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初中物理中考复习 专题十 机械能和内能课件PPT
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这是一份初中物理中考复习 专题十 机械能和内能课件PPT，共60页。
考点一 机械能及其转化
A组 2019年全国中考题组
1.(2019四川成都,A10,2分)如图所示的情景中,关于能量的说法正确的是 ( ) A.水力发电,将电能转化为机械能B.在空中飞行的C919,只具有重力势能C.张弓待发,弓静止,所以没有能量D.过山车冲上高处的过程中,重力势能增加
答案 D 水力发电将水的机械能转化为电能,A项错误;在空中飞行的C919具有动能和重力势能,B项错误; 张弓待发,弓具有弹性势能,C项错误;过山车冲上高处过程中,质量不变,高度增加,所以重力势能增加,D项正 确。
知识归纳 1.机械能包括动能和势能;2.动能大小与物体的质量、速度有关;3.重力势能大小与物体的质量、被举高的高度有关;4.弹性势能大小与物体的弹性形变量和材料有关。
2.(2019福建,15,2分)踢毽子是一项有益的体育活动。如图,毽子某次被踢出后,竖直上升经过某一位置时,毽 子的动能和重力势能分别为Ek1和Ep1,下落经过同一位置时,毽子的动能和重力势能分别为Ek2和Ep2,则 ( ) A.Ek2>Ek1 B.Ek2Ep1 D.Ep2答案 B 下落经过同一位置时,毽子的质量、高度均相同,故毽子的重力势能不变,C、D错误;由毽子的形 状可知,毽子在运动过程中,空气的阻力不可忽略,因此,毽子在上升与下落过程中,克服空气阻力做功,部分 机械能转化为内能,故其动能会减少,因此Ek2知识拓展 掌握动能和重力势能大小的影响因素及机械能与内能的转化是解决本题的关键。
3.(2019江苏苏州,12,2分)将皮球从离地某一高度O点处水平抛出,球落地后又弹起,它的部分运动轨迹如图 所示。下列说法正确的是 ( ) A.皮球经过同一高度的A、B两点时动能相等B.皮球第一次反弹后到达最高点P点时速度为零C.皮球在D点时的机械能小于在C点时的机械能D.若将皮球表面涂黑,则会在地面M、N两点留下两个大小相等的黑色圆斑
答案 C 皮球经过同一高度的A、B两点时由于空气阻力的影响,在B处的动能小于在A处的动能,故A错 误;皮球第一次反弹后到达最高点P点时竖直方向上速度为零,但是水平方向上由于继续向右移动,水平方 向速度不为0,所以皮球在P点时速度不为零,故B错误;皮球由于受到空气阻力的影响,机械能逐渐减小,因此 从C点到达D点时,机械能存在损失,故C正确;若将皮球表面涂黑,由于空气阻力影响,在M、N两点皮球的机 械能不相等,因此在地面上留下的两个黑色圆斑大小不相等,应该M处较大,故D错误。
思路分析 本题明显看出皮球的弹起高度在逐渐降低,我们首先得出在整个过程中皮球的机械能不断减 小,也就是越往右边的位置球的机械能越小;在等高的两个点中我们比较皮球的动能的大小是通过比较皮 球的机械能的大小,因为等高点重力势能相等,机械能大的位置动能也大。
易错警示 同学们会想当然地以为整个过程机械能是不变的,所以在高度大的位置重力势能大动能小,这 种认知是有前提条件的,在本题中不适用;最高点速度不一定为零,此时竖直方向的速度为零,我们还要考虑 水平方向上的速度。
4.(2019安徽,12,3分)如图所示,在光滑的水平台面上,一轻弹簧左端固定,右端连接一金属小球,O点是弹簧保 持原长时小球的位置。压缩弹簧使小球至A位置,然后释放小球,小球就在AB间做往复运动(已知AO=OB)。 小球从A位置运动到B位置的过程中,下列判断正确的是 ( ) A.小球的动能不断增加B.弹簧的弹性势能不断减少C.小球运动到O点时的动能与此时弹簧的弹性势能相等D.在任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变
答案 D 小球在做往复运动的过程中,弹簧的弹性势能与小球的动能相互转化。由题知,O点是弹簧保持 原长时小球的位置,则AO段弹簧处于压缩状态,OB段弹簧处于拉伸状态;小球从A运动到O的过程中,弹簧逐 渐恢复原状,形变程度变小,弹性势能变小,小球所受弹力方向向右、速度不断增大,动能变大,此过程中弹簧 的弹性势能转化为小球的动能;到达O点时,弹簧恢复原长,弹簧的弹性势能为零,小球所受弹力为零,此时小 球的速度最大,动能最大;小球从O运动到B的过程中,弹簧被拉长,形变程度变大,弹性势能变大,此时小球所 受弹力方向向左、速度不断减小,动能减小,此过程中小球的动能转化为弹簧的弹性势能,小球从A位置运 动到B位置的过程中,小球的动能先增大后减小,弹簧的弹性势能先减小后增大,故A、B错误。小球运动到 O点时的动能最大,此时弹簧的弹性势能为零,所以两者不相等,故C错误。“光滑的水平台面”表示小球不 受摩擦力,因为不受摩擦力,所以小球和弹簧组成的系统机械能守恒,则在任一位置弹簧的弹性势能和小球 的动能之和保持不变,故D正确。
审题指导 注意题中O点是弹簧保持原长时小球的位置,说明小球在O点时,弹簧的弹性势能为零。水平台 面光滑,没有外力对小球和弹簧做功,所以整个系统能量守恒。
知识归纳 (1)动能的大小与物体的质量、速度有关,质量越大、速度越大,则动能越大。(2)同一弹簧弹性 势能的大小与物体的弹性形变程度有关,形变程度越大,弹性势能越大。
5.(2019湖北黄冈,10,3分)泥石流是在暴雨天极易发生的自然灾害。如果在野外突遇泥石流来袭,停留在泥 石流下游低洼处是很危险的。这是由于 力的作用,泥石流会涌向低洼处。正确的逃生方法是,朝 着与泥石流 (选填“垂直”“相同”或“相反”)的方向迅速逃离到较高的地方。泥石流向下游 流动过程中,重力 (选填“做功”或“没有做功”),重力势能主要转化成动能。
答案 重 垂直 做功
解析 泥石流流向低处是受到重力的作用。为了不被泥石流淹没,绝对不能迎着泥石流的方向跑,但是由 于泥石流下落的速度很快,人的奔跑速度小于泥石流的速度,朝着与泥石流方向相同的方向跑也容易被淹 没,则人应该朝着与泥石流垂直的方向逃离到较高的地方。泥石流向下游流动,在重力的方向移动了距离, 重力做功。
6.(2019湖南长沙,34,6分)如图,小海在研究“物体的动能与哪些因素有关”时,将质量为m的小钢球从斜槽 的某一高度h处由静止释放,钢球运动到水平面时,将水平面上静止的木块撞出一段距离s。小海的部分实 验数据和现象记录如下:
(1)上述3次实验中,第 次实验钢球滑到斜槽底端时动能最大;(2)上述实验数据表明:当速度一定时, 钢球的质量越大,动能越 。 这个结论可用于解释汽车 (选填“超速”或“超载”)带来的危害。
答案 (1)3 (2)大 超载
解析 (1)影响动能大小的因素是质量和速度,在实验中通过比较木块被撞击后滑行距离的远近来比较物 体具有动能的大小(转换法);由表格中数据可以知道,第3次实验木块滑行的距离最远,因此可以判断第3次 实验钢球滑到斜槽底端时动能最大。(2)由表中数据可知,在实验中控制钢球下落高度相同,则钢球到达斜槽底端时的速度相同,三次实验钢球的 质量不同,质量越大的推动木块滑行的距离越远,即动能越大。该结论可以用于解释汽车超载带来的危 害。
考点二 内能及其转化
1.(2019福建,8,2分)下列实例中,属于通过做功改变物体内能的是 ( )A.搓手会发热B.用冷水冷却热鸡蛋C.晒太阳取暖D.给热咖啡加冰降温
答案 A 搓手会发热,是搓手时克服摩擦力做功,手的内能增大,温度升高,A正确;用冷水冷却热鸡蛋,是通 过热传递改变物体内能,B错误;晒太阳取暖,是通过热传递改变物体内能,C错误;给热咖啡加冰降温,是通过 热传递改变物体内能,D错误。故选A。
知识归纳 改变内能的方式有两种:做功和热传递。它们在改变内能上是等效的。
2.(2019四川成都,A12,2分)关于分子和物体内能,下列说法正确的是 ( )A.杯子里的水可以任意倒出,说明水分子间没有引力B.固体间能扩散,表明固体物质分子是运动的C.把0 ℃的冰块加热熔化成0 ℃的水,其内能不变D.用力搓手,手发热是通过热传递增加手的内能
答案 B 液体分子间存在引力作用,但比较弱,所以表现出流动性,杯子里的水可以任意倒出是因为水受 到了重力作用,不能表明分子间没有引力,A项错误;固体间能扩散,表明固体分子在做永不停息的无规则运 动,B项正确;0 ℃的冰块熔化成0 ℃的水,要吸收热量,其内能增加,C项错误;搓手时手发热是通过做功的方 式增加了手的内能,D项错误。
3.(2019重庆A,3,3分)如图是重庆人喜欢吃的酸辣粉,下列分析正确的是 ( )A.煮酸辣粉前,锅中已沸腾的水温度一直升高B.煮酸辣粉时,通过做功改变了酸辣粉的内能C.酸辣粉冒的“白气”是由于水蒸气升华形成的D.酸辣香味四溢是由于分子永不停息做无规则运动
答案 D 水沸腾的特点是不断吸热,温度不变,故A错误;煮酸辣粉时,是通过热传递改变了酸辣粉的内能, 故B错误;酸辣粉冒的“白气”是水蒸气液化形成的小水滴,故C错误;酸辣香味四溢是由于分子在不停地做 无规则运动,故D正确。
4.(2019北京,13,2分)如图所示,在试管内装适量水,用橡胶塞塞住管口,将水加热至沸腾一段时间后,橡胶塞 被推出,管口出现大量“白气”。此实验中,主要是通过做功改变物体内能的过程是 ( ) A.试管变热的过程B.水变热的过程C.水变成水蒸气的过程D.水蒸气推出橡胶塞的同时变成“白气”的过程
答案 D 水蒸气膨胀对橡胶塞做功,水蒸气的内能转化为橡胶塞的机械能,水蒸气的内能减少,温度降低, 液化成“白气”,D正确。
5.(2019云南昆明,5,3分)如图是汽油机工作的四个冲程,其中表示排气冲程的是 ( ) A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
答案 C 甲图中两气门都关闭,活塞上行,汽缸容积变小,是压缩冲程,故A不符合题意;乙图中进气门开启, 活塞下行,气体流入汽缸,是吸气冲程,故B不符合题意;丙图中排气门开启,活塞上行,气体流出汽缸,是排气 冲程,故C符合题意;丁图中两气门都关闭,活塞下行,汽缸容积变大,火花塞喷出电火花,是做功冲程,故D不符 合题意。
方法技巧 汽油机的四个冲程中只有排气冲程的排气门打开,针对本题快速选出答案C。
规律总结 汽油机的四个冲程中,只有吸气冲程中进气门打开,只有做功冲程火花塞打火,只有排气冲程排 气门打开,在判断属于哪个冲程时,只要找到对应的特点即可解题。
6.(2019湖北武汉,21,3分)如图所示是嫦娥4号的中继卫星“鹊桥”由长征4号丙运载火箭发射时的情景。 火箭中的燃料燃烧时,燃气推动火箭和卫星上升,卫星的机械能会 (填“增大”“不变”或“减 小”),火箭外壳的温度会 (填“升高”“不变”或“降低”)。“鹊桥”最终在距地球约45万千米 的轨道上运行,由此可知, 从地球上发射的电磁波信号经过 秒后就会被“鹊桥”接收到。
答案 增大 升高 1.5
考点三 物质的比热容及热量的计算
1.(2019四川成都,B3,2分)用两只相同的电加热器,分别给相同体积的水和某种油加热,在开始和加热3 min 时各记录一次温度,如表所示。已知ρ水=1.0×103 kg/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃),ρ油=0.8×103 kg/m3,加热的效率都 为90%,油的末温没有达到它的沸点。下列说法正确的是 ( )
A.这种油的比热容为1.68×103 J/(kg·℃)B.这种油的比热容为2.1×103 J/(kg·℃)C.因为这种油的密度比水小,所以它的比热容比水小D.加热效率没有达到100%,是因为电加热器没有把电能全部转化为内能
审题指导 1.相同的电加热器,在相同时间内放出的热量相同,加热效率相同,故水和油吸收的热量相同;2.电加热器加热效率等于被有效吸收的热量与放出的热量的比值,不是指电能转化为内能的效率。
2.(2019福建,11,2分)下表列出一些物质的比热容,根据表中数据,下列判断正确的是 ( )
A.不同物质的比热容一定不同B.物质的物态发生变化,比热容不变C.质量相等的铝和铜升高相同的温度,铝吸收的热量更多D.质量相等的水和煤油吸收相同的热量,水升高的温度更多
答案 C 由表中数据可以看出,煤油和冰的比热容相同,A错误;水的比热容和冰的比热容不同,B错误;根 据Q吸=cmΔt可知,在质量相等、升高的温度相同时,由于铝的比热容比铜的大,因此铝吸收的热量较多,C正 确;由Δt= 可知,质量相等、吸收的热量相同时,比热容大的物质温度升高得较少,水的比热容较大,因此水升高的温度较少,D错误。故选C。
解题关键 认真分析表中的数据和掌握热量的计算公式是解答本题的关键。
3.(2019江苏南京,11,2分)利用图示甲、乙装置(燃烧皿内燃料和烧杯内液体未画出),既可以比较不同液体的 比热容,又可以比较不同燃料的热值。要求仅根据温度计示数的变化完成实验,则两个实验都需要控制相 同的 ( ) A.液体种类 B.燃料种类 C.液体质量 D.燃料质量
答案 C 比较不同液体的比热容时,若仅根据温度计示数的变化完成实验,就需要控制相同时间内两燃烧 皿内燃料提供的热量相同,烧杯相同,液体的质量相同。比较不同燃料的热值,则需要控制烧杯中液体的质 量、种类相同。故A、B、D错误,C正确。
方法说明 控制变量法。
4.(2019广西北部湾经济区,20,3分)汽车的发动机常用水作为降温的物质,这是水的 较大的缘故。 汽油的热值是4.6×107 J/kg,1 kg汽油完全燃烧放出的热量是 J。目前热机的效率还比较低,在热机 的能量损失中, 带走的能量最多,设法利用这部分能量,是提高燃料利用率的重要措施。
答案 比热容 4.6×107 废气
解析 水的比热容较大,相同质量的水和其他物质,升高相同的温度,水吸收的热量更多,所以选水作为发动 机的降温物质;利用Q放=qm求出汽油完全燃烧放出的热量;在热机的各种热损失中,废气带走的能量最多。
5.(2019云南昆明,14,2分)将0 ℃的水和等质量的80 ℃的水相混合,则混合后水的温度是 ℃;若将0 ℃的冰和等质量的80 ℃的水相混合,结果发现,冰全部熔化成了水,但水的温度维持0 ℃,这个现象说明 。(不计热量损失)
答案 40 冰在熔化过程中吸热,温度不变
解析 设0 ℃的水温度从t01升高到t,吸收的热量为Q1;80 ℃的水温度从t02降低到t,放出的热量为Q2;不计热量 损失,则Q2=Q1,即cm(t-t01)=cm(t02-t),由题意知t01=0 ℃,t02=80 ℃,整理得t-0 ℃=80 ℃-t,解得t=40 ℃。若将0 ℃的冰和等质量的80 ℃的水相混合,水的温度高于冰的温度,冰吸收热量,水放出热量,水的温度降低, 但是冰吸热熔化,水的温度仍然为0 ℃,说明冰在熔化过程中吸收热量,温度不变。
6.(2019广东广州,19,3分)(1)完全燃烧1.4 g 酒精释放的热量是完全燃烧0.7 g酒精释放热量的 倍。 0.7 g酒精完全燃烧释放的热量是2.1×104 J。这些热量全部被100 g的液体A吸收,液体的温度升高了50 ℃; 完全燃烧1.4 g酒精释放的热量全部被200 g的液体A吸收,液体的温度升高了Δt= ℃(不考虑散热)。(2)现用图所示装置加热200 g的液体A,燃烧了1.4 g酒精,液体升高的温度小于Δt,有哪些原因会导致这个结 果?
答案 (1)2 50(2)热量散失,水汽化带走部分热量,酒精燃烧不充分等。
7.(2019云南,23,8分)太阳能是21世纪重点开发利用的能源之一,如今太阳能热水器已走进了千家万户。如 图所示,某家庭太阳能热水器接收太阳能总有效面积为2 m2,1 m2面积上1 h接收到的太阳能平均为2.52×106 J。若阳光照射该热水器5 h,可以使质量为80 kg的水温度升高30 ℃。[c水=4.2×103 J/(kg·℃),q干木柴=1.2×107 J/ kg]求:(1)水吸收的热量;(2)若这些水吸收的热量全部由燃烧干木柴来提供,需要完全燃烧多少千克干木柴(假设干木柴完全燃烧放 出的热量全部被水吸收);(3)该太阳能热水器的效率及开发利用太阳能的优点。
答案 (1)1.008×107 J (2)0.84 kg (3)40% 节能、环保(合理即可)
考点一 机械能及其转化
B组 2015—2018年全国中考题组
1.(2018四川成都,A14,2分)如图所示,小邦在国色天乡玩蹦极,不考虑空气阻力,关于他在下降过程中的能量 分析,下列说法正确的是 ( ) A.弹性绳绷直前,重力势能增大,动能减小B.弹性绳绷直前,重力势能减小,动能不变C.下降到最低点,动能最小,弹性势能最大D.下降到最低点,重力势能最大,弹性势能最小
答案 C 弹性绳绷直前,人在重力作用下加速下落,重力势能减小,动能增大,A、B错误;绳绷直后,人继续 下落,弹性绳的伸长量逐渐增大,对人向上的拉力逐渐增大,下降到最低点,人的速度为零,此时人的重力势能 最小,动能最小,弹性绳的弹性势能最大,C正确,D错误。
2.(2018陕西,4,2分)在高速公路长下坡路段的外侧,常设有如图所示的避险车道,供刹车失灵的车辆自救。 当失控车辆冲上该车道时,被强制减速停车。下列说法不正确的是 ( ) A.避险车道相当于一个斜面B.以相同速度行驶时,大货车比小轿车的动能大C.下坡路段刹车失灵的大货车动能越来越大D.大货车冲上避险车道时,动能全部转化为重力势能
答案 D 避险车道相当于一个斜面,A说法正确,不符合题意;动能的大小与质量和速度有关,大货车的质 量比小轿车的质量大,速度相同时,大货车的动能大,故B说法正确,不符合题意;下坡刹车失灵后,大货车的重 力势能主要转化为动能,动能越来越大,C说法正确,不符合题意;大货车冲上避险车道时,动能转化为重力势 能和内能,D说法错误,符合题意。本题选D。
3.(2017四川成都,A13,2分)2017年4月20日19时41分35秒,“天舟一号”货运飞船在文昌航天发射中心由 “长征七号遥二”运载火箭成功发射升空。在它们加速升空的过程中,关于火箭搭载的“天舟一号”货运 飞船的能量下列说法正确的是( )A.机械能的总量不变 B.机械能的总量变小C.动能不变 D.重力势能变大
答案 D 在它们加速升空的过程中,火箭搭载的“天舟一号”货运飞船的动能增大,重力势能增大,机械 能增大,故D正确,A、B、C错误。
思路分析 动能和势能的总和叫作机械能,动能大小与物体的质量和速度有关,重力势能大小与物体的质 量和所处的高度有关。
审题技巧 抓住题中的关键点“加速升空的过程”,据此判断动能、重力势能及机械能的大小变化。
4.(2018湖北黄冈,9,3分)暴雨天,在山体滑坡的地方,极易发生泥石流。原因之一是,在雨水的作用下,滑坡处 的泥石与地面(泥石)之间的 减小了。泥石流在向下游流动的过程中, (填主 要的能量转化)。与水流相比,由于相同体积泥石流的质量较大,故具有的 能较大,其造成的破坏和 损失更大。因此,暴雨天,尤其在山体滑坡的地方,要加强防范泥石流灾害。
答案 摩擦力 重力势能转化为动能 机械
解析 在雨水的作用下,滑坡处的泥石与地面(泥石)之间的摩擦力减小了;泥石流向下游流动,高度降低,速 度变大,重力势能转化为动能;重力势能的大小与质量和高度有关,动能的大小与速度和质量有关,与相同体 积的水流相比,泥石流的质量较大,相同的高度,相同的速度,泥石流的重力势能和动能都较大,因此机械能也 较大。
审题关键 根据“山体滑坡”可以明白第一空填摩擦力,“质量较大”提示同学们考虑机械能的大小。
解题关键 掌握影响摩擦力、重力势能、动能大小的因素是解答本题的关键。
5.(2018安徽,18,8分)图为探究物体(钢球)动能大小跟哪些因素有关的实验装置。 (1)实验原理:①钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动,到达斜面底端时的速度只与钢球起点位置的高度有关,起点位 置越高,该速度越 。②钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动,在水平木板上撞击木块,木块运动的距离越长,运动钢球所具有 的动能越 。
(2)实验现象:①同一钢球从斜面上不同高度处由静止向下运动,在水平木板上撞击木块,钢球开始向下运动时的起点位 置越 ,木块运动的距离越长。②质量不同的钢球从斜面上同一高度由静止向下运动,在水平木板上撞击木块,钢球的质量越 ,木 块运动的距离越长。
答案 (1)①大 ②大 (2)①高 ②大
解析 (1)①钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动,重力势能转化为动能,起点位置越高,重力势能越大,到 达斜面底端时的动能越大,速度越大;②实验中是通过钢球撞击木块移动的距离来观察钢球动能大小的,利 用了转换法;被撞木块的运动距离越长,说明钢球对被撞木块所做的功就越多,钢球原来所具有的动能就越 大。(2)①质量一定的钢球开始向下运动的起点位置越高,到达水平面时的速度越大,因此动能越大,对木块 做功越多,木块移动的距离越长;②不同质量的钢球从同一高度由静止向下运动,钢球到达水平面时的速度 一定,则钢球质量越大,所具有的动能越大,对木块做功越多,木块运动的距离越长。
考点二 内能及其转化
1.(2018北京,7,2分)下列实例中,属于做功改变物体内能的是 ( )A.锯木头时的锯条温度升高B.加入冰块的饮料温度降低C.倒入热牛奶的杯子温度升高D.放入冷水中的热鸡蛋温度降低
答案 A 锯木头时,通过做功使锯条内能增加,温度升高,A选项正确;饮料加入冰块,低温的冰块吸收热量, 高温的饮料放出热量,饮料温度降低,属于热传递改变物体内能,B选项错误;热牛奶放出热量,杯子吸热温度 升高,属于热传递改变物体内能,C选项错误;热鸡蛋放入冷水中,热鸡蛋放出热量,温度降低,属于热传递改变 物体内能,D选项错误。
2.(2017甘肃兰州,10,3分)下列关于认识物质世界的叙述中错误的是 ( )A.最早确立物质原子论的学者是阿伏加德罗B.电子的发现使人们认识到原子不是构成物质的最小单元C.卢瑟福通过α粒子散射实验发现了原子核D.哥白尼把人们从“地球是宇宙中心”的错误认识中解脱出来
答案 A 最早确立物质原子论的学者是德谟克利特,A错误,故选A。
3.(2016新疆乌鲁木齐,4,3分)以下说法中,不是分子动理论基本观点的是 ( )A.分子间存在着引力和斥力B.常见物质是由大量的分子、原子构成C.构成物质的分子在不停地做热运动D.做功和热传递都能改变物体的内能
答案 D 分子动理论的三要点分别为B、C、A;做功和热传递改变物体内能属于能量及其相互转化理论, 故选D。
解题关键 知道分子动理论的内容,理解其含义。
4.(2018陕西,24,3分)夏天,将厚衣物和樟脑丸装入带有排气孔的塑料收纳袋内,用抽气筒向外抽气,收纳袋在 作用下体积缩小,如图所示。抽气时,抽气筒壁因摩擦而发热,这是通过 的方式改变了它 的内能。冬天打开收纳袋,会闻到樟脑的气味,说明了分子 。
答案 大气压 做功 在不停地做无规则运动(或在运动)
解析 抽出收纳袋内的空气,使收纳袋里面的气体压强变小,小于外界的大气压,在大气压的作用下,收纳袋 体积变小;抽气时,抽气筒因摩擦变热,这是通过做功的方式改变物体的内能;闻到樟脑的气味,是因为樟脑的 分子扩散到空气中,说明分子在不停地运动。
审题关键 题目中“摩擦而发热”明确说明了改变内能的方式。
5.(2016安徽,21,8分)某家用轿车,重为1.5×104 N,当车以72 km/h的速度匀速直线行驶了0.5 h时,消耗汽油3 kg,期间车受到的阻力为车重的0.08。已知汽油的热值为4.6×107 J/kg,在此过程中,求:(1)车通过的路程;(2)牵引力做功的功率;(3)汽车发动机的效率。
答案 (1)36 km (2)2.4×104 W (3)31.3%
考点三 物质的比热容及热量的计算
1.(2018吉林长春,5,2分)我国北方冬天取暖用的“暖气”,通常用水作为输运能量的介质,这是因为水的 ( )A.密度大 B.密度小C.比热容大 D.比热容小
答案 C 北方冬天取暖用的“暖气”通常用水作为输运能量的介质,是因为水的比热容大,与相同质量的 其他物质相比,降低相同温度时,放出热量较多,取暖效果更好,故选C。
2.(2017河北,18,2分)下列说法正确的是 ( )A.热机消耗的燃料越多,效率就越低B.热传递中温度总是从热的物体传给冷的物体C.同一物体,温度降低得越多,放出热量就越多D.人体内水的比例很高,有助于调节体温,以免温度变化太快对身体造成危害
答案 D 热机所做有用功与燃料完全燃烧放出的热量之比叫热机的效率,所做有用功不确定,由消耗燃料 多不能确定效率低,故A错误;热传递是将内能由高温物体传向低温物体,传递的不是温度,故B错误;当0 ℃ 的水凝固成0 ℃的冰,温度不变,但会放出热量,故同一物体降低的温度多,放出的热量不一定多,C错误;人体 内水的比例很高,由于水的比热容大,故有助于调节体温,D正确。
易错警示 热机效率由所做有用功和消耗的燃料多少共同决定,不能单纯由消耗燃料的多少来判断效率的 高低;相同物态条件下的热量计算利用公式Q=cmΔt,而本题C选项需考虑物态变化过程中的吸、放热情 况。
思路分析 两个物体间存在温度差时,会发生热传递,将内能由高温物体传向低温物体;由于水的比热容较 大,与其他相同质量的物质相比,吸收或放出相同热量时,温度变化较小,故人体内水的比例很高有助于调节 体温。
3.(2016辽宁沈阳,17,2分)出于对安全和环保的考虑,沈阳市政府为喜爱户外烧烤的市民提供了专门的场 所。烧烤的主要燃料是木炭,已知它的热值是3.4×107 J/kg,那么84 g的木炭完全燃烧放出 J热量,如 果这些热量全部被水吸收,则能使初温为20 ℃、质量为17 kg的水,温度升高到 ℃。[水的比热容 为4.2×103 J/(kg·℃)]
答案 2.856×106 60
易错警示 公式Q=mq中m的单位为kg。
知识拓展 计算过程中要注意物理量的单位,代入数据要有单位。例如:Q=mq=0.084 kg×3.4×107 J/kg=2.85 6×106 J。
4.(2015湖北黄冈,26,3分)航母舰载机即将起飞前,燃料燃烧会获得大量的 能,向后喷射出高温高速 燃气流。为了避免对舰上人员及其他器材造成危害,甲板上安装了偏流板(如图),偏流板后面装有供冷却水 循环流动的格状水管,这是利用水的 的特性来降低偏流板的温度。制作偏流板材料的熔点应较 (填“高”或“低”)。
答案 内 比热容大 高
解析 燃料燃烧时,将化学能转化为内能;冷却水管中装有水是因为水的比热容大,相同的温度变化可以带 走更多的热量;因为偏流板熔点较高,高温燃气流喷射到偏流板上,偏流板不易熔化。
评析 本题通过航母舰载机起飞的情景考查了内能、比热容、熔点等知识,题型新颖、特点突出,应引起 关注。
考点一 机械能及其转化
C组 教师专用题组
1.(2019山东潍坊,6,2分)无人机已被应用于诸多领域,如图所示是一款四翼无人机。在无人机匀速上升过程 中,对其分析正确的是 ( ) A.质量增加 B.动能增加 C.重力势能增加 D.机械能不变
答案 C 无人机匀速上升过程中,速度不变,动能不变;高度升高,重力势能增加,机械能是动能与势能的总 和,所以机械能增加。故C正确。
2.(2019湖南长沙,24,3分)下列有关机械能及其转化的说法正确的是 ( )A.弯弓射箭,箭的动能转化为弓的弹性势能B.拦河大坝使上游的水位升高,提高了水的重力势能C.蹦床运动员从高处落下,其动能转化为重力势能D.人造卫星从近地点飞向远地点时势能减小,动能增大
答案 B 弯弓射箭时,弓的弹性势能转化成箭的动能,故A错误。蹦床运动员从高处落下时,其重力势能转 化为动能,故C错误。人造卫星在从近地点飞向远地点的过程中,受地球引力作用,速度逐渐减小,即动能在 减小,但势能在增加,故D错误。
3.(2018内蒙古呼和浩特,7,2分)如图所示是小刚在中考体育测试中投掷铅球的过程示意图。铅球在b点离 手,c点是铅球运动的最高点,d点是铅球运动的最低点。整个过程中,若不计空气阻力,下列说法错误的是 ( )A.在a到d的过程中,铅球相对于地面是运动的B.在b到d的过程中,铅球的机械能先增加后减少C.在c到d的过程中,铅球的重力势能转化为动能D.在a到b的过程中,小刚对铅球做了功
答案 B 在a到d的过程中,铅球相对于地面位置发生变化,是运动的,A正确;在b到d的过程中,不计空气阻 力,机械能不变,B错误;在c到d的过程中,铅球重力势能减少,动能增加,重力势能转化为动能,C正确;在a到b的 过程中,小刚对铅球施加了推力,铅球在推力的方向上运动了一段距离,小刚对铅球做了功,D正确。故 选B。
4.(2018四川绵阳,20,3分)蹦床运动是奥运会比赛项目。运动员比赛开始前直立站在蹦床中央,比赛开始时 快速下蹲并立即恢复直立被蹦床弹起,离开蹦床时呈直立状态并一直保持,到达最高点后下落到接触蹦床 时又快速下蹲并立即恢复直立,再次被蹦床弹起,达到更高点。忽略空气阻力,下列说法正确的是 ( )A.在此整个过程中,运动员机械能守恒B.在此整个过程中,运动员机械能一直在增加C.从离开蹦床到下落接触蹦床的过程中,运动员机械能守恒D.从下落接触蹦床到离开蹦床的过程中,运动员机械能守恒
答案 C 从下落接触蹦床至到达最低点的过程中,运动员的机械能转化为蹦床的弹性势能,运动员的机械 能不守恒,故A、B、D错误;从离开蹦床到下落接触蹦床的过程中,忽略空气阻力,运动员的机械能守恒,只 有重力势能和动能相互转化,故C正确。
5.(2017吉林长春,5,2分)2017年5月21日,在长春市举行的国际马拉松比赛中,当运动员加速冲刺时,运动员的 ( )A.动能增大 B.惯性增大C.所受重力增大 D.运动状态不变
答案 A 物体的质量越大,速度越大,则动能越大,运动员加速冲刺过程中自身质量不变,速度增大,所以动 能增大,故A项正确。运动员的质量不变,所以受到的重力大小不变,C项错。物体的惯性大小只与物体的质 量大小有关,运动员的质量不变,所以惯性大小不变,B项错。速度变大,则运动状态变化,D项错。
解题关键 分清题中所列的四个选项的影响因素是解题关键,题中所给的条件中关键词是“加速”,即速 度在增大。
易错警示 B、D两项是易错点,惯性大小只与物体的质量大小有关,学生易错误理解为“速度越大,惯性越 大”;运动状态变化可以是运动速度大小变化,也可以是运动方向变化。
6.(2016新疆乌鲁木齐,9,3分)质量为M的物体离地面高度为h时,它的重力势能Ep可以表示为Ep=Mgh(g=10 N/ kg)。现从地面竖直上抛一个物体,物体能够上升的最大高度为4 m,然后落回到地面,整个过程空气阻力不 能忽略。若上升过程中物体的重力势能和动能相等时,物体离地面的高度记为h1;下落过程中物体重力势能 和动能相等时,物体离地面的高度记为h2。则 ( )A.h1>2 m,h2>2 m B.h1<2 m,h2<2 mC.h1>2 m,h2<2 m D.h1<2 m,h2>2 m
7.(2016北京,19,2分)(多选)一个小球从A点由静止开始下落,速度越来越大,相继经过B、C两点,如图所示。 若A、B两点间的距离等于B、C两点间的距离,则下列说法中正确的是 ( )A.小球在下落过程中动能不变B.小球在C点的重力势能小于在B点的重力势能C.小球所受的重力在AB段做的功等于在BC段做的功D.小球所受的重力在AB段做功的功率小于在BC段做功的功率
答案 BCD 小球从A点由静止开始下落,速度越来越大,动能变大,A项错误;C点的高度小于B点的高度,小 球在C点的重力势能小于在B点的重力势能,B项正确;AB段和BC段的长度相等,重力不变,小球所受的重力 在AB段做的功等于在BC段做的功,C项正确;因为小球运动的速度越来越大,所以,在BC段运动的时间比在 AB段短,小球所受的重力在BC段做功的功率大,D项正确。故选B、C、D。
思路分析 下落速度越来越大,故动能越来越大;高度越来越小,故重力势能越来越小;W=Gh,G和h相同,故 AB段和BC段重力做功相等;P=Gv,v越来越大,故重力功率P变大。
8.(2015贵州遵义,24,3分)用力拉着物块在水平台面上运动,达到一定速度后,撤去拉力,物块做减速运动直至 停止,物块从撤去拉力到停止前的过程中,以下说法正确的是 ( )A.物块的惯性越来越小B.物块所受滑动摩擦力越来越小C.物块的重力势能越来越小D.物块的动能越来越小
答案 D 从撤去拉力到停止前的过程中,惯性大小不变,因为惯性大小只和质量有关,A项错误;物块所受 滑动摩擦力大小不变,因为压力大小和接触面粗糙程度均不变,B项错误;重力势能大小不变,因为物块的质 量和相对于水平台的高度均不变,C项错误,故正确选项为D。
9.(2018重庆A,10,2分)川航3U8633航班从重庆起飞时,利用了空气流速越大压强越 (选填“大”或 “小”)的原理,飞往拉萨的途中遇险,在机长刘传健冷静睿智的处理下成功迫降在双流机场,飞机下降过程 中重力势能 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
答案 小 减小
解析 机翼上下表面空气流速不同,上表面空气流速大,压强小,下表面流速小,压强大,从而产生了向上的升 力使飞机起飞;重力势能大小与质量和高度有关,飞机下降过程中高度减小,重力势能减小。
10.(2018辽宁沈阳,10,2分)在CBA2017—2018赛季中,辽宁队勇夺总决赛冠军。图为韩德君空接上篮的情 景,传球队员把篮球上抛到篮筐附近,韩德君起跳接球扣篮得分。篮球在离手后上升的过程中,球的动能转 化为 能。篮球从上升状态到被扣进篮筐的过程中,运动轨迹明显改变,说明力可以改变物体的 。(不计空气阻力)
答案 重力势 运动状态
解析 重力势能的大小与质量和高度有关,篮球离手后上升的过程,篮球的动能减少,重力势能增加,篮球的 动能转化为重力势能;篮球的运动轨迹改变,说明其运动状态发生改变,故说明力可以改变物体的运动状 态。
11.(2018吉林长春,15,2分)如图所示,小球A静止在木块上,将钢球B从高为h的位置由静止释放,与木块发生 碰撞,木块向右运动,小球A落到正下方。钢球B下落过程中动能 (选填“增大”、“不变”或“减 小”);木块被撞出后,小球A由于具有 没有随木块一起运动。
答案 增大 惯性
解析 钢球B由静止下落的过程中,速度增大,则动能增大;木块被撞出后,小球A由于具有惯性没随木块一起 运动,落在正下方。
12.(2017江苏苏州,16,2分)2016年8月,我国成功发射了全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”。在火箭携 带卫星加速升空的过程中,以火箭为参照物,卫星是 的,卫星的机械能 (增大/减小/不变)。
答案 静止 增大
解析 卫星加速升空,质量不变,速度和高度增大,动能和重力势能增大,机械能增大,以火箭为参照物,卫星 是静止的。
解题关键 抓住“加速升空”这一关键信息。
13.(2016湖南长沙,28,4分)2016年5月6日,长沙磁悬浮列车试运营,让中国成为世界上少数几个掌握中低速 磁悬浮列车技术的国家之一。磁悬浮列车有很多优点,爬坡能力也比传统轨道交通工具强,所以在设计轨 道时可以做大“节能坡”,充分利用列车在上下坡时的机械能转化以达到 的目的。当磁悬浮列车 从“节能坡”上向下运动时, 能转化为动能。
答案 节能 重力势
解析 列车上坡时,动能转化为重力势能;下坡时,重力势能转化为动能,充分利用列车在上下坡时的机械能 转化可以达到节约能源的目的。
14.(2016广东广州,16)图甲中玩具猩猩手中的香蕉以相同大小的速度转动。图乙所示,香蕉(看成点)从最高 位置1转到最低位置2的过程中,其动能 、重力势能 、机械能 。(选填“增大”、 “不变”、“减小”) 图甲 图乙
答案 不变 减小 减小
解析 香蕉转动速度的大小不变,质量不变,故动能不变,从1到2的过程中高度减小,故重力势能减小,机械能 是动能和势能之和,故机械能减小。
15.(2019浙江温州,22,6分)为了解火箭升空过程中的相关运动状况,兴趣小组制作了一模型火箭,重为8牛(不 包含燃料),发射后获取模型火箭的飞行高度与时间的关系,如图所示。 (1)模型火箭燃料耗尽后仍能向上飞行一段距离,这是因为模型火箭具有 。(2)图中标注的A、B、C三个位置中,模型火箭的重力势能最小的是 。(3)模型火箭从最高点B下落到地面,重力做功的功率是 瓦。
答案 (1)惯性 (2)C (3)70
解题关键 此题考查惯性、重力势能大小的影响因素、功和功率的计算,读懂图像并能从图像中获取相关 信息是解题的关键。
16.(2016天津,23,6分)某同学在探究“物体的动能跟哪些因素有关”时,提出了如下猜想:猜想一:物体动能大小与物体的质量有关猜想二:物体动能大小与物体的运动速度有关为了验证上述猜想,老师提供了如下器材:斜槽、刻度尺、三个钢球(质量分别为0.1 kg、0.2 kg和0.3 kg)、 木块和长木板。实验装置如图所示,让钢球从高为h的斜槽上由静止滚下,碰到水平面上的木块后,将木块撞出一段距离。在 同样的平面上,木块被撞得越远,说明钢球的动能越大。
该同学利用上述器材和装置进行了实验,并在下表中记录了实验获得的数据。
请你完成下列任务:(1)为了便于验证猜想一,请重新设计一个实验表格,并将上表中的相关数据全部筛选整理后填入你所设计的表中。(2)分析重新设计的表中数据,可以得到的实验结论是 。
答案 (1)
(2)当物体的运动速度一定时,物体的质量越大,动能就越大
解析 因为物体的动能大小与物体的质量和速度有关,所以在验证“物体的动能与物体质量有关”的实验 中,应控制物体的速度一定,即让钢球从斜面的同一高度滚下,改变物体的质量;分析表中数据可得:当物体的 运动速度一定时,物体的质量越大,动能越大。
考点二 内能及其转化
1.(2019广东广州,4,3分)下列说法正确的是 ( )A.两物体温度相同,内能一定相同B.两物体相比,分子动能越大的物体,其内能越大C.甲物体传递了热量给乙物体,说明甲物体内能大D.扩散现象中,分子可以从低温物体运动到高温物体
答案 D 物体的内能大小跟质量、温度、体积有关,因此温度相同的物体,内能不一定相同,A错误;内能 是指物体内部所有分子的分子动能和分子势能的总和,分子动能大的物体内能不一定大,B错误;甲物体传 递热量给乙物体,说明甲的温度高,但不能说明甲物体内能大, C错误;扩散现象是由于分子都在不停地做无 规则运动,与温度无关,故D正确。
2.(2016广西南宁,3,2分)下列事例中,通过热传递的方式改变物体内能的是 ( )A.晒太阳 B.钻木取火C.搓手取暖 D.压缩空气
答案 A 晒太阳是热量由高温物体传到低温物体,属于热传递,A正确。钻木取火、搓手取暖、压缩空气 都是通过做功的方式改变内能的,故B、C、D错。选A。
3.(2015贵州遵义,23,3分)如图所示为四冲程汽油机未按工作循环顺序排列的各冲程示意图,工作时,将大量 机械能转化为内能的冲程是 ( )
答案 B 将机械能转化为内能的冲程是压缩冲程,压缩冲程活塞向上运动,进气门和排气门均关闭。故正 确选项为B。
4.(2018四川绵阳,12,3分)如图所示,将两个铅柱的底面削平、削干净,紧紧压在一起,在下面吊一个重物都不 能把它们拉开。这个实验事实说明 ( ) A.物质是由分子构成的B.分子在不停地做热运动C.分子之间存在引力D.分子之间存在斥力
答案 C 本题主要考查对分子动理论的理解和应用,分子间存在着相互作用的引力和斥力。吊一个重物 都不能把它们拉开,说明了分子之间存在吸引力,故C正确。
5.(2018四川成都,B1,2分)下列说法正确的是 ( )A.功和能量的国际单位都是“焦耳”B.电动机的能量转化效率比柴油机低C.做功的过程一定有机械能转化为内能D.要“绿色发展”就不能使用常规能源
答案 A 功和能量的单位都是“焦耳”,故A正确;电动机的能量转化效率比柴油机的效率高,故B错误;做 功的过程是能量转化的过程,但是不一定都是机械能转化为内能,例如电流的热效应,故C错误;要“绿色发 展”是尽量少用污染大的能源,不是不能使用常规能源,故D错误。
6.(2017云南昆明,6,3分)下列说法正确的是 ( )A.原子由质子和中子组成B.海绵容易被压缩说明分子间有空隙C.“二手烟”危害他人健康,是由于吸烟产生的有害分子不停地运动D.液体很难被压缩,说明分子间有引力
答案 C 原子是由原子核和核外电子组成的,A项错;海绵蓬松的结构不属于分子间的结构,不能说明分子 间有间隙,B项错;“二手烟”的分子扩散到人体内,可以危害人体健康,扩散现象是分子不停地运动的结果, C项正确;液体很难被压缩,说明分子间存在斥力,D项错误。
7.(2017四川成都,A11,2分)母亲节,小秦为妈妈煮了一锅热气腾腾的面条,下列分析正确的是 ( )A.面条入锅后温度升高,内能增加B.煮面条时,主要通过做功的方式改变了面条的内能C.闻到了面条的香味,表明扩散只在气体中发生D.面条没有粘在一起,表明分子间有斥力
答案 A 面条放入沸水中,通过热传递从沸水中吸收热量,温度升高,内能增大,故A正确、B错误;扩散可 以在固体、液体和气体中发生,故C错误;面条没粘在一起,是因为面条分子间的距离太大,分子间作用力可 以忽略,故D错误。
思路分析 改变内能的方式有做功和热传递两种;内能大小与物体的质量、温度、状态等因素有关;扩散 可以在固体、液体和气体中发生;分子间作用力的表现与分子间的距离有关。
解题关键 将题中情景涉及的现象与所学过的物理知识对接,再分析判断。
8.(2016北京,8,2分)在下列实例中,用做功的方式来改变物体内能的是 ( )A.热水倒入茶杯,茶杯的温度升高B.将冰冻食物放在水中解冻,水变凉C.刚煮熟的鸡蛋放在冷水中,鸡蛋的温度降低D.寒冷的冬天,双手互搓,手的温度升高
答案 D 热水倒入茶杯,茶杯的温度升高;将冰冻食物放在水中解冻,水变凉;刚煮熟的鸡蛋放在冷水中,鸡 蛋的温度降低,都是通过热传递方式改变物体内能,A、B、C项错误。寒冷的冬天,双手互搓,使手的温度升 高,是通过做功改变物体内能,D正确。故选D。
9.(2015重庆,3,3分)如图所示是餐桌上常见的美食,其中所包含的物理知识正确的是 ( ) A.蒸饺——刚蒸熟的饺子冒“白气”是汽化现象B.牛肉面——挑面时香气四溢说明分子在做无规则运动C.回锅肉——炒肉时是通过做功的方式使肉和菜的内能增加D.玉米排骨汤——当汤沸腾以后,把炖汤的火调小是为了降低汤的温度
答案 B 刚蒸熟的饺子冒“白气”是水蒸气遇冷液化形成了小水珠,A错误;挑面时香气四溢说明分子在 做无规则运动,B正确;炒肉时是利用热传递的方式使肉和菜的内能增加,C错误;汤沸腾后,把火调小是为了 节约燃料,此时汤继续沸腾,汤的温度不会降低,D错误。
10.(2019江西,6,2分)当液体温度升高时,其分子 加剧,以至于表层中有更多的分子脱离液体分子的 束缚跑到空气中去。气体分子间距很大,相互作用力很小,表现为气体没有固定的 和体积。
答案 热运动 形状
解析 分子的无规则运动与温度有关,温度越高,分子无规则运动越剧烈。因分子无规则运动与温度有关, 因此常常也称之为热运动。气体具有流动性,所以气体没有固定的形状和体积。
11.(2019云南,13,2分)云南是爨[cuàn]氏文化的发祥地,现存于云南某校的爨宝子碑被誉为“南碑瑰宝”,具 有较高的书法艺术价值,被很多书法爱好者临摹。临摹时闻到淡淡的“墨香”是 现象;寒冷的冬 天临摹时,用热水袋捂手,是通过 的方式改变手的内能。
答案 扩散 热传递
解析 临摹时闻到淡淡的墨香,是带墨香的分子无规则运动,扩散到了空气中;用热水袋捂手,热水袋将热量 传递给手,是通过热传递改变手的内能。
12.(2018江西,3,2分)经过美食街时,同学们总能闻到风味独特的“臭豆腐”的味道,这属于 现象; “臭豆腐”经过烧烤后,加快了 的无规则运动。
答案 扩散 分子
解析 能够闻到味道是因为食物中有独特味道的分子进入空气中,一种物质的分子进入另一种物质中的现 象是扩散现象。分子的无规则运动剧烈程度与温度有关,温度越高,运动越剧烈。
13.(2018辽宁沈阳,12,2分)书法是中国传统艺术之一,是民族文化的瑰宝。书写毛笔字时,纸上的墨迹逐渐 变干的过程,是 (选填物态变化名称)现象;闻到“墨香”,是 现象。
答案 汽化 扩散
解析 墨迹逐渐变干,是水逐渐蒸发的过程,发生的物态变化是汽化;闻到“墨香”是因为分子在做无规则 运动,是扩散现象。
14.(2018河北,27,3分)如图所示,在一个配有活塞的厚透明筒里放一小团硝化棉,把活塞迅速下压,压缩空气 ,使筒内空气的内能增大,温度升高,观察到硝化棉 。上述改变物体内能的方式与发烧时 用冷毛巾给头部降温改变物体内能的方式 (选填“相同”或“不相同”)。
答案 做功 燃烧 不相同
解析 把活塞迅速下压,压缩空气做功,使空气的内能增大,温度升高,达到硝化棉的着火点就会燃烧起来,此 过程是通过做功改变物体内能。发烧时用冷毛巾给头部降温是通过热传递改变物体内能,故前后两种现象 改变物体内能的方式不相同。
15.(2017江西,7,2分)如图所示,两个容积相同的保温杯,同时装满温度相同的热水,过了一会儿,甲杯的外壁 比乙杯热,由此可判断 杯保温性能较好,杯壁变热是通过 的方式改变了它的内能。
答案 乙 热传递
解析 两个杯子中的热水的散热过程,是热量从内向外转移的过程。甲杯的外壁比乙杯热,说明甲杯的散 热多,保温效果差,乙杯外壁温度低,说明保温效果好。
16.(2016宁夏,32,2分)把图钉帽在课桌上来回摩擦几下后,图钉帽热得烫手,这是用 的方法改变了 物体的内能;把瓶装水放在冰箱里,一会儿变凉了,这是用 的方法改变了物体的内能。
答案 做功 热传递
解析 摩擦过程克服摩擦力做功改变了图钉的内能。瓶及水与冰箱内部有温度差,它们之间发生热传递会使水及瓶的内能减小。
易错警示 图钉帽在课桌上来回摩擦几下热得烫手,这是用做功的方法改变内能,第一空不能写“摩擦”。
17.(2016河北,26,3分)如图所示,瓶子里装有少量的水,用力打气,瓶塞向上跳起,瓶内有白雾产生。白雾是 形成的。瓶塞向上跳起过程中,瓶内气体 ,温度降低,内能减小;其能量转化情况与四冲 程汽油机的 冲程相同。
答案 水蒸气液化 膨胀对外做功(或部分内能转化为瓶塞的机械能) 做功
解析 用力向瓶里打气,瓶塞向上跳起时,瓶内气体的部分内能转化为瓶塞的机械能,瓶内气体内能减小,温 度降低,水蒸气液化使瓶内有白雾产生,此过程中的能量转化情况与四冲程汽油机的做功冲程相同。
18.(2015河南,5,2分)信阳“毛尖”深受人们喜爱,在制茶过程中,通过加热能使新鲜茶叶中的水分快速 (填物态变化名称),这便是制茶工序中的“杀青”。用高温开水能很快泡出茶香、茶色,这是因为温度 越高, 越剧烈。
答案 汽化 分子的无规则运动
解析 “杀青”的过程是使新鲜茶叶变干,在加热过程中水吸收热量变成水蒸气,这个物态变化过程是汽 化。水泡出茶色和茶香发生的是扩散现象,扩散现象的本质是分子的无规则运动。
考点三 物质的比热容及热量的计算
1.(2019浙江杭州,11,3分)对于同一物态的某种物质,根据c= 得知 ( )A.比热跟热量成正比B.比热跟质量成反比C.比热跟温度变化成反比D.吸收或放出的热量跟质量与温度变化的乘积之比是个恒量
答案 D 比热是物质本身的一种性质,其值只取决于物质本身,与物质质量大小、温度改变的多少及物质 吸收或放出热量的多少无关。且每种物质都有自己的比热,不同物质的比热一般不同,同种物质的比热在 同一状态下相同,不同状态下可能不同,故选项A、B、C错误;单位质量的某种物质温度升高或降低1 ℃吸 收或放出的热量,叫做这种物质的比热,而对于同一物态的某种物质,c是恒定不变的,D正确。故选D。
2.(2016北京,16,2分)(多选)下列说法中正确的是 ( )A.一杯水的比热容比一桶水的比热容小B.晶体在熔化过程中吸收热量,温度不变C.组成物质的分子之间,只存在引力,不存在斥力D.长时间压在一起的铅板和金板互相渗入,这种现象是扩散现象
答案 BD 比热容是物质的特性之一,大小由物质的种类和状态决定,A项错误;晶体在熔化过程中吸收热 量,温度保持不变,B项正确;分子之间同时存在引力和斥力,C项错误;长时间压在一起的铅板和金板互相渗 入,这种现象是扩散现象,D正确。故选B、D。
3.(2015甘肃兰州,4,3分)下列有关热学知识的说法中正确的是 ( )A.固体和液体很难被压缩是因为分子间没有间隙B.燃料燃烧越充分,其热值越大C.物体吸收热量,温度不一定升高D.比热容与物体吸收热量的多少有关
答案 C 固体、液体很难被压缩是因为分子间有斥力;燃料的热值是一千克燃料完全燃烧所放出的热量, 与燃料是否充分燃烧及燃料质量无关;晶体熔化时吸收热量,温度不变;比热容是物质的一种属性,与吸热多 少无关。故C项正确。
4.(2015宁夏,25,3分)如图所示,相同质量的水和煤油,用功率相同的电热器加热相同的时间后,以下说法正确 的是 ( ) A.水的末温高B.煤油的末温高C.水吸收的热量多D.煤油的温度变化量大
答案 D 由题意可知,水和煤油的质量m相同,功率相同的电热器加热相同的时间,两者吸收的热量Q相同, C错误;由Δt= 以及c水>c煤油,可知煤油的温度变化量大,D正确;由于初温未知,所以两者的末温无法比较,A、B错误。所以选D。
5.(2019北京,24,2分)如图所示,两个相同瓶子的瓶口相对,之间用一块玻璃板隔开,上面的瓶中装有空气,下 面的瓶中装有密度比空气大的红棕色二氧化氮气体。抽掉玻璃板后,可以看到,两个瓶中的气体会混合在 一起,最后颜色变得均匀,这属于 现象。
答案 扩散
解析 空气和二氧化氮的分子不停地做无规则运动,彼此进入对方,使两个瓶中的气体混合在一起,最后颜 色变得均匀,这属于扩散现象。
6.(2019吉林,9,2分)手指在衣服上来回快速摩擦会发热,这是通过 的方式使手指的内能增大;我国 北方楼房中的“暖气”用水做输运能量的介质,是因为水的 较大。
答案 做功 比热容
解析 手指在衣服上来回快速摩擦会发热,这是通过做功的方式使手指的内能增大、温度升高;我国北方 楼房中的“暖气”用水做输运能量的介质,是因为水的比热容较大,相同质量的水和其他物质比较,降低相 同的温度时,水放出的热量多。
知识归纳 (1)改变物体内能的方式有两种:做功和热传递。(2)对水的比热容大的理解:相同质量的水和其他物质比较,吸收或放出相同的热量,水的温度升高或降低得 少;升高或降低相同的温度,水吸收或放出的热量多。
规律总结 做功和热传递:热传递过程是能量的转移过程,而做功过程是能量的转化过程。
7.(2019江苏苏州,20,2分)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 下压,棉花被点燃。此过程的能量转化方式与汽油机的 冲程相同。某效率为25%的汽油机在一次 工作中消耗了4 kg汽油,该汽油机对外做的机械功为 J。(汽油热值为4.6×107 J/kg)
答案 压缩 4.6×107
解析 用力将活塞迅速下压,棉花被点燃,此过程对玻璃筒内的空气做功,空气内能增加,温度升高,通过热传 递,使棉花燃烧,此过程中机械能转化为内能,相当于汽油机的压缩冲程;燃烧4 kg的汽油释放的热量为Q放= qm=4.6×107 J/kg×4 kg=1.84×108 J。汽油机的热效率为25%,所以汽油机对外做的机械功W=1.84×108 J×25% =4.6×107 J。
8.(2018云南昆明,14,3分)昆明冬天的早晨,会看到嘴里呼出的“白气”,这是 现象。“卡路里”简 称“卡”,是热量的另一个单位,现在仍被广泛使用在营养计量和健身手册中。1卡是这样规定的:在一个标 准大气压下,1克水温度升高1 ℃吸收的热量。那么1卡= 焦耳。一辆汽车发动机的效率是35%,那 么该车完全燃烧1 kg汽油做的有用功是 J。[c水=4.2×103 J/(kg·℃),q汽油=4.6×107 J/kg]
答案 液化 4.2 1.61×107
解析 “白气”是嘴里呼出的水蒸气遇冷空气液化而形成的水滴;1 g水温度升高1 ℃所吸收的热量为1卡, 故1卡=Q吸=c水m水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×1×10-3 kg×1 ℃=4.2 J;1 kg汽油完全燃烧放出的热量Q放=m汽油q汽油=1 kg ×4.6×107 J/kg=4.6×107 J,做的有用功W有=Q放×35%=4.6×107 J×0.35=1.61×107 J。
9.(2018河北,26,3分)有如图所示的两套相同装置,分别在两个燃烧皿中放入质量相同的不同燃料,点燃后加 热质量相等的同种液体,通过比较燃料 (选填“燃烧相同时间”或“全部燃烧”)后温度计 示数的变化,来判断两种燃料的热值的大小。燃料燃烧, 转化为内能,用比热容 的液体可 以使实验现象更明显。(实验中液体没有沸腾)
答案 全部燃烧 化学能 较小
解析 根据热值的定义可知,应通过比较质量相同的不同燃料完全燃烧后温度计示数的变化,来判断热值 的大小;燃料燃烧时将化学能转化为内能;质量相同的不同液体,吸收相同的热量时,比热容越小,温度升高越 多,实验现象越明显。
10.(2016宁夏,31,2分)一个成年人参加一次长跑,身体消耗的能量为6.6×106 J,这些能量相当于完全燃烧0.55 kg的干木柴才能得到,则干木柴的热值为 J/kg。干木柴用掉一半后,剩余干木柴的热值将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
答案 1.2×107 不变
11.(2019河北,28,4分)用天然气热水器(如图所示)将质量为40 kg、温度为15 ℃的水加热到40 ℃,完全燃烧 了0.15 m3的天然气。(1)天然气的主要成分为CH4。CH4完全燃烧的化学方程式为: 。(2)水需吸收 J的热量。(3)热水器的效率为 %。[水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)、天然气的热值是3.5×107 J/m3]
答案 (1)CH4+2O2 CO2+2H2O (2)4.2×106 (3)80
12.(2016陕西,26,3分)图示为“长征六号”运载火箭,它首次采用了我国最新研制的大推力液氧煤油发动 机。 ①煤油燃烧过程中,其热值大小 。②火箭起飞时,煤油燃烧产生大量高温高压的燃气,燃气对火箭的推力达1.2×106 N,这个力可举起质量为 t的物体(g取10 N/kg)。③燃气对火箭做功,燃气的内能会 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
答案 ①不变 ②120 ③减小
解析 热值是物质的一种性质,和燃料的质量、是否完全燃烧无关;m=G/g=1.2×105 kg=120 t;燃气对外做功, 燃气的内能转化为火箭的机械能,则其内能会减小。
13.(2018内蒙古呼和浩特,12,3分)为了比较“水和食用油的吸热能力”,某同学选取相同质量的水和食用油 各200 g,用如图所示两组相同的器材进行了实验,水和食用油相同时间吸热相同。实验数据记录如下:
(1)请在下面的坐标图上,作出两组实验数据的“温度-时间”图像; (2)由实验数据分析可知, 的吸热能力强(选填“水”或“食用油”);(3)若加热到相同的温度后停止加热,冷却相同时间后 的末温高(选填“水”或“食用油”)。
答案 (1)如图所示 (2)水 (3)水
解析 (2)从表格中数据可看出,质量相同的水和食用油加热相同时间,即吸收同样多的热量,水的温度升高 的少,因此,当让它们升高相同的温度时,水吸收的热量多,则水的吸热能力强。(3)从图像中可看出,若水和食用油从相同的温度开始放热降温,冷却相同时间后由于水降温慢,则水的末温 高。
14.(2015吉林长春,22,4分)在探究“比较不同物质吸热的情况”的实验中,实验装置如图所示。 (1)实验中应量取质量 的甲、乙两种液体,分别倒入相同的烧杯中,用相同的电加热器加热。当它 们吸收相同热量时,通过比较 来判断吸热能力的强弱。(2)通过实验,记录数据如表格所示。从开始加热到42 ℃,甲、乙两种液体吸收热量的关系为Q甲 Q乙。
(3)分析实验数据可知 物质的吸热能力强。
答案 (1)相等 升高的温度 (2)< (3)甲
解析 (1)比较不同物质吸热的情况应采用控制变量法,根据Q=cmΔt可知,应控制两种液体的质量和它们吸 收的热量相同,通过比较液体升高的温度来判断物质吸热能力的强弱。(2)从开始加热到42 ℃,甲、乙两个电加热器分别工作了3 min和4 min,所以甲、乙两种液体吸收的热量Q甲< Q乙。(3)当两个电加热器工作时间相同时,液体吸收的热量Q甲=Q乙,例如都加热3 min,甲液体升高的温度Δt甲=42 ℃-30 ℃=12 ℃,乙液体升高的温度Δt乙=34 ℃-10 ℃=24 ℃,Δt甲<Δt乙,说明甲物质的吸热能力强。
评析 本题中采用了控制变量法,关键需理解加热时间相同,即Q吸相同,难度中等。
15.(2018云南昆明,20,7分)在探究“物质吸热规律”的实验中:(1)取 质量的水和煤油放入两个相同的容器里,用同样的两个酒精灯对它们加热(如图所示)。加热 时,上下缓慢地提拉搅拌器,这是为了水和煤油受热 。
(2)实验中加热时间相同,水和煤油吸收的热量可以认为是相同的,假设加热时间1 min吸收的热量为Q。经过实验得到了以下两组数据:
从表中的数据可以得到:①相同质量的水或者煤油,它们吸收相同的热量后升高的温度几乎是 的;②相同质量的水和煤油,它们吸收相同的热量后升高的温度是 的。(3)由(2)中①、②两个结论发现,不同物质吸热的本领大小 ,为了描述物质吸热本领大小,引入了一 个物理量,它就是 。(4)春城昆明之所以冬无严寒,夏无酷暑,一个原因是高原明珠“滇池”对气温起到了调节作用,因为水的 较大,当水吸收或放出相同的热量,温度变化较小。
答案 (每空1分)(1)相同 均匀 (2)相同 不相同 (3)不相同 比热容 (4)比热容
解析 (1)研究物质吸热升温的规律要控制质量和初温相同;水和煤油都是热的不良导体,故需要用搅拌器 使其受热均匀。(2)从表中可以看出:相同质量的水或煤油,物质种类相同,吸收相同热量,升高的温度几乎是相同的;相同质 量的水和煤油,物质种类不同,吸收相同热量,升高的温度不同。(3)比热容是用来描述物质吸热本领大小的物理量。(4)水的比热容较大,水和相同质量的泥土相比,吸收或放出相同的热量时,水的温度变化小。
考点一 机械能及其转化
1.(2019安徽合肥瑶海一模,12)把篮球抛向空中,忽略空气阻力,如图所示四个选项中哪一个能正确反映球离 手后落回地面前机械能(E)与篮球离地高度(h)的关系 ( )
答案 A 把篮球抛向空中,忽略空气阻力,篮球只受重力的作用,所以篮球的机械能守恒(机械能不变),则E- h图像应是平行于h轴的直线。故选A。
2.(2019福建莆田质检,13)小钢球竖直向上抛出,经过a点、b点到达最高点c时速度变为零。对这个过程,下 列判断中正确的是 ( )A.小钢球在a点的动能比在b点的动能小B.小钢球运动到最高点c时所受的合力为零C.小钢球在b点的重力势能比在c点的重力势能大D.小钢球在a点的机械能最大
答案 D 小钢球离开手后向上运动受到的重力、空气阻力的合力方向向下,所以做减速运动,故小钢球在 a点的动能大于在b点的动能,A项错误;小钢球运动到最高点时速度为零,空气阻力为零,只受到重力作用,故 合力大小等于重力,方向竖直向下,B项错误;重力势能大小与质量和高度有关,b点高度低于c点,故在b点的 重力势能较小,C项错误;小钢球上升过程中受到空气阻力,要克服空气阻力做功消耗机械能,故在a点时机械 能最大,D项正确。故选D。
3.(2018四川成都外国语学校一模,12)如图甲所示,小球从某高度处静止下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩 弹簧。从小球刚接触到弹簧到将弹簧压缩最短的过程中,得到小球的速度v和弹簧被压缩的长度ΔL之间的 关系,如图乙所示,其中b为曲线最高点。不计空气阻力,弹簧在整个过程中始终发生弹性形变,则小球 ( )
A.受到的弹力始终不变B.运动过程动能一直增大C.运动过程机械能不变D.在b点时重力等于弹力
答案 D 小球接触并压缩弹簧,弹簧的弹性形变程度逐渐变大,故弹簧的弹力越来越大,故A错误;据图乙 可知,小球的速度先变大,后变小,所以小球的动能先变大,后变小,故B错误;小球在压缩弹簧的过程中,小球 的机械能转化为弹簧的弹性势能,所以小球的机械能不断变小,故C错误;在压缩弹簧过程中,小球受竖直向 上的弹力、竖直向下的重力,开始时,重力大于弹力,合力向下,小球速度越来越大;随弹簧压缩量的增大,弹 力越来越大,当弹力与重力相等时,合力为零;小球再向下运动,弹力大于重力,合力向上,小球速度减小;由此 可知,当重力与弹力相等时,小球速度最大,故D正确。
易错警示 (1)研究对象是小球,要分析清楚该过程中,小球受到哪些力,速度大小怎样变化,小球的机械能怎 样变化等问题。(2)弹性势能的大小与物体发生弹性形变的程度有关。
解题关键 本题考查了弹力、动能和能量转化以及运动和力的关系等知识点。解题的关键要读懂图,由图 获取弹簧压缩量、小球速度变化的信息,从而分析小球的运动过程及弹力的变化情况。
4.(2019江苏苏州吴江二模,16)如图所示是蹦床运动,在运动员从高处下落过程中 能转化为动能,运 动员与蹦床面接触的瞬间 能最大;与蹦床接触后,床面发生弹性形变,运动员的机械能转化为蹦床 的 势能。
答案 重力势 动 弹性
解析 在运动员从高处下落过程中,质量不变、速度增大,动能增大;质量不变、高度减小,重力势能减小;该 过程中重力势能转化为动能;与蹦床面接触的瞬间动能最大。当运动员与蹦床面接触后,会有弹力,机械能 转化为弹性势能。
知识归纳 (1)影响动能大小的因素:质量、速度。质量越大,速度越大,动能越大。(2)影响重力势能大小的因素:质量、高度。质量越大,高度越大,重力势能就越大。(3)影响弹性势能大小的因素:弹性形变程度。弹性形变程度越大,弹性势能就越大。(4)弹性势能和动能、重力势能和动能之间可以相互转化。
5.(2019山西太原一模,15)如图所示,在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中,让同一钢球A从斜面 上不同的高度由静止滚下,撞到同一木块上。实验中,通过观察 来判断钢球动能的大小;本实验 用到的科学研究方法是 (说出一种即可)。
答案 木块B被撞的距离 转换法
解析 让同一钢球从斜面上的不同高度由静止滚下撞击水平面上的木块,这是控制质量相同,探究物体的 动能与速度的关系,采用的是控制变量法;实验中通过观察木块B被钢球A撞出距离的长短,来判断钢球动能的大小,物理学称这种实验方法为转换 法。
考点二 内能及其转化
1.(2019福建厦门质检,8)如图,礼花筒是利用筒内高压空气膨胀将彩带喷向空中,产生喜庆效果。高压空气 膨胀过程 ( )A.对外做功内能增加B.向外界传递热量内能减少C.相当于内燃机的做功冲程D.相当于内燃机的压缩冲程
答案 C 礼花筒内的高压空气膨胀对外做功,而不是向外界传递热量,故B错误;礼花筒内的高压空气膨胀 对外做功,其自身的内能是减小的,相当于内燃机的做功冲程,故C正确,A、D错误。故选C。
2.(2019江苏无锡新吴一模,3)关于内能、温度和热量,下列说法正确的是 ( )A.物体的内能跟物体的运动速度、物体的温度和物质状态都有关系B.物体沿光滑的斜面滑下时,温度升高,内能增大C.质量和初温相同的水和煤油,放出相同热量时煤油温度降低得多D.内能总是从内能多的物体向内能少的物体转移
答案 C 物体的内能与物体的运动速度无关,故A错误;物体沿光滑斜面滑下时,机械能守恒,没有内能产 生,内能不变,故B错误;质量相同、初温相同的水和煤油,放出相同的热量,因为水的比热容大,所以水的温度 变化小,煤油的温度变化大,故煤油的末温低一些,故C正确;内能总是从温度高的物体向温度低的物体转移, 故D错误。故选C。
3.(2018江西赣州六校联盟联考,18)(多选)由做饭联想到的物理知识,正确的是 ( )A.利用煤气的燃烧提供热量,是因为煤气的比热容大B.用水炖菜时,因为水沸腾后继续吸热水才能保持沸腾,所以当水沸腾后还要大火加热C.把鸡蛋往灶台上一磕,鸡蛋就破了,是利用物体间力的作用是相互的D.向热汤中滴入香油,散发出浓浓的香味,是由于温度越高,分子热运动越剧烈
答案 CD 煤气的热值较大,利用煤气的燃烧提供热量做饭较快,A项错误;水沸腾后吸热但温度不变,故用 水炖菜时,若水沸腾后大火加热,水的温度不会升高,菜不会更快炖熟,这样做浪费燃料,应改为小火加热,保 持水持续沸腾即可,B项错误;把鸡蛋往灶台上一磕,鸡蛋给灶台一个力,灶台也会给鸡蛋一个力,鸡蛋就破了, 这是利用物体间力的作用是相互的,C项正确;向热汤中滴入香油,散发出浓浓的香味,是由于温度越高,分子 热运动越剧烈,扩散越快,D项正确。
4.(2019四川内江联考,14)2009年4月11日,央视《新闻30分》栏目报道了市民餐桌上常用的色彩鲜艳的仿 瓷餐具存在安全隐患。质检部门把抽检的部分仿瓷餐具,放在沸水中加热,餐具在温度上升的过程中,其内 能 (选填“增大”、“减小”或“不变”);同时释放出刺鼻、呛眼的甲醛气体,严重危害人体健 康,该现象说明温度越高,分子的无规则运动越 。
答案 增大 剧烈
解析 物体的内能与温度有关,物体温度升高,内能增加。因为餐具在温度越高时,分子的无规则运动越剧 烈,运动到空气中被人吸到了。分子的无规则运动属于扩散现象。该现象说明分子的无规则运动跟温度有 关,温度越高,热运动越剧烈。
5.(2019安徽蚌埠联考,7)在瑜伽课中传来教练舒缓而柔美的引导:“轻闭双眼搓热双手捂热双眼”。其中 “搓热双手”是通过 的方式来改变内能,“捂热双眼”是通过 的方式来改变内能。
答案 做功 热传递
解析 “搓热双手”,双手克服摩擦力做功,机械能转化为手的内能,是通过做功的方式改变内能;“捂热双 眼”是通过热传递的方式来改变眼的内能。
考点三 物质的比热容及热量的计算
1.(2019福建厦门质检,10)甲、乙两物体质量都为1 kg,丙物体质量为2 kg。三个物体温度升高1 ℃所吸收的 热量如图所示,以下说法正确的是 ( )A.甲的比热容比乙的小B.乙的比热容与丙的相等C.吸收相同热量,甲升高的温度最多D.降低相同温度,甲放出的热量最多
答案 D 由题意和题图可知,甲、乙两物体质量都为1 kg,丙物体质量为2 kg,三个物体温度都升高1 ℃,则 甲吸收的热量多,乙、丙吸收的热量相同;甲、乙质量相同,升高温度相同,甲吸热多,根据Q=cmΔt可知,甲的 比热容大于乙的比热容,故A错误;乙、丙吸热相同,升高温度相同,质量不同,根据Q=cmΔt可知,比热容不同, 故B错误;由图可知,三个物体温度升高1 ℃,甲所吸收的热量最多,同理,降低相同温度,甲放出的热量最多,故 D正确;吸收相同热量,甲升高的温度最少,故C错误。故选D。
2.(2019江苏无锡锡山一模,10)如图在探究“不同物质的吸热能力”时,同学们使用的器材有:相同规格的电 加热器、玻璃杯、温度计、初温和质量都相同的水和食用油,关于实验,下列说法正确的是 ( )A.食用油吸热升温快,说明食用油吸热能力强B.物体吸热多少是由它的物质种类决定的C.加热相同的时间,末温低的物体吸热能力强D.将食用油和水加热到相同的温度时,它们吸收的热量相同
答案 C 实验中,食用油吸热升温较快,说明食用油的比热容小,吸热能力较弱,故A错误。在本实验中,物 体吸热多少是由加热时间决定的,故B错误。实验中,加热相同的时间,说明物体吸收了相同的热量,末温低 的物体比热容大,吸热能力强,故C正确。由Q=cmΔt可知,质量相同的水和食用油,由于比热容不同,并且初温 相等,则当末温相同时,吸收的热量不相同,故D错误。故选C。
3.(2018安徽蚌埠禹会一模,13)表中列举的是几种物质的比热容,单位是[J/(kg·℃)],下列判断正确的是 ( )
A.物质的比热容与物质的状态无关B.150 g水的比热容是50 g水的比热容的三倍C.寒冬室外盛水的缸容易破裂是因为水的比热容较大D.质量相等的铝块和铜块降低相同的温度,铜块放出的热量少
答案 D 水和冰的比热容不同,说明物质的比热容与物质的状态有关,A项错误;比热容是物质的一种属 性,与质量大小无关,故150 g水和50 g水的比热容相同,B项错误;寒冬室外盛水的缸容易破裂是因为水凝固 成冰体积变大,把缸胀破了,C项错误;根据Q=cmΔt及c铝>c铜可知,质量相等的铝块和铜块降低相同的温度,铜 块放出的热量少,D项正确。
4.(2019江苏扬州江都一模,17)如图所示是汽油机的 冲程;完全燃烧0.1 kg的汽油,放出的热量为 J。如果这些热量被质量为100 kg、初温为20 ℃的水完全吸收,可以使水的温度升高 ℃。[q汽油=4.62×107 J/kg,c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
答案 做功 4.62×106 11
5.(2019辽宁沈阳和平模拟,20)小明在探究“不同燃料的热值”实验中,用如图所示的两套相同的装置。分 别在两个燃烧皿中放入质量相同的不同燃料甲和乙,点燃后加热烧杯中的液体。(实验过程中,液体没有沸 腾) (1)如图中,两烧杯中所装的液体应 。A.质量相同,种类不同B.种类相同,质量不同C.种类和质量均要相同D.种类和质量均不相同
(2)实验过程中,应让燃料 (选填“燃烧相同时间”或“全部燃烧”)。(3)通过比较 来判断两种燃料热值的大小。
答案 (1)C (2)全部燃烧 (3)温度计示数变化
解析 (1)比较不同燃料的热值,由控制变量法可知,除了燃料种类不同,其他的均要相同,即应控制被加热液 体的种类和质量相同,故选C。(2)(3)探究“不同燃料的热值”实验中,同时点燃燃料后,需等待燃料全部充分燃烧,通过观察温度计示数变 化来比较两种燃料热值的大小;温度计示数变化越大,说明燃料放出的热量越多,即燃料热值越大。
知识归纳 (1)探究不同燃料的热值实验,应控制被加热液体的种类和质量相同;(2)热值在数值上等于1 kg某种燃料完全燃烧所放出的热量,据此分析,应让燃料全部燃烧,通过温度计示数 变化来比较燃料热值的大小,这种方法叫转化法。
一、选择题(每小题3分,共12分)1.(2019四川江油一模,4)近年我国私人小汽车保有量逐年增加,下列关于汽车涉及物理知识分析错误的是 ( )A.汽车发动机通过燃烧汽油来驱动汽车——能的转化B.交通高峰期,城市空气中弥漫着一股浓烈的汽油味——扩散现象C.汽车冷却系统用循环流动的水帮助发动机散热——水的比热容小D.汽车上安装的行车记录仪使用电压为12 V的点烟器作为电源——安全电压
答案 C 汽车发动机通过燃烧汽油使化学能转化为内能,内能再转化为机械能,来使汽车运动起来,A项正 确;城市空气中弥漫着一股浓烈的汽油味,这是汽油分子的扩散现象,B项正确;汽车冷却系统用循环流动的 水帮助发动机散热是因为水的比热容大,上升同样温度,与相同质量的其他物质相比,水吸收的热量更多,从 而起到了更好的散热作用,C项错误;人体的安全电压是指不高于36 V的电压,故点烟器的电压为安全电压, D项正确。故选C。
2.(2019广东广州越秀联考,5)下列说法正确的是 ( )A.煮好的豆浆香气四溢的原因是只有在高温情况下,分子才不停地做无规则运动B.我们不敢大口地喝热气腾腾的汤,是因为汤含有的热量较多C.用锯条锯木板,锯条的温度升高,是由于锯条从木板吸收了热量D.把-10 ℃的冰块放在0 ℃的冰箱保鲜室中,一段时间后,冰块的内能会增加
答案 D 一切物质的分子,无论温度高低,都在不停地做无规则运动,故A错误;我们不敢大口地喝热气腾 腾的汤,是因为热汤的温度高,热量是一个过程量,不能说“含有的热量较多”,故B错误;用锯条锯木板,锯条 的温度升高,是通过做功来增加内能,提高温度的,故C错误;将-10 ℃的冰块放在0 ℃的冰箱保鲜室中,一段时 间后,冰块从冰箱中吸收热量,内能一定增加,故D正确。故选D。
3.如图所示,一木块从斜面上匀速滑下,下列说法正确的是 ( ) A.木块只受到重力和斜面的支持力B.下滑过程中,木块的重力势能转化为动能C.下滑过程中,木块的重力势能转化为内能D.下滑过程中,木块的机械能保持不变
答案 C 由图可知,一木块从斜面上匀速滑下时,受到重力、支持力和摩擦力的作用,故A错误;匀速下滑 过程中,木块的速度不变,所以动能不变,木块的高度降低,重力势能减小,所以是重力势能转化为内能,木块 的机械能减小,故B、D错误,C正确。
4.(2017辽宁本溪毕业练习一,9)(多选)如图所示,是街边师傅崩爆米花的情景。关于崩爆米花以下说法正确 的是 ( ) A.煤的燃烧过程是将化学能转化为内能B.加热过程中不断摇动手柄是通过做功的方法增加玉米内能的C.打开锅盖将爆米花崩出的一瞬间,锅内的温度升高D.打开锅盖将爆米花崩出的过程,与汽油机做功冲程的能量转化相同
答案 AD 加热时,摇动手柄是为了让玉米受热均匀,B错误;爆米花崩出的一瞬间,内能转化为机械能,锅 内的温度降低,C项错误。
知识归纳 改变物体内能的方式有做功和热传递。做功是能量之间的转化,热传递是内能的转移。
5.(2分)小夏在探究“物质的放热能力与哪些因素有关”时,分别用质量相等的水和另一种液体进行了实 验,并用图像对实验数据进行了处理,如图所示。实验中,水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等。 分析图像可以得出: 物质为水,另一种液体的比热容为 J/(kg·℃)。
二、非选择题(共28分)
答案 甲 2.1×103
解析 水的比热容较大,质量相等的水和另一种液体在放出相同热量时,水的温度变化较小,故甲物质是水; 0~15 min内,甲的温度变化了20 ℃,乙的温度变化了40 ℃,因为甲和乙在相同时间内放出的热量相等,则有Q 放甲=Q放乙,c甲mΔt甲=c乙mΔt乙,代入数据计算可得乙的比热容c乙=2.1×103 J/(kg·℃)。
6.(2019河北石家庄桥西质检,17)(8分)小明把乒乓球由静止释放,球落地后会立即反弹。多次操作后小明发 现球反弹的高度总是小于开始下落时的高度。(1)在整个过程中乒乓球的机械能 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。(2)若将乒乓球运动过程中受到的重力和阻力等效成一个力,则下落过程中等效力的大小 (选填 “大于”、“小于”或“等于”)上升过程中等效力的大小;球反弹到最高点时 (选填“是”或 “不是”)平衡状态。(3)要使球能弹跳到原来抛球的位置,可行的方法是 。
答案 (1)变小 (2)小于 不是 (3)见解析
解析 (1)球反弹的高度总是小于开始下落时的高度,说明运动过程中球受到阻力作用,所以运动过程中机 械能会减小;(2)将球运动过程中受到的重力与阻力等效为一个力,其实这个等效力就是两个力的合力;乒乓球下落时阻 力方向竖直向上,重力方向竖直向下,合力等于重力减去阻力;乒乓球上升时阻力和重力方向都是竖直向下, 所以合力等于阻力与重力之和,所以下落过程中等效力的大小小于上升过程中等效力的大小;乒乓球到最 高点时只受到重力作用,受力不平衡,所以不是平衡状态。(3)从能量的角度考虑,运动过程中会有能量损失,所以要想弹跳到原来抛球的位置,就需要增大起始的机械 能,故可以从更高的位置释放乒乓球,也可以使乒乓球下落时有一定的初速度。
7.(2019天津和平模拟,18)(6分)如图1所示,质量不计的弹簧竖直固定在水平面上,t=0时刻,将一金属小球从 弹簧正上方某一高度处由静止释放,小球接触弹簧并将弹簧压缩至最低点(形变在弹性限度内),然后又被弹 起离开弹簧,上升到一定高度后又下落,如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器,测出该过程中弹簧 弹力F随时间t变化的图像如图2所示,不计空气阻力。(1)在整个运动过程中,小球的机械能 (填“守恒”或“不守恒”)。(2)小球动能最小的时刻是 (填“t1”、“t2”或“t3”)。(3)在t2~t3这段时间内,小球的动能 (填“先增大后减小”、“先减小后增大”、“一直增 大”或“一直减小”)。
图1 图2
解析 (1)由图2看出,弹簧的弹力在变化,说明小球运动过程中弹簧的弹性势能在变化,而小球和弹簧组成 的系统机械能守恒,则知小球的机械能不守恒。(2)由图2看出,t2时刻,弹力F最大,故弹簧的压缩量最大,小球运动到最低点,动能最小;(3)t2 ~ t3这段时间内,弹簧的弹力减小,说明小球在由最低点上升,弹力不断减小,小球受到的合力先向上后向 下,小球先加速后减速,则小球的动能先增大后减小。
解题关键 要将小球的运动分为自由下落过程、向下的加速和减速过程、向上的加速和减速过程进行分 析处理,同时要能结合图像分析。要知道小球和弹簧组成的系统机械能守恒,但小球的机械能并不守恒。
思路分析 小球先自由下落,与弹簧接触后,弹簧被压缩,在下降的过程中,弹力不断变大,当弹力小于重力 时,小球加速下降,弹簧弹力等于小球的重力时,速度达到最大,之后小球由于惯性继续下降,弹力变得大于重 力,合力变为向上且不断变大,故小球做减速运动;同理,上升过程,先做加速运动,当加速度减为零时,速度达 到最大,之后做减速运动,直到小球离开弹簧为止。对于小球和弹簧组成的系统机械能守恒。解答题
答案 (1)不守恒 (2)t2 (3)先增大后减小
8.(2019江苏南京六合模拟,27)(6分)利用如图甲所示的实验装置探究“沙子和水的温度变化与吸热的关 系”。操作如下: 甲
乙 丙 (1)在两烧杯中分别装入初温相同且 相等的沙子和水。(2)用相同的酒精灯火焰加热,并用玻璃棒不断搅拌,每隔相同的时间记录一次温度,其中某时刻的温度如图 乙所示,其示数为 ℃。根据实验数据绘制成温度与时间的关系图像,如图丙所示。(3)实验中,是通过比较 来间接反映沙子和水吸收的热量。(4)分析图丙可知,对于质量相等的沙子和水,升温较快的是 ;若使两者升高相同的温度,则 吸收的热量较多,由此可见, 的比热容较大。
答案 (1)质量 (2)39 (3)加热时间 (4)沙子 水 水
解析 (1)为了研究水与沙子的温度变化与吸热的关系,实验时,要控制水与沙子的初始温度、质量相等。(2)温度计的分度值是1 ℃,此时的温度是39 ℃。(3)实验中,是通过比较加热时间来间接反映沙子和水吸收热量的多少。(4)分析图丙可知,对于质量相等的沙子和水,吸收相等热量,升温较快的是沙子;若使两者升高相同的温度, 水加热时间较长,说明吸收的热量较多;由此可见水的比热容较大。
9.(2019陕西西安铁一中二模,19)(6分)为了减少环境污染,部分农村地区改用液化气烧菜做饭。某钢瓶装有 液化气10 kg,已知液化气的热值为4.2×107 J/kg,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。求:(1)这瓶液化气全部完全燃烧放出的热量是多少。(2)若热效率为40%,在标准大气压下可将质量为多少的初温为20 ℃的水烧开。
答案 (1)4.2×108 J (2)500 kg
考点一 机械能及其转化
A组 2019年全国中考题组
1.(2019四川成都,A10,2分)如图所示的情景中,关于能量的说法正确的是 ( ) A.水力发电,将电能转化为机械能B.在空中飞行的C919,只具有重力势能C.张弓待发,弓静止,所以没有能量D.过山车冲上高处的过程中,重力势能增加
答案 D 水力发电将水的机械能转化为电能,A项错误;在空中飞行的C919具有动能和重力势能,B项错误; 张弓待发,弓具有弹性势能,C项错误;过山车冲上高处过程中,质量不变,高度增加,所以重力势能增加,D项正 确。
知识归纳 1.机械能包括动能和势能;2.动能大小与物体的质量、速度有关;3.重力势能大小与物体的质量、被举高的高度有关;4.弹性势能大小与物体的弹性形变量和材料有关。
2.(2019福建,15,2分)踢毽子是一项有益的体育活动。如图,毽子某次被踢出后,竖直上升经过某一位置时,毽 子的动能和重力势能分别为Ek1和Ep1,下落经过同一位置时,毽子的动能和重力势能分别为Ek2和Ep2,则 ( ) A.Ek2>Ek1 B.Ek2
3.(2019江苏苏州,12,2分)将皮球从离地某一高度O点处水平抛出,球落地后又弹起,它的部分运动轨迹如图 所示。下列说法正确的是 ( ) A.皮球经过同一高度的A、B两点时动能相等B.皮球第一次反弹后到达最高点P点时速度为零C.皮球在D点时的机械能小于在C点时的机械能D.若将皮球表面涂黑,则会在地面M、N两点留下两个大小相等的黑色圆斑
答案 C 皮球经过同一高度的A、B两点时由于空气阻力的影响,在B处的动能小于在A处的动能,故A错 误;皮球第一次反弹后到达最高点P点时竖直方向上速度为零,但是水平方向上由于继续向右移动,水平方 向速度不为0,所以皮球在P点时速度不为零,故B错误;皮球由于受到空气阻力的影响,机械能逐渐减小,因此 从C点到达D点时,机械能存在损失,故C正确;若将皮球表面涂黑,由于空气阻力影响,在M、N两点皮球的机 械能不相等,因此在地面上留下的两个黑色圆斑大小不相等,应该M处较大,故D错误。
思路分析 本题明显看出皮球的弹起高度在逐渐降低,我们首先得出在整个过程中皮球的机械能不断减 小,也就是越往右边的位置球的机械能越小;在等高的两个点中我们比较皮球的动能的大小是通过比较皮 球的机械能的大小,因为等高点重力势能相等,机械能大的位置动能也大。
易错警示 同学们会想当然地以为整个过程机械能是不变的,所以在高度大的位置重力势能大动能小,这 种认知是有前提条件的,在本题中不适用;最高点速度不一定为零,此时竖直方向的速度为零,我们还要考虑 水平方向上的速度。
4.(2019安徽,12,3分)如图所示,在光滑的水平台面上,一轻弹簧左端固定,右端连接一金属小球,O点是弹簧保 持原长时小球的位置。压缩弹簧使小球至A位置,然后释放小球,小球就在AB间做往复运动(已知AO=OB)。 小球从A位置运动到B位置的过程中,下列判断正确的是 ( ) A.小球的动能不断增加B.弹簧的弹性势能不断减少C.小球运动到O点时的动能与此时弹簧的弹性势能相等D.在任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变
答案 D 小球在做往复运动的过程中,弹簧的弹性势能与小球的动能相互转化。由题知,O点是弹簧保持 原长时小球的位置,则AO段弹簧处于压缩状态,OB段弹簧处于拉伸状态;小球从A运动到O的过程中,弹簧逐 渐恢复原状,形变程度变小,弹性势能变小,小球所受弹力方向向右、速度不断增大,动能变大,此过程中弹簧 的弹性势能转化为小球的动能;到达O点时,弹簧恢复原长,弹簧的弹性势能为零,小球所受弹力为零,此时小 球的速度最大,动能最大;小球从O运动到B的过程中,弹簧被拉长,形变程度变大,弹性势能变大,此时小球所 受弹力方向向左、速度不断减小,动能减小,此过程中小球的动能转化为弹簧的弹性势能,小球从A位置运 动到B位置的过程中,小球的动能先增大后减小,弹簧的弹性势能先减小后增大,故A、B错误。小球运动到 O点时的动能最大,此时弹簧的弹性势能为零,所以两者不相等,故C错误。“光滑的水平台面”表示小球不 受摩擦力,因为不受摩擦力,所以小球和弹簧组成的系统机械能守恒,则在任一位置弹簧的弹性势能和小球 的动能之和保持不变,故D正确。
审题指导 注意题中O点是弹簧保持原长时小球的位置,说明小球在O点时,弹簧的弹性势能为零。水平台 面光滑,没有外力对小球和弹簧做功,所以整个系统能量守恒。
知识归纳 (1)动能的大小与物体的质量、速度有关,质量越大、速度越大,则动能越大。(2)同一弹簧弹性 势能的大小与物体的弹性形变程度有关,形变程度越大,弹性势能越大。
5.(2019湖北黄冈,10,3分)泥石流是在暴雨天极易发生的自然灾害。如果在野外突遇泥石流来袭,停留在泥 石流下游低洼处是很危险的。这是由于 力的作用,泥石流会涌向低洼处。正确的逃生方法是,朝 着与泥石流 (选填“垂直”“相同”或“相反”)的方向迅速逃离到较高的地方。泥石流向下游 流动过程中,重力 (选填“做功”或“没有做功”),重力势能主要转化成动能。
答案 重 垂直 做功
解析 泥石流流向低处是受到重力的作用。为了不被泥石流淹没,绝对不能迎着泥石流的方向跑,但是由 于泥石流下落的速度很快,人的奔跑速度小于泥石流的速度,朝着与泥石流方向相同的方向跑也容易被淹 没,则人应该朝着与泥石流垂直的方向逃离到较高的地方。泥石流向下游流动,在重力的方向移动了距离, 重力做功。
6.(2019湖南长沙,34,6分)如图,小海在研究“物体的动能与哪些因素有关”时,将质量为m的小钢球从斜槽 的某一高度h处由静止释放,钢球运动到水平面时,将水平面上静止的木块撞出一段距离s。小海的部分实 验数据和现象记录如下:
(1)上述3次实验中,第 次实验钢球滑到斜槽底端时动能最大;(2)上述实验数据表明:当速度一定时, 钢球的质量越大,动能越 。 这个结论可用于解释汽车 (选填“超速”或“超载”)带来的危害。
答案 (1)3 (2)大 超载
解析 (1)影响动能大小的因素是质量和速度,在实验中通过比较木块被撞击后滑行距离的远近来比较物 体具有动能的大小(转换法);由表格中数据可以知道,第3次实验木块滑行的距离最远,因此可以判断第3次 实验钢球滑到斜槽底端时动能最大。(2)由表中数据可知,在实验中控制钢球下落高度相同,则钢球到达斜槽底端时的速度相同,三次实验钢球的 质量不同,质量越大的推动木块滑行的距离越远,即动能越大。该结论可以用于解释汽车超载带来的危 害。
考点二 内能及其转化
1.(2019福建,8,2分)下列实例中,属于通过做功改变物体内能的是 ( )A.搓手会发热B.用冷水冷却热鸡蛋C.晒太阳取暖D.给热咖啡加冰降温
答案 A 搓手会发热,是搓手时克服摩擦力做功,手的内能增大,温度升高,A正确;用冷水冷却热鸡蛋,是通 过热传递改变物体内能,B错误;晒太阳取暖,是通过热传递改变物体内能,C错误;给热咖啡加冰降温,是通过 热传递改变物体内能,D错误。故选A。
知识归纳 改变内能的方式有两种:做功和热传递。它们在改变内能上是等效的。
2.(2019四川成都,A12,2分)关于分子和物体内能,下列说法正确的是 ( )A.杯子里的水可以任意倒出,说明水分子间没有引力B.固体间能扩散,表明固体物质分子是运动的C.把0 ℃的冰块加热熔化成0 ℃的水,其内能不变D.用力搓手,手发热是通过热传递增加手的内能
答案 B 液体分子间存在引力作用,但比较弱,所以表现出流动性,杯子里的水可以任意倒出是因为水受 到了重力作用,不能表明分子间没有引力,A项错误;固体间能扩散,表明固体分子在做永不停息的无规则运 动,B项正确;0 ℃的冰块熔化成0 ℃的水,要吸收热量,其内能增加,C项错误;搓手时手发热是通过做功的方 式增加了手的内能,D项错误。
3.(2019重庆A,3,3分)如图是重庆人喜欢吃的酸辣粉,下列分析正确的是 ( )A.煮酸辣粉前,锅中已沸腾的水温度一直升高B.煮酸辣粉时,通过做功改变了酸辣粉的内能C.酸辣粉冒的“白气”是由于水蒸气升华形成的D.酸辣香味四溢是由于分子永不停息做无规则运动
答案 D 水沸腾的特点是不断吸热,温度不变,故A错误;煮酸辣粉时,是通过热传递改变了酸辣粉的内能, 故B错误;酸辣粉冒的“白气”是水蒸气液化形成的小水滴,故C错误;酸辣香味四溢是由于分子在不停地做 无规则运动,故D正确。
4.(2019北京,13,2分)如图所示,在试管内装适量水,用橡胶塞塞住管口,将水加热至沸腾一段时间后,橡胶塞 被推出,管口出现大量“白气”。此实验中,主要是通过做功改变物体内能的过程是 ( ) A.试管变热的过程B.水变热的过程C.水变成水蒸气的过程D.水蒸气推出橡胶塞的同时变成“白气”的过程
答案 D 水蒸气膨胀对橡胶塞做功,水蒸气的内能转化为橡胶塞的机械能,水蒸气的内能减少,温度降低, 液化成“白气”,D正确。
5.(2019云南昆明,5,3分)如图是汽油机工作的四个冲程,其中表示排气冲程的是 ( ) A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
答案 C 甲图中两气门都关闭,活塞上行,汽缸容积变小,是压缩冲程,故A不符合题意;乙图中进气门开启, 活塞下行,气体流入汽缸,是吸气冲程,故B不符合题意;丙图中排气门开启,活塞上行,气体流出汽缸,是排气 冲程,故C符合题意;丁图中两气门都关闭,活塞下行,汽缸容积变大,火花塞喷出电火花,是做功冲程,故D不符 合题意。
方法技巧 汽油机的四个冲程中只有排气冲程的排气门打开,针对本题快速选出答案C。
规律总结 汽油机的四个冲程中,只有吸气冲程中进气门打开,只有做功冲程火花塞打火,只有排气冲程排 气门打开,在判断属于哪个冲程时,只要找到对应的特点即可解题。
6.(2019湖北武汉,21,3分)如图所示是嫦娥4号的中继卫星“鹊桥”由长征4号丙运载火箭发射时的情景。 火箭中的燃料燃烧时,燃气推动火箭和卫星上升,卫星的机械能会 (填“增大”“不变”或“减 小”),火箭外壳的温度会 (填“升高”“不变”或“降低”)。“鹊桥”最终在距地球约45万千米 的轨道上运行,由此可知, 从地球上发射的电磁波信号经过 秒后就会被“鹊桥”接收到。
答案 增大 升高 1.5
考点三 物质的比热容及热量的计算
1.(2019四川成都,B3,2分)用两只相同的电加热器,分别给相同体积的水和某种油加热,在开始和加热3 min 时各记录一次温度,如表所示。已知ρ水=1.0×103 kg/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃),ρ油=0.8×103 kg/m3,加热的效率都 为90%,油的末温没有达到它的沸点。下列说法正确的是 ( )
A.这种油的比热容为1.68×103 J/(kg·℃)B.这种油的比热容为2.1×103 J/(kg·℃)C.因为这种油的密度比水小,所以它的比热容比水小D.加热效率没有达到100%,是因为电加热器没有把电能全部转化为内能
审题指导 1.相同的电加热器,在相同时间内放出的热量相同,加热效率相同,故水和油吸收的热量相同;2.电加热器加热效率等于被有效吸收的热量与放出的热量的比值,不是指电能转化为内能的效率。
2.(2019福建,11,2分)下表列出一些物质的比热容,根据表中数据,下列判断正确的是 ( )
A.不同物质的比热容一定不同B.物质的物态发生变化,比热容不变C.质量相等的铝和铜升高相同的温度,铝吸收的热量更多D.质量相等的水和煤油吸收相同的热量,水升高的温度更多
答案 C 由表中数据可以看出,煤油和冰的比热容相同,A错误;水的比热容和冰的比热容不同,B错误;根 据Q吸=cmΔt可知,在质量相等、升高的温度相同时,由于铝的比热容比铜的大,因此铝吸收的热量较多,C正 确;由Δt= 可知,质量相等、吸收的热量相同时,比热容大的物质温度升高得较少,水的比热容较大,因此水升高的温度较少,D错误。故选C。
解题关键 认真分析表中的数据和掌握热量的计算公式是解答本题的关键。
3.(2019江苏南京,11,2分)利用图示甲、乙装置(燃烧皿内燃料和烧杯内液体未画出),既可以比较不同液体的 比热容,又可以比较不同燃料的热值。要求仅根据温度计示数的变化完成实验,则两个实验都需要控制相 同的 ( ) A.液体种类 B.燃料种类 C.液体质量 D.燃料质量
答案 C 比较不同液体的比热容时,若仅根据温度计示数的变化完成实验,就需要控制相同时间内两燃烧 皿内燃料提供的热量相同,烧杯相同,液体的质量相同。比较不同燃料的热值,则需要控制烧杯中液体的质 量、种类相同。故A、B、D错误,C正确。
方法说明 控制变量法。
4.(2019广西北部湾经济区,20,3分)汽车的发动机常用水作为降温的物质,这是水的 较大的缘故。 汽油的热值是4.6×107 J/kg,1 kg汽油完全燃烧放出的热量是 J。目前热机的效率还比较低,在热机 的能量损失中, 带走的能量最多,设法利用这部分能量,是提高燃料利用率的重要措施。
答案 比热容 4.6×107 废气
解析 水的比热容较大,相同质量的水和其他物质,升高相同的温度,水吸收的热量更多,所以选水作为发动 机的降温物质;利用Q放=qm求出汽油完全燃烧放出的热量;在热机的各种热损失中,废气带走的能量最多。
5.(2019云南昆明,14,2分)将0 ℃的水和等质量的80 ℃的水相混合,则混合后水的温度是 ℃;若将0 ℃的冰和等质量的80 ℃的水相混合,结果发现,冰全部熔化成了水,但水的温度维持0 ℃,这个现象说明 。(不计热量损失)
答案 40 冰在熔化过程中吸热,温度不变
解析 设0 ℃的水温度从t01升高到t,吸收的热量为Q1;80 ℃的水温度从t02降低到t,放出的热量为Q2;不计热量 损失,则Q2=Q1,即cm(t-t01)=cm(t02-t),由题意知t01=0 ℃,t02=80 ℃,整理得t-0 ℃=80 ℃-t,解得t=40 ℃。若将0 ℃的冰和等质量的80 ℃的水相混合,水的温度高于冰的温度,冰吸收热量,水放出热量,水的温度降低, 但是冰吸热熔化,水的温度仍然为0 ℃,说明冰在熔化过程中吸收热量,温度不变。
6.(2019广东广州,19,3分)(1)完全燃烧1.4 g 酒精释放的热量是完全燃烧0.7 g酒精释放热量的 倍。 0.7 g酒精完全燃烧释放的热量是2.1×104 J。这些热量全部被100 g的液体A吸收,液体的温度升高了50 ℃; 完全燃烧1.4 g酒精释放的热量全部被200 g的液体A吸收,液体的温度升高了Δt= ℃(不考虑散热)。(2)现用图所示装置加热200 g的液体A,燃烧了1.4 g酒精,液体升高的温度小于Δt,有哪些原因会导致这个结 果?
答案 (1)2 50(2)热量散失,水汽化带走部分热量,酒精燃烧不充分等。
7.(2019云南,23,8分)太阳能是21世纪重点开发利用的能源之一,如今太阳能热水器已走进了千家万户。如 图所示,某家庭太阳能热水器接收太阳能总有效面积为2 m2,1 m2面积上1 h接收到的太阳能平均为2.52×106 J。若阳光照射该热水器5 h,可以使质量为80 kg的水温度升高30 ℃。[c水=4.2×103 J/(kg·℃),q干木柴=1.2×107 J/ kg]求:(1)水吸收的热量;(2)若这些水吸收的热量全部由燃烧干木柴来提供,需要完全燃烧多少千克干木柴(假设干木柴完全燃烧放 出的热量全部被水吸收);(3)该太阳能热水器的效率及开发利用太阳能的优点。
答案 (1)1.008×107 J (2)0.84 kg (3)40% 节能、环保(合理即可)
考点一 机械能及其转化
B组 2015—2018年全国中考题组
1.(2018四川成都,A14,2分)如图所示,小邦在国色天乡玩蹦极,不考虑空气阻力,关于他在下降过程中的能量 分析,下列说法正确的是 ( ) A.弹性绳绷直前,重力势能增大,动能减小B.弹性绳绷直前,重力势能减小,动能不变C.下降到最低点,动能最小,弹性势能最大D.下降到最低点,重力势能最大,弹性势能最小
答案 C 弹性绳绷直前,人在重力作用下加速下落,重力势能减小,动能增大,A、B错误;绳绷直后,人继续 下落,弹性绳的伸长量逐渐增大,对人向上的拉力逐渐增大,下降到最低点,人的速度为零,此时人的重力势能 最小,动能最小,弹性绳的弹性势能最大,C正确,D错误。
2.(2018陕西,4,2分)在高速公路长下坡路段的外侧,常设有如图所示的避险车道,供刹车失灵的车辆自救。 当失控车辆冲上该车道时,被强制减速停车。下列说法不正确的是 ( ) A.避险车道相当于一个斜面B.以相同速度行驶时,大货车比小轿车的动能大C.下坡路段刹车失灵的大货车动能越来越大D.大货车冲上避险车道时,动能全部转化为重力势能
答案 D 避险车道相当于一个斜面,A说法正确,不符合题意;动能的大小与质量和速度有关,大货车的质 量比小轿车的质量大,速度相同时,大货车的动能大,故B说法正确,不符合题意;下坡刹车失灵后,大货车的重 力势能主要转化为动能,动能越来越大,C说法正确,不符合题意;大货车冲上避险车道时,动能转化为重力势 能和内能,D说法错误,符合题意。本题选D。
3.(2017四川成都,A13,2分)2017年4月20日19时41分35秒,“天舟一号”货运飞船在文昌航天发射中心由 “长征七号遥二”运载火箭成功发射升空。在它们加速升空的过程中,关于火箭搭载的“天舟一号”货运 飞船的能量下列说法正确的是( )A.机械能的总量不变 B.机械能的总量变小C.动能不变 D.重力势能变大
答案 D 在它们加速升空的过程中,火箭搭载的“天舟一号”货运飞船的动能增大,重力势能增大,机械 能增大,故D正确,A、B、C错误。
思路分析 动能和势能的总和叫作机械能,动能大小与物体的质量和速度有关,重力势能大小与物体的质 量和所处的高度有关。
审题技巧 抓住题中的关键点“加速升空的过程”,据此判断动能、重力势能及机械能的大小变化。
4.(2018湖北黄冈,9,3分)暴雨天,在山体滑坡的地方,极易发生泥石流。原因之一是,在雨水的作用下,滑坡处 的泥石与地面(泥石)之间的 减小了。泥石流在向下游流动的过程中, (填主 要的能量转化)。与水流相比,由于相同体积泥石流的质量较大,故具有的 能较大,其造成的破坏和 损失更大。因此,暴雨天,尤其在山体滑坡的地方,要加强防范泥石流灾害。
答案 摩擦力 重力势能转化为动能 机械
解析 在雨水的作用下,滑坡处的泥石与地面(泥石)之间的摩擦力减小了;泥石流向下游流动,高度降低,速 度变大,重力势能转化为动能;重力势能的大小与质量和高度有关,动能的大小与速度和质量有关,与相同体 积的水流相比,泥石流的质量较大,相同的高度,相同的速度,泥石流的重力势能和动能都较大,因此机械能也 较大。
审题关键 根据“山体滑坡”可以明白第一空填摩擦力,“质量较大”提示同学们考虑机械能的大小。
解题关键 掌握影响摩擦力、重力势能、动能大小的因素是解答本题的关键。
5.(2018安徽,18,8分)图为探究物体(钢球)动能大小跟哪些因素有关的实验装置。 (1)实验原理:①钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动,到达斜面底端时的速度只与钢球起点位置的高度有关,起点位 置越高,该速度越 。②钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动,在水平木板上撞击木块,木块运动的距离越长,运动钢球所具有 的动能越 。
(2)实验现象:①同一钢球从斜面上不同高度处由静止向下运动,在水平木板上撞击木块,钢球开始向下运动时的起点位 置越 ,木块运动的距离越长。②质量不同的钢球从斜面上同一高度由静止向下运动,在水平木板上撞击木块,钢球的质量越 ,木 块运动的距离越长。
答案 (1)①大 ②大 (2)①高 ②大
解析 (1)①钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动,重力势能转化为动能,起点位置越高,重力势能越大,到 达斜面底端时的动能越大,速度越大;②实验中是通过钢球撞击木块移动的距离来观察钢球动能大小的,利 用了转换法;被撞木块的运动距离越长,说明钢球对被撞木块所做的功就越多,钢球原来所具有的动能就越 大。(2)①质量一定的钢球开始向下运动的起点位置越高,到达水平面时的速度越大,因此动能越大,对木块 做功越多,木块移动的距离越长;②不同质量的钢球从同一高度由静止向下运动,钢球到达水平面时的速度 一定,则钢球质量越大,所具有的动能越大,对木块做功越多,木块运动的距离越长。
考点二 内能及其转化
1.(2018北京,7,2分)下列实例中,属于做功改变物体内能的是 ( )A.锯木头时的锯条温度升高B.加入冰块的饮料温度降低C.倒入热牛奶的杯子温度升高D.放入冷水中的热鸡蛋温度降低
答案 A 锯木头时,通过做功使锯条内能增加,温度升高,A选项正确;饮料加入冰块,低温的冰块吸收热量, 高温的饮料放出热量,饮料温度降低,属于热传递改变物体内能,B选项错误;热牛奶放出热量,杯子吸热温度 升高,属于热传递改变物体内能,C选项错误;热鸡蛋放入冷水中,热鸡蛋放出热量,温度降低,属于热传递改变 物体内能,D选项错误。
2.(2017甘肃兰州,10,3分)下列关于认识物质世界的叙述中错误的是 ( )A.最早确立物质原子论的学者是阿伏加德罗B.电子的发现使人们认识到原子不是构成物质的最小单元C.卢瑟福通过α粒子散射实验发现了原子核D.哥白尼把人们从“地球是宇宙中心”的错误认识中解脱出来
答案 A 最早确立物质原子论的学者是德谟克利特,A错误,故选A。
3.(2016新疆乌鲁木齐,4,3分)以下说法中,不是分子动理论基本观点的是 ( )A.分子间存在着引力和斥力B.常见物质是由大量的分子、原子构成C.构成物质的分子在不停地做热运动D.做功和热传递都能改变物体的内能
答案 D 分子动理论的三要点分别为B、C、A;做功和热传递改变物体内能属于能量及其相互转化理论, 故选D。
解题关键 知道分子动理论的内容,理解其含义。
4.(2018陕西,24,3分)夏天,将厚衣物和樟脑丸装入带有排气孔的塑料收纳袋内,用抽气筒向外抽气,收纳袋在 作用下体积缩小,如图所示。抽气时,抽气筒壁因摩擦而发热,这是通过 的方式改变了它 的内能。冬天打开收纳袋,会闻到樟脑的气味,说明了分子 。
答案 大气压 做功 在不停地做无规则运动(或在运动)
解析 抽出收纳袋内的空气,使收纳袋里面的气体压强变小,小于外界的大气压,在大气压的作用下,收纳袋 体积变小;抽气时,抽气筒因摩擦变热,这是通过做功的方式改变物体的内能;闻到樟脑的气味,是因为樟脑的 分子扩散到空气中,说明分子在不停地运动。
审题关键 题目中“摩擦而发热”明确说明了改变内能的方式。
5.(2016安徽,21,8分)某家用轿车,重为1.5×104 N,当车以72 km/h的速度匀速直线行驶了0.5 h时,消耗汽油3 kg,期间车受到的阻力为车重的0.08。已知汽油的热值为4.6×107 J/kg,在此过程中,求:(1)车通过的路程;(2)牵引力做功的功率;(3)汽车发动机的效率。
答案 (1)36 km (2)2.4×104 W (3)31.3%
考点三 物质的比热容及热量的计算
1.(2018吉林长春,5,2分)我国北方冬天取暖用的“暖气”,通常用水作为输运能量的介质,这是因为水的 ( )A.密度大 B.密度小C.比热容大 D.比热容小
答案 C 北方冬天取暖用的“暖气”通常用水作为输运能量的介质,是因为水的比热容大,与相同质量的 其他物质相比,降低相同温度时,放出热量较多,取暖效果更好,故选C。
2.(2017河北,18,2分)下列说法正确的是 ( )A.热机消耗的燃料越多,效率就越低B.热传递中温度总是从热的物体传给冷的物体C.同一物体,温度降低得越多,放出热量就越多D.人体内水的比例很高,有助于调节体温,以免温度变化太快对身体造成危害
答案 D 热机所做有用功与燃料完全燃烧放出的热量之比叫热机的效率,所做有用功不确定,由消耗燃料 多不能确定效率低,故A错误;热传递是将内能由高温物体传向低温物体,传递的不是温度,故B错误;当0 ℃ 的水凝固成0 ℃的冰,温度不变,但会放出热量,故同一物体降低的温度多,放出的热量不一定多,C错误;人体 内水的比例很高,由于水的比热容大,故有助于调节体温,D正确。
易错警示 热机效率由所做有用功和消耗的燃料多少共同决定,不能单纯由消耗燃料的多少来判断效率的 高低;相同物态条件下的热量计算利用公式Q=cmΔt,而本题C选项需考虑物态变化过程中的吸、放热情 况。
思路分析 两个物体间存在温度差时,会发生热传递,将内能由高温物体传向低温物体;由于水的比热容较 大,与其他相同质量的物质相比,吸收或放出相同热量时,温度变化较小,故人体内水的比例很高有助于调节 体温。
3.(2016辽宁沈阳,17,2分)出于对安全和环保的考虑,沈阳市政府为喜爱户外烧烤的市民提供了专门的场 所。烧烤的主要燃料是木炭,已知它的热值是3.4×107 J/kg,那么84 g的木炭完全燃烧放出 J热量,如 果这些热量全部被水吸收,则能使初温为20 ℃、质量为17 kg的水,温度升高到 ℃。[水的比热容 为4.2×103 J/(kg·℃)]
答案 2.856×106 60
易错警示 公式Q=mq中m的单位为kg。
知识拓展 计算过程中要注意物理量的单位,代入数据要有单位。例如:Q=mq=0.084 kg×3.4×107 J/kg=2.85 6×106 J。
4.(2015湖北黄冈,26,3分)航母舰载机即将起飞前,燃料燃烧会获得大量的 能,向后喷射出高温高速 燃气流。为了避免对舰上人员及其他器材造成危害,甲板上安装了偏流板(如图),偏流板后面装有供冷却水 循环流动的格状水管,这是利用水的 的特性来降低偏流板的温度。制作偏流板材料的熔点应较 (填“高”或“低”)。
答案 内 比热容大 高
解析 燃料燃烧时,将化学能转化为内能;冷却水管中装有水是因为水的比热容大,相同的温度变化可以带 走更多的热量;因为偏流板熔点较高,高温燃气流喷射到偏流板上,偏流板不易熔化。
评析 本题通过航母舰载机起飞的情景考查了内能、比热容、熔点等知识,题型新颖、特点突出,应引起 关注。
考点一 机械能及其转化
C组 教师专用题组
1.(2019山东潍坊,6,2分)无人机已被应用于诸多领域,如图所示是一款四翼无人机。在无人机匀速上升过程 中,对其分析正确的是 ( ) A.质量增加 B.动能增加 C.重力势能增加 D.机械能不变
答案 C 无人机匀速上升过程中,速度不变,动能不变;高度升高,重力势能增加,机械能是动能与势能的总 和,所以机械能增加。故C正确。
2.(2019湖南长沙,24,3分)下列有关机械能及其转化的说法正确的是 ( )A.弯弓射箭,箭的动能转化为弓的弹性势能B.拦河大坝使上游的水位升高,提高了水的重力势能C.蹦床运动员从高处落下,其动能转化为重力势能D.人造卫星从近地点飞向远地点时势能减小,动能增大
答案 B 弯弓射箭时,弓的弹性势能转化成箭的动能,故A错误。蹦床运动员从高处落下时,其重力势能转 化为动能,故C错误。人造卫星在从近地点飞向远地点的过程中,受地球引力作用,速度逐渐减小,即动能在 减小,但势能在增加,故D错误。
3.(2018内蒙古呼和浩特,7,2分)如图所示是小刚在中考体育测试中投掷铅球的过程示意图。铅球在b点离 手,c点是铅球运动的最高点,d点是铅球运动的最低点。整个过程中,若不计空气阻力,下列说法错误的是 ( )A.在a到d的过程中,铅球相对于地面是运动的B.在b到d的过程中,铅球的机械能先增加后减少C.在c到d的过程中,铅球的重力势能转化为动能D.在a到b的过程中,小刚对铅球做了功
答案 B 在a到d的过程中,铅球相对于地面位置发生变化,是运动的,A正确;在b到d的过程中,不计空气阻 力,机械能不变,B错误;在c到d的过程中,铅球重力势能减少,动能增加,重力势能转化为动能,C正确;在a到b的 过程中,小刚对铅球施加了推力,铅球在推力的方向上运动了一段距离,小刚对铅球做了功,D正确。故 选B。
4.(2018四川绵阳,20,3分)蹦床运动是奥运会比赛项目。运动员比赛开始前直立站在蹦床中央,比赛开始时 快速下蹲并立即恢复直立被蹦床弹起,离开蹦床时呈直立状态并一直保持,到达最高点后下落到接触蹦床 时又快速下蹲并立即恢复直立,再次被蹦床弹起,达到更高点。忽略空气阻力,下列说法正确的是 ( )A.在此整个过程中,运动员机械能守恒B.在此整个过程中,运动员机械能一直在增加C.从离开蹦床到下落接触蹦床的过程中,运动员机械能守恒D.从下落接触蹦床到离开蹦床的过程中,运动员机械能守恒
答案 C 从下落接触蹦床至到达最低点的过程中,运动员的机械能转化为蹦床的弹性势能,运动员的机械 能不守恒,故A、B、D错误;从离开蹦床到下落接触蹦床的过程中,忽略空气阻力,运动员的机械能守恒,只 有重力势能和动能相互转化,故C正确。
5.(2017吉林长春,5,2分)2017年5月21日,在长春市举行的国际马拉松比赛中,当运动员加速冲刺时,运动员的 ( )A.动能增大 B.惯性增大C.所受重力增大 D.运动状态不变
答案 A 物体的质量越大,速度越大,则动能越大,运动员加速冲刺过程中自身质量不变,速度增大,所以动 能增大,故A项正确。运动员的质量不变,所以受到的重力大小不变,C项错。物体的惯性大小只与物体的质 量大小有关,运动员的质量不变,所以惯性大小不变,B项错。速度变大,则运动状态变化,D项错。
解题关键 分清题中所列的四个选项的影响因素是解题关键,题中所给的条件中关键词是“加速”,即速 度在增大。
易错警示 B、D两项是易错点,惯性大小只与物体的质量大小有关,学生易错误理解为“速度越大,惯性越 大”;运动状态变化可以是运动速度大小变化,也可以是运动方向变化。
6.(2016新疆乌鲁木齐,9,3分)质量为M的物体离地面高度为h时,它的重力势能Ep可以表示为Ep=Mgh(g=10 N/ kg)。现从地面竖直上抛一个物体,物体能够上升的最大高度为4 m,然后落回到地面,整个过程空气阻力不 能忽略。若上升过程中物体的重力势能和动能相等时,物体离地面的高度记为h1;下落过程中物体重力势能 和动能相等时,物体离地面的高度记为h2。则 ( )A.h1>2 m,h2>2 m B.h1<2 m,h2<2 mC.h1>2 m,h2<2 m D.h1<2 m,h2>2 m
7.(2016北京,19,2分)(多选)一个小球从A点由静止开始下落,速度越来越大,相继经过B、C两点,如图所示。 若A、B两点间的距离等于B、C两点间的距离,则下列说法中正确的是 ( )A.小球在下落过程中动能不变B.小球在C点的重力势能小于在B点的重力势能C.小球所受的重力在AB段做的功等于在BC段做的功D.小球所受的重力在AB段做功的功率小于在BC段做功的功率
答案 BCD 小球从A点由静止开始下落,速度越来越大,动能变大,A项错误;C点的高度小于B点的高度,小 球在C点的重力势能小于在B点的重力势能,B项正确;AB段和BC段的长度相等,重力不变,小球所受的重力 在AB段做的功等于在BC段做的功,C项正确;因为小球运动的速度越来越大,所以,在BC段运动的时间比在 AB段短,小球所受的重力在BC段做功的功率大,D项正确。故选B、C、D。
思路分析 下落速度越来越大,故动能越来越大;高度越来越小,故重力势能越来越小;W=Gh,G和h相同,故 AB段和BC段重力做功相等;P=Gv,v越来越大,故重力功率P变大。
8.(2015贵州遵义,24,3分)用力拉着物块在水平台面上运动,达到一定速度后,撤去拉力,物块做减速运动直至 停止,物块从撤去拉力到停止前的过程中,以下说法正确的是 ( )A.物块的惯性越来越小B.物块所受滑动摩擦力越来越小C.物块的重力势能越来越小D.物块的动能越来越小
答案 D 从撤去拉力到停止前的过程中,惯性大小不变,因为惯性大小只和质量有关,A项错误;物块所受 滑动摩擦力大小不变,因为压力大小和接触面粗糙程度均不变,B项错误;重力势能大小不变,因为物块的质 量和相对于水平台的高度均不变,C项错误,故正确选项为D。
9.(2018重庆A,10,2分)川航3U8633航班从重庆起飞时,利用了空气流速越大压强越 (选填“大”或 “小”)的原理,飞往拉萨的途中遇险,在机长刘传健冷静睿智的处理下成功迫降在双流机场,飞机下降过程 中重力势能 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
答案 小 减小
解析 机翼上下表面空气流速不同,上表面空气流速大,压强小,下表面流速小,压强大,从而产生了向上的升 力使飞机起飞;重力势能大小与质量和高度有关,飞机下降过程中高度减小,重力势能减小。
10.(2018辽宁沈阳,10,2分)在CBA2017—2018赛季中,辽宁队勇夺总决赛冠军。图为韩德君空接上篮的情 景,传球队员把篮球上抛到篮筐附近,韩德君起跳接球扣篮得分。篮球在离手后上升的过程中,球的动能转 化为 能。篮球从上升状态到被扣进篮筐的过程中,运动轨迹明显改变,说明力可以改变物体的 。(不计空气阻力)
答案 重力势 运动状态
解析 重力势能的大小与质量和高度有关,篮球离手后上升的过程,篮球的动能减少,重力势能增加,篮球的 动能转化为重力势能;篮球的运动轨迹改变,说明其运动状态发生改变,故说明力可以改变物体的运动状 态。
11.(2018吉林长春,15,2分)如图所示,小球A静止在木块上,将钢球B从高为h的位置由静止释放,与木块发生 碰撞,木块向右运动,小球A落到正下方。钢球B下落过程中动能 (选填“增大”、“不变”或“减 小”);木块被撞出后,小球A由于具有 没有随木块一起运动。
答案 增大 惯性
解析 钢球B由静止下落的过程中,速度增大,则动能增大;木块被撞出后,小球A由于具有惯性没随木块一起 运动,落在正下方。
12.(2017江苏苏州,16,2分)2016年8月,我国成功发射了全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”。在火箭携 带卫星加速升空的过程中,以火箭为参照物,卫星是 的,卫星的机械能 (增大/减小/不变)。
答案 静止 增大
解析 卫星加速升空,质量不变,速度和高度增大,动能和重力势能增大,机械能增大,以火箭为参照物,卫星 是静止的。
解题关键 抓住“加速升空”这一关键信息。
13.(2016湖南长沙,28,4分)2016年5月6日,长沙磁悬浮列车试运营,让中国成为世界上少数几个掌握中低速 磁悬浮列车技术的国家之一。磁悬浮列车有很多优点,爬坡能力也比传统轨道交通工具强,所以在设计轨 道时可以做大“节能坡”,充分利用列车在上下坡时的机械能转化以达到 的目的。当磁悬浮列车 从“节能坡”上向下运动时, 能转化为动能。
答案 节能 重力势
解析 列车上坡时,动能转化为重力势能;下坡时,重力势能转化为动能,充分利用列车在上下坡时的机械能 转化可以达到节约能源的目的。
14.(2016广东广州,16)图甲中玩具猩猩手中的香蕉以相同大小的速度转动。图乙所示,香蕉(看成点)从最高 位置1转到最低位置2的过程中,其动能 、重力势能 、机械能 。(选填“增大”、 “不变”、“减小”) 图甲 图乙
答案 不变 减小 减小
解析 香蕉转动速度的大小不变,质量不变,故动能不变,从1到2的过程中高度减小,故重力势能减小,机械能 是动能和势能之和,故机械能减小。
15.(2019浙江温州,22,6分)为了解火箭升空过程中的相关运动状况,兴趣小组制作了一模型火箭,重为8牛(不 包含燃料),发射后获取模型火箭的飞行高度与时间的关系,如图所示。 (1)模型火箭燃料耗尽后仍能向上飞行一段距离,这是因为模型火箭具有 。(2)图中标注的A、B、C三个位置中,模型火箭的重力势能最小的是 。(3)模型火箭从最高点B下落到地面,重力做功的功率是 瓦。
答案 (1)惯性 (2)C (3)70
解题关键 此题考查惯性、重力势能大小的影响因素、功和功率的计算,读懂图像并能从图像中获取相关 信息是解题的关键。
16.(2016天津,23,6分)某同学在探究“物体的动能跟哪些因素有关”时,提出了如下猜想:猜想一:物体动能大小与物体的质量有关猜想二:物体动能大小与物体的运动速度有关为了验证上述猜想,老师提供了如下器材:斜槽、刻度尺、三个钢球(质量分别为0.1 kg、0.2 kg和0.3 kg)、 木块和长木板。实验装置如图所示,让钢球从高为h的斜槽上由静止滚下,碰到水平面上的木块后,将木块撞出一段距离。在 同样的平面上,木块被撞得越远,说明钢球的动能越大。
该同学利用上述器材和装置进行了实验,并在下表中记录了实验获得的数据。
请你完成下列任务:(1)为了便于验证猜想一,请重新设计一个实验表格,并将上表中的相关数据全部筛选整理后填入你所设计的表中。(2)分析重新设计的表中数据,可以得到的实验结论是 。
答案 (1)
(2)当物体的运动速度一定时,物体的质量越大,动能就越大
解析 因为物体的动能大小与物体的质量和速度有关,所以在验证“物体的动能与物体质量有关”的实验 中,应控制物体的速度一定,即让钢球从斜面的同一高度滚下,改变物体的质量;分析表中数据可得:当物体的 运动速度一定时,物体的质量越大,动能越大。
考点二 内能及其转化
1.(2019广东广州,4,3分)下列说法正确的是 ( )A.两物体温度相同,内能一定相同B.两物体相比,分子动能越大的物体,其内能越大C.甲物体传递了热量给乙物体,说明甲物体内能大D.扩散现象中,分子可以从低温物体运动到高温物体
答案 D 物体的内能大小跟质量、温度、体积有关,因此温度相同的物体,内能不一定相同,A错误;内能 是指物体内部所有分子的分子动能和分子势能的总和,分子动能大的物体内能不一定大,B错误;甲物体传 递热量给乙物体,说明甲的温度高,但不能说明甲物体内能大, C错误;扩散现象是由于分子都在不停地做无 规则运动,与温度无关,故D正确。
2.(2016广西南宁,3,2分)下列事例中,通过热传递的方式改变物体内能的是 ( )A.晒太阳 B.钻木取火C.搓手取暖 D.压缩空气
答案 A 晒太阳是热量由高温物体传到低温物体,属于热传递,A正确。钻木取火、搓手取暖、压缩空气 都是通过做功的方式改变内能的,故B、C、D错。选A。
3.(2015贵州遵义,23,3分)如图所示为四冲程汽油机未按工作循环顺序排列的各冲程示意图,工作时,将大量 机械能转化为内能的冲程是 ( )
答案 B 将机械能转化为内能的冲程是压缩冲程,压缩冲程活塞向上运动,进气门和排气门均关闭。故正 确选项为B。
4.(2018四川绵阳,12,3分)如图所示,将两个铅柱的底面削平、削干净,紧紧压在一起,在下面吊一个重物都不 能把它们拉开。这个实验事实说明 ( ) A.物质是由分子构成的B.分子在不停地做热运动C.分子之间存在引力D.分子之间存在斥力
答案 C 本题主要考查对分子动理论的理解和应用,分子间存在着相互作用的引力和斥力。吊一个重物 都不能把它们拉开,说明了分子之间存在吸引力,故C正确。
5.(2018四川成都,B1,2分)下列说法正确的是 ( )A.功和能量的国际单位都是“焦耳”B.电动机的能量转化效率比柴油机低C.做功的过程一定有机械能转化为内能D.要“绿色发展”就不能使用常规能源
答案 A 功和能量的单位都是“焦耳”,故A正确;电动机的能量转化效率比柴油机的效率高,故B错误;做 功的过程是能量转化的过程,但是不一定都是机械能转化为内能,例如电流的热效应,故C错误;要“绿色发 展”是尽量少用污染大的能源,不是不能使用常规能源,故D错误。
6.(2017云南昆明,6,3分)下列说法正确的是 ( )A.原子由质子和中子组成B.海绵容易被压缩说明分子间有空隙C.“二手烟”危害他人健康,是由于吸烟产生的有害分子不停地运动D.液体很难被压缩,说明分子间有引力
答案 C 原子是由原子核和核外电子组成的,A项错;海绵蓬松的结构不属于分子间的结构,不能说明分子 间有间隙,B项错;“二手烟”的分子扩散到人体内,可以危害人体健康,扩散现象是分子不停地运动的结果, C项正确;液体很难被压缩,说明分子间存在斥力,D项错误。
7.(2017四川成都,A11,2分)母亲节,小秦为妈妈煮了一锅热气腾腾的面条,下列分析正确的是 ( )A.面条入锅后温度升高,内能增加B.煮面条时,主要通过做功的方式改变了面条的内能C.闻到了面条的香味,表明扩散只在气体中发生D.面条没有粘在一起,表明分子间有斥力
答案 A 面条放入沸水中,通过热传递从沸水中吸收热量,温度升高,内能增大,故A正确、B错误;扩散可 以在固体、液体和气体中发生,故C错误;面条没粘在一起,是因为面条分子间的距离太大,分子间作用力可 以忽略,故D错误。
思路分析 改变内能的方式有做功和热传递两种;内能大小与物体的质量、温度、状态等因素有关;扩散 可以在固体、液体和气体中发生;分子间作用力的表现与分子间的距离有关。
解题关键 将题中情景涉及的现象与所学过的物理知识对接,再分析判断。
8.(2016北京,8,2分)在下列实例中,用做功的方式来改变物体内能的是 ( )A.热水倒入茶杯,茶杯的温度升高B.将冰冻食物放在水中解冻,水变凉C.刚煮熟的鸡蛋放在冷水中,鸡蛋的温度降低D.寒冷的冬天,双手互搓,手的温度升高
答案 D 热水倒入茶杯,茶杯的温度升高;将冰冻食物放在水中解冻,水变凉;刚煮熟的鸡蛋放在冷水中,鸡 蛋的温度降低,都是通过热传递方式改变物体内能,A、B、C项错误。寒冷的冬天,双手互搓,使手的温度升 高,是通过做功改变物体内能,D正确。故选D。
9.(2015重庆,3,3分)如图所示是餐桌上常见的美食,其中所包含的物理知识正确的是 ( ) A.蒸饺——刚蒸熟的饺子冒“白气”是汽化现象B.牛肉面——挑面时香气四溢说明分子在做无规则运动C.回锅肉——炒肉时是通过做功的方式使肉和菜的内能增加D.玉米排骨汤——当汤沸腾以后,把炖汤的火调小是为了降低汤的温度
答案 B 刚蒸熟的饺子冒“白气”是水蒸气遇冷液化形成了小水珠,A错误;挑面时香气四溢说明分子在 做无规则运动,B正确;炒肉时是利用热传递的方式使肉和菜的内能增加,C错误;汤沸腾后,把火调小是为了 节约燃料,此时汤继续沸腾,汤的温度不会降低,D错误。
10.(2019江西,6,2分)当液体温度升高时,其分子 加剧,以至于表层中有更多的分子脱离液体分子的 束缚跑到空气中去。气体分子间距很大,相互作用力很小,表现为气体没有固定的 和体积。
答案 热运动 形状
解析 分子的无规则运动与温度有关,温度越高,分子无规则运动越剧烈。因分子无规则运动与温度有关, 因此常常也称之为热运动。气体具有流动性,所以气体没有固定的形状和体积。
11.(2019云南,13,2分)云南是爨[cuàn]氏文化的发祥地,现存于云南某校的爨宝子碑被誉为“南碑瑰宝”,具 有较高的书法艺术价值,被很多书法爱好者临摹。临摹时闻到淡淡的“墨香”是 现象;寒冷的冬 天临摹时,用热水袋捂手,是通过 的方式改变手的内能。
答案 扩散 热传递
解析 临摹时闻到淡淡的墨香,是带墨香的分子无规则运动,扩散到了空气中;用热水袋捂手,热水袋将热量 传递给手,是通过热传递改变手的内能。
12.(2018江西,3,2分)经过美食街时,同学们总能闻到风味独特的“臭豆腐”的味道,这属于 现象; “臭豆腐”经过烧烤后,加快了 的无规则运动。
答案 扩散 分子
解析 能够闻到味道是因为食物中有独特味道的分子进入空气中,一种物质的分子进入另一种物质中的现 象是扩散现象。分子的无规则运动剧烈程度与温度有关,温度越高,运动越剧烈。
13.(2018辽宁沈阳,12,2分)书法是中国传统艺术之一,是民族文化的瑰宝。书写毛笔字时,纸上的墨迹逐渐 变干的过程,是 (选填物态变化名称)现象;闻到“墨香”,是 现象。
答案 汽化 扩散
解析 墨迹逐渐变干,是水逐渐蒸发的过程,发生的物态变化是汽化;闻到“墨香”是因为分子在做无规则 运动,是扩散现象。
14.(2018河北,27,3分)如图所示,在一个配有活塞的厚透明筒里放一小团硝化棉,把活塞迅速下压,压缩空气 ,使筒内空气的内能增大,温度升高,观察到硝化棉 。上述改变物体内能的方式与发烧时 用冷毛巾给头部降温改变物体内能的方式 (选填“相同”或“不相同”)。
答案 做功 燃烧 不相同
解析 把活塞迅速下压,压缩空气做功,使空气的内能增大,温度升高,达到硝化棉的着火点就会燃烧起来,此 过程是通过做功改变物体内能。发烧时用冷毛巾给头部降温是通过热传递改变物体内能,故前后两种现象 改变物体内能的方式不相同。
15.(2017江西,7,2分)如图所示,两个容积相同的保温杯,同时装满温度相同的热水,过了一会儿,甲杯的外壁 比乙杯热,由此可判断 杯保温性能较好,杯壁变热是通过 的方式改变了它的内能。
答案 乙 热传递
解析 两个杯子中的热水的散热过程,是热量从内向外转移的过程。甲杯的外壁比乙杯热,说明甲杯的散 热多,保温效果差,乙杯外壁温度低,说明保温效果好。
16.(2016宁夏,32,2分)把图钉帽在课桌上来回摩擦几下后,图钉帽热得烫手,这是用 的方法改变了 物体的内能;把瓶装水放在冰箱里,一会儿变凉了,这是用 的方法改变了物体的内能。
答案 做功 热传递
解析 摩擦过程克服摩擦力做功改变了图钉的内能。瓶及水与冰箱内部有温度差,它们之间发生热传递会使水及瓶的内能减小。
易错警示 图钉帽在课桌上来回摩擦几下热得烫手,这是用做功的方法改变内能,第一空不能写“摩擦”。
17.(2016河北,26,3分)如图所示,瓶子里装有少量的水,用力打气,瓶塞向上跳起,瓶内有白雾产生。白雾是 形成的。瓶塞向上跳起过程中,瓶内气体 ,温度降低,内能减小;其能量转化情况与四冲 程汽油机的 冲程相同。
答案 水蒸气液化 膨胀对外做功(或部分内能转化为瓶塞的机械能) 做功
解析 用力向瓶里打气,瓶塞向上跳起时,瓶内气体的部分内能转化为瓶塞的机械能,瓶内气体内能减小,温 度降低,水蒸气液化使瓶内有白雾产生,此过程中的能量转化情况与四冲程汽油机的做功冲程相同。
18.(2015河南,5,2分)信阳“毛尖”深受人们喜爱,在制茶过程中,通过加热能使新鲜茶叶中的水分快速 (填物态变化名称),这便是制茶工序中的“杀青”。用高温开水能很快泡出茶香、茶色,这是因为温度 越高, 越剧烈。
答案 汽化 分子的无规则运动
解析 “杀青”的过程是使新鲜茶叶变干,在加热过程中水吸收热量变成水蒸气,这个物态变化过程是汽 化。水泡出茶色和茶香发生的是扩散现象,扩散现象的本质是分子的无规则运动。
考点三 物质的比热容及热量的计算
1.(2019浙江杭州,11,3分)对于同一物态的某种物质,根据c= 得知 ( )A.比热跟热量成正比B.比热跟质量成反比C.比热跟温度变化成反比D.吸收或放出的热量跟质量与温度变化的乘积之比是个恒量
答案 D 比热是物质本身的一种性质,其值只取决于物质本身,与物质质量大小、温度改变的多少及物质 吸收或放出热量的多少无关。且每种物质都有自己的比热,不同物质的比热一般不同,同种物质的比热在 同一状态下相同,不同状态下可能不同,故选项A、B、C错误;单位质量的某种物质温度升高或降低1 ℃吸 收或放出的热量,叫做这种物质的比热,而对于同一物态的某种物质,c是恒定不变的,D正确。故选D。
2.(2016北京,16,2分)(多选)下列说法中正确的是 ( )A.一杯水的比热容比一桶水的比热容小B.晶体在熔化过程中吸收热量,温度不变C.组成物质的分子之间,只存在引力,不存在斥力D.长时间压在一起的铅板和金板互相渗入,这种现象是扩散现象
答案 BD 比热容是物质的特性之一,大小由物质的种类和状态决定,A项错误;晶体在熔化过程中吸收热 量,温度保持不变,B项正确;分子之间同时存在引力和斥力,C项错误;长时间压在一起的铅板和金板互相渗 入,这种现象是扩散现象,D正确。故选B、D。
3.(2015甘肃兰州,4,3分)下列有关热学知识的说法中正确的是 ( )A.固体和液体很难被压缩是因为分子间没有间隙B.燃料燃烧越充分,其热值越大C.物体吸收热量,温度不一定升高D.比热容与物体吸收热量的多少有关
答案 C 固体、液体很难被压缩是因为分子间有斥力;燃料的热值是一千克燃料完全燃烧所放出的热量, 与燃料是否充分燃烧及燃料质量无关;晶体熔化时吸收热量,温度不变;比热容是物质的一种属性,与吸热多 少无关。故C项正确。
4.(2015宁夏,25,3分)如图所示,相同质量的水和煤油,用功率相同的电热器加热相同的时间后,以下说法正确 的是 ( ) A.水的末温高B.煤油的末温高C.水吸收的热量多D.煤油的温度变化量大
答案 D 由题意可知,水和煤油的质量m相同,功率相同的电热器加热相同的时间,两者吸收的热量Q相同, C错误;由Δt= 以及c水>c煤油,可知煤油的温度变化量大,D正确;由于初温未知,所以两者的末温无法比较,A、B错误。所以选D。
5.(2019北京,24,2分)如图所示,两个相同瓶子的瓶口相对,之间用一块玻璃板隔开,上面的瓶中装有空气,下 面的瓶中装有密度比空气大的红棕色二氧化氮气体。抽掉玻璃板后,可以看到,两个瓶中的气体会混合在 一起,最后颜色变得均匀,这属于 现象。
答案 扩散
解析 空气和二氧化氮的分子不停地做无规则运动,彼此进入对方,使两个瓶中的气体混合在一起,最后颜 色变得均匀,这属于扩散现象。
6.(2019吉林,9,2分)手指在衣服上来回快速摩擦会发热,这是通过 的方式使手指的内能增大;我国 北方楼房中的“暖气”用水做输运能量的介质,是因为水的 较大。
答案 做功 比热容
解析 手指在衣服上来回快速摩擦会发热,这是通过做功的方式使手指的内能增大、温度升高;我国北方 楼房中的“暖气”用水做输运能量的介质,是因为水的比热容较大,相同质量的水和其他物质比较,降低相 同的温度时,水放出的热量多。
知识归纳 (1)改变物体内能的方式有两种:做功和热传递。(2)对水的比热容大的理解:相同质量的水和其他物质比较,吸收或放出相同的热量,水的温度升高或降低得 少;升高或降低相同的温度,水吸收或放出的热量多。
规律总结 做功和热传递:热传递过程是能量的转移过程,而做功过程是能量的转化过程。
7.(2019江苏苏州,20,2分)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 下压,棉花被点燃。此过程的能量转化方式与汽油机的 冲程相同。某效率为25%的汽油机在一次 工作中消耗了4 kg汽油,该汽油机对外做的机械功为 J。(汽油热值为4.6×107 J/kg)
答案 压缩 4.6×107
解析 用力将活塞迅速下压,棉花被点燃,此过程对玻璃筒内的空气做功,空气内能增加,温度升高,通过热传 递,使棉花燃烧,此过程中机械能转化为内能,相当于汽油机的压缩冲程;燃烧4 kg的汽油释放的热量为Q放= qm=4.6×107 J/kg×4 kg=1.84×108 J。汽油机的热效率为25%,所以汽油机对外做的机械功W=1.84×108 J×25% =4.6×107 J。
8.(2018云南昆明,14,3分)昆明冬天的早晨,会看到嘴里呼出的“白气”,这是 现象。“卡路里”简 称“卡”,是热量的另一个单位,现在仍被广泛使用在营养计量和健身手册中。1卡是这样规定的:在一个标 准大气压下,1克水温度升高1 ℃吸收的热量。那么1卡= 焦耳。一辆汽车发动机的效率是35%,那 么该车完全燃烧1 kg汽油做的有用功是 J。[c水=4.2×103 J/(kg·℃),q汽油=4.6×107 J/kg]
答案 液化 4.2 1.61×107
解析 “白气”是嘴里呼出的水蒸气遇冷空气液化而形成的水滴;1 g水温度升高1 ℃所吸收的热量为1卡, 故1卡=Q吸=c水m水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×1×10-3 kg×1 ℃=4.2 J;1 kg汽油完全燃烧放出的热量Q放=m汽油q汽油=1 kg ×4.6×107 J/kg=4.6×107 J,做的有用功W有=Q放×35%=4.6×107 J×0.35=1.61×107 J。
9.(2018河北,26,3分)有如图所示的两套相同装置,分别在两个燃烧皿中放入质量相同的不同燃料,点燃后加 热质量相等的同种液体,通过比较燃料 (选填“燃烧相同时间”或“全部燃烧”)后温度计 示数的变化,来判断两种燃料的热值的大小。燃料燃烧, 转化为内能,用比热容 的液体可 以使实验现象更明显。(实验中液体没有沸腾)
答案 全部燃烧 化学能 较小
解析 根据热值的定义可知,应通过比较质量相同的不同燃料完全燃烧后温度计示数的变化,来判断热值 的大小;燃料燃烧时将化学能转化为内能;质量相同的不同液体,吸收相同的热量时,比热容越小,温度升高越 多,实验现象越明显。
10.(2016宁夏,31,2分)一个成年人参加一次长跑,身体消耗的能量为6.6×106 J,这些能量相当于完全燃烧0.55 kg的干木柴才能得到,则干木柴的热值为 J/kg。干木柴用掉一半后,剩余干木柴的热值将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
答案 1.2×107 不变
11.(2019河北,28,4分)用天然气热水器(如图所示)将质量为40 kg、温度为15 ℃的水加热到40 ℃,完全燃烧 了0.15 m3的天然气。(1)天然气的主要成分为CH4。CH4完全燃烧的化学方程式为: 。(2)水需吸收 J的热量。(3)热水器的效率为 %。[水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)、天然气的热值是3.5×107 J/m3]
答案 (1)CH4+2O2 CO2+2H2O (2)4.2×106 (3)80
12.(2016陕西,26,3分)图示为“长征六号”运载火箭,它首次采用了我国最新研制的大推力液氧煤油发动 机。 ①煤油燃烧过程中,其热值大小 。②火箭起飞时,煤油燃烧产生大量高温高压的燃气,燃气对火箭的推力达1.2×106 N,这个力可举起质量为 t的物体(g取10 N/kg)。③燃气对火箭做功,燃气的内能会 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
答案 ①不变 ②120 ③减小
解析 热值是物质的一种性质,和燃料的质量、是否完全燃烧无关;m=G/g=1.2×105 kg=120 t;燃气对外做功, 燃气的内能转化为火箭的机械能,则其内能会减小。
13.(2018内蒙古呼和浩特,12,3分)为了比较“水和食用油的吸热能力”,某同学选取相同质量的水和食用油 各200 g,用如图所示两组相同的器材进行了实验,水和食用油相同时间吸热相同。实验数据记录如下:
(1)请在下面的坐标图上,作出两组实验数据的“温度-时间”图像; (2)由实验数据分析可知, 的吸热能力强(选填“水”或“食用油”);(3)若加热到相同的温度后停止加热,冷却相同时间后 的末温高(选填“水”或“食用油”)。
答案 (1)如图所示 (2)水 (3)水
解析 (2)从表格中数据可看出,质量相同的水和食用油加热相同时间,即吸收同样多的热量,水的温度升高 的少,因此,当让它们升高相同的温度时,水吸收的热量多,则水的吸热能力强。(3)从图像中可看出,若水和食用油从相同的温度开始放热降温,冷却相同时间后由于水降温慢,则水的末温 高。
14.(2015吉林长春,22,4分)在探究“比较不同物质吸热的情况”的实验中,实验装置如图所示。 (1)实验中应量取质量 的甲、乙两种液体,分别倒入相同的烧杯中,用相同的电加热器加热。当它 们吸收相同热量时,通过比较 来判断吸热能力的强弱。(2)通过实验,记录数据如表格所示。从开始加热到42 ℃,甲、乙两种液体吸收热量的关系为Q甲 Q乙。
(3)分析实验数据可知 物质的吸热能力强。
答案 (1)相等 升高的温度 (2)< (3)甲
解析 (1)比较不同物质吸热的情况应采用控制变量法,根据Q=cmΔt可知,应控制两种液体的质量和它们吸 收的热量相同,通过比较液体升高的温度来判断物质吸热能力的强弱。(2)从开始加热到42 ℃,甲、乙两个电加热器分别工作了3 min和4 min,所以甲、乙两种液体吸收的热量Q甲< Q乙。(3)当两个电加热器工作时间相同时,液体吸收的热量Q甲=Q乙,例如都加热3 min,甲液体升高的温度Δt甲=42 ℃-30 ℃=12 ℃,乙液体升高的温度Δt乙=34 ℃-10 ℃=24 ℃,Δt甲<Δt乙,说明甲物质的吸热能力强。
评析 本题中采用了控制变量法,关键需理解加热时间相同,即Q吸相同,难度中等。
15.(2018云南昆明,20,7分)在探究“物质吸热规律”的实验中:(1)取 质量的水和煤油放入两个相同的容器里,用同样的两个酒精灯对它们加热(如图所示)。加热 时,上下缓慢地提拉搅拌器,这是为了水和煤油受热 。
(2)实验中加热时间相同,水和煤油吸收的热量可以认为是相同的,假设加热时间1 min吸收的热量为Q。经过实验得到了以下两组数据:
从表中的数据可以得到:①相同质量的水或者煤油,它们吸收相同的热量后升高的温度几乎是 的;②相同质量的水和煤油,它们吸收相同的热量后升高的温度是 的。(3)由(2)中①、②两个结论发现,不同物质吸热的本领大小 ,为了描述物质吸热本领大小,引入了一 个物理量,它就是 。(4)春城昆明之所以冬无严寒,夏无酷暑,一个原因是高原明珠“滇池”对气温起到了调节作用,因为水的 较大,当水吸收或放出相同的热量,温度变化较小。
答案 (每空1分)(1)相同 均匀 (2)相同 不相同 (3)不相同 比热容 (4)比热容
解析 (1)研究物质吸热升温的规律要控制质量和初温相同;水和煤油都是热的不良导体,故需要用搅拌器 使其受热均匀。(2)从表中可以看出:相同质量的水或煤油,物质种类相同,吸收相同热量,升高的温度几乎是相同的;相同质 量的水和煤油,物质种类不同,吸收相同热量,升高的温度不同。(3)比热容是用来描述物质吸热本领大小的物理量。(4)水的比热容较大,水和相同质量的泥土相比,吸收或放出相同的热量时,水的温度变化小。
考点一 机械能及其转化
1.(2019安徽合肥瑶海一模,12)把篮球抛向空中,忽略空气阻力,如图所示四个选项中哪一个能正确反映球离 手后落回地面前机械能(E)与篮球离地高度(h)的关系 ( )
答案 A 把篮球抛向空中,忽略空气阻力,篮球只受重力的作用,所以篮球的机械能守恒(机械能不变),则E- h图像应是平行于h轴的直线。故选A。
2.(2019福建莆田质检,13)小钢球竖直向上抛出,经过a点、b点到达最高点c时速度变为零。对这个过程,下 列判断中正确的是 ( )A.小钢球在a点的动能比在b点的动能小B.小钢球运动到最高点c时所受的合力为零C.小钢球在b点的重力势能比在c点的重力势能大D.小钢球在a点的机械能最大
答案 D 小钢球离开手后向上运动受到的重力、空气阻力的合力方向向下,所以做减速运动,故小钢球在 a点的动能大于在b点的动能,A项错误;小钢球运动到最高点时速度为零,空气阻力为零,只受到重力作用,故 合力大小等于重力,方向竖直向下,B项错误;重力势能大小与质量和高度有关,b点高度低于c点,故在b点的 重力势能较小,C项错误;小钢球上升过程中受到空气阻力,要克服空气阻力做功消耗机械能,故在a点时机械 能最大,D项正确。故选D。
3.(2018四川成都外国语学校一模,12)如图甲所示,小球从某高度处静止下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩 弹簧。从小球刚接触到弹簧到将弹簧压缩最短的过程中,得到小球的速度v和弹簧被压缩的长度ΔL之间的 关系,如图乙所示,其中b为曲线最高点。不计空气阻力,弹簧在整个过程中始终发生弹性形变,则小球 ( )
A.受到的弹力始终不变B.运动过程动能一直增大C.运动过程机械能不变D.在b点时重力等于弹力
答案 D 小球接触并压缩弹簧,弹簧的弹性形变程度逐渐变大,故弹簧的弹力越来越大,故A错误;据图乙 可知,小球的速度先变大,后变小,所以小球的动能先变大,后变小,故B错误;小球在压缩弹簧的过程中,小球 的机械能转化为弹簧的弹性势能,所以小球的机械能不断变小,故C错误;在压缩弹簧过程中,小球受竖直向 上的弹力、竖直向下的重力,开始时,重力大于弹力,合力向下,小球速度越来越大;随弹簧压缩量的增大,弹 力越来越大,当弹力与重力相等时,合力为零;小球再向下运动,弹力大于重力,合力向上,小球速度减小;由此 可知,当重力与弹力相等时,小球速度最大,故D正确。
易错警示 (1)研究对象是小球,要分析清楚该过程中,小球受到哪些力,速度大小怎样变化,小球的机械能怎 样变化等问题。(2)弹性势能的大小与物体发生弹性形变的程度有关。
解题关键 本题考查了弹力、动能和能量转化以及运动和力的关系等知识点。解题的关键要读懂图,由图 获取弹簧压缩量、小球速度变化的信息,从而分析小球的运动过程及弹力的变化情况。
4.(2019江苏苏州吴江二模,16)如图所示是蹦床运动,在运动员从高处下落过程中 能转化为动能,运 动员与蹦床面接触的瞬间 能最大;与蹦床接触后,床面发生弹性形变,运动员的机械能转化为蹦床 的 势能。
答案 重力势 动 弹性
解析 在运动员从高处下落过程中,质量不变、速度增大,动能增大;质量不变、高度减小,重力势能减小;该 过程中重力势能转化为动能;与蹦床面接触的瞬间动能最大。当运动员与蹦床面接触后,会有弹力,机械能 转化为弹性势能。
知识归纳 (1)影响动能大小的因素:质量、速度。质量越大,速度越大,动能越大。(2)影响重力势能大小的因素:质量、高度。质量越大,高度越大,重力势能就越大。(3)影响弹性势能大小的因素:弹性形变程度。弹性形变程度越大,弹性势能就越大。(4)弹性势能和动能、重力势能和动能之间可以相互转化。
5.(2019山西太原一模,15)如图所示,在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中,让同一钢球A从斜面 上不同的高度由静止滚下,撞到同一木块上。实验中,通过观察 来判断钢球动能的大小;本实验 用到的科学研究方法是 (说出一种即可)。
答案 木块B被撞的距离 转换法
解析 让同一钢球从斜面上的不同高度由静止滚下撞击水平面上的木块,这是控制质量相同,探究物体的 动能与速度的关系,采用的是控制变量法;实验中通过观察木块B被钢球A撞出距离的长短,来判断钢球动能的大小,物理学称这种实验方法为转换 法。
考点二 内能及其转化
1.(2019福建厦门质检,8)如图,礼花筒是利用筒内高压空气膨胀将彩带喷向空中,产生喜庆效果。高压空气 膨胀过程 ( )A.对外做功内能增加B.向外界传递热量内能减少C.相当于内燃机的做功冲程D.相当于内燃机的压缩冲程
答案 C 礼花筒内的高压空气膨胀对外做功,而不是向外界传递热量,故B错误;礼花筒内的高压空气膨胀 对外做功,其自身的内能是减小的,相当于内燃机的做功冲程,故C正确,A、D错误。故选C。
2.(2019江苏无锡新吴一模,3)关于内能、温度和热量,下列说法正确的是 ( )A.物体的内能跟物体的运动速度、物体的温度和物质状态都有关系B.物体沿光滑的斜面滑下时,温度升高,内能增大C.质量和初温相同的水和煤油,放出相同热量时煤油温度降低得多D.内能总是从内能多的物体向内能少的物体转移
答案 C 物体的内能与物体的运动速度无关,故A错误;物体沿光滑斜面滑下时,机械能守恒,没有内能产 生,内能不变,故B错误;质量相同、初温相同的水和煤油,放出相同的热量,因为水的比热容大,所以水的温度 变化小,煤油的温度变化大,故煤油的末温低一些,故C正确;内能总是从温度高的物体向温度低的物体转移, 故D错误。故选C。
3.(2018江西赣州六校联盟联考,18)(多选)由做饭联想到的物理知识,正确的是 ( )A.利用煤气的燃烧提供热量,是因为煤气的比热容大B.用水炖菜时,因为水沸腾后继续吸热水才能保持沸腾,所以当水沸腾后还要大火加热C.把鸡蛋往灶台上一磕,鸡蛋就破了,是利用物体间力的作用是相互的D.向热汤中滴入香油,散发出浓浓的香味,是由于温度越高,分子热运动越剧烈
答案 CD 煤气的热值较大,利用煤气的燃烧提供热量做饭较快,A项错误;水沸腾后吸热但温度不变,故用 水炖菜时,若水沸腾后大火加热,水的温度不会升高,菜不会更快炖熟,这样做浪费燃料,应改为小火加热,保 持水持续沸腾即可,B项错误;把鸡蛋往灶台上一磕,鸡蛋给灶台一个力,灶台也会给鸡蛋一个力,鸡蛋就破了, 这是利用物体间力的作用是相互的,C项正确;向热汤中滴入香油,散发出浓浓的香味,是由于温度越高,分子 热运动越剧烈,扩散越快,D项正确。
4.(2019四川内江联考,14)2009年4月11日,央视《新闻30分》栏目报道了市民餐桌上常用的色彩鲜艳的仿 瓷餐具存在安全隐患。质检部门把抽检的部分仿瓷餐具,放在沸水中加热,餐具在温度上升的过程中,其内 能 (选填“增大”、“减小”或“不变”);同时释放出刺鼻、呛眼的甲醛气体,严重危害人体健 康,该现象说明温度越高,分子的无规则运动越 。
答案 增大 剧烈
解析 物体的内能与温度有关,物体温度升高,内能增加。因为餐具在温度越高时,分子的无规则运动越剧 烈,运动到空气中被人吸到了。分子的无规则运动属于扩散现象。该现象说明分子的无规则运动跟温度有 关,温度越高,热运动越剧烈。
5.(2019安徽蚌埠联考,7)在瑜伽课中传来教练舒缓而柔美的引导:“轻闭双眼搓热双手捂热双眼”。其中 “搓热双手”是通过 的方式来改变内能,“捂热双眼”是通过 的方式来改变内能。
答案 做功 热传递
解析 “搓热双手”,双手克服摩擦力做功,机械能转化为手的内能,是通过做功的方式改变内能;“捂热双 眼”是通过热传递的方式来改变眼的内能。
考点三 物质的比热容及热量的计算
1.(2019福建厦门质检,10)甲、乙两物体质量都为1 kg,丙物体质量为2 kg。三个物体温度升高1 ℃所吸收的 热量如图所示,以下说法正确的是 ( )A.甲的比热容比乙的小B.乙的比热容与丙的相等C.吸收相同热量,甲升高的温度最多D.降低相同温度,甲放出的热量最多
答案 D 由题意和题图可知,甲、乙两物体质量都为1 kg,丙物体质量为2 kg,三个物体温度都升高1 ℃,则 甲吸收的热量多,乙、丙吸收的热量相同;甲、乙质量相同,升高温度相同,甲吸热多,根据Q=cmΔt可知,甲的 比热容大于乙的比热容,故A错误;乙、丙吸热相同,升高温度相同,质量不同,根据Q=cmΔt可知,比热容不同, 故B错误;由图可知,三个物体温度升高1 ℃,甲所吸收的热量最多,同理,降低相同温度,甲放出的热量最多,故 D正确;吸收相同热量,甲升高的温度最少,故C错误。故选D。
2.(2019江苏无锡锡山一模,10)如图在探究“不同物质的吸热能力”时,同学们使用的器材有:相同规格的电 加热器、玻璃杯、温度计、初温和质量都相同的水和食用油,关于实验,下列说法正确的是 ( )A.食用油吸热升温快,说明食用油吸热能力强B.物体吸热多少是由它的物质种类决定的C.加热相同的时间,末温低的物体吸热能力强D.将食用油和水加热到相同的温度时,它们吸收的热量相同
答案 C 实验中,食用油吸热升温较快,说明食用油的比热容小,吸热能力较弱,故A错误。在本实验中,物 体吸热多少是由加热时间决定的,故B错误。实验中,加热相同的时间,说明物体吸收了相同的热量,末温低 的物体比热容大,吸热能力强,故C正确。由Q=cmΔt可知,质量相同的水和食用油,由于比热容不同,并且初温 相等,则当末温相同时,吸收的热量不相同,故D错误。故选C。
3.(2018安徽蚌埠禹会一模,13)表中列举的是几种物质的比热容,单位是[J/(kg·℃)],下列判断正确的是 ( )
A.物质的比热容与物质的状态无关B.150 g水的比热容是50 g水的比热容的三倍C.寒冬室外盛水的缸容易破裂是因为水的比热容较大D.质量相等的铝块和铜块降低相同的温度,铜块放出的热量少
答案 D 水和冰的比热容不同,说明物质的比热容与物质的状态有关,A项错误;比热容是物质的一种属 性,与质量大小无关,故150 g水和50 g水的比热容相同,B项错误;寒冬室外盛水的缸容易破裂是因为水凝固 成冰体积变大,把缸胀破了,C项错误;根据Q=cmΔt及c铝>c铜可知,质量相等的铝块和铜块降低相同的温度,铜 块放出的热量少,D项正确。
4.(2019江苏扬州江都一模,17)如图所示是汽油机的 冲程;完全燃烧0.1 kg的汽油,放出的热量为 J。如果这些热量被质量为100 kg、初温为20 ℃的水完全吸收,可以使水的温度升高 ℃。[q汽油=4.62×107 J/kg,c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
答案 做功 4.62×106 11
5.(2019辽宁沈阳和平模拟,20)小明在探究“不同燃料的热值”实验中,用如图所示的两套相同的装置。分 别在两个燃烧皿中放入质量相同的不同燃料甲和乙,点燃后加热烧杯中的液体。(实验过程中,液体没有沸 腾) (1)如图中,两烧杯中所装的液体应 。A.质量相同,种类不同B.种类相同,质量不同C.种类和质量均要相同D.种类和质量均不相同
(2)实验过程中,应让燃料 (选填“燃烧相同时间”或“全部燃烧”)。(3)通过比较 来判断两种燃料热值的大小。
答案 (1)C (2)全部燃烧 (3)温度计示数变化
解析 (1)比较不同燃料的热值,由控制变量法可知,除了燃料种类不同,其他的均要相同,即应控制被加热液 体的种类和质量相同,故选C。(2)(3)探究“不同燃料的热值”实验中,同时点燃燃料后,需等待燃料全部充分燃烧,通过观察温度计示数变 化来比较两种燃料热值的大小;温度计示数变化越大,说明燃料放出的热量越多,即燃料热值越大。
知识归纳 (1)探究不同燃料的热值实验,应控制被加热液体的种类和质量相同;(2)热值在数值上等于1 kg某种燃料完全燃烧所放出的热量,据此分析,应让燃料全部燃烧,通过温度计示数 变化来比较燃料热值的大小,这种方法叫转化法。
一、选择题(每小题3分,共12分)1.(2019四川江油一模,4)近年我国私人小汽车保有量逐年增加,下列关于汽车涉及物理知识分析错误的是 ( )A.汽车发动机通过燃烧汽油来驱动汽车——能的转化B.交通高峰期,城市空气中弥漫着一股浓烈的汽油味——扩散现象C.汽车冷却系统用循环流动的水帮助发动机散热——水的比热容小D.汽车上安装的行车记录仪使用电压为12 V的点烟器作为电源——安全电压
答案 C 汽车发动机通过燃烧汽油使化学能转化为内能,内能再转化为机械能,来使汽车运动起来,A项正 确;城市空气中弥漫着一股浓烈的汽油味,这是汽油分子的扩散现象,B项正确;汽车冷却系统用循环流动的 水帮助发动机散热是因为水的比热容大,上升同样温度,与相同质量的其他物质相比,水吸收的热量更多,从 而起到了更好的散热作用,C项错误;人体的安全电压是指不高于36 V的电压,故点烟器的电压为安全电压, D项正确。故选C。
2.(2019广东广州越秀联考,5)下列说法正确的是 ( )A.煮好的豆浆香气四溢的原因是只有在高温情况下,分子才不停地做无规则运动B.我们不敢大口地喝热气腾腾的汤,是因为汤含有的热量较多C.用锯条锯木板,锯条的温度升高,是由于锯条从木板吸收了热量D.把-10 ℃的冰块放在0 ℃的冰箱保鲜室中,一段时间后,冰块的内能会增加
答案 D 一切物质的分子,无论温度高低,都在不停地做无规则运动,故A错误;我们不敢大口地喝热气腾 腾的汤,是因为热汤的温度高,热量是一个过程量,不能说“含有的热量较多”,故B错误;用锯条锯木板,锯条 的温度升高,是通过做功来增加内能,提高温度的,故C错误;将-10 ℃的冰块放在0 ℃的冰箱保鲜室中,一段时 间后,冰块从冰箱中吸收热量,内能一定增加,故D正确。故选D。
3.如图所示,一木块从斜面上匀速滑下,下列说法正确的是 ( ) A.木块只受到重力和斜面的支持力B.下滑过程中,木块的重力势能转化为动能C.下滑过程中,木块的重力势能转化为内能D.下滑过程中,木块的机械能保持不变
答案 C 由图可知,一木块从斜面上匀速滑下时,受到重力、支持力和摩擦力的作用,故A错误;匀速下滑 过程中,木块的速度不变,所以动能不变,木块的高度降低,重力势能减小,所以是重力势能转化为内能,木块 的机械能减小,故B、D错误,C正确。
4.(2017辽宁本溪毕业练习一,9)(多选)如图所示,是街边师傅崩爆米花的情景。关于崩爆米花以下说法正确 的是 ( ) A.煤的燃烧过程是将化学能转化为内能B.加热过程中不断摇动手柄是通过做功的方法增加玉米内能的C.打开锅盖将爆米花崩出的一瞬间,锅内的温度升高D.打开锅盖将爆米花崩出的过程,与汽油机做功冲程的能量转化相同
答案 AD 加热时,摇动手柄是为了让玉米受热均匀,B错误;爆米花崩出的一瞬间,内能转化为机械能,锅 内的温度降低,C项错误。
知识归纳 改变物体内能的方式有做功和热传递。做功是能量之间的转化,热传递是内能的转移。
5.(2分)小夏在探究“物质的放热能力与哪些因素有关”时,分别用质量相等的水和另一种液体进行了实 验,并用图像对实验数据进行了处理,如图所示。实验中,水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等。 分析图像可以得出: 物质为水,另一种液体的比热容为 J/(kg·℃)。
二、非选择题(共28分)
答案 甲 2.1×103
解析 水的比热容较大,质量相等的水和另一种液体在放出相同热量时,水的温度变化较小,故甲物质是水; 0~15 min内,甲的温度变化了20 ℃,乙的温度变化了40 ℃,因为甲和乙在相同时间内放出的热量相等,则有Q 放甲=Q放乙,c甲mΔt甲=c乙mΔt乙,代入数据计算可得乙的比热容c乙=2.1×103 J/(kg·℃)。
6.(2019河北石家庄桥西质检,17)(8分)小明把乒乓球由静止释放,球落地后会立即反弹。多次操作后小明发 现球反弹的高度总是小于开始下落时的高度。(1)在整个过程中乒乓球的机械能 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。(2)若将乒乓球运动过程中受到的重力和阻力等效成一个力,则下落过程中等效力的大小 (选填 “大于”、“小于”或“等于”)上升过程中等效力的大小;球反弹到最高点时 (选填“是”或 “不是”)平衡状态。(3)要使球能弹跳到原来抛球的位置,可行的方法是 。
答案 (1)变小 (2)小于 不是 (3)见解析
解析 (1)球反弹的高度总是小于开始下落时的高度,说明运动过程中球受到阻力作用,所以运动过程中机 械能会减小;(2)将球运动过程中受到的重力与阻力等效为一个力,其实这个等效力就是两个力的合力;乒乓球下落时阻 力方向竖直向上,重力方向竖直向下,合力等于重力减去阻力;乒乓球上升时阻力和重力方向都是竖直向下, 所以合力等于阻力与重力之和,所以下落过程中等效力的大小小于上升过程中等效力的大小;乒乓球到最 高点时只受到重力作用,受力不平衡,所以不是平衡状态。(3)从能量的角度考虑,运动过程中会有能量损失,所以要想弹跳到原来抛球的位置,就需要增大起始的机械 能,故可以从更高的位置释放乒乓球,也可以使乒乓球下落时有一定的初速度。
7.(2019天津和平模拟,18)(6分)如图1所示,质量不计的弹簧竖直固定在水平面上,t=0时刻,将一金属小球从 弹簧正上方某一高度处由静止释放,小球接触弹簧并将弹簧压缩至最低点(形变在弹性限度内),然后又被弹 起离开弹簧,上升到一定高度后又下落,如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器,测出该过程中弹簧 弹力F随时间t变化的图像如图2所示,不计空气阻力。(1)在整个运动过程中,小球的机械能 (填“守恒”或“不守恒”)。(2)小球动能最小的时刻是 (填“t1”、“t2”或“t3”)。(3)在t2~t3这段时间内,小球的动能 (填“先增大后减小”、“先减小后增大”、“一直增 大”或“一直减小”)。
图1 图2
解析 (1)由图2看出,弹簧的弹力在变化,说明小球运动过程中弹簧的弹性势能在变化,而小球和弹簧组成 的系统机械能守恒,则知小球的机械能不守恒。(2)由图2看出,t2时刻,弹力F最大,故弹簧的压缩量最大,小球运动到最低点,动能最小;(3)t2 ~ t3这段时间内,弹簧的弹力减小,说明小球在由最低点上升,弹力不断减小,小球受到的合力先向上后向 下,小球先加速后减速,则小球的动能先增大后减小。
解题关键 要将小球的运动分为自由下落过程、向下的加速和减速过程、向上的加速和减速过程进行分 析处理,同时要能结合图像分析。要知道小球和弹簧组成的系统机械能守恒,但小球的机械能并不守恒。
思路分析 小球先自由下落,与弹簧接触后,弹簧被压缩,在下降的过程中,弹力不断变大,当弹力小于重力 时,小球加速下降,弹簧弹力等于小球的重力时,速度达到最大,之后小球由于惯性继续下降,弹力变得大于重 力,合力变为向上且不断变大,故小球做减速运动;同理,上升过程,先做加速运动,当加速度减为零时,速度达 到最大,之后做减速运动,直到小球离开弹簧为止。对于小球和弹簧组成的系统机械能守恒。解答题
答案 (1)不守恒 (2)t2 (3)先增大后减小
8.(2019江苏南京六合模拟,27)(6分)利用如图甲所示的实验装置探究“沙子和水的温度变化与吸热的关 系”。操作如下: 甲
乙 丙 (1)在两烧杯中分别装入初温相同且 相等的沙子和水。(2)用相同的酒精灯火焰加热,并用玻璃棒不断搅拌,每隔相同的时间记录一次温度,其中某时刻的温度如图 乙所示,其示数为 ℃。根据实验数据绘制成温度与时间的关系图像,如图丙所示。(3)实验中,是通过比较 来间接反映沙子和水吸收的热量。(4)分析图丙可知,对于质量相等的沙子和水,升温较快的是 ;若使两者升高相同的温度,则 吸收的热量较多,由此可见, 的比热容较大。
答案 (1)质量 (2)39 (3)加热时间 (4)沙子 水 水
解析 (1)为了研究水与沙子的温度变化与吸热的关系,实验时,要控制水与沙子的初始温度、质量相等。(2)温度计的分度值是1 ℃,此时的温度是39 ℃。(3)实验中,是通过比较加热时间来间接反映沙子和水吸收热量的多少。(4)分析图丙可知,对于质量相等的沙子和水,吸收相等热量,升温较快的是沙子;若使两者升高相同的温度, 水加热时间较长,说明吸收的热量较多;由此可见水的比热容较大。
9.(2019陕西西安铁一中二模,19)(6分)为了减少环境污染,部分农村地区改用液化气烧菜做饭。某钢瓶装有 液化气10 kg,已知液化气的热值为4.2×107 J/kg,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。求:(1)这瓶液化气全部完全燃烧放出的热量是多少。(2)若热效率为40%,在标准大气压下可将质量为多少的初温为20 ℃的水烧开。
答案 (1)4.2×108 J (2)500 kg
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