九年级物理内能的利用单元培优测试卷

九年级物理内能的利用单元培优测试卷
一、初三物理内能的利用易错压轴题（难）
1．某同学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大小。

他实验时组装了如图所示的两套规格完全相同的装置，并每隔1min记录了杯中水的温度（见表）。

加热的时间/
0123456（min）
甲杯水温/℃25272932343638
乙杯水温/℃25262728293031
（1）为保证实验的可靠性，实验时应控制两套装置中相同的量有水的质量和_____。

（2）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_____。

（3）该同学实验前用天平测出了烧杯中水的质量及两油灯中燃料的质量并记录的数据，利用公式Q吸＝cm（t﹣t0）计算出了水吸收的热量，他认为通过这些数据能准确地计算出煤油和菜籽油的热值。

你认为他的计算结果可靠吗_____？为什么______？。

【答案】水的初温煤油不可靠燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失【解析】
【分析】
（1）探究两种燃料的热值时，需要控制水的质量和水的初温相同，并且酒精灯的加热时间也要相同；
（2）由表格数据可知，在其它条件相同时，甲杯中水的温度升高的较快，即甲煤油灯燃烧产生的热量多，所以其热值大；
（3）燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失，所以直接计算得出的热值比实际值要小。

【详解】
（1）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，并且酒精灯的加热时间也要相同；
（2）分析表格数据可知，甲杯中水的温度升高的较快，即甲煤油灯燃烧产生的热量多，所以其热值大；
（3）因为燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失，所以直接计算得出的热值比实际值要小，因此这样的计算结果不可靠；
故答案为：（1）水的初温；（2）煤油；（3）不可靠；燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失。

2．物理小组的同学们组装了如图所示的装置，在完全相同的烧杯中分别装有质量相同的A、B两种液体，在完全相同的燃料盒中分别装有两种不同的燃料．
（1）若要比较液体的吸热本领，应选_____两图的实验装置进行实验．（在“甲、乙、丙”中选填）
（2）实验过程中，若浸在液体中的温度计示数都升高了50 ℃，加热时间较短的液体比热容较_____．
（3）实验过程中，若加热相同的时间，温度升高较多的液体比热容较_____．
（4）根据实验数据同学们绘制出如图所示的图象．由图象可知：液体_____的比热容较大．（选填“A”或“B”）
【答案】甲丙小小 B
【解析】
【分析】
【详解】
（1）在比较液体的吸热本领时，应使质量相同的不同液体在相同时间内吸收的热量相同，所以需要的燃料的种类相同，液体的质量相同但液体种类不同，所以选择甲、丙；
（2）实验过程中，两种液体的温度都升高了50℃，加热时间短的液体吸热能力较弱，它的比热容较小；
（3）质量相同的两种物质，加热时间相同时，温度升高较少的液体比热容较大，温度升高较多的液体比热容较小；
（4）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所示，由图可以看出，在相同时间内（即吸收的热量相同），B液体的温度升高得较慢，B 液体的比热容较大．
3．（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。

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．小明利用如图 甲、乙、丙的装置，完成“比较不同液体的吸热能力”和“比较不同燃料的热值”的两个实验，请你解答
（1）完成第2个实验需选择_______两个实验装置进行对比；
（2）在以上实验中，若液体质量和初温、燃料质量均相等，当燃料燃尽时，分别测得甲、乙、丙中温度计的示数关系为 t 甲>t 乙>t 丙， 则吸热能力强的为液体_____，热值大的为燃料_____。

【答案】甲乙 b 1 【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，并让液体的质量相同，通过温度计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； (2)[2]由题知，比较a 、b 两种液体的吸热能力，则需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体， 且保证液体质量相同，应选甲丙两图；燃料燃尽，则液体吸收热量相同，比较温度变化。

根据Q cm Δt =得，温度计示数 t 甲>t 丙，温度变化越大，则比热容越小，液体吸热能力越弱，c a <c b ，液体 b 吸热能力强；
[3]比较甲和乙，燃料燃尽放出的热量转换为液体吸收的热量，根据 Q cm Δt =得，温度计示数 t 甲>t 乙，因此 Q 1>Q 2，则燃料 1 比燃料 2 放出热量多，根据Q mq =知，等质量的燃料1和燃料2完全燃烧，燃料1放出的热量多，则燃料1的热值大。

6．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．
【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．
7．如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花，快速压下活塞，可观察到棉花着火燃烧．
（1）此过程中活塞对_________（选填“棉花”或“空气”）做功，其内能
__________．（选填“增大”或“减少”）
（2）这与四冲程汽油机的__________冲程的能量转化相同,某台汽油机每秒内完成20个该冲程，则其飞轮转速为__________r/min．
（3）汽油机气缸外有一个水套，让气缸被水包围着，这样就可以通过__________的方式，__________（选填“增大”或“减少”）气缸内能，从而降低气缸的温度．
【答案】空气增大压缩600热传递减少
【解析】（1）根据题意知道，此过程中压缩筒内空气，活塞对空气做功，使筒内气体的内
（2）在该实验中，活塞的机械能转化为筒内空气的内能，与汽油机的压缩冲程的能量转化相同；内燃机的一个工作循环包括四个冲程，飞轮转两周，对外做功一次，此汽油机每秒钟内完成20个冲程，对外做功5次，飞轮转10周，故飞轮转速为600 r/min.；
（3）汽缸外有一个水套，让汽缸被水包围着，即通过水吸收热量而使得气缸温度降低，内能减少，这是通过热传递的方式改变内能的。

8．如图甲是质量为200 g 固体的熔化实验装置，乙图是根据实验数据绘制出的曲线图．
(1)根据图象和相关知识，该物质从第6 min 至第8 min 共吸收热量多少焦耳？[该物质的液态比热容c ＝3×103 J/(kg·
℃)] (2)如果从第6 min 开始到第8 min ，完全燃烧了热值为3.0×107 J/kg 的酒精1.25 g ．可估算出此过程中，热转化效率是多少？ 【答案】(1)2.4×104 J ；(2)64%． 【解析】
（1）质量为200 g ，即0.2kg ，
()()34310/?·0.29050 2.410Q cm t J kg kg J =∆=⨯⨯⨯-=⨯℃℃℃
（2）完全燃烧热值为3.0×107 J/kg 的酒精1.25 g ．放出的热量为：
7343.010/ 1.2510 3.7510Q q m J kg kg J -==⨯⨯⨯=⨯放酒精酒精
热效率为：442.410100%100%64%3.7510Q J Q J
放η⨯=⨯=⨯=⨯ 答案：(1)2.4×104 J ；(2)64%．
点睛：考查吸热公式和热值公式的应用，容易出现问题的地方是有些同学会不统一单位直接代入公式计算，当然计算的结果肯定也是不正确的，要养成统一单位的习惯．
9．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 ，烧杯内液体的质量都相同．
（1）比较不同燃料的热值应选择两个装置（选填装置序号A、B、C），当温度计的示数变化相同时，燃料剩下的越多，则该燃料的热值．（选填“越大”或“越小”）
（2）比较不同物质的吸热能力应选择两个装置（选填装置序号A、B、C），当燃料燃烧相同的时间，温度计示数变化越大的那杯液体的比热容．（选填“越大”或“越小”）
【答案】（1）B、C；越大；
（2）A、B；越小．
【解析】
试题分析：（1）根据控制变量法的应用规则，要比较不同燃料的热值，必须取不同种类的燃料；放出相同的热量，消耗的燃料越少，燃料的热值越大；
（2）要比较不同物质的比热，就要取不同种类的液体；质量和初温相同的液体，吸收相同的热量，升高温度越高的液体比热容越小．
解：（1）由图知，要比较不同燃料的热值，需要选择B和C两图，因为只有燃料不同；由热值公式q=可知，当温度计的示数变化相同时，放出的热量相同，燃料消耗的越少，剩下的越多，该燃料的热值越大；
（2）要比较不同物质的吸热能力应选择A和B两图，因为只有液体种类不同；
当燃料燃烧相同的时间，放出相同的热量，液体a和液体b吸收的热量相同，由热量公式Q=cm△t可知，液体a和液体b在质量相同时，温度变化越大，吸热能力越差，即比热容越小．
故答案为：（1）B、C；越大；
（2）A、B；越小．
点评：本题考查了学生对热值概念、比热容概念的了解与掌握，分析时利用好控制变量法是解决本题的关键．
10．学习了燃料的热值后，小王自己设计实验来探究酒精和碎纸片的热值大小．
（1）实验装置如图所示，你认为图中器件的安装顺序是_______（由下而上／由上而下）．
（2）为保证实验结论的可靠，以及方便比较，小王同学在实验中应保持、、以及两个烧杯都应相同．
（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．
（4）通过实验得到的燃料热值与实际相比是偏（大/小），出现这样情况的主要原因是．（写出一点）
【答案】（1）由下而上
（2）酒精和碎纸片的质量两杯水的质量
（3）1.2×106
（4）小存在热损失或者燃料没有完全燃烧
【解析】
试题分析：实验器件的安装顺序一般都遵循先由下而上或者先左后右，该实验通过水温度的变化，比较水吸热的多少，要用到控制变量法，即必须控制酒精和碎纸片的质量相等，烧杯内水的质量相等，两个烧杯相同，观察表格中的实验数据可知，酒精燃烧放出的热量使水温升高了20摄氏度，同样质量的碎纸片燃烧放出的热量使水温升高了10摄氏度，即酒精的热值是碎纸片的2倍，酒精的热值已给出，即可算出碎纸片的热值，由于燃料不可能被完全燃烧，还有烧杯空气也要吸收热量，所以说实验得到的燃料热值就会比实际的值偏小．
考点：控制变量法，燃料热值的计算．。