深圳市龙华中学物理内能的利用单元测试题(Word版 含解析)

深圳市龙华中学物理内能的利用单元测试题（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．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．（注：燃料完全燃烧放热用Q放=qm计算，某燃料的热值用q表示；其质量用m表示）．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．他组装了如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2544
菜籽油2534
（1）为了保证实验结论的可靠，小明同学选择了两套相同装置，在实验中还应控制：煤油和菜籽油的_____相同、及_______相同．
（2）分析得出：煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是_______．
（3）小明同学还想利用这种实验方案计算出煤油和菜籽油的热值，那么小明还需要补充的实验仪器是：______．利用此实验方法计算出的热值将比真实值_____（偏大/偏小）．说说你的看法________ ．
【答案】质量水的质量煤油天平偏小燃烧放出的热会散失到空气中，又或被烧杯等实验装置吸了热，使Q放大于Q吸
【解析】
【分析】
本题主要考查利用控制变量法和转换法设计实验的能力，由于燃料的热值不能直接测量，所以通过水温升高的度数大小来体现燃料的热值大小，又由于燃料燃烧释放的热量既与燃料的质量多少有关，又与燃料的热值大小有关，所以在设计实验时应控制质量相同．
【详解】
（1）因燃料放出的热量与质量有关，必须控制燃料的质量相等，由于水吸收热量后升高的温度受水的质量的影响，所以在实验中应控制水的质量相等；（2）由图表数据可知在相同时间内甲杯中的水温度升高的快，所以煤油的热值较大；（3）要控制质量相等，需要用天平来测量；由于燃料并不可能完全燃烧，燃料燃烧放出的热会散失到空气中，又或被烧杯等实验装置吸了热，使Q放大于Q吸，依此计算出煤油和菜籽油的热值比实际要偏小些．
3．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关系。

他实验时组装了如图所示的两套规格完全相同的装置。

加热的时间/min0123
甲杯水温/℃25272932
乙杯水温/℃25262728
（1）为保证实验结论的可靠性，实验时应控制两装置中相同的量是煤油和菜籽油的_____（质量/体积）和水的质量。

（2）实验开始后他每隔1分钟记录了杯中水在3min 内的温度（见上表），根据表中数据_____（能/不能）判定出煤油和菜籽油的热值大小关系，判断依据是_____。

（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、利用公式吸0=Q cm （t ﹣t ）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。

他的计算结果_____（大于/小于/等于）真实值。

【答案】质量 不能 未控制煤油和菜籽油燃烧的质量相等 小于
【解析】
【详解】
(1)[1]探究不同燃料的热值大小时，应需要控制煤油和菜籽油的质量相同。

(2)[2][3]甲、乙两个装置中，水的质量和初温相同，由=Q cm
t 知，末温高的吸收的热量较多，即燃料燃烧放出的热量多。

但相同时间内，消耗的燃料质量不一定相同，所以不能
比较煤油和菜籽油的热值大小关系。

(3)[4]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。

4．用所学的知识解决下列问题:
（1）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量相同，烧杯内的液体质量也相同，比较不同液体的比热容，可以选择___两图: 比较不同燃料的热值，可以选择___两
图。

（2）小明在探究“物质的放热能力与哪些因素有关”时，分别用质量相等的两种不同液体进行了实验，并用图像对实验数据进行了处理，如图丁所示，实验中，两种液体在相同时间内放出的热量相等，分析图像可以得出:液体___放热能力强 （选填a 或b ），若液体a 的比热容为3
2.110J /(kg )⨯⋅℃，则液体b 的比热容为____J /(kg )⋅℃。

【答案】甲丙 甲乙 a 1.05×103
【解析】
【详解】
(1)[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，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。

[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，应选择甲乙两图进行实验；
(2)[3]时间相等时，两种液体放出的热量相等，由图示可以看出，乙液体的温度降低的快，甲液体温度降低慢；利用热量的计算公式Q cm Δt =可知，在质量相等、初温相同、放热也相同的情况下，谁的温度降低得慢，它的放热能力大；甲的温度将的慢，故甲的放热能力大；
[4]由题知，而液体的质量相同，即 m m =乙甲；
当放热时间为15min 时，甲降低的温度为
60℃-40℃=20℃；
乙降低的温度为
60℃-20℃=40℃；
则：
c m t c m t ∆=∆甲甲甲乙乙；
即：
()32.110J /kg 2040m c m ⨯⋅⨯⨯=⨯乙℃℃℃；
解得
()31.0510J /kg c =⨯⋅乙℃。

5．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℃..
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：
4
4
2.410
100%100%64%
3.7510
Q 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．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．如图所示，甲、乙、丙三图中装置完全相同。

燃料的质量都是10g，烧杯内的液体初温相同。

（1）比较不同燃料的热值，应选择_____两图进行实验；在实验中，三烧杯中a、b液体的质量必须_____（相等/不相等）。

（2）若在研究不同燃料热值实验时，记录数据如下表：
燃料加热前液体温度/℃燃料燃尽时液体温度/℃燃料的热值/（J/kg）
11535 2.4×107
21525？
根据表中数据计算：完全燃烧10g燃料1放出的热量为_____J；燃料2的热值是
_____J/kg。

（3）通过实验得到的燃料热值与实际相比是偏_____（大/小），你认为出现这样情况的主要原因是：_____。

【答案】甲、乙相等 2.4×105 1.2×107偏小有热散失，燃料燃烧放出的热量没有全部被水吸收
【解析】
【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，让液体的质量相相等，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小，所以应选择甲、乙两图进行实验；（2）完全燃烧10g燃料1放出的热量：
Q1＝mq1＝0.01kg×2.4×107J/kg＝2.4×105J；
因Q放＝Q吸，
所以，燃料1：c a m△t1＝m1q1，即c a m（35℃﹣15℃）＝m1×2.4×107J，
燃料2：c a m△t2＝m1q2，即c a m（25℃﹣15℃）＝m1×q2，
联立以上两式可得：q2＝1.2×107J/kg。

（3）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。

10．在比较不同燃料热值大小的实验中，小明组装了两套完全相同的实验装置，如图所示。

（1）他分别在燃烧皿中放入质量_____的燃料甲和燃料乙。

（填“相同”或“不同”）（2）同时点燃燃料后，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℃。

此过程水的内能_____（增大/减小）。

用甲加热的水吸收的热量为_____J。

[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]
（3）由实验结果_____（能/不能）说明甲的热值较大。

【答案】相同增大 4.2ｘ103不能
【解析】
【分析】
（1）比较燃料燃烧值的大小，应控制燃烧燃料的质量相等；让相同质量的燃料完全燃烧，根据水升高的温度比较热了的热值大小；
（2）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．
【详解】
(1)由Q放=mq可知，燃料燃烧释放的热量既与燃料的质量多少有关，又与燃料的热值大小有关，所以在设计实验时应控制质量相同；
(2)虽然在其它条件相同时，甲杯水的温度和乙杯水的温度都升高，此过程水的内能增大。

燃料点燃后对质量都为100g和初温都为20的水加热，则甲加热的水吸收的热量为：Q吸=cm J/(kg)0.1kg(30)=4.2J;
(3)虽然其它条件相同，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。