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第十三章 内能本章检测\n一、选择题(每小题5分,共40分)1.榴莲因其果肉香甜又富有营养,被称为“水果之王”.当它被扒开后,其“香味”将很快充满整个房间,这一现象主要说明( )A.分子间存在引力B.分子间存在斥力C.分子在不停地做无规则运动D.物质是由分子、原子构成的\n答案C 榴莲被扒开后,其“香味”将很快充满整个房间,是因为榴莲中含有特殊香味的分子在不断地运动,说明了分子在永不停息地运动.\n2.关于内能,下列说法正确的是( )A.0℃以下的物体没有内能B.0℃以下且静止的物体没有内能C.物体内能增加,一定要从外界吸收热量D.搓手取暖是通过做功方式来改变内能的\n答案D 任何物体都具有内能,所以0℃以下的物体,也具有内能,故A错误.任何物体都具有内能,所以0℃以下且静止的物体,也具有内能,故B错误.物体内能增加,可能是从外界吸收了热量,也可能外界对它做了功,故C错误.搓手取暖,需要克服摩擦做功,是通过做功方式来改变内能的,故D正确.\n3.比热容不同的金属块和液体,金属块的温度低于液体的温度.如图13-4-1所示,把金属块投入液体中足够长的时间后,两者之间不再发生热传递.最后( )图13-4-1A.液体降低的温度一定等于金属块升高的温度B.液体的温度一定等于金属块的温度C.液体放出的热量一定等于金属块吸收的热量D.液体的内能一定等于金属块的内能\n答案B 由Q=cmΔt可知,物体吸收或放出的热量与比热容、质量与温度变化量有关,金属块的温度低于液体的温度,液体的热量向金属块传递,当二者温度相同时热传递停止,此时两者的温度一定相等;在此过程中,液体放出的热量还会散失到空气中,因此液体放出的热量大于金属块吸收的热量,但液体降低的温度不一定等于金属块升高的温度,液体的内能与金属块的内能无法比较.故选B.\n4.冰的比热容为2.1×103J/(kg·℃),下列说法正确的是( )A.质量为2kg的冰,其比热容为4.2×103J/(kg·℃)B.质量为1kg、温度为-5℃的冰放出2.1×103J的热量,温度降低1℃C.质量为1kg、温度为-5℃的冰吸收2.1×104J的热量,温度升高10℃D.质量为1kg的冰温度升高1℃,吸收的热量为2.1×103J/(kg·℃)\n答案B 比热容是物质的一种特性,跟物体的质量无关,则质量为2kg的冰,比热容不变,仍为2.1×103J/(kg·℃),故A错误;根据Q放=cmΔt可得冰的温度降低Δt===1℃,故B正确;根据Q吸=cmΔt可得冰的温度升高Δt'===10℃,由于冰的初温为-5℃,则温度升高到熔点0℃就开始熔化,所以温度不能升高10℃,故C错误;质量为1kg的冰温度升高1℃,若仍未熔化,则吸收的热量为Q吸=c冰mΔt=2.1×103J/(kg·℃)×1kg×1℃=2.1×103J,故D错误.\n5.关于下列几幅图的说法中,不正确的是( )A.花粉颗粒的扩散引来长喙天蛾B.通过观察电子显微镜下的金原子,说明金原子的排列是有序的,并且原子间存在空隙\nC.削平的铅块紧压后,在重物的拉力作用下没有分离,说明分子间存在引力D.红墨水在热水中扩散快,说明热水中的水分子热运动剧烈\n答案A 花中的分子扩散到空气中,能引来长喙天蛾,扩散不是颗粒运动,是分子运动,故A说法错误.B图中白色的是金原子,从图上看到金原子排列是有序的,并且原子间有空隙,故B说法正确.削平的铅块紧压后,在重物的拉力作用下没有分离,说明分子间存在引力,故C说法正确.热水温度高,温度越高扩散越快,所以热水中的水分子热运动剧烈,故D说法正确.\n6.某实验小组利用酒精灯对容器中500g冰均匀加热,他们每隔相同时间记录一次温度计的示数,并观察物质的状态.如图13-4-2是他们根据记录的数据绘制的温度-时间图象,已知c冰=2.1×103J/(kg·℃),c水=4.2×103J/(kg·℃),由图象可知( )图13-4-2\nA.在BC段,容器中物质吸收的热量是1.68×105JB.冰在熔化过程中温度保持不变,内能不变C.冰在熔化前内能增加4.2×104JD.水升温比冰慢,说明水的比热容比冰小\n答案A冰的质量为500g=0.5kg,AB阶段温度变化Δt=0℃-(-20℃)=20℃,AB阶段5min物质吸收的热量:Q吸=c冰mΔt=2.1×103J/(kg·℃)×0.5kg×20℃=2.1×104J;因为相同时间内物质吸收的热量相同,则BC阶段物质共吸收了8×2.1×104J=1.68×105J的热量,故A正确;冰在熔化过程中,吸收热量、内能增加,但温度保持不变,故B错误;冰在熔化前内能增加ΔE=Q吸=c冰mΔt=2.1×103J/(kg·℃)×0.5kg×20℃=2.1×104J,故C错误;由题知,利用酒精灯对冰均匀加热,即在相同时间内物质吸热相同,由图可知,冰在前5min内温度升高了20℃,水在后10min内温度升高了20℃,可见升高相同的温度,水吸热多,冰化成水质量不变,由Q=cmΔt可知水的比热容比冰的比热容大,故D错误.\n7.下列事实中,最能说明物体吸收的热量跟物质的种类有关的是[提示:c煤油=2.1×103J/(kg·℃),c铜=0.39×103J/(kg·℃),c铝=0.88×103J/(kg·℃),c酒精=2.4×103J/(kg·℃),c砂石=0.92×103J/(kg·℃)]( )A.体积相同的水和煤油都升高5℃,水吸收的热量比煤油多B.质量相同的铝和铜,分别升高5℃和10℃,铝吸收的热量比铜多C.同样多的两杯水升高相同的温度,它们吸收的热量相同D.质量相等的酒精和砂石升高相同的温度,酒精吸收的热量比砂石多\n答案D 要说明吸收热量和物质比热容(物质种类)的关系,就要控制物体的质量和升高的温度相同.由于水和煤油的密度不同,所以体积相等的水和煤油质量不同,那么温度都升高5℃,吸收热量不同,与物质种类有关,也与质量有关;质量相同的铝和铜升高的温度不同,吸收的热量就不同,与物质种类有关,也与升高温度有关;同样多的两杯水质量相同,升高的温度相同,吸收的热量就相同,不能说明物质吸收的热量跟物质种类有关;质量相等的酒精和砂石,升高温度相等,吸收热量不同,说明物质吸收的热量跟物质的种类有关.故选D.\n8.甲、乙两金属块初温相同,比热容之比为2∶3,质量之比为2∶1,放出的热量之比为5∶4,放热过程中两金属块都没有发生物态变化,则放热后( )A.甲金属块温度高B.两金属块温度相同C.乙金属块比甲金属块温度高2℃D.两金属块温度相差1℃\n答案A 已知两金属块的质量之比为2∶1,初温相同,放出的热量之比为5∶4,比热容之比为2∶3,由公式Δt=得,甲、乙降低的温度之比为Δt甲∶Δt乙=∶===,由计算可知,乙降低的温度多,又甲、乙两金属块初温相同,故乙的末温比甲的末温低,不能确定温度相差的大小.故选A.\n二、填空题(每空2分,共20分)9.饺子是中国的传统美食.如图13-4-3所示,包饺子时,用力捏面皮,面皮会粘在一起,说明分子之间存在.饺子出锅后整个厨房都能闻到香味,这是现象.图13-4-3\n答案引力 扩散解析包饺子时,用力捏面皮,面皮会粘在一起,说明分子之间存在引力;饺子出锅后整个厨房都能闻到香味,是因为饺子的香味分子在不停地做无规则运动,这是扩散现象.\n10.将煤炭堆放在墙角,一段时间后发现,墙壁变黑,说明;“破镜不能重圆”是因为将破镜合起来时,镜子破裂处的绝大多数分子间距离较大,所以分子间(填“几乎没有相互作用力”“存在较大斥力”或“存在较大引力”).将两个表面光滑的铅块相互压紧后能粘在一起,说明分子间有相互作用的.\n答案分子在永不停息地做无规则运动 几乎没有相互作用力 引力解析由于分子在不停地做无规则运动,所以将煤炭堆放在墙角,一段时间后,墙壁会变黑;由于镜子破裂处的绝大多数分子间距离较大,大于分子直径的10倍,分子间的作用力就十分微弱,所以“破镜不能重圆”;将两个表面光滑的铅块相互压紧后能粘在一起是因为分子间有相互作用的引力.\n11.央视《新闻30分》栏目报道了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.\n答案增大 分子无规则运动越剧烈解析物体的内能与温度有关,物体温度升高,内能增加;热的餐具释放出刺鼻、呛眼的甲醛气体,属于扩散现象,说明分子在不停地做无规则运动,且温度越高,分子的无规则运动越剧烈.\n12.取质量相同的甲、乙两种固态物质,用同样的酒精灯同时加热,两物质单位时间吸收的热量相同,如图13-4-4为它们的熔化图象,观察加热的前5min可知,固态物质甲的比热容(填“大于”“等于”或“小于”)固态物质乙的比热容,判断的依据是:.图13-4-4\n答案小于 质量相同的甲、乙吸收相同的热量,甲温度升高得快,根据c=可知,甲的比热容小解析前5分钟,由图象知,质量相同的甲、乙吸收相同的热量,甲温度升高得快,根据c=可知,甲的比热容小.\n13.A、B两物体质量相等,温度均为10℃,甲、乙两杯水质量相等,温度均为50℃,现将A放入甲杯,B放入乙杯,热平衡后,甲杯水温降低了8℃,乙杯水温降低了12℃,则A、B两种物质的比热容之比为.(设热交换仅存在于物体和水间)答案7∶12\n解析(1)物体A放入甲杯水后,它们的共同温度为50℃-8℃=42℃,水放出的热量Q放=c水m水Δt水A吸收的热量Q吸=cAmAΔtA,根据热平衡方程:Q放=Q吸,即c水m水Δt水=cAmAΔtA代入相关数据得:cA=×\n(2)物体B放入乙杯水后,它们的共同温度为50℃-12℃=38℃,水放出的热量Q放'=c水m水Δt水'B吸收的热量Q吸'=cBmBΔtB,根据热平衡方程:Q放'=Q吸',即c水m水Δt水'=cBmBΔtB代入相关数据得:\ncB=×(3)∵A、B两物体质量相等,即mA=mB,∴==.\n三、实验探究题(10分)14.为了探究做功与物体内能变化的关系,某小组同学利用气压式喷雾器、数字式温度计、小叶轮等进行实验,如图13-4-5所示.图13-4-5\n【提出问题】做功与物体内能的变化存在怎样的关系?【制订计划与设计实验】(1)先用温度计测出气压式喷雾器内气体的温度,如图甲所示.(2)关闭喷嘴处的阀门,接着用手按压活塞快速打气,并用温度计测出喷雾器内部气体的温度,如图乙所示.\n(3)打开喷嘴处的阀门,迅速放出喷雾器内一部分气体,并用温度计测出喷雾器内部气体的温度,如图丙所示.【分析与论证】(1)该实验通过来反映气体内能的变化,这里所应用的物理研究方法是.(2)打开喷嘴处的阀门,迅速放出喷雾器内一部分气体时,内能(选填“增加”“减少”或“不变”).\n【实验结论】(1)比较甲和乙两图可知:.(2)比较甲和丙两图可知:.答案【分析与论证】 (1)温度计示数的变化 转换法 (2)减少【实验结论】 (1)外界对气体做功,气体内能增加(2)气体对外界做功,气体内能减少\n解析【分析与论证】(1)实验中有数字式温度计,可以测量气体的温度,该实验通过温度计示数的变化来反映气体内能的变化,这是转换法;(2)打开喷嘴处的阀门,迅速放出喷雾器内一部分气体时,里面的气体对外做功,由图可知,此时的温度降低了,故内能减少;\n【实验结论】(1)比较甲和乙两图可知,手压活塞,对喷雾器内气体做功,观察到气体温度上升,即气体内能增大,所以外界对气体做功,气体的内能增加;(2)比较甲和丙两图,气体被放出,使得小叶轮转动,即气体对外界做功,此时,观察到气体温度下降,即气体内能减少,所以气体对外界做功,气体内能减少.\n四、综合计算题(15题8分,16题10分,17题12分,共30分)15.保温瓶内装有一定质量的水,温度从99℃降低到84℃时,放出6.3×104J的热量,已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃).则保温瓶内装有水的质量为多少?答案1kg解析水的温度从99℃降低到84℃,则Δt=99℃-84℃=15℃,保温瓶内装有水的质量为:m===1kg.\n16.210g的金属块,加热到232℃,迅速投入440g、12℃的冷水中,达到平衡后水温升高到32℃,不计热损失,求:[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)](1)水吸收的热量;(2)该金属的比热容.\n答案(1)3.696×104J (2)0.88×103J/(kg·℃)解析(1)水吸收的热量:Q吸=c水m水(t-)=4.2×103J/(kg·℃)×0.44kg×(32℃-12℃)=3.696×104J;(2)不计热损失,Q放=Q吸=3.696×104J,由Q放=cm(t0-t)得该金属的比热容:c金===0.88×103J/(kg·℃).\n17.一个质量为0.5kg的铝壶里面装有5kg、20℃的水,现将它们一起加热,吸收热量后它们的温度升高了50℃.则:[c铝=0.88×103J/(kg·℃),c水=4.2×103J/(kg·℃)](1)铝壶吸收了多少热量?(2)水吸收了多少热量?(3)若它们共同吸收的热量由100℃的水降温到50℃提供,则需要100℃的水多少kg?\n答案(1)2.2×104J (2)1.05×106J (3)5.1kg解析(1)铝壶吸收的热量:Q铝吸=c铝m铝Δt=0.88×103J/(kg·℃)×0.5kg×50℃=2.2×104J;(2)水吸收的热量:Q水吸=c水m水Δt=4.2×103J/(kg·℃)×5kg×50℃=1.05×106J;(3)水放出的热量:Q放=Q吸=Q铝吸+Q水吸=2.2×104J+1.05×106J=1.072×106J,根据Q放=c水mΔt'可得水的质量:m==≈5.1kg.
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