南京育英外国语学校物理内能的利用单元测试卷(解析版)

南京育英外国语学校物理内能的利用单元测试卷（解析版）
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．假设燃料完全然烧释放热量都被液体吸收．
（1）若比较不同燃料的热值，应选择______两图进行实验，燃料完全燃烧放出热量的多少，是通过_____来反映的，通过本次试验得到的燃料热值与实际热值相比偏______（选填“大”或“小”）．
（2）若比较不同物质的吸热本领，应选择____两图进行实验；不同物质吸热的多少是通过____来反映的．
【答案】甲乙升高的温度小甲丙加热时间
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]为了比较不同燃料的热值，应控制被加热液体相同而燃料不同，应选择甲、乙两图进行实验；
[2]燃料燃烧放出的热量被液体吸收，燃料完全燃烧放出热量的多少，可以通过液体升高的温度来反映；
[3]因为燃料燃烧释放的热量不能全部被液体吸收，则通过实验得到的燃料热值与实际相比是偏小；
(2)[4]若比较不同物质的吸热本领，应控制燃料相同而被加热的液体不同，应选择甲、丙两图进行实验；
[5]用相同的加热装置对液体加热，相等时间内液体吸收的热量相等，加热时间反应了不同物质吸热的多少．
2．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。

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．
4．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℃..
5．如图甲所示，小明在两只相同的烧杯里装入初温和质量均相同的水和食用油，用规格相同的电加热器给它们加热，比较它们吸热的情况．
（1）在此实验中，除了图甲中所示的器材外，还需要_____，由于水和食用油吸收热量的多少不便用仪器测量，可根据_____来反应吸收热量的多少．
（2）经过思考，小明想到了比较不同物质吸热本领的两种方法，
①质量相同的不同物质，升高相同的温度，吸收热量多的，吸热能力_____；
②质量相同的不同物质，吸收相同的热量，温度变化小的，吸热能力_____．（以上两空均选填“强或弱”）在物理学中，用_____表示不同物质的这种性质的差别．
（3）图乙是小明根据实验数据绘制的图象，则食用油的比热容是_____J/（kg •℃）．（已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃））
【答案】秒表 加热时间的长短 强 强 比热容 2.1×103
【解析】
【分析】
【详解】
（1）根据表中物理量可知，除了图甲中所示的器材外，还需要测量时间的工具：秒表，由于水和食用油吸收热量的多少不便用仪器测量，可根据加热时间的长短来反应吸收热量的多少．（2）依据Q c m t
∆＝ 可知：判断a 、b 两种物质吸热本领的大小，有两种方法：①可判断两种物质在升高相同温度的情况下，所用时间的多少．用时较多的，说明吸收的热量多，则吸热能力强．②可判断两种物质在吸收相同热量的情况下，升高温度的多少．温度升高较小的，则吸热能力强．在物理学中，用比热容表示不同物质的这种性质的差别．（3）水与食用油的质量相等，设为m ，由图可知，水在12min 内吸收的热量：Q c m Δt 水吸水水＝，则食用油在6min 内吸收的热量Q c m Δt 油吸油油＝，由图可知：t t ∆∆水油＝，由于用规格相同的电加热器给它们加热，则Q 2Q 水吸油吸＝，即：
c m Δt 2c m Δt 水水油油＝，所以，
3311 c c 4.210J /kg ? 2.110J /kg ?22
⨯⨯⨯油水＝＝（℃）＝（℃）． 【点睛】
（1）根据表中数据可知需要的测量工具；（2）依据c m t
Q ＝可知：判断a 、b 两种物质吸热本领的大小，有两种方法：①可判断两种物质在升高相同温度的情况下，所用时间的多少．用时较多的，说明吸收的热量多，则比热较大．②可判断两种物质在吸收相同热量的情况下，升高温度的多少．温度升高较多的，则比热较小．（3）根据Q ＝cm△t 得出水与食用油吸收的热量，根据加热时间得出吸收的热量和温度的变化即可得出食用油的比热
容．
6．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置相同，燃料的质量都是10g，烧杯内的液体初温相同．当燃料燃烧完时（烧杯内的液体均未沸腾），立即读取相应温度计的读数，分别为T 甲、T乙和T丙，且有T甲＞T乙＞T丙．
（1）在实验中，三个烧杯中a、b液体的（选填“质量”或“体积”）必须相同；（2）比较不同物质的比热容，应选择两图进行实验，实验液体a的比热容x水与实验液体b的比热容c b相比，有c a c b（选填“＞”、“=”或“＜”）；
（3）比较不同物质的热值，应选择两图进行实验，实验燃料1的热值q1与实验燃料2的热值q2相比，有q1 q2（选填“＞”、“=”或“＜”）；
（4）在甲装置中，若燃料为酒精，烧杯内的液体为质量为200g的水，点燃燃料直至燃烧完，温度计的示数由20℃上升到70℃，再结合“10g”燃料这一数据，计算出燃料的热值，通过实验算出的热值与实际相比（选填“偏大”或“偏小”），理由是：．
【答案】（1）质量；（2）甲、丙；＜；（3）甲、乙；＞；（4）小；存在热散失
【解析】
试题分析：（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；（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；
（3）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；
（4）存在热散失，燃料燃烧放出的热量没有全部被液体吸收，测得的热值会偏小．
解：
（1）根据控制变量法的要求，在实验中，三个烧杯中a、b液体的质量必须相同；
（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，应选择甲丙两图进行实验；甲、丙所示实验中所用燃料种类与质量相同，则燃料燃烧释放的热量相等，即Q甲=Q丙，
燃料燃烧释放的热量被烧杯中的液体吸收，则Q a=Q b，
甲、丙两实验烧杯中液体的初温相等，末温T甲＞T丙，则△t甲＞△t丙，即△t a＞△t b，
因为Q a=Q b，m相等，△t a＞△t b，Q=cm△t，
所以由c=可知，c a＜c b．
（3）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，应选择甲乙两图进行实验；由题意在，甲、乙两实验烧杯中液体的初温相等，末温T甲＞T乙，则△t甲＞△t乙，
由图甲、乙所示实验可知，两烧杯中的液体种类即比热容c、质量m都相等，由热量公式Q=cm△t可知，
Q甲＞Q乙，燃料燃烧释放的热量被烧杯中的液体吸收，则燃料释放的热量Q1＞Q2，
由于甲乙两实验所使用的燃料质量m相同而种类不同，由Q=mq可知，q1＞q2．
（4）因为存在热散失，燃料燃烧放出的热量没有全部被水吸收，所以测得的热值会偏小．故答案为：（1）质量；（2）甲、丙；＜；（3）甲、乙；＞；（4）小；存在热散失．
7．如图甲所示，A，B，C，三个实验装置完全相同，燃料的质量都为10g，烧杯内液体的初温、质量都相同，请你解答下列问题．
（1）实验时应按照________的顺序组装器材（选填“自上而下”或“自下而上”）；（2）比较不同燃料的热值应选择________两个装置（选填装置序号），当燃料完全燃烧时，通过比较________来比较不同燃料热值的大小．
（3）图乙是根据比较不同物质比热容的实验数据绘制的图象，若烧杯内的液体分别是水和食用油，已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），则食用油的比热容是________．
【答案】自下而上 BC 温度计示数的变化 2.1×103J/（kg•℃）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）酒精灯需用外焰加热，所以要放好酒精灯，再固定铁圈的高度；而温度计的玻璃泡要全部浸没到液体中，但不能碰到容器壁和容器底，所以放好烧杯后，再调节温度计的高度，因此必须按照自下而上的顺序进行．（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和C两图进行实验．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）由图乙所示图象可知，加热相等时间，即物质吸收相等热量时，a升高的温度高，a的比热容小，a是食用油；水与食用油的质量相等，设为m，由图线b可知，水在6min内吸收的热量：Q＝c水m△t水
＝
4.2×103J/（kg•℃）×m×（60℃﹣10℃）＝2.1×105J/（kg•℃）×m ，则水在3min 内吸收的热量Q 吸＝3min 6min
×2.1×105J/（kg•℃）×m ＝1.05×105J/（kg•℃）×m ，由于用相同的电热器对水和食用油加热，在相等时间内食用油吸收的热量与水吸收的热量相等，因为Q 吸＝c 油
m △t 油，所以c 油＝()
51.0510J /kg ?m 610Q m t m ⨯⨯⨯-吸油（℃）＝℃℃＝2.1×103J/（kg•℃）． 【点睛】
（1）实验时，需用酒精灯的外焰加热，所以要调整好铁圈的高度，然后根据温度计的使用规则固定好其位置；（2）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．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；（3）食用油的比热容大于水的比热容，吸收相等热量食用油升高的温度高，分析图乙所示图象判断a 、b 是什么物质；根据热量公式求出液体的比热容．
8．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．
9．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．
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。