/（kg·℃）×1kg×（70℃-20℃）=2.1×105J,A正确;电热水壶消耗的电能一部分转化为水的内能,一部分散失在空气中,B错误;水的温度升高,其内能增大,C错误;比热容是物质的一种特性,与物质的种类和状态有关,与温度无关,D错误。

二、填空与作图题

6.

答案　做功　内能　10　20

解析　由图可知,进气门、排气门都关闭,活塞向下运动,可以判断该冲程是做功冲程,把内能转化为机械能;一个工作循环,有四个冲程,曲轴转动2周,做一次功,故1s做功10次,曲轴转20周,故飞轮转过20圈。

7.

答案　温度　做功

解析　弯折铁丝时,机械能转化为铁丝的内能,内能增大,温度升高,是通过做功改变了物体的内能。

8.

答案　

（1）做功　增大　

（2）如图所示

解析　

（1）改变物体内能的方式有两种:

做功和热传递。

题中用力向下压活塞的过程是外界对气体做功,气体自身内能增大。

（2）活塞相对玻璃筒向下运动过程中,受到的摩擦力方向向上。

9.

答案　增大　不变

解析　在太空炉内对材料加热,其内能增大;物体质量不随物体的形状、位置、温度以及状态的改变而改变,故一块加工好的太空材料从太空返回地球时,其质量不变。

10.

答案　1600　6.72×105　87.5%

解析　1min内电热水壶消耗的电能W1=

×3.6×106J=9.6×104J,电热水壶的实际功率P=

=

=1600W;由图像信息可得,水吸收的热量Q吸=c水mΔt=c水ρ水VΔt=4.2×103J/（kg·℃）×1.0×103kg/m3×2×10-3m3×（100℃-20℃）=6.72×105J;故电热水壶的热效率η=

=

=87.5%。

三、实验探究题

11.

答案　

（1）升高　做功　

（2）420　小　（3）搅拌器吸热（绳与轮之间的摩擦,容器吸热）

解析　

（1）对物体做功可以使物体内能增大,叶轮转动时对水做功,所以水的内能增大,温度升高。

（2）从表中可以看出水温升高了0.2℃,Q吸=c水mΔt=4.2×103J/（kg·℃）×0.5kg×0.2℃=420J。

钩码在此过程中升降做功425J,所以水吸收的热量小于对应的钩码升降做的功。

（3）根据实际情况考虑能量损失的原因。

12.

答案　

（1）质量　

（2）39　（3）加热时间　（4）沙子　水　水

解析　

（1）为了研究水与沙子比热容的大小,实验时,要控制水与沙子的初始温度、质量相等;

（2）温度计的分度值是1℃,此时的温度是39℃;（3）实验中,是通过比较加热时间来间接反映沙子和水吸收的热量;（4）分析图像可知,对于质量相等的沙子和水,吸收相等热量,升温较快的是沙子;若使两者升高相同的温度,水加热时间较长,说明水吸收的热量较多;由此可见水的比热容较大。

四、计算题

13.

答案　

（1）9.2×106J　

（2）39%

解析　

（1）0.2kg的汽油完全燃烧时放出的热量为

Q=mq=0.2kg×4.6×107J/kg=9.2×106J

（2）完全燃烧0.2kg的汽油,发动机获得的最大有用功的能量为W有用=1kW·h=3.6×106J

所以汽车发动机的最大效率为η=

×100%=

×100%≈39%