


初中物理沪科版九年级全册第一节 物体的内能习题
展开13.1 物体的内能
基础巩固
一、单选题
1.有关生活中的热现象的解释与叙述,下列说法中错误的是( )
A.夏天,吃冰棒时常看到冰棒的周围有液化形成的“白气”冒出,“冒出的白气”将会向下落
B.包饺子时,用力捏面皮,面皮会粘在一起,说明分子之间存在引力
C.水蒸气推出橡胶塞的同时变成“白气”的过程,主要是通过热传递改变物体内能的
D.我国近年汽车保有量大幅增加,汽车尾气的大量排放加剧了城市的热岛效应
【答案】C
【解析】
A.由于“白气”及冰棒周围冷空气的密度大于外界热空气的密度,所以“冒出的白气”会下沉,故A正确,不符合题意;
B.由于分子间作用力,包饺子时,用力捏面皮,面皮会粘在一起,说明分子之间存在引力,故B正确,不符合题意;
C.水蒸气推出橡胶塞的同时变成“白气”的过程,主要是通过做功改变物体内能,故C错误,符合题意;
D.汽车尾气的大量排放可加剧城市的热岛效应,故D正确,不符合题意。
故选C。
2.下列事例中,通过热传递改变物体内能的是( )
A.抱热水袋取暖 B.冬天双手互搓 C.摩擦燃着火柴 D.铁丝弯折发热
【答案】A
【解析】
A.抱热水袋取暖是通过热传递的方式改变物体的内能,故A符合题意;
B.双手互搓发热是通过做功的方式改变物体的内能,故B不合题意;
C.摩擦燃着火柴是通过做功的方式改变物体的内能,故C不合题意;
D.铁丝反复弯折后发热是通过做功的方式改变物体的内能,故D不合题意。
故选A。
3.关于热现象,下列说法正确的是( )
A.将一根铁丝反复弯折可增大它的内能
B.冰熔化成水时,质量、温度与内能都不变
C.物体温度升高,一定是吸收了热量
D.1000℃的铁块比100℃的铁块含有的热量多
【答案】A
【解析】
A.将一根铁丝反复弯折是通过做功增大内能的,故A正确;
B.冰熔化成水时需要吸热,内能会增大,故B错误;
C.对物体做功,物体的内能也会增大,温度也会升高,故C错误;
D.热量是过程量,不能说含有,故D错误。
故选A。
4.针对下图的四幅图,下列说法不正确的是
A.甲图中易拉罐变瘪了,说明了大气压的存在
B.乙图两个表面光滑的铅块相互压紧后,能悬挂若干钩码而不分开,说明分子在不停的作无规则运动
C.丙图中,人造地球卫星从A点运动到B点时将重力势能转化为动能,机械能不变
D.丁图中白雾的形成是由于水蒸气液化放热
【答案】B
【解析】
A.甲图中将加热后的易拉罐密封,冷却后易拉罐变瘪了.这是因为加热时易拉罐中的空气受热膨胀而跑出外面一部分,密封后冷却,罐内的气压减小,外界大气压大于罐内气压,从而将易拉罐压瘪,证明了大气压的存在.故A正确,不符合题意.
B.乙图中两个表面光滑的铅块相互压紧后,能悬挂若干钩码而不分开,说明下面的铅块受到上面铅块向上的作用力,这个作用力是因两铅块被压紧后,分子间距离减小到一定时而表现的引力,说明分子间存在引力作用.故B错误,符合题意.
C.丙图中,人造地球卫星从远地点A点运动到近地点B点过程中,卫星的高度减小,重力势能减小,同时速度增大,动能增大,即重力势能转化为动能;整个过程中没有空气摩擦,机械能没有损耗,所以机械能不变.故C正确,不符合题意.
D.丁图中塞子被喷出的一瞬间,瓶内气体对塞子做功,瓶内气体内能减小,温度降低,使得瓶内水蒸气液化成小水滴,从而形成白雾.故D正确,不符合题意.
5.下列关于温度、热量和内能说法正确的是( )
A.热量总是从高温物体传给低温物体
B.物体从外界吸收了热量,温度一定升高
C.物体的温度越高,具有的热量越多
D.物体的内能增加,则一定是从外界吸收了热量
【答案】A
【解析】
A.两个不同温度的物体相接触发生热传递时,热量总是从高温物体传给低温物体,故A正确;
B.物体吸收热量,温度不一定会升高,比如晶体熔化过程,虽然吸收热量,但温度不变,故B错误;
C.只有在热传递过程中才能提到热量,故C错误;
D.物体内能增加,可能是外界对物体做功,也有可能是发生了热传递,故D错误;
故选A。
6.下列实例中,属于利用热传递方式改变物体内能的是( )
A.用钢锉锉工件,工件变热
B.用磨刀石磨刀具,刀具发热
C.用火烤馒头片
D.用铁锤反复敲打铁丝,使铁丝变热
【答案】C
【解析】
A.用钢锉锉工件,工件变热,是摩擦生热,机械能转化为内能,属于做功改变物体的内能,故A不符合题意;
B.用磨刀石磨刀具,刀具发热,是摩擦生热,机械能转化为内能,属于做功改变物体的内能,故B不符合题意;
C.用火烤馒头片,馒头片吸收热量,内能增加,温度升高,是利用热传递方式改变物体内能,故C符合题意;
D.用铁锤反复敲打铁丝,使铁丝变热,属于做功改变物体的内能,故D不符合题意。
故选C。
7.甲、乙两物体相互接触后不发生热传递现象,这是因为它们具有相同的( )
A.热量 B.比热容 C.密度 D.温度
【答案】D
【解析】
发生热传递的条件是必须要有温度差,这样热量才可以从高温物体传向低温物体。两个物体相互接触后不发生热传递现象,这是因为它们具有相同的温度;与它们的热量、比热容、密度等没有关系,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
8.下列现象中,属于热传递的方法改变物体内能的是( )
A.刚从蒸笼里拿出的馒头,放一阵子变凉了
B.冬天天冷,通过搓手发热取暖
C.用锤子敲打石头时,锤子发热
D.给自行车车胎打气,打气筒壁变热了
【答案】A
【解析】
A.刚从蒸笼里拿出的馒头,放一阵子变凉了,是馒头上的内能一部分转移到空气中了,是热传递方式改变了物体的内能,符合题意;
B.两手互相摩擦做功,机械能转化为内能,使手的内能增加,温度升高,不符合题意;
C.用锤子敲打石头时,锤子对石头做功,同时石头对锤子也做功,机械能转化为内能,锤子发热,属于做功改变物体的内能,不符合题意;
D.给自行车车胎打气时,活塞压缩空气做功、活塞克服与筒壁间的摩擦做功,机械能转化为内能,内能增加,使打气筒壁变热,属于做功改变物体的内能,不符合题意。
故选A。
9.关于热量、内能、温度的关系,下列说法正确的是
A.物体吸收了热量,它的温度一定升高,内能一定增加
B.物体的温度升高,它的内能一定增加,一定是吸收了热量
C.物体的内能增加了,它的温度一定升高,一定是吸收了热量
D.以上说法都不对
【答案】D
【解析】
A. 晶体在熔化时,吸收热量,温度不变,内能增加,故A错误。B. 物体的温度升高,它的内能一定增加,物体可能是吸收了热量,也可能是对物体做功了,故B错误。C. 晶体在熔化时,吸收热量,内能增加,温度却不变,故C错误。D. ABC错误,故D正确。
故选D.
二、多选题
10.关于热现象,以下说法中正确的是( )
A.同一种物质,分别处于固态和液态时,其内部分子间距不同
B.等质量的同种物质,温度相等时内能一定相同
C.一杯水的温度越高,它具有的内能越大
D.扩散现象只能说明分子是运动的,不能说明分子之间有空隙
【答案】AC
【解析】
A.同一种物质,处于固态时比处于液态时的内部分子间距小,故A正确;
B.晶体在熔化的过程中,持续吸热,温度不变,内能增大,故B错误;
C.内能是分子动能和分子势能之和,温度升高分子的动能增大,内能变大,故C正确;
D.扩散现象说明分子之间存在空隙,同时分子在永不停息的做无规则运动,故D错误。
故选AC。
三、填空题
11.杜甫的诗句“迟日江山丽,春风花草香。泥融飞燕子,沙暖睡鸳鸯”中,“花草香”表明分子在不停地做_____;“沙暖”是通过_____方式增加沙子的内能。
【答案】无规则运动 热传递
【解析】
[1]“花草香”表明分子在不停地做夫规则运动,香气分子四处扩散进入被人闻到。
[2]改变内能的方式有做功和热传递,而“沙暖”是通过热传递方式增加沙子的内能。
12.如图是四个热学实验。请在下面空格处用字母表示相关实验:
(1)说明做功可以改变物体内能的是______;说明热传递可以改变物体内能的是______;
(2)说明分子之间有作用力的是______;说明分子是在永不停息地运动的是______。
【答案】BD BD A C
【解析】
A.两块表面干净的铅块压紧后可吊起重物,说明分子间存在着引力;
B.加热水至沸腾,是通过热传递的方式增加水的内能;水蒸气冲起软木塞,将内能转化为软木塞的机械能,水蒸气的内能减小,是通过做功改变物体的内能的;
C.两种气体混合在一起,发生扩散现象,说明分子在永不停息的做无规则运动;
D.绳子摩擦钢管是通过做功方式改变钢管内能,使钢管温度升高;钢管将热量传递给乙醚,通过热传递使乙醚沸腾;蒸气冲起软木塞,内能减小,是通过做功改变物体内能的。
由上分析可知:
(1)[1]说明做功可以改变物体内能的是BD。
[2]说明热传递可以改变物体内能的是BD。
(2)[3]说明分子之间有作用力的是A。
[4]说明分子是在永不停息地运动的是C。
四、实验题
13.根据下面的实验回答问题:
(1)图甲的实验中,是通过______方式改变物体内能的;
(2)图乙的实验中,为了有力地证明气体发生扩散,装二氧化氮气体的应是______(“A”或“B”),该实验说明______;
(3)图丙说明______。
【答案】做功 B 分子在不停地做无规则运动 分子间存在引力
【解析】
(1)[1]图甲的实验中,迅速压下活塞通过做功方式改变物体内能。
(2)[2][3]图乙的实验中,为了有力地证明气体发生扩散,装密度更大的二氧化氮气体的应在下即B瓶,该实验说明分子在不停地做无规则运动。
(3)[4]图丙说明分子间存在引力,磨平的两个铅块在引力作用下轻易拉不开。
五、计算题
14.某研究小组为测量垂直于太阳光的面积为1 m2的表面上,每秒钟接收到的太阳能,用自制太阳能热水器做实验.经多次实验得到自制太阳能热水器吸收太阳能的效率为50%.控制太阳能热水器接收太阳光垂直照射的面积始终是2m2,太阳能热水器内的水的质量为100kg,水的初温为20℃,经8 750s时间后上升到45℃.请计算:[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
(1)在上述过程中太阳能热水器内的水吸收的热量是多少焦耳?
(2)垂直于太阳光的1m2表面上,每秒钟接收到的太阳能是多少焦耳?
【答案】(1) 1.05×107 J.(2)1 200 J.
【解析】
(1)根据题意知道水吸收的热量:
Q=cm△t=cm(t2 -t1 )=4.2×103 J/(kg•℃)×100kg×(45℃-20℃)=1.05×107 J;
(2)因为太阳能热水器吸收太阳能的效率为50 %,所以吸收的太阳能是:
Q太 =Q/η=1.05×107J/50%=2.1×107 J,
则每平方米接收的太阳能:
W=Q太/S=2.1×107J/2m2=1.05×107 J,
垂直于太阳光的1 m2表面上,每秒钟接收到的太阳能是:
W0 =W/t=1.05×107J/8400s=1.2×103 J
六、简答题
15.超市的海鲜柜台,常常用冰块来保鲜海鲜产品,请写出其中应用的两个热学知识。
【答案】见解析
【解析】
冰块的温度低,通过热传递的方式可减小海鲜的内能,使海鲜温度降低,冰块熔化时,要吸收热量,降低海鲜的温度。
七、综合题
16.建设具有国际先进水平的空间站,解决较大规模的、长期有人照料的空间站应用问题,是我国载人航天工程“三步走”发展战略中第三步的任务目标。2020年5月5日18时,长征五号B运载火箭在海南文昌首飞成功,正式拉开我国载人航天工程第三步任务的序幕。如图所示,是火箭首飞时的情景∶该火箭起飞后,火箭相对于发射架是________的;地面控制中心通过_______波向它发出指令;火箭升空过程中,发动机的工作原理相当于四冲程内燃机的_______冲程。此过程,火箭箭体与空气摩擦会发热,这是通过_______改变箭体的内能。
【答案】运动 电磁 做功 做功
【解析】
[1]火箭起飞后,火箭与发射架之间的位置发生变化,故火箭相对于发射架是运动的。
[2]电磁波可以传递信息,地面控制中心通过电磁波向它发出指令。
[3]火箭是利用自身携带的燃料(推进剂),在发动机中燃烧产生高温高压的燃气,故火箭发动机的工作原理相当于四冲程内燃机的做功冲程。
[4]火箭箭体与空气摩擦会发热,这是通过做功改变箭体的内能。
重点突破
一、单选题
1.关于温度、内能和热量,下列说法正确的是( )
A.物体内能减少时,一定对外做功
B.温度高的物体含有的热量比温度低的物体多
C.温度高的物体,内能一定大
D.物体内能增加时,温度不一定升高
【答案】D
【解析】
A.物体内能减少时,可能放出了热量,也可能对外做了功,故A错误;
B.由于热量是个过程量,所以不能说物体含有多少热量,故B错误;
C.内能大小与质量、温度、状态和种类等都有关,温度高但质量很小,内能可能就很少,故C错误;
D.物体内能增加时,温度可能不变,如冰熔化,吸热内能增加,但温度不变,故D正确。故选D。
2.关于温度、热量和内能,下列说法正确的是( )
A.温度高的物体内能一定大,温度低的物体内能一定小
B.物体的内能与温度有关,只要温度不变,物体的内能就一定不变
C.内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体
D.物体的温度越高,所含热量越多
【答案】C
【解析】
A.内能与温度和质量等因素有关,因此温度高的物体,内能不一定大;温度低的物体内能不一定小,A错误;
B.物体的内能与温度有关,温度不变,内能可能变化,比如晶体熔化时,吸收热量温度不变,物体的内能增加,B错误;
C.内能小的物体的温度也可能比内能大的物体的温度高,因此它们之间存在温度差,就会进行热传递,内能小的将热量传给内能大的物体,C正确;
D.热量是高温物体向低温物体传递的能量,是一个中间过程量,不能说物体“含有”热量,而应该说物体“吸收”、或“放出”了热量,传递了多少热量,D错误;
3.如图所示,在烧瓶内盛少量水,给瓶内打气,当瓶塞跳起来时,可以看到瓶内出现白雾。下列解释正确的是
A.通过打气筒压缩瓶内空气做功,空气内能增大,瓶底的水汽化成白雾
B.瓶内的空气对瓶塞做功,空气内能增大,瓶底的水汽化成白雾
C.瓶内的空气对瓶塞做功,空气内能减小,空气液化成白雾
D.瓶内的空气膨胀对外做功,空气内能减小,空气中的水蒸气液化成白雾
【答案】D
【解析】
给瓶内打气,当瓶塞跳起来,所以瓶内气体对瓶塞做功,瓶内气体内能减小,温度降低,瓶内水蒸气遇冷液化形成小水珠,故D正确。空气对瓶塞做功,空气内能减小,故AB错误;水蒸气液化成白雾,故C错误。
4.关于下面四幅图的说法正确的是( )
A.甲图:钻木取火改变内能的方式同对手“哈气”改变内能的方式相同
B.乙图:悬挂重物不能把两铅块分开,说明分子间只存在引力
C.丙图:水沸腾后橡皮塞被弹出过程中能量转化与热机做功冲程的能量转化相同
D.丁图:冰山的温度低于0℃,所以冰山没有内能
【答案】C
【解析】
A.甲图:钻木取火是通过做功的方法把机械能转化为手的内能,手的内能增加,温度升高;对手“哈气”是通过热传递的方式使手的内能增加,温度升高;故二者改变内能的方式不同;故A错误;
B.乙图:中两个压紧的铅块能吊起钩码而不分开,是由于分子间存在引力,但也有斥力;故B错误;
C.丙图:用酒精灯加热试管中的水,当水沸腾一段时间以后,塞子被试管内水蒸气推出,即该过程中消耗水蒸气的内能,产生机械能,故是将内能转化为机械能的过程,与内燃机的做功冲程能量转化相同;故C正确;
D.丁图:任何物体在任何温度下都有内能;故D错误。故选C。
5.如图所示,在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉,把活塞迅速压下去,看到棉花燃烧起来,活塞被向上顶起。关于这个过程说法正确的是( )
A.活塞对棉花做功,使棉花温度升高
B.缓慢压下活塞也能看到同样的实验现象
C.压下活塞的过程中是内能转化为机械能
D.活塞被向上顶起相当于内燃机的做功冲程
【答案】D
【解析】
AC.把活塞迅速压下去,此时活塞对筒内的空气做功,空气的内能变大,温度升高,是机械能转化为内能,空气和棉花之间发生热传递,使得棉花的温度升高,故AC错误,
B.缓慢压下活塞,由于存在热损失,在慢慢下压的过程中,空气的内能增加的较小,温度升的不高,达不到棉花的燃点,棉花不会燃烧,故B错误;
D.活塞被向上顶起是因为筒内的空气推动活塞做功,内能转化为机械能,与内燃机的做功冲程相同,故D正确。
6.下列对有关现象的描述,正确的是( )
A.图甲,水蒸气冲开橡胶塞,内能转化为机械能
B.图乙,海波正在熔化时,温度上升
C.图丙,寒冷的冬天,人们常搓手是利用热传递方式改变内能
D.图丁,向上拉浸没在水中的玻璃板直至脱离水面的过程,测力计示数保持不变
【答案】A
【解析】
A.给装水的试管加热,水沸腾后水蒸气将橡胶塞冲开,水蒸气的内能转化成橡胶塞的机械能,故A正确;
B.海波属于晶体,海波在熔化时不断吸收热量,但温度不变,故B错误;
C.寒冷的冬天,人们双手摩擦时,双手克服摩擦做功,机械能转化为手的内能,此过程是通过做功的方式改变手的内能,故C错误;
D.因为玻璃分子和水分子之间存在引力,所以向上拉浸没在水中的玻璃板直至脱离水面的过程,测力计示数将变大,故D错误。
故选A。
7.如图所示,小东同学利用酒精灯给物体加热时闻到一股“酒精味”,想到“酒精”在我们的学习、生活中有较多的应用,下列说法正确的是
A.能够闻到酒精味,说明分子在永不停息地做无规则运动
B.利用酒精灯给物体加热时用做功的方法给变物体的内能
C.用酒精擦拭体表为高烧病人降温,是利用了酒精液化放热
D.酒精的沸点为78℃,可用酒精温度计测标准气压下水的沸点
【答案】A
【解析】
能够闻到酒精味,是酒精分子无规则运动的结果,属于扩散现象,故A正确;利用酒精灯给物体加热时,物体从酒精灯火焰上吸收热量,是通过热传递的方式来改变物体的内能,故B错误;人们常用酒精为高烧病人降温,是利用了酒精易蒸发,蒸发吸热的缘故,故C错误;标准大气压下,水的沸点是100℃;酒精的沸点是78℃,低于标准气压下沸水的温度,因此测量沸水的温度不能用酒精温度计,故D错误,故选A.
8.同学们在利用酒精灯给物体加热时闻到了一股“酒精味”,想到“酒精味” 在我们的学习、生活中有较多的应用,下列有关说法正确的是( )
A.在利用酒精灯给物体加热时能够闻到酒精味,说明酒精分子在做永不停息地无规则运动
B.用酒精擦拭体表为高烧病人降温,是利用了酒精液化吸热
C.酒精的沸点为 78℃,可用酒精温度计测标准气压下水的沸点
D.利用酒精灯给物体加热是用做功的方法改变物体的内能
【答案】A
【解析】
A.利用酒精灯给物体加热时能够闻到酒精味,是酒精分子无规则运动的结果,属于扩散现象,故A正确;
B.人们常用酒精为高烧病人降温,是利用了酒精易蒸发,蒸发吸热的缘故,故B错误;
C.标准大气压下,水的沸点是100℃;酒精的沸点是78℃,低于标准气压下沸水的温度,因此测量沸水的温度不能用酒精温度计,故C错误;
D.利用酒精灯给物体加热时,物体从酒精灯火焰上吸收热量,是通过热传递的方式来改变物体的内能,故D错误。
故选A。
9.如图是某物质由液态变为固态过程温度随时间变化的图象,下列说法不正确的是( )
A.t1时刻物体分子动能比t2时刻大 B.t2、t3时刻物体内能相等
C.t4时刻物体内能不为零 D.该物质是晶体
【答案】B
【解析】
A. 如图t1时刻物体温度高,而温度越高分子运动越剧烈,所以分子动能比t2时刻大,故A正确;
B. 由图知t2到t3时刻物体的温度不变,是凝固过程,且凝固是放热过程,所以凝固过程内能是减小的,故B错误;
C. t4时刻物体温度为零摄氏度,但因为任何物体都有内能,所以内能不为零,C正确;
D. 由图知t2到t3时刻物体放热,而温度不变,此时对应的温度为凝固点,可以判断该物质是晶体,故D正确;故选B。
10.关于下列四幅图,下列说法中不正确的是( )
A.甲装置在持续加热一段时间后,塞子飞出的过程中,瓶内气体内能减少
B.乙装置从打气到瓶塞跳出之前,瓶内气体和打气筒内能改变方式相同
C.丙图显示的是汽油机的做功冲程,在这个工作过程中内能不断增大
D.丁图中火箭加速上升阶段,搭载的卫星的机械能增大
【答案】C
【解析】
A.甲装置在持续加热一段时间后,塞子飞出的过程中,瓶内气体内能转化为机械能,内能减少,故A正确,A不符合题意;
B.乙装置从打气到瓶塞跳出之前,瓶内气体和打气筒都是通过做功的方式改变内能,故B正确,B不符合题意;
C.丙图两气门都关闭,活塞下行,汽缸容积变大,是做功冲程,做功冲程将内能转化为机械能,内能不断减小,故C错误,C符合题意;
D.丁图中火箭加速上升阶段,搭载的卫星速度与高度增大,动能与重力势能增大,即机械能增大,故D正确,D不符合题意。故选C。
二、填空题
11.如图所示为美国前总统奥巴马在操作“空气炮”的情景。这是由美国14岁学生哈迪发明的棉花糖发射炮,其操作方法是:用打气筒往储气罐打气,当储气罐内气体的气压达到一定值后,触动发射开关就会把棉花糖发射出去。往储气罐打气的过程是利用______的方式使气体内能增加的,该过程的能量转化情况和汽油机的______冲程相同。棉花糖被发射出去后,储气罐内气体的内能将______(镇“增大”或“减小”)。
【答案】做功 压缩 减小
【解析】
[1]往储气罐打气的过程中,要压缩储气罐中的气体,是利用做功的方式使气体内能增加的。
[2]该过程的能量转化情况和汽油机的压缩冲程相同。
[3]当棉花糖被发射出去后,储气罐内气体的内能转化为机械能,储气罐内气体的内能将减小。
12.如图所示,十堰人都爱吃牛肉面.牛肉面在制作过程中,很远的地方都能闻到香味,这是由于分子的______造成的.将一碗牛肉面端起来感觉很烫手,是由于通过______的方式增加了手的内能.夹起牛肉面的筷子是______杠杆选填“省力”、“等臂”或“费力”.
【答案】无规则运动 热传递 费力
【解析】
端上一碗牛肉面,香味扑鼻而来,这时扩散现象,是由于分子的无规则运动造成的.
端碗时很烫手,碗放热,手从碗吸收了热量,是通过热传递方式增加了手的内能.
筷子在使用的过程中相当于是动力臂小于阻力臂的杠杆,属于费力杠杆.
13.为了应对新型冠状肺炎,防疫人员将消毒液喷洒在室外的楼道、走廊里,不一会儿室内也闻到了消毒液的气味,扩散现象表明_____,不久后,喷洒后的潮湿地面会逐渐变干,这是_____(填物态变化名称)现象。
【答案】一切物质的分子都在不停地做无规则的运动 汽化
【解析】
[1]扩散现象表明一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。
[2]潮湿地面逐渐变干是液态消毒液变成了气态,是汽化过程。
三、计算题
14.如图甲所示是小梦家新购买未拆封的电热水器,他发现包装箱上有一铭牌,如图乙所示。待电热器安装完毕注满水后,他关闭了家中的其他用电器,只让电热水器工作,观察到家里的电能表(如图丙所示)的转盘1min转了20圈,电热水器中的水从15℃升高到35℃用了40min。请你结合包装箱上的铭牌和电能表实物图提供的有关参数信息解决以下问题。[ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,c水=4.2×103J/(kg·℃)] 求:
(1)工人师傅把一个装有热水器的包装箱从地面匀速搬到10m高的小梦家,求工人师傅对包装箱所做的功;
(2)求电热水器中的水从15℃升高到35℃吸收的热量;
(3)求电热水器的实际功率和加热效率。
【答案】(1)2000J(2)4.2×106J;(3)87.5%
【解析】(1)最下层的包装箱受到的压力:F=G总=m总g=3×20kg×10N/kg=600N,
它所承受的压强:p=F/S=600N/0.6m2=1000Pa;
(2)G=m1g=20kg×10N/kg=200N,
人师傅对包装箱所做的功W=Gh=200N×10m=2000J;
(3)由ρ=m/V可得,水的质量m=ρV=1.0×103kg/m3×50×10-3m3=50kg;
水吸收的热量:
Q吸 =c水m水△t=4.2×103J/(kg•℃)×50kg×(35℃-15℃)=4.2×106J;
(4)已知转盘1min转了20圈,则电热水器中的水从15℃升高到35℃用了40min,转800转,消耗电能W=800×1/600kW•h=4/3kW•h=4/3×3.6×106=4.8×106J,
电热水器的实际功率P=W/t═4/3kW•h40/60h=2kW;
加热效率η=Q吸/W×100%=4.2×106J/4.8×106J×100%=87.5%
四、简答题
15.如上图所示为2019年11月24日夜间在南昌通往九江的高速公路上一载重6吨的货运汽车因右侧后轮胎摩擦而着火,随后火势烧到了包装货物的纸箱子和泡沫,从而导致火灾的发生。请你用你学过的物理知识解释轮胎发生火灾现象的原因是什么?请问你有什么好的建议吗?
【答案】见详解
【解析】
轮胎着火是因为载重汽车重力过大,造成对地面的压力过大,当接触面粗糙程度相同时,压力越大摩擦力就越大;而且汽车越重,速度越大,动能就越大;当汽车刹车时动能转化为内能,机械能越大转化的内能就越多,所以轮胎的温度就越高,造成轮胎着火而引燃其他物体;建议:在高速公路上千万不要超速,也不能超载,保持车距,缓慢刹车等。
五、综合题
16.阅读短文,回答问题
一条创下多项世界之最的神奇的“天路”
青藏铁路,这条突破“生命禁区”、穿越戈壁昆仑、翻越唐古拉山的神奇铁路,成为世界上海拔最高、在冻土上路程最长、克服了世界级困难的高原铁路。
在建设中运动了很多的科技知识,如图甲是青藏铁路通过千年冻土区的照片,照片中插在路基两旁的一排碗口粗细的金属管是热管(还有一部分埋在路基下面),这是为了解决“冻土”区路基在温度过高时会变得松软不牢固而采取的其中一种方法。
热管是两端封闭的金属管(如图乙是管内物质物态变化的示意图),管内装有液体(液氨),其上方一端处在温度较低的地方,下方一端处在温度较高的地方,当它的下方一端受热时,里面的液体会吸收热量变成“蒸汽”,“蒸汽”跑到温度低的上方一端时放热又变成液体,液体通过重力作用(或其他途径)又回到受热的下方一端,如此循环往复,热管就相当于一个天然“制冷机”。
根据上述内容回答:
(1)热管里面发生的物态变化是______和______。
(2)当热管“制冷”时,上方一端的温度______(选填“高于”、“低于”或“等于”)下方一端的温度。此时,热管把从高温处吸收的______搬到低温处放出,当上方的温度和下方的温度相同时,热管______(选填“开始”或“停止”)“制冷”。
【答案】汽化 液化 低于 热量 停止
【解析】
(1)[1][2]根据短文知道“当它的下方一端受热时,里面的液体会吸收热量变成“蒸汽”,“蒸汽”跑到温度低的上方一端时放热又变成液体,”说明热管里面发生的物态变化是汽化和液化;
(2)[3][4]当热管“制冷”时,上方一端的温度低于下方一端的温度时,热管把从高温处吸收的热量“搬到”低温处放出;
[5]由于热传递的条件是有温度差,所以,当上方的温度和下方的温度相同时,热管停止“制冷”。
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