九年级上册物理 内能的利用(培优篇)(Word版 含解析)

九年级上册物理内能的利用（培优篇）（Word版含解析）
一、初三物理内能的利用易错压轴题（难）
1．（实验探究）小军设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小关系，他组装了如图所示的两套规格完全相同的装置，并每隔lmin记录了杯中水的温度；
加热时间/min0123456
甲杯水温/℃25272932343638
乙杯水温/℃25262728293031
（进行实验）
(1)在安装、调整实验器材时，科学合理的顺序（如图甲中）：先调整固定_______的位置，再调整固定______的位置（选填“A”成“B”）；
(2)为了保证实验结论的可靠，实验时应控制两套装置中水的________和________相同，加热时间也相同；同时，还要保证煤油和菜籽油的__________相同；
（分析论证）
(3)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______；说明理由：_______。

【答案】B A质量初温质量煤油详见解析
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2]为了利用酒精灯的外焰给烧杯充分加热，安装器材时需要先固定B的位置，然后再调整A的位置，并且温度计不要碰到烧杯壁和烧杯底。

(2)[3][4][5]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，并且油灯的加热时间也要相同；同时还应控制两套装置中燃料的质量相同，比较放出热量的多少；这样才符合控制变量法的要求。

(3)[6][7]分析表格数据可知，甲杯的水温度升高的较快，即煤油灯燃烧产生的热量多，所以
=知，末温高的其热值大。

理由：甲、乙两个装置中，水的质量和初温相同，由Q cmΔt
=知，吸收的热量较多；在相同的加热设备下，相同时间内，消耗的燃料相同，由Q qm
水温上升高的，对应的燃料的热值较大。

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．如图所示，A 、B 、C 三个实验装置完全相同，燃料的质量都为10g ，烧杯内液体的质量和初温都相同．
（1）比较不同燃料的热值应选择_____两个装置，比较不同物质的比热容应选择_____两个装置（选填装置序号A、B、C）．
（2）在“比较不同燃料的热值”的实验中，通过观察温度计的_____比较燃料燃烧放出热量的多少．
（3）在“比较不同物质的比热容大小”的实验中，通过控制_____相同，使得液体吸收热量相同．
【答案】B、C A、B示数变化加热时间
【解析】
【分析】
【详解】
（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B、C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A、B 两图进行实验；
（2）燃料完全燃烧放出的热量的多少，是通过温度计示数的变化来反应；
（3）比较两种液体的比热容，根据转换法可知通过比较加热时间比较吸热多少，加热时间相同，液体吸收热量相同．
6．在“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”实验中．
（1）实验装置如图甲、乙所示，你认为图中横杆、温度计、烧杯、铁圈、燃具等器件在铁架台上的安装顺序应是_____（填“由下而上”或“由上而下”）．
（2）实验中除了酒精和碎纸片的质量应该相等之外还应保持_____相同（举出一条即可）．
（3）实验中通过比较_____来比较酒精和碎纸片燃烧放出的热量不同．
（4）根据表格中记录的实验数据可知酒精和碎纸片这两种燃料中，热值较大的是_____．燃料加热前的水温/℃燃料燃尽后的水温/℃
酒精1535
碎纸片1525
【答案】由下而上水的质量、水的初温等水的温度差酒精
【解析】
（1）为了利用酒精灯的外焰给烧杯充分加热，并且温度计不要碰到烧杯壁和烧杯底，应按照由下往上的顺序组装器材；
（2）为了比较相同质量的酒精和碎纸片燃烧放出热量的多少，必须控制二者的质量相等、烧杯内水的质量相等、两个烧杯相同；
（3）实验中，用酒精和碎纸片燃烧给水加热，可通过水升高的温度来比较酒精和碎纸片放出的热量多少；
（4）相同质量的酒精和碎纸片燃烧放热，酒精燃烧放出的热量可以将水的温度升高20℃，碎纸片燃烧放出的热量可以将水的温度升高10℃，可见酒精的热值是碎纸片的2倍．
故答案为（1）由下而上；（2）烧杯内水的质量；（3）水升高的温度；（4）酒精．
7．小明在探究“不同燃料的热值”实验中，用如图所示的两套相同的装置．分别在两个燃烧皿中放入质量相同的不同燃料甲和乙，点燃后加热烧杯中的液体．(实验过程中，液体没有沸腾)
(1)如图中，两烧杯中所装的液体应___________．
A．质量相同，种类不同 B．种类相同，质量不同
C种类和质量均要相同 D种类和质量均不相同
(2)实验过程中，应让燃料___________（选填“燃烧相同时间”或“全部燃烧”)．
(3)通过比较___________来判断两种燃料热值的大小．
【答案】C全部燃烧温度计示数变化
【解析】
【分析】
（1）比较不同燃料的燃烧值，应控制被加热液体的种类相同而燃料不同；
（2）（3）1kg物质充分燃烧所放出的热量叫该物质的热值，据此分析；应让燃料全部燃烧通过温度计示数变化来比较燃料热值的大小；这种方法叫转化法．
【详解】
(1)比较不同燃料的热值，应该控制变量，故除了燃料种类不同，其他物理量均要相同,即应控制被加热液体的种类和质量不同，故选C.
(2) (3)比较不同燃料热值的实验中，同时点燃料后，需等待燃料全部充分燃烧，通过观察温度计示数的示数上升来比较两种燃料热值大小；温度计示数越高，说明所用燃料放出的热量越多，即燃料热值越大．
8．物理实验中，对于一些不易直接测量的物理量，通常利用相关的物理效应间接比较其大小．
（1）如图所示是“探究物体动能的大小与什么因素有关”的实验，该实验中“物体动能的大小”是通过________来反映的；
（2）如图所示是“比较不同燃料热值”的实验，该实验中“燃料燃烧放出热量的多少”是根据________来比较的；
（3）如图所示是“研究电流做功多少与电压关系”的实验，该实验中“电流做功的多少”是根据________来比较的．
【答案】木块被推的距离水升高的温度小灯泡的亮度
【解析】
【分析】
【详解】
（1）小球从斜面上滚下，小球撞击物块运动越远，小球对物块做功越多，原来小球的动能越多，所以球动能的大小是通过木块被推的距离体现的；
（2）热值是指单位质量的燃料完全燃烧放出的热量，因此燃料燃烧放出热量的多少是根据水升高的温度比较的；
（3）“研究电流做功多少与电压关系”的实验中，电流做功的多少是根据小灯泡的亮度来比较的；
故答案为（1）木块被推的距离；
（2）水升高的温度；
（3）小灯泡的亮度；
9．在比较不同燃料热值大小的实验中，小明组装了两套完全相同的实验装置，如图所示。

（1）他分别在燃烧皿中放入质量_____的燃料甲和燃料乙。

（填“相同”或“不同”）（2）同时点燃燃料后，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℃。

此过程水的内能_____（增大/减小）。

用甲加热的水吸收的热量为_____J。

[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]
（3）由实验结果_____（能/不能）说明甲的热值较大。

【答案】相同增大 4.2ｘ103不能
【解析】
【分析】
（1）比较燃料燃烧值的大小，应控制燃烧燃料的质量相等；让相同质量的燃料完全燃烧，根据水升高的温度比较热了的热值大小；
（2）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．
【详解】
(1)由Q放=mq可知，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；
(2)虽然在其它条件相同时，甲杯水的温度和乙杯水的温度都升高，此过程水的内能增大。

燃料点燃后对质量都为100g和初温都为20的水加热，则甲加热的水吸收的热量为：Q吸=cm J/(kg)0.1kg(30)=4.2J;
(3)虽然其它条件相同，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。

10．如图是我们熟悉的四个实验情景
（1）甲图中，磨平的铅块能紧紧地“粘”在一起，说明
_____________________________________．
（2）乙图中，快速下压活塞，硝化棉燃烧起来，是用_________的方法改变物体内院的．（3）丙图中，抽去玻璃板后，两瓶中的气体逐渐混合，说明
_________________________．该实验中密度小的空气和密度大的二氧化氮的位置_____（选填“能“或“不能”）上下颠倒．
（4）丁图中，水沸腾后水蒸气推动软木塞冲出试管口，能量的转化与内燃机的_____冲程相同．
【答案】分子间有引力做功分子在不停地做无规则的运动不能做功
【解析】
【分析】
【详解】
(1)甲图中，磨平的铅块能紧紧地“粘在”一起，说明分子间存在相互作用的引力；
(2)乙图中，快速下压活塞，硝化棉燃烧起来，是压缩气体做功，是用做功的方法改变物体的内能，使瓶内气体的内能增大，温度升高．
(3)丙图中，抽去玻璃板后，两瓶中的气体逐渐混合，说明分子在不停地做无规则的运动．
(4)丁图中，水沸腾后软木塞被推出，是水蒸气膨胀对外做功，将内能转化为机械能．。