九年级上册物理 内能的利用(篇)(Word版 含解析)

九年级上册物理内能的利用（篇）（Word版含解析）
一、初三物理内能的利用易错压轴题（难）
1．小红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关系。

她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。

（1）在安装、调整实验器材时科学合理的顺序是(甲图中)：先固定________的位置，再调整固定的________位置(选填“A”或“B”）。

（2）为保证实验结论的可靠，实验时应控制两套装置中相同的量有加热时间和水的
________。

加热时间t/min0123456
甲杯水温/℃25272932343638
乙杯水温/℃25262728293031
（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________，理由是______。

（4）小红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，并记录数据利用公式Q=cm(t-t0)计算出了水吸收的热量，她认为通过这些数据能准确地计算出煤油和菜籽油的热值。

你认为她的计算结果可靠吗？________，理由是___________。

【答案】B A 质量煤油见解析所示不可靠实验中有热量散失
【解析】
【详解】
(1)[1][2]先根据酒精灯高度确定石棉网（烧杯）位置，再确定温度计的位置，所以先固定B 的位置，再调整固定A的位置。

(2)[3]比较吸热多少时，应控制加热时间和被加热液体质量相同，比较液体温度变化的多少。

(3)[4][5]甲中水温度变化较快，说明甲吸热较多，甲中煤油燃烧放出的热量多，即煤油热值大。

(4)[6][7]由于实验中有热量散失，利用Q =cm ∆(t -t 0)可以算出水吸收的热量，比煤油或菜籽油燃烧放出热量要少，所以她的计算结果不可靠。

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。

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
25 44 菜籽油 25 34
（1）为了保证实验结论的可靠，小明同学应该选择两套完全相同的装置，在实验中还应控制：煤油和菜籽油的________（质量/体积）相同，还要控制________相同。

（2）小明仔细观察发现：同一批次同一包装盒子中外形相同的温度计的读数不尽相同，为了选择两只完全相同的温度计小明应该在盒中先挑选多支读数______（相同/不同）的温度计，然后把它们一起放到一杯热水中，稍等一会儿后，再___________。

（3）分析得出：煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是________。

（4）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测量工具是：______。

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 水的质量 相同 挑选两支读数相同的温度计 煤油 天平 偏小
【解析】
【详解】
(1)[1][2]根据Q c m t ∆=吸水水、Q qm =放可知，在实验中还应控制：煤油和菜籽油的质量相同，还要控制水的质量相同；
(2)[3][4]为了选择两只完全相同的温度计小明应该在盒中先挑选多支读数相同的温度计，然后把它们一起放到一杯热水中，稍等一会儿后，再挑选两支读数相同的温度计；
(3)[5]从表中数据可以看到，燃料燃尽后水温变化较大的是煤油，根据Q c m t ∆=吸水水可知，煤油加热的水温度上升较高，那么煤油加热的水吸收热量较大，根据Q qm =放可知，煤油放出的热量较大，煤油和菜籽油的质量相同，则煤油的热值较大；
(4)[6]要计算出煤油和菜籽油的热值，从Q c m t ∆=吸水水、Q qm =放可知，水的比热容、初温、末温都是知道的，但是水的质量和燃料的质量不知道，那么需要天平来测量质量；
[7]由Q c m t ∆=吸水水可计算得出水吸收的热量，然后由Q Q =吸放可测得燃料放出的热量，但实际上燃料放出的热量大于这个测量值，那么根据Q qm =放计算得出的热值会偏小。

3．小丹学习了燃料的热值后，自己设计了一个实验来研究煤油和酒精热值的大小关系。

他实验时组装了如图所示的两套完全相同的装置，燃烧了质量相等的煤油和酒精，加热两个烧杯中质量相等的水，并记录杯中水的初温和末温（如下表）。

初温 末温 甲杯水温/℃
25 90 乙杯水温/℃ 25 80
（1）通过表中记录的数据，你认为煤油和酒精两种燃料，热值较大的是_____。

（2）小丹用天平测出了烧杯中水的质量及两瓶中燃料减少的质量并记录；利用公式计算出水吸收的热量。

他认为通过这些数据能准确地计算出煤油和酒精的热值。

你认为他的实验结果_____（选填“准确”或“不大准确”），理由是：_____。

【答案】煤油 不大准确 燃料不可能完全燃烧或燃料放出的热量不能完全被水吸收
【解析】
【分析】
（1）分析表格数据，根据控制变量法分析哪种燃料的热值较大；
（2）从热损失和水吸收热量方面分析实验结果是否准确。

【详解】
（1）由表格数据可知，在燃烧了质量相等的煤油和酒精，加热两个烧杯中质量相等的水时，甲杯水的温度升高的较多，即甲煤油灯燃烧产生的热量多，所以煤油的热值大；
（2）因为燃料不可能完全燃烧且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太准确。

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1535 2.4×106
碎纸片1525？
（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．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．
6．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．
7．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；
8．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，使筒内气体的内能增加；
（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。

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．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．。