广东省百合外国语学校物理内能的利用单元复习练习(Word版 含答案)

广东省百合外国语学校物理内能的利用单元复习练习(Word版含答案)
一、初三物理内能的利用易错压轴题（难）
1．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．
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．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，实验时要观察_____比较两种燃料的热值大小；比较不同物质的比热容，应选择_____两图进行实验，实验通过_____反映物体吸热的多少．
（2）比较不同物质的比热容，选用上图合适装置加热相同一段时间后，液体a 升温多，由此可知：质量相同的液体a 与b ，升高相同的温度时，液体a 吸收的热量_____（选填“大于”或“小于”）液体b 吸收的热量．
（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℃，求： ①水吸收的热量_____J
②若酒精完全燃烧放出的热量全部被水吸收，算一算酒精的热值是_____J/kg ；
③算出的热值比标准值_____（选填“偏大”、“偏小”或“一样”）
【答案】甲乙 液体升高的温度 甲丙 加热时间的长短 小于 4.2×103J 4.2×105J/kg 偏小
【解析】
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，通过液体升高的温度得出吸热多少，进而判断热值大小，应选择甲和乙两图进行实验；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（即比较吸收热量的多少），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）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，两种液体吸收的热量相等；液体a 升温多，由c ＝Q m t
吸可知，a 的比热容
小；a的比热容小，质量相同的液体a与b，在升高相同的温度时，由Q吸＝cm△t可知，液体a吸收的热量小于液体b吸收的热量．（3）①50ml水的质量为：m＝ρ水
V＝1×103kg/m3×50×10﹣6m3＝0.05kg；水吸收的热量：Q吸
＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×0.05kg×20℃＝4.2×103J；②根据题意可知，Q吸＝Q放，
由Q放＝qm可知，酒精的热值为：q＝
3
4.210
0.01
Q J
m kg
放＝＝4.2×105J/kg；③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．
点睛：（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；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；（2）根据a、b液体吸收热量的多少，判断a、b液体比热的大小，然后根据比热大小，分析判断质量相同的液体a与b，升高相同的温度时，a与b吸收热量的关系；（3）①知道水的体积，求出水的质量；根据水的质量、水的比热容、水的初温和末温，利用吸热公式Q吸＝cm△t求水吸收的热量；②根据公式Q＝qm计算酒精的热值；③在此实验中，酒精燃烧放出的热量大部分未被水吸收．
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．阅读短文，回答问题
电饭锅中的磁钢限温器
电饭锅是生活中常见的用电器：它利用磁钢限温器来控制煮饭过程中的最高温度，磁钢限温器结构如图甲所示，它由永久磁钢、感温磁钢和弹簧等组成，感温磁钢及其外套由弹簧支撑．永久磁钢的磁性不变，感温磁钢的磁性会随温度的升高而减弱，当温度达到
1 0 3℃时，感温磁钢失去磁性．
煮饭时，按下电饭锅的按键，永久磁钢和感温磁钢吸合，同时带动连杆使加热开关闭合，电热盘通电，当温度升高到一定程度，感温磁钢失去磁性，在弹簧的作用下感温磁钢与永久磁钢分离，同时使加热开关断开，按键跳起，电热盘停止加热．
（1）电饭锅煮饭时，电能主要转化为 _________ 能．
（2）按键未按下时，弹簧处于 _________（压缩／原长／伸长）状态．
（3）磁钢限温器工作时，不同时刻的温度如下表：
在图乙中描点并用平滑的曲线作出温度与时间关系的图像_____．
（4）在磁钢限温器工作过程中，感温磁钢没有磁性的是 _________
A．按下按键时 B．加热升温过程中 C．按键跳开时 D．降温过程中
（5）小明发现用该电饭锅烧开水，当水沸腾时电饭锅的按键没有跳起，原因
是 _______ ．
【答案】内压缩C水沸腾时温度为1000C,达不
到1030C，感温磁钢仍有磁性，按键不会跳起
【解析】
【分析】
（1）电饭锅工作时，消耗了电能，得到了内能；（2）根据电饭锅的原理可知，感温磁钢及其外套由弹簧支撑，据此分析弹簧的状态；（3）表格中横轴为时间，纵轴为温度，故根据表格先描点，然后把所描的点用线连接即可；（4）根据电饭锅的工作原理进行分析；（5）根据题意可知当温度达到103℃时，感温磁钢失去磁性，按键跳起．
【详解】
本题涉及的知识是电阻大小与温度有关、能量转化和沸点．
（1）电饭锅煮饭时，把电能转化为内能；
（2）弹簧的作用是使感温磁钢与永久磁钢分离，永久磁钢对感温磁钢有吸引力，在图甲状态下，弹簧在引力作用下被压缩；
（3）如图所示：
（4）永久磁钢的磁性不变，感温磁钢的磁性会随温度的升高而减弱，当温度达到103℃时，感温磁钢失去磁性在弹簧的作用下，感温磁钢与永久磁钢分离，同时使加热开关断开，按键跳起，电热盘停止加热；
（5）水沸腾时电饭锅的按键没有跳起，原因是水的沸点低于103℃..
7．小明同学探究了“不同物质吸热升温的现象”，同时又探究了“不同燃料燃烧的放热能力”，他设计了两组实验装置如图所示：
（1）在探究“不同燃料燃烧的放热能力”应选用_______(选填“甲”或“乙”)组器材．除了图中已经呈现的器材，这两个实验都还要用到的另一个测量工具是_________；（2）根据甲组实验的数据绘出了沙子和水的温度变化图象，如图丙所示，则沙子的比热容是_______J／(kg•℃)；（c水=4.2×103J／(kg•℃)）
（3）小明购买了一盒薯片，取出几片用上述方法测出薯片的热值为1.4×107J／kg，该测量值与真实值相比偏小，其原因可能是___________．
【答案】乙天平 0.84×103偏小薯片没有完全燃烧，燃烧时放出的热量有一部分被空气等其他物体吸收，存在热损失．
【解析】
【分析】
【详解】
(1)研究不同燃料燃烧放热能力应用不同的燃料，因此选乙组器材．为比较不同燃料燃烧放热能力不同，比较控制物质的质量，因此还要用天平称量质量；(2)甲组实验是通过加热时间的多少来反映物质吸收热量的多少；由图丙可以看出,质量和初始温度均相同的水和沙子,
加热4分钟后,吸热相同,水温度升高10℃,沙子温度升高50℃,根据 c＝Q
m t
吸，即在Q和质
量相同的情况下，比热容与升高的温度成反比，故沙子的比热容是：
c＝1
5
×4.2×103J/(kg⋅℃)＝0.84×103J/(kg⋅℃)；(3)薯片没有完全燃烧,燃烧时放出的热量有一部
分被空气等其他物体吸收,存在热损失,根据q＝Q
m
,可知小明用上述方法测出薯片的热值为
1.4×107J/kg，该测量值与真实值相比偏小．
【点睛】
（1）根据控制变量法，研究不同燃料燃烧放热能力，应控制不同燃料质量相同；（2）我们使用相同的酒精灯（或加热器）通过加热时间的长短来比较吸热多少，这种方法叫转化法．水的比热容大，即相同质量的不同物质吸收相同的热量（即加热相同的时间），水升
温小，据此确定水的温度变化，根据c＝Q
m t
吸，即在Q和质量相同的情况下，比热容与升
高的温度成反比，求沙子的比热容；（3）根据q＝Q
m
可计算出热值的大小，分析每一个
物理量与真实值的关系可知热值的偏差．
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．如图所示，在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小团干燥的棉花，用力将活塞迅速向下压，看到的实验现象是________________，此实验得到的结论是：对筒内气体做功，它的内能会________________________（选填“增大”、“减小”或“不变”），其能量转化情况与四冲程汽油机的_____________________________冲程相同，某台汽油机飞轮的转速为2400r/min，在 1s 内，汽油机对外做功________次．实验中如果不放入棉花，将活塞迅速向下压，筒内气体温度________（选填“会” 或“不会”）升高．
【答案】棉花燃烧（筒内有火花）增大压缩 20 会
【解析】
解答：在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小团干燥的棉花，用力将活塞迅速向下压，棉花燃烧起来；说明压缩筒内空气做功，使空气的内能增加，筒内气体的温度升高；汽油机飞轮的转速为 2400r/min，即40r/ s 内，2r对外做功一次．1s 内汽油机对外做功20次；空气压缩引火仪实验中，活塞的机械能转化为空气的内能，与内燃机的压缩冲程相似，筒内气体温度会升高．
点睛：改变内能的方法有：做功和热传递；当对物体做功，物体的内能将增大，温度升高；内燃机有四个冲程，在压缩冲程中，活塞压缩空气做功，将机械能转化为内能．
10．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．。