河南科技大学附属高级中学物理内能单元培优测试卷

河南科技大学附属高级中学物理内能单元培优测试卷
一、初三物理内能易错压轴题（难）
1．如图所示是“探究不同物质吸热升温现象”的实验装置，小华将初温和质量相等的色拉油和水分别装在相同的烧杯中，用酒精灯加热并不断搅拌，每隔0.5min测量一次温度，数据记录在下表中。

(l)选用相同的酒精灯，是为了使单位时间内色拉油和水______相同，不断搅拌的目的是使色拉油和水______。

(2)图中已经画出色拉油温度随时间变化的图像，开始部分并不是直线，导致此现象的原因是除色拉油外还有______吸收热量，为尽量减小这种影响，写出一种改进方法：______。

(3)根据上表实验数据，在图中画出水的温度随时间变化的图像分析图像可知，当色拉油和水升高相同温度时，______需要的时间短，______需要吸收的热量更多。

【答案】吸收的热量均匀受热容器提高容器的初温色拉油水
【解析】
【详解】
(l)选用相同的酒精灯，是为了使单位时间内色拉油和水吸收的热量相同，不断搅拌的目的是使色拉油和水均匀受热。

(2)图中已经画出色拉油温度随时间变化的图像，开始部分并不是直线，导致此现象的原因是除色拉油外还有容器吸收热量，即开始时先要将容器本身升温，然后热量才能传递给液体；
为尽量减小这种影响，可以提高容器的初温。

(3)由于水的比热容大，而色拉油的比热容小，所以当色拉油和水升高相同温度时，根据
知，色拉油吸收的热量少，即色拉油需要的时间短，而水需要吸收的热量更多。

【点睛】
重点是研究吸热能力的实验，注意实验中控制变量法的应用，另外要理解，相同的酒精灯可以保证在相同时间内两液体吸收的热量相等。

另外牢记水的比热容大的特点。

2．小明和小亮通过实验“比较水和铁砂的吸热能力”。

他们在两个相同试管中分别加入一定量的初温为20℃的水和铁砂，分别用同一酒精灯加热二者。

经正确操作收集了表格中信息：
(1)实验中他们用停表记录加热时间，目的是____；
(2)加热的过程中，水和铁砂内能____，表现为其温度____；
(3)他们通过实验得到下表的数据：
质量/g 末温/℃ 加热时间/min 水
30 40 12 铁砂 50 65 5
分析实验数据时，有的同学认为无法比较出水和铁砂吸热能力的强弱，因为没有控制质量相同。

你是怎样想的，写出你这样认为的理由________。

【答案】通过加热时间长短比较吸收热量的多少 增大 升高 可以比较出水和铁砂吸热能力的强弱，分别求出1g 的水和铁砂温度升高1℃时，吸收的热量进行比较得出结论
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]用相同的酒精灯加热，时间越长吸收的热量越多，所以用秒表的目的是通过加热时间长短比较吸收热量的多少。

(2)[2][3]水和铁砂吸收热量后内能增加，表现为温度逐渐升高。

(3)[4]假设每分钟从酒精灯吸收的热量为Q 0，那么
1g 的水温度升高1℃时，吸收的热量为
()()00120.02/g 30g 4020Q Q =⋅⨯-℃℃
1g 的铁砂温度升高1℃时，吸收的热量为
()()0050.002/g 50g 6520Q Q =⋅⨯-℃℃
由此可以比较得到水的吸热能力比铁砂强。

3．随着人民生活水平的不断提高，汽车已经走进我们的家庭．小林的爸爸最近也购买了一辆轿车．
（1）“轿车不但要吃油，有时也要喝水”，汽油是_________（选填“可再生”或“不可再生”）能源，用水冷却发动机是因为水的_________大，在发动机开始工作后一段时间内，水箱中水的内能会______，这是通过________方式来改变内能的．
（2）下列四个实验中，其能量转化方式与图示汽油机对应冲程类似的是_______．
（3）轿车在上坡时，将档位换成低速档，以减小行驶的速度，这样做的目的是
___________
A ．安全
B ．省油
C ．减小行驶时的阻力
D ．增大爬坡的牵引力
（4）小林通过测量获得轿车以不同速度行驶时对应的制动距离（即从操纵制动刹车到车停下来的距离），数据如表所示： 速度
()1v /km h - 40 60 80 100 120 制动距离s /m 8 18 50 72 根据表中数据所反映的规律，当轿车速度为80/km h 时对应的制动距离是
_____________m ．
（5）小林通过上网查到了这种轿车的输出功率与转速的关系如图所示．小林又向爸爸询问了一些实测数据：轿车行驶的路况好，平均车速为100/km h ，发动机转速为
2000r /min ，平均油耗为9L /100km ，参考图中的数据，分析这辆汽车在这种状态下行驶时，发动机的效率为___________%．（已知汽油的热值为7
4.610J /kg ⨯，密度为330.810/kg m ⨯）．
（6）太阳能汽车利用太阳能来驱动，真正实现了零排放，有效地减少了对环境的污染．汽车顶部所安装的太阳能电池板的有效面积为26m ，太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为321.210W /m ⨯，如将太阳能转化为电能的效率为15%，则电池的输出功率为_________W ，如果这辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为80%，当汽车在水平面上匀速行驶时，受到的牵引力为80N ，则汽车的行驶速度为___________/km h ．
【答案】不可再生 比热容 增大 热传递 A D 32 32.6% 1080 38.88
【解析】
解答：(1)从能源可否再生的角度看，汽油来源于石油，石油是经过几百万年的演变形成的，汽油是从石油中提炼出来的，属于不可再生能源；汽车发动机工作过程中，不可避免地产生很多热量，这些热量如不及时带走会影响机器的正常工作．由公式Q ＝cm △t 知，在质量和升高的温度相同时，与其它液体比较，因为水的比热容最大，所以吸收的热量最多，冷却效果最好．发动机工作过程中会产生热量，热量传递到水，所以水的内能增大．这是通过热传递的方式改变内能的．(2)A 、电火花发生器点火后将盒盖顶出，此时燃气的内能转化机械能，故与题目中的情境相同，故A 正确；B. 滚摆向下运动，动能增加，重力势能减小，所以是重力势能转化为动能的过程，故B 错误；C. 向下压缩空气引火仪，即将机械能转化为仪器内部空气的内能，所以是将机械能转化为内能的过程，故C 错误；
D. 酒精灯加热杯中冷水，这是通过热传递的方式改变内能的，故D 错误；故选A.(3)由P ＝W Fs t t ＝＝Fv 的变形式F ＝P v
可知，汽车的最大功率一定时，减小行驶速度时，可以获得更大的牵引力，故选D.(4)通过对1、2、4、5的分析可知，速度越大制动距离越大，即制动距离一定与速度有关，但明显不是正比关系，故可以想到可能与速度的平方成正比，通过计算可知制动距离的确与速度的平方成正比，所以有
2240km /h 80km /h 8s
（）（）＝，解得：80km/h 的制动距离为32m ；(5)由发动机输出特性曲线可知：发动机转速为2000r/min 时，其输出功率约为30kW ，每小时对外所做的有用功：W ＝Pt ＝30×103W×3600s ＝1.08×108J ；行驶100km 消耗的汽油是9L ＝9dm 3＝9×10−3m 3，则完全燃烧释放的热量：Q ＝mq ＝ρVq ＝0.8×103kg/m 3×9×10−3m 3×4.6×107J/kg ＝3.312×108J ，发动机的效率：η＝881.08103.31210W J Q J
⨯⨯＝≈32.6%.(6)太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为1.2×103W/m 2,如将太阳能转化为电能的效率为15%,则电池的输出功率为P ＝P 太阳能η＝1.2×103W/m 2×6m 2×15%＝1080W ；因为电能最终转化为机械能的效率为80%,所以P 机械
＝P×η′＝1080W×80%＝864W；由公式P＝Fv可得汽车的行驶速度：
v＝
864
80
P W
F N
机械＝＝10.8m/s＝38.88km/h.
4．为了比较水和食用油的吸热能力，小明用两个相同的装置做了如图所示的实验．
（1）在两个相同的烧杯中应加入初温相同、___________相同的水和食用油；
（2）实验中便用相同电加热器加热的目的是：使水和煤油在相同时间内___________相同；
（3）实验中发现煤油的温度比水的温度升高得快，如果要使水和食用油最后的温度相同，就要给________加热更长的时间，这表明食用油的吸热本领比水______（“强”或“弱”）；
（4）本实验主要采用的实验方法是_____________________________．
【答案】质量吸热水弱控制变量法
【解析】
（1）比较水与食用油的吸热能力，应控制水与食用油的质量相同，在两个相同的烧杯中应加入初温相同、质量相同的水和食用油；
（2）用相同的电加热器加热，水与食用油在相等时间内吸收的热量相等
（3）实验中发现煤油的温度比水的温度升高得快，如果要使水和食用油最后的温度相同，就要给水加热更长的时间，这表明食用油的吸热本领比水弱．
（4）本实验主要采用的实验方法是控制变量法
5．探究不同物质的吸热能力
(1)如图所示，在探究“不同物质的吸热能力”实验中，小雨同学在两只烧杯中装入______相同的食用油和水，用相同的酒精灯给它们加热，目的是使食用油和水在相同时间内
______，从而通过______来反映吸收热量的多少；
(2)小雨同学进行实验时，每隔一分钟记录食用油和水的温度，记录的实验数据如下表：
升高的温度∆t/°C510152025
食用油的加热时间t/min12345
水的加热时间t/min246810
根据实验数据可以发现______相同的不同物质，升高相同的温度，吸收的热量是______的。

为了表示物质的这种特性，物理学中引入物理量______，定义是：一定质量的某种物质在温度升高时所吸收的热量，与它的______和______的比值；
(3)小明同学认为比较不同物质的吸热能力，除了利用上述方法外，还可以使______相同的不同物质吸收相同的热量，比较______。

【答案】质量吸收的热量相同加热时间质量不同比热容质量升高的温度乘积质量升高的温度
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]在探究不同物质的吸热能力的实验中，烧杯中装入的食用油和水要质量相同，因为探究不同物质的的吸热能力，除了物质的种类不同外，其它物理量都必须相同。

[2][3]用相同的酒精灯加热，目的是让酒精灯在相同的时间内放出相同的热量，才能保证食用油和水在相同时间内吸收的热量相同，从而通过加热时间的长短来反映吸收热量的多少。

(2)[4][5]由表格数据知，质量相同的不同食物质，升高相同温度时，吸收的热量是不同的。

[6][7][8]为了表示不同物质的吸热能力不同的特性，物理学中引入比热容这个物理量，其定义是：一定质量的某种物质在温度升高时所吸收的热量，与它的质量和升高的温度乘积的
比值。

(3)[9][10]比较不同物质的吸热能力，还可以使质量相同的不同物质吸收相同的热量，比较升高的温度，因为相同质量的不同物质吸收相同热量时，温度升高一般不同。

6．在“比较不同物质吸热的情况”的实验中，用相同的电加热器加热，装置如图所示：加热时间/min01234
甲的温度/°C2024283236
乙的温度/°C2028364452
(1)实验中应量取______的甲、乙两种液体，分别倒入相同的烧杯中。

液体的量要适当，至少要能_________电加热器的发热体，保证液体在相等的加热时间内吸收的热量______，如果液体太多则实验耗时较长；
(2)本实验使用的物理学探究方法有转换法和___________ ；
(3)实验中记录的数据如右上表所示，分析实验数据可知：________的吸热能力较强；
(4)物理学中用比热容表示不同物质吸热能力的不同，上述实验中，甲和乙的比热容之比为___________。

【答案】质量相等浸没相等控制变量法甲液体 2:1
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]要比较不同物质吸热的情况，根据控制变量法的要求，要改变物质的种类，要控制不同物质的质量相同，故实验中应量取质量相同的甲、乙两种液体，分别倒入相同的烧杯中。

[2][3]液体的量要适当，应使电加热器的发热体至少要能浸没液体中，保证液体在相等加热时间内放出相同的热量，如果液体太多则实验耗时较长。

(2) [4]实验中要控制液体的质量相同，采用的是控制变量法；通过加热时间长短来比较甲和乙两种液体吸收热量的多少，采用的是转换法。

所以本实验使用的物理学探究方法有转换法和控制变量法。

(3)[5]因为两种液体使用的是相同的电加热器加热，所以每分钟内吸收的热量相同。

根据实验数据，同样将温度升高到36℃，甲需要加热4分钟，乙需要加热2分钟，，所以甲的加热时间更长，甲吸收的热量更多，所以甲的吸热能力强。

(4)[6]由Q cm t =∆吸 ，在质量和升高温度的情况下，比热容与吸收的热量成正比，同样将温度升高到36℃，甲需要加热4分钟，乙需要加热2分钟，所以甲吸收的热量是乙吸收热量的2倍，因此甲的比热容是乙的2倍，即甲和乙的比热容之比为2:1。

7．如图甲是小华探究“不同物质吸热规律”的实验装置：
(1)设计实验时，需要对变量进行控制，下列变量控制中错误的是_______；
A ．两个烧杯的规格相同
B ．两个酒精灯的规格相同
C ．甲、乙两种液体的体积相同
D ．甲、乙两种液体的初温相同
(2)在该实验中利用了“转化思想”，即用加热时间的长短来表示液体A 和液体
B____________________；
(3)根据实验数据绘制的温度与时间的关系图像如图乙所示，分析图像可知：停止加热后，______（选填“A ”或“B ”）液体的温度下降得快；
(4)冬天，小华想自制一个暖手袋，若只能从A 或B 中选一种液体装入暖手袋中作为供热物质，则应选择_______（选填“A ”或“B ”）。

【答案】C 吸收热量的多少 B A
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]根据比较物质吸热能力的方法，在加热时间（吸收热量）相同的情况下，观察物体升高的温度大小从而得知物体的吸热能力大小，需要保持质量和初温相同。

AB ．保持两个烧杯的规格相同、两个酒精灯的规格相同，那么两种液体在相同时间吸收的热量相同，A 、B 正确，不合题意；
C ．假如控制甲、乙两种液体的体积相同，根据m V ρ=可知，那么两种液体的质量不同，C 错误，符合题意；
D ．控制甲、乙两种液体的初温相同，这样符合比较物质吸热能力的方法，D 正确，不合题意。

故选C 。

(2)[2]该实验加热时间越长，吸收的热量越多，在该实验中利用了“转化思想”，即用加热时间的长短来表示液体A 和液体B 吸收热量的多少。

(3)[3]根据()0-Q cm t t =可知，在相同时间内，液体B 升高的温度较高，而吸收的热量、液体的质量、初温是相同的，那么液体B 的比热容较小；停止加热后，在相同时间内放出
的热量相同，根据Q cmΔt
=可知，液体B的比热容较小，那么液体B在相同时间内温度变化较大，即液体B的温度下降得快。

(4)[4]质量相等的A和B液体，在升高相同温度时，A吸热多，A的比热容大，根据
Q cmΔt
=可知，质量相同的A和B液体降低相同温度，A放热多，效果更好，所以应该选择液体A装入暖手袋中作为供热物质。

8．回顾实验和探究：比热容概念的建构
器材烧杯、______相等的水和煤油、两个规格相同的电加
热器、温度计、______。

装置
过程两只烧杯中盛有______相同的水和煤油，用电加热器加热2分钟，我们发现______温度升高的高，若升高相同的温度，______加热时间长，______吸收的热量多。

结论一定质量的某种物质，温度升高时吸收的热量与______之比，叫做这种物质的比热容，在数值上等于______质量的某种物质温度升高______所吸收的热量。

方法实验中用______来反映物质吸收的热量，这种研究方法是______。

讨论电加热器工作时，将______能转化为内能；水吸收热量，温度升高，内能发生了______。

【答案】质量秒表质量煤油水水质量和升高温度之积单位 1℃加热时间转换法电转移
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2]所用到的器材除烧杯、质量相等的水和煤油、两个规格相同的电加热器温度计以外，还要记录测量时间用的秒表。

[3][4][5][6]两个烧杯中盛有质量相同的水和油，用电加热器加热两分钟，会发现煤油温度升
高的高，如果升高相同的温度，水加热的时间长，那么可以得知水吸收的热量最多。

[7][8][9]一定质量的物质，温度升高时吸收的热量与质量和升高温度乘积之比叫做比热容，在数值上等于单位质量的某种物质温度升高1℃所吸收的热量。

[10][11]实验中用加热时间来反应物质吸收的热量，这种研究方法是转换法。

[12][13]电加热器工作时消耗了电能，将电能转化为内能，水吸收热量，温度升高，内能发生了转移。

9．在“比较不同物质吸热能力”的实验时，将甲、乙两种不同的液体分别装入两个相同的烧杯内，用相同的电加热器同时加热，记录相关数据，并绘制出如图所示的图像。

（不计热量损失）
(1)实验时，选用初温和___________均相等的甲、乙两种液体；
(2)加热10min ，甲吸收的热量______（选填“大于”“小于”或“等于”）乙吸收的热量；
(3)乙液体的比热容是甲液体比热容的______倍；
(4)电加热器正常工作时_________能转化成内能。

【答案】质量 等于 2 电
【解析】
【详解】
(1)[1]实验时，选用初温和质量均相等的甲、乙两种液体，而电加热器是相同的，两液体吸收的热量相同，这样可以通过比较升高的温度，从而得知物质的比热容大小；
(2)[2]由于用相同的电加热器同时加热，那么加热10min ，甲吸收的热量等于乙吸收的热量；
(3)[3]从图中可以看到，乙加热10min 时，升高的温度是30℃，根据Q cm Δt =可知加热10min ，甲乙两液体吸收的热量是
Q c m t =∆甲甲
Q c m t =∆乙乙
两式相除，可得到
1c t c t ∆=
⋅∆甲甲乙乙
解得2c c =乙甲； (4)[4]电加热器正常工作时，会消耗电能，并且发热，这时会把电能转化为内能。

10．某同学在做“比较不同物质吸热能力”的实验时，使用相同的电加热器给水和食用油
加热，他得到如下数据：
物质质量/g初始温度/℃加热时间/min最后温度/℃
水6020645
食用油6020670
（1）使用相同的加热器的目的是_____
（2）从表中数据可知，水和食用油的质量_____（选填“相同”或“不相同”），加热结束时，食用油的温度比水温度_____（选填“高”或“低”）。

（3）在此实验中，如果要使水和食用油的最后温度相同，就要给水加热更长的时间，此时，水吸收的热量_____（选填“大于”或“小于”或“等于”）食用油吸收的热量。

（4）实验表明，在相同条件下吸热的能力更强的是_____（选填“水”或“食用油”）。

（5）加热6min水吸收的热量是_____J，食用油的比热容是_____J/（kg•℃）
【答案】相同的时间水和食用油吸收的热量相同相同高大于水 6300 2.1×103【解析】
【分析】
根据题意，可以通过加热时间的长短来比较吸热多少；
比较物质吸热能力的方法可以有两种：
①使相同质量的不同物质升高相同的温度，比较吸收的热量，吸收热量多的吸热能力强；
②使相同质量的不同物质吸收相同的热量，比较温度的变化，温度变化小的吸热能力强；根据求出水吸收的热量及食用油的比热容。

【详解】
（1）使用相同的加热器的目的是：相同的时间水和食用油吸收的热量相同；
（2）从表中数据可知，水和食用油的质量相同；加热结束时，食用油的温度比水温度高；
（3）在此实验中，如果要使水和食用油的最后温度相同，就要给水加热更长的时间，根据转换法，水吸收的热量大于食用油吸收的热量。

（4）由（3），使水和食用油的最后温度相同，就要给水加热更长的时间，根据比较吸热能力的第1种方法，在相同条件下吸热的能力更强的是水；
（5）由表中数据知，水从20℃升高到45℃，水吸收的热量为：
；
由图可知，加热6分钟，吸热相同热量时，水升高的温度为25℃；
食用油升高的温度为：，食用油升高的温度为水的倍，根据，在质量和吸热相同的条件下，比热容与升高的温度成反比，故食用油的比热容为：。

故答案为：相同的时间水和食用油吸收的热量相同；相同；高；大于；水； 6300；
2.1×103。