上海培明中学物理内能的利用(篇)(Word版 含解析)

上海培明中学物理内能的利用（篇）（Word版含解析）
一、初三物理内能的利用易错压轴题（难）
1．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．为了比较水和沙子吸热本领的大小，小文做了如图所示的实验:在两个相同的烧杯中，分別装有质量、初温都相同的水和沙子，用两个相同的酒精灯对其加热，实验数据记录如表：
质量/g升温10℃所需时间/s升温20℃所需时间/s升温30℃所需时间/s 沙子306492124
水3092163220
（1）在此实验中用______________表示水和沙子吸热的多少；
（2）分析表中的实验数据可知：当物体温度变化量和______________相同时，水吸收的热
量______________（选填“大于”或“小于”）沙子吸收的热量；
（3）如果加热相同的时间，质量相同的水和沙子，___________升高的温度更高．
【答案】酒精灯加热时间质量大于沙子
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]采用相同的酒精灯对其加热，加热时间越长，沙子和水吸收的热量越多，因此实
验中用酒精灯加热时间表示水和沙子吸热的多少．
（2）[2][3] 分析表中的实验数据可知：水和沙子质量相同，升高温度相同时，即温度变化
量和质量相同时，水所需加热的时间比沙子更长，所以水吸收的热量大于沙子吸收的热
量．
（3）[4]质量相同的水和沙子加热相同的时间，吸收的热量相同，由于Q=cm t，又因为
水的比热容大于沙子的比热容，故沙子升高的温度更高．
3．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。

4．在“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”实验中．
（1）实验装置如图甲、乙所示，你认为图中横杆、温度计、烧杯、铁圈、燃具等器件在铁架台上的安装顺序应是_____（填“由下而上”或“由上而下”）．
（2）实验中除了酒精和碎纸片的质量应该相等之外还应保持_____相同（举出一条即可）．
（3）实验中通过比较_____来比较酒精和碎纸片燃烧放出的热量不同．
（4）根据表格中记录的实验数据可知酒精和碎纸片这两种燃料中，热值较大的是_____． 燃料
加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃ 酒精 15 35
碎纸片1525
【答案】由下而上水的质量、水的初温等水的温度差酒精
【解析】
（1）为了利用酒精灯的外焰给烧杯充分加热，并且温度计不要碰到烧杯壁和烧杯底，应按照由下往上的顺序组装器材；
（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）实验中，用酒精和碎纸片燃烧给水加热，可通过水升高的温度来比较酒精和碎纸片放出的热量多少；
（4）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．
故答案为（1）由下而上；（2）烧杯内水的质量；（3）水升高的温度；（4）酒精．
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．
7．在探究物质某些属性的实验中，有如图所示甲、乙、丙三套完全相同装置，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；比较不同物质的比热容，应选
择________两图进行实验；
（2）实验中，甲与丙的加热时间相同，目的是为了________．
【答案】甲、乙甲、丙使水和煤油吸收相同的热量
【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，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) 因为加热时间能反应物质吸收热量的多少，实验中，甲与丙的加热时间相同，目的是为了使水和煤油吸收相同的热量．
【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）加热时间越长，液体吸收的热量越多，因此可以用加热时间的长短来反应液体吸收热量的多少．
8．在“比较不同燃料热值”的实验中，小明利用与图示完全相同的两套实验装置，分别在燃烧皿中放入质量相同的燃料甲和燃料乙，点燃后对质量都为100g和初温都为20℃的水加热燃烧相同时间后，用甲加热后的水温度为30℃，另一杯水温度为24℃．实验中通过比较_____（加热时间/水升高的温度）来比较水吸收的热量的．此过程水的内能_____（增大/减小），用甲加热的水吸收的热量为_____J，此时_____（能/不能）说明甲的热值较大．水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）．
【答案】水升高的温度增大 4.2×103不能
【解析】
吸收的热量越多，质量和初温都相同的水温度升高的度数大，则燃料燃烧放出热量的多少是通过温度计升高示数反映的；水吸热过程中，水温度升高，水的内能增大；用甲加热的水吸收的热量为：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×0.1kg×（30℃﹣20℃）＝4.2×103J；虽然在其它条件相同时，甲杯水的温度升高的较快，即甲燃烧产生的热量多，所以其热值大．但相同时间两种燃料燃烧的质量不能比较，故不能比较热值的大小．
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：Q1：Q2=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：q1：q2 =1
2
3
1
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。