北京市通州区宋庄中学物理内能的利用单元测试卷 (word版,含解析)

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北京市通州区宋庄中学物理内能的利用单元测试卷(word版,含解析)
一、初三物理内能的利用易错压轴题(难)
1.如图所示,甲、乙、丙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(选填装置序号甲、乙、丙).
(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.已知酒精的热值为3.0×107J/kg,10g酒精完全燃烧放出的热量是__J.
(3)水的比热容是4.2×103J/(kg•℃),它的含义是__.
【答案】甲和乙甲和丙示数变化 3.0×105见解析
【解析】
【详解】
(1)[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;
[2]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)[3]燃料燃烧放热,热量被同种液体吸收,放出热量越多,液体升高温度越多,温度计的示数变化越多;
[4]酒精的质量为:
m=10g=10-2kg,
酒精完全燃烧放出的热量:
Q放=mq=10-2kg×3.0×107J/kg=3.0×105J;
(3)[5]水的比热容是4.2×103J/(kg•℃),物理意义是:1kg的水温度升高(或降低)1℃所吸收(或放出)的热量为4.2×103J。

2.小明学习了燃料的热值后,自己设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系。

他组装了如图甲、乙所示的装置进行实验,记录结果见表:
(1)为了保证实验结论可靠,小明选择了两套相同装置,在实验中除了要控制甲乙装置中两烧杯内水的质量相等,还要控制煤油和菜籽油的_________相同。

(2)实验测的数据如表(无读数错误):根据数据_________(能/不能)得出煤油与菜籽油热值的大小关系。

燃料加热前的水温/℃燃料燃尽后水温/℃
煤油25100
菜籽油20100
(3)实验中不足之处可能是_________造成的。

(4)小明同学纠正实验中不足之处后,考虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收,而水的比热容已知,于是他想利用这种实验测算出煤油的热值,除了图中装置外,那么小明还要使用的测量仪器是_________。

利用此实验方法计算出的热值将比真实值_________(偏大/偏小)。

【答案】质量不能燃料质量太大(水质量太少) 天平偏小
【解析】
【详解】
(1)[1]根据控制变量法可知,还应控制煤油和菜籽油的质量相同;
(2)[2]由于水温均达到沸点后温度不再上升,无法准确比较水吸收热量多少,从而无法比较煤油和菜籽油放热多少,无法得出热值大小关系;
(3)[3]水温均达到沸点,说明燃料由于质量太大放热太多或水的质量太少;
(4)[4]为了得到到水吸收的热量需要知道水的质量,为求热值还需知道燃料的质量,故还需要天平;
[5]由于热量会有所流失,则所测热量值偏小,由
Q
q
m
可知,所求热值偏小;
3.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 1 2
【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: 1222
A B Q
c Q m t Q c Q m t
∆===∆
4.某物理学习兴趣小组学习了燃料的热值后,设计实验来探究酒精和碎纸片的热值大小.实验装置如图所示,实验记录如下所示.
燃料
加热前水温℃ 燃料燃尽时水温℃ 燃料的热值J/Kg 酒精 15 35
2.4×106 碎纸片 15
25 ? (1)为保证实验结论的可靠以及方便比较,小王同学在实验中应保持酒精和碎纸片的质量,_____ 以及两个烧杯都应相同.
(2)根据表中数据,计算出碎纸片的热值是________ .(注意带单位)
(3)通过实验计算得到的燃料热值与实际相比是________ (选填“偏大”或“偏小”),出现这样情况的主要原因是________ .
【答案】(1)两杯水的质量;(2)1.2×106J/kg ;(3)小;燃料不能完全燃烧,燃料燃烧放出的热量没有被水全部吸收,存在热损失.
【解析】
试题分析:(1)本实验是用燃烧酒精和碎纸片放出的热量加热烧杯内的水,通过水温度的变化,比较水吸热的多少,从而得出碎纸片的热值与酒精热值的大小关系,再计算出碎纸片的热值,因此要控制变量(酒精和碎纸片的质量、两烧杯中水的质量、以及两个烧杯)相等或相同;
(2)通过水温度的变化值得出水吸热的大小关系,也就知道燃烧酒精和碎纸片放出热量的关系,又知道燃烧的质量相同,据此得出热值关系,求出碎纸片的热值;
(3)有两个原因,一是“烧杯、空气也吸收热量”,二是“燃料不可能完全燃烧”.
解:
(1 )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;
(2)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,所以碎纸片的热值为1.2×106J/kg;
(3)因为烧杯、空气也吸收热量,并且燃料不可能完全燃烧,所以测得的热值会偏小.故答案为(1)两杯水的质量;(2)1.2×106J/kg;(3)小;燃料不能完全燃烧,燃料燃烧放出的热量没有被水全部吸收,存在热损失.
【点评】用相同质量的酒精和碎纸片燃烧加热水,通过水温的变化比较水吸热多少,通过水吸热多少比较放热多少,从而得出相同质量的酒精和碎纸片燃烧放热多少,即比热容的大小,较难理解.
5.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,烧杯内的液体质量和初温也相同,那么:
(1)小华为了比较不同物质吸热升温的特点,应选择________两图所示的进行实验.(2)小明为了比较不同燃料的热值,应选择________两图所示的进行实验.小明利用选好的装置进行实验,同时点燃燃料后,对两只烧杯内的液体加热,记录液体燃烧相同时间所升高的温度,小明采用的实验方案存在明显的设计缺陷,请你帮他指出来.________.【答案】甲丙甲乙两种燃料燃烧相同的时间不能保证燃烧的质量相等
【解析】
【分析】
【详解】
(1)由图可知,甲、丙两实验燃料相同,被加热的液体质量相同而种类不同,因此可以用甲、丙两实验比较不同物质的吸热升温的特点;(2)由图可知,甲、乙两图被加热的水相同、加热用的燃料不同,可用甲、乙两图进行实验,比较不同燃料的热值;小明记录燃烧相同时间水升高的温度,存在缺陷是两种燃料燃烧相同的时间不能保证燃烧的质量相等,而应该比较燃料完全燃烧后,水升高的温度.
【点评】
(1)根据控制变量法的要求,根据所探究的问题,确定需要控制的变量,然后分析清楚图示情景,找出符合要求的实验;(2)①根据控制变量法的要求,根据所探究的问题,确定需要控制的变量,然后分析清楚图示情景,找出符合要求的实验;②比较热值大小时,保证其它条件一定时,需让燃料完全燃烧.
6.如图甲所示,小明在两只相同的烧杯里装入初温和质量均相同的水和食用油,用规格相同的电加热器给它们加热,比较它们吸热的情况.
(1)在此实验中,除了图甲中所示的器材外,还需要_____,由于水和食用油吸收热量的多少不便用仪器测量,可根据_____来反应吸收热量的多少.
(2)经过思考,小明想到了比较不同物质吸热本领的两种方法,
①质量相同的不同物质,升高相同的温度,吸收热量多的,吸热能力_____;
②质量相同的不同物质,吸收相同的热量,温度变化小的,吸热能力_____.(以上两空均选填“强或弱”)在物理学中,用_____表示不同物质的这种性质的差别.
(3)图乙是小明根据实验数据绘制的图象,则食用油的比热容是_____J/(kg•℃).(已知水的比热容为4.2×103J/(kg•℃))
【答案】秒表 加热时间的长短 强 强 比热容 2.1×103
【解析】
【分析】
【详解】 (1)根据表中物理量可知,除了图甲中所示的器材外,还需要测量时间的工具:秒表,由于水和食用油吸收热量的多少不便用仪器测量,可根据加热时间的长短来反应吸收热量的多少.(2)依据Q c m t
∆= 可知:判断a 、b 两种物质吸热本领的大小,有两种方法:①可判断两种物质在升高相同温度的情况下,所用时间的多少.用时较多的,说明吸收的热量多,则吸热能力强.②可判断两种物质在吸收相同热量的情况下,升高温度的多少.温度升高较小的,则吸热能力强.在物理学中,用比热容表示不同物质的这种性质的差别.(3)水与食用油的质量相等,设为m ,由图可知,水在12min 内吸收的热量:Q c m Δt 水吸水水=,则食用油在6min 内吸收的热量Q c m Δt 油吸油油=,由图可知:t t ∆∆水油=,由于用规格相同的电加热器给它们加热,则Q 2Q 水吸油吸=,即:
c m Δt 2c m Δt 水水油油=,所以,
3311 c c 4.210J /kg ? 2.110J /kg ?22
⨯⨯⨯油水==(℃)=(℃). 【点睛】
(1)根据表中数据可知需要的测量工具;(2)依据c m t
Q =可知:判断a 、b 两种物质吸热本领的大小,有两种方法:①可判断两种物质在升高相同温度的情况下,所用时间的
多少.用时较多的,说明吸收的热量多,则比热较大.②可判断两种物质在吸收相同热量的情况下,升高温度的多少.温度升高较多的,则比热较小.(3)根据Q=cm△t得出水与食用油吸收的热量,根据加热时间得出吸收的热量和温度的变化即可得出食用油的比热容.
7.如图所示,甲、乙、丙三图中的装置相同,燃料的质量都是10g,烧杯内的液体初温相同.当燃料燃烧完时(烧杯内的液体均未沸腾),立即读取相应温度计的读数,分别为T 甲、T乙和T丙,且有T甲>T乙>T丙.
(1)在实验中,三个烧杯中a、b液体的(选填“质量”或“体积”)必须相同;(2)比较不同物质的比热容,应选择两图进行实验,实验液体a的比热容x水与实验液体b的比热容c b相比,有c a c b(选填“>”、“=”或“<”);
(3)比较不同物质的热值,应选择两图进行实验,实验燃料1的热值q1与实验燃料2的热值q2相比,有q1 q2(选填“>”、“=”或“<”);
(4)在甲装置中,若燃料为酒精,烧杯内的液体为质量为200g的水,点燃燃料直至燃烧完,温度计的示数由20℃上升到70℃,再结合“10g”燃料这一数据,计算出燃料的热值,通过实验算出的热值与实际相比(选填“偏大”或“偏小”),理由是:.
【答案】(1)质量;(2)甲、丙;<;(3)甲、乙;>;(4)小;存在热散失
【解析】
试题分析:(1)根据控制变量法的要求,根据所探究的问题,确定需要控制的变量;(2)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;
(3)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;
(4)存在热散失,燃料燃烧放出的热量没有全部被液体吸收,测得的热值会偏小.
解:
(1)根据控制变量法的要求,在实验中,三个烧杯中a、b液体的质量必须相同;
(2)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,应选择甲丙两图进行实验;甲、丙所示实验中所用燃料种类与质量相同,则燃料燃烧释放的热量相
等,即Q 甲=Q 丙,
燃料燃烧释放的热量被烧杯中的液体吸收,则Q a =Q b ,
甲、丙两实验烧杯中液体的初温相等,末温T 甲>T 丙,则△t 甲>△t 丙,即△t a >△t b , 因为Q a =Q b ,m 相等,△t a >△t b ,Q=cm △t ,
所以由c=可知,c a <c b .
(3)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,应选择甲乙两图进行实验;由题意在,甲、乙两实验烧杯中液体的初温相等,末温T 甲>T 乙,则△t 甲>△t
乙,
由图甲、乙所示实验可知,两烧杯中的液体种类即比热容c 、质量m 都相等,由热量公式Q=cm △t 可知,
Q 甲>Q 乙,燃料燃烧释放的热量被烧杯中的液体吸收,则燃料释放的热量Q 1>Q 2, 由于甲乙两实验所使用的燃料质量m 相同而种类不同,由Q=mq 可知,q 1>q 2.
(4)因为存在热散失,燃料燃烧放出的热量没有全部被水吸收,所以测得的热值会偏小. 故答案为:(1)质量;(2)甲、丙;<;(3)甲、乙;>;(4)小;存在热散失.
8.某同学学习了燃料的热值后,自己设计了一个实验探究煤油和菜籽油的热值大小关系。

他实验时组装了如图所示的两套规格完全相同的实验装置,记录结果见下表:
(1)在安装、调整实验器材时,合理的顺序是(甲图中):应先调整、固定________的位置(选填“A ”或“B ”)。

(2)为了保证实验结论的可靠,小明同学选择了两套相同的装置,在实验中还应控制:煤油和菜籽油的________及________相同。

(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________。

(4)该同学实验前用天平测出了烧杯中水的质量及两灯中燃料的质量,并根据记录的数据,利用公式Q 吸=cm (t -t 0)计算出了水吸收的热量,然后再利用这个热量计算出煤油的热值,发现结果与课本中给出的煤油热值相比________(选填“偏大”、 “偏小”或燃料
加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃ 煤油 25 44
菜籽油 25
34
“相等”)。

观察装置图,请你分析原因是:___________________________。

【答案】(1)B (2)质量水的初温(3)煤油(4)偏小煤油燃烧放出的热量,并没有全部被水吸收,有热量损失
【解析】
试题分析:(1)由于要用酒精灯的外焰加热,且温度计的玻璃泡与被测液体充分接触,不能紧靠容器壁或容器底部,所以,在组装装置甲时,要按“从下往上”的原则。

(2)为了比较不同燃料的热值,应控制吸热升温的物质相同、物质的初温相同,燃料的质量相同,比较燃料燃尽后,物质升温的快慢。

(3)通过表中记录的数据,你认为煤油和菜籽油两种燃料中,热值较大的是煤油,因为燃料燃尽后,用煤油加热的,水的末温高。

(4)结果与课本中给出的煤油热值相比偏小。

原因是:煤油燃烧放出的热量,并没有全部被水吸收,有热量损失(如烧杯、空气等吸热;煤油不可能完全燃烧)。

考点:探究煤油和菜籽油的热值大小关系
9.小王学习燃料的热值之后,自己设计一个实验来探究酒精和碎纸片的热值大小.
(1)实验装置如图甲、乙所示,你认为图中横杆、温度计、铁圈、燃具四个器件的安装顺序是_____(由下而上/由上而下).
(2)为保证实验结论的可靠,在实验中应控制的因素有:________,_______等.(3)实验数据记录如下表:
根据表中数据,计算出碎纸片的热值是________J/kg.
燃料加热前水温℃燃料燃尽时水温℃燃料的热值 J/kg
酒精1535 2.4×106
碎纸片1525?
(4)通过实验得到的燃料热值与实际相比是偏_______(选填“大”或“小”),你认为出现这样情况的主要原因是:________________________.
(5)另一组同学用同样的装置进行实验,在实验中两种燃料完全燃烧完之前都使得水沸腾了,你能否比较出两种燃料的热值?_______(能/不能)理由: _________,为避免这种情况的出现,你可以对他们组提什么改进建议?__________________________.
【答案】由下而上两种燃料的质量相等水的质量相等 1.2×106小有热量损失能(也可填不能)比较水的减少量(理由是不能比较两种燃料放出热量的多少)见解析【解析】
(1)为确保用酒精灯的外焰加热,图中器件的安装顺序是由下而上;(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)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,所以碎纸片的热值为1.2×106J/kg;(4)因为加热过程中有热量损失,所以测得的热值会偏小.(5)实验中两种燃料完全燃烧完之前都使得水沸腾了,通过比较水的减少量,也能比较出两种燃料的热值,水的减少的越多,说明燃料燃烧放出的热量越多,热值越大,但是不能精确测量热值,为避免这种情况的出现,应增加水的质量,或者减少燃料的质量.
10.如图所示,甲、乙、丙三图中装置完全相同。

燃料的质量都是10g,烧杯内的液体初温相同。

(1)比较不同燃料的热值,应选择_____两图进行实验;在实验中,三烧杯中a、b液体的质量必须_____(相等/不相等)。

(2)若在研究不同燃料热值实验时,记录数据如下表:
燃料加热前液体温度/℃燃料燃尽时液体温度/℃燃料的热值/(J/kg)11535 2.4×107
21525?
根据表中数据计算:完全燃烧10g燃料1放出的热量为_____J;燃料2的热值是
_____J/kg。

(3)通过实验得到的燃料热值与实际相比是偏_____(大/小),你认为出现这样情况的主要原因是:_____。

【答案】甲、乙相等 2.4×105 1.2×107偏小有热散失,燃料燃烧放出的热量没有全部被水吸收
【解析】
【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,让液体的质量相相等,通过温度计的示数高低得出吸热多少,进而判断热值大小,所以应选择甲、乙两图进行实验;(2)完全燃烧10g燃料1放出的热量:
Q1=mq1=0.01kg×2.4×107J/kg=2.4×105J;
因Q放=Q吸,
所以,燃料1:c a m△t1=m1q1,即c a m(35℃﹣15℃)=m1×2.4×107J,
燃料2:c a m△t2=m1q2,即c a m(25℃﹣15℃)=m1×q2,
联立以上两式可得:q2=1.2×107J/kg。

(3)因为存在热散失,燃料燃烧放出的热量没有全部被水吸收,所以测得的热值会偏小。

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