益阳物理内能的利用(篇)(Word版 含解析)

益阳物理内能的利用（篇）（Word版含解析）
一、初三物理内能的利用易错压轴题（难）
1．归纳式探究—．研究电磁感应现象中的感应电流：
磁场的强弱用磁感应强度描述，用符号B表示，单位是特斯拉，符号是T．强弱和方向处处相同的磁场叫做匀强磁场．
如图甲所示，电阻R1与圆形金属线圈R2连接成闭合回路，R1和R2的阻值均为R0，导线的电阻不计，
在线圈中半径为r的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图象如图乙所示，图线与横、纵坐标的截距分别为t0和B0．则0至t1时间内通过R1的电流I与阻值R0、匀强磁场的半径r、磁感应强度B0和时间t0的关系数据如下表：
次数R0/Ωr/m B0/T T0/s I/A
1100.1 1.00.15π×l0-2
2200.1 1.00.1 2.5π×l0-2 3200.2 1.00.110π×l0-2 4100.10.30.1 1.5π×l0-2 5200.10.10.050.5π×l0-2
（1）I=_____k，其中k=________（填上数值和单位）
（2）上述装置中，改变R0的大小，其他条件保持不变，则0至t1时间内通过R1的电流I 与R0的关系可以用图象中的图线____表示．
【答案】
2
00
B r
R t2
5A s
T m
π⋅Ω⋅
⨯
c
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]由图像分析可得
2
E
I
R
= (1)
E
t
∆Φ
=
∆
(2)
=?S B
∆Φ∆ (3)
120
+2
R R R R
== (4)
由1234联立得：
22
000
22
B
B r r
I
t R t R
ππ
∆
=⋅=⋅
∆
由于
2
π
为定值，故
2
00
B r
I k
R t
=
[2]将第一组数据带入上式得：
k=
2
5A s
T m
π⋅Ω⋅
⨯
（2）[3]若R0变，其他为定值，则
2
2
B r
t
π
均为定值，可看作
'k
I
R
=，此为反比例函数，故可用图线c表示．
2．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。

3．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；
4．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：
1222A B Q c Q m t Q c Q m t
∆===∆
5．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，用相同质量的燃料加热质量和初温相同的液体。

（1）若要通过实验“比较不同燃料的热值”，应选择____________两图进行实验，燃料完全燃烧放出的热量的多少是通过____________来反映的（填“温度计升高的示数”或“加热时间”）
（2）若想利用上述装置估测燃料的热值，那么还需要补充的实验仪器是____________。

（3）该实验装置还能比较不同物质吸热能力，为了比较这种能力。

引入了比热容这一概念。

物理学中，将物体温度升高时吸收的热量与它的____________之比，叫做比热容。

（4）图丁所示a 、b 两种液体，吸热后它们的温度随时间变化的图像，由图可以看出：升高相同的温度， ____________液体吸收热量多。

【答案】甲乙 温度计升高的示数 天平 质量和升高温度的乘积 b 【解析】 【详解】
(1)[1]比较不同燃料的热值，应控制被加热液体的种类相同而燃料不同，所以，应选择甲、乙两图进行实验，
[2]燃料完全燃烧释放的热量可以通过液体温度计示数变化来反应；
(2)[3]因为要控制不同物质质量相同完全燃烧释放的热量，需要测量质量的工具是天平，测量温度的工具为温度计；
(3)[4]比热容的概念采用比值定义法，物理学中，将物体温度升高时吸收的热量与它的质量和升高温度的乘积质量和升高温度的乘积之比，叫做比热容。

(4)[5]由图知道，如果质量和初始温度均相同的a 、b 两种液体，吸热后a 液体的温度升高得较快，所以，升高相同的温度时，b 液体需要加热的时间长，即b 液体吸收热量多。

6．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．
7．小明设计了“比较不同燃料热值的实验”，步骤如下：
①准备两套与图示完全相同的实验装置；
②分别在燃烧皿中放入质量相同的酒精和碎纸片；
③同时点燃酒精和碎纸片对质量和初温相等的水加热；
④记录燃烧相同时间水升高的温度△t．
（1）从以上步骤中可看出，实验时通过水升高的温度来比较燃料燃烧放出热量的多少．下列实验中也用到这种思想方法的是___（选填选项前面的序号）．
A．探究重力势能大小与质量的关系时，让质量不同的物块从同一高度落下
B．研究导体中的电流与电阻的关系时，保持导体两端的电压不变
C．探究影响导体电阻大小的因素时，用电流表的示数反映导体电阻的大小
D．为了更好地研究磁场而引入磁感线
（2）小明设计的方案中有一个步骤存在明显的缺陷，请你帮他指出来．
答：___（只需填步骤前的序号）．
（3）小华针对小明方案中的缺陷进行修改，简要写出修改后的该项步骤．
答：_________________________________．
（4）小华按正确方法进行实验，发现用酒精作为燃料的水升高的温度△t1是用纸作为燃料水升高的温度△t2的2倍．由此，她能否得出“酒精的热值是碎纸片的2倍”的结论．
答：______（选填“能”/“不能”）．
【答案】C ④比较燃料完全燃烧后水升高的温度不能
【解析】
(1)实验中通过水升高的温度来比较燃料燃烧放出热量多少，采用了转换法；
A. 探究重力势能大小与质量的关系时，让质量不同的物块从同一高度落下，采用了控制变量法；
B. 研究导体中的电流与电阻的关系时，保持导体两端的电压不变，采用了控制变量法；
C. 探究影响导体电阻大小的因素时，用电流表的示数反映导体电阻的大小，采用了转换法；
D. 物理学家用磁感线来描绘磁场，是利用的模型法．故选C；(2)在“比较不同燃料热值的实验”时，应控制燃料的质量相同，燃烧相同的时间，所燃烧的燃料的质量不一定相同，故小明不应该记录燃烧相同时间水升高的温度，而应该比较燃料完全燃烧后，水升高的温度；(3)燃料完全燃烧后，燃烧的燃料的质量是相同的，根据Q＝mq可知，在质量相同的情况下，根据放出热量的关系可以比较燃料的热值；由于放出的热量无法直接测出，可以根据水升高的温度来判定热量的多少；(4)用酒精与纸对水加热时，两种燃料释放的热量不可能完全被水吸收，因此不能根据水升高的温度直接得出酒精的热值是纸的热值的两倍的结论．
点睛：通过水升高的温度来比较燃料燃烧放出的热量，应用了转换法，对各个选项进行分析，得出与该方法一致的选项；比较热值大小时，保证其它条件一定时，需让燃料完全燃烧；燃料释放的热量不一定全部被水吸收，不能根据水升高的温度关系确定酒精与纸的热值关系．
8．本题有两小题：
（1）为比较水和煤油吸热升温性质的不同，江涛用两个相同的装置做了如图甲所示的实验．
①在两个相同的烧杯中应加入初温相同、_______相同的水和煤油；
②实验中搅拌器的作用是：使液体______；实验通过比较_______（选填“加热时间”或“升高的温度”）来比较水和煤油吸收热量的多少。

③实验中发现煤油温度升高较快，水温度升高较慢，这表明________比热容较小。

（2）为了比较酒精和碎纸片的热值，江涛设计了如图乙所示实验，实验中除所用两个烧杯及水的初温相同外，还有控制相同的量有：______和_______．实验通过比较_______（选填“加热时间”或“升高的温度”）来确定酒精和碎纸片燃烧放出热量的多少．
【答案】质量受热均匀加热时间煤油水的质量燃料的质量升高的温度
【解析】（1）①为比较水和煤油吸热本领的大小，在两个相同的烧杯中应加入初温相同、质量相同的水和煤油，加热相同的时间观察升高的温度不同；
②实验中搅拌器的作用是：使液体受热均匀；
研究物体的吸热本领与物质的种类的关系时，由于使用相同的酒精灯加热，水和煤油在相同的时间里吸收的热量相等，所以可以通过比较加热时间来比较水和煤油吸收热量的多少。

③实验中，质量相同的水和煤油吸收相同的热量，煤油温度升高较快，水温度升高较慢，这表明煤油比热容较小。

（2）因为燃料的热值不能直接测量，所以通过水吸收热量来体现，因此用两个烧杯及水的初温相同外，需要控制酒精和碎纸片的质量相等，烧杯中水的质量相等，通过比较水升高的温度来确定酒精和碎纸片燃烧放出热量的多少。

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．为了比较不同燃料的热值，小明设计了如图甲、乙、丙所示的三种方案．三套实验装置完全相同．燃料的质量、烧杯内液体的初温与质量也都相同．
（1）小明应选择______________两图对应方案进行实验．
（2）实验中还应控制燃料燃烧的______________(选填“时间”或“质量”)相同．
（3）实验完成后，画出被加热液体的温度随时间变化的关系图象如图丁所示．由此可知，燃料1燃烧2分钟放出的热量____________（选填“大于”“小于”或“等于”）燃料2燃烧3分钟放出的热量.
（4）忽略热量的散失，由图丁可知，燃料1的热值为燃料2热值的____________倍．
【答案】 甲乙 质量 大于 3
【解析】（1）由图知道，根据控制变量法的要求，应控制其它条件相同，而只改变燃料的种类不同，故甲、乙两图符合要求；
（2）实验中还应控制燃料燃烧的质量相同，通过比较温度计的示数来比较热量的多少；
（3）由图丁知道，燃料1燃烧2min ，燃料2燃烧3min ，液体a 升温更多，说明燃料1放出的热量大于燃料2放出的热量；
（4）由公式Q=cm △t 知道，二者放出的热量之比是：Q 1：Q 2 =a a b b cm t t cm t t = =35℃−20℃/25℃−20℃=3：1，由公式Q=qm 知道，二者的热值之比是：q 1：q 2 =1231
Q m m Q ⨯= ，故燃料1的热值为燃料2热值的3倍。

点睛：本题考查了比较不同燃料的热值的实验设计，解题的的关键是运用好控制变量法，同时还要对热量、热值的相关公式有一个熟练的掌握，有一定难度。