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第三讲　内能及其利用
A层·练基础
1.下面是研究标注黑点的物体内能改变的情景,通过做功使物体内能增加的是( )
A.把铁丝反复弯折,弯折处变热
B.把钢球放入炉火中,烧一段时间
C.冬天,用热水袋暖手
D.水烧开时,水蒸气将壶盖顶起
2.(2025腾冲校级模考)现代火箭一般用液氢来作燃料,这主要是因为液氢具有( )
A.较小的比热容 B.较大的热值
C.较小的密度 D.较低的沸点
3.(2025昆明西山区模考)如图所示,用酒精灯对试管加热,等水沸腾后,可以看到软木塞被顶跑。下列说法正确的是( )
A.用酒精灯加热试管,水内能的增加是通过做功的方式实现的
B.蒸汽把软木塞顶跑的过程,实现了内能向机械能的转化
C.蒸汽把软木塞顶跑的过程,相当于汽油机的排气冲程
D.酒精燃烧过程中,质量减小,热值变小
4.如图所示为某单缸四冲程内燃机工作示意图,下列说法中正确的是( )
A.甲冲程是依靠飞轮的惯性运转的
B.丙冲程中活塞向上运动排出废气
C.丁冲程发生的能量转化是内能转化为机械能
D.一个完整工作循环的顺序是乙甲丁丙
5.(2025昆明五华区校级模考)如图所示为某品牌纯油轿车的发动机舱。相关说法中错误的是( )
A.家用轿车的发动机多为汽油机
B.汽油机做功冲程中火花塞点燃汽油和空气的混合气体,机械能转化为内能
C.汽油机的效率一般为20%～40%
D.轿车采用水冷却发动机,是因为水的比热容较大
6.物理学与社会发展 北京时间2025年4月24日,搭载“神舟二十号”载人飞船的“长征二号”F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。如图所示,“神舟二十号”载人飞船与“长征二号”F遥二十运载火箭一同升空的过程中,下列说法正确的是( )
A.用液态氢作为燃料,主要原因是液态氢的热值较大
B.“神舟二十号”载人飞船相对于运载火箭是运动的
C.在火箭加速升空的过程中,飞船的动能仅转化成重力势能
D.火箭与大气剧烈摩擦,通过热传递的方式使得火箭表面温度急剧
升高
7.茶起源于中国,盛行于世界。在饮茶过程中,下列说法正确的是( )
A.茶杯烫手,是通过热传递改变了茶杯的内能
B.对着茶水“吹气”,茶水加速蒸发从而降低水温
C.杯中茶水温度越高,所含的热量越多
D.杯中茶水冷却后,内能增大
8.(多选)(2025昆明五华区模考)小明做了一个如图所示的简易热机,用酒精灯加热使易拉罐内的水沸腾后,蒸汽吹动小风扇转动。加热过程中忽略罐内气压的变化,则下列说法正确的是( )
A.罐内水的内能是通过做功方式改变的
B.扇叶周围的“白气”是水蒸气液化形成的
C.热机工作过程中将内能转化为机械能
D.加热过程中酒精的热值变大
9.(2025广东)明代《天工开物》中记载“取诸麻菜籽入釜,文火慢炒,透出香气”。用“文火”改变内能的方式属于 (选填“做功”或“热传递”);“透出香气”属于 现象;温度越高,分子热运动越 。
10.小明利用图示装置进行实验,加热试管使水沸腾是通过 (选填“热传递”或“做功”)的方式改变水的内能,在水蒸气驱动下叶轮转动起来,这个实验体现了 (选填“热机”或“电动机”)的原理。
11.(2025保山模考)温泉的出水口温度为90 ℃,流经散热系统后水温降至50 ℃。若1 h内有5 t温泉水被降温,则该过程释放的热量为 J[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]。内燃机工作的四个冲程中,将内能转化为机械能的是 冲程。
12.(2025曲靖模考)阅读材料,回答问题。
液氧煤油发动机
液氧煤油发动机在运载火箭发展史上具有重要地位。2024年4月,中国自主研制的130吨级可重复使用液氧煤油发动机圆满完成两次起动地面点火试验,并在4月28日完成了四机并联点火试验,总推力超过500吨。
液氧煤油发动机具有推力大、无污染、性能高、可靠性高等优点。但液氧煤油发动机的技术要求较高,需要精确的控制和复杂的系统设计,且初期研发和生产成本较高。
(1)液氧煤油发动机的优点是 (写出一点即可)。
(2)液氧煤油燃烧时将 能转化为 能。
(3)液氧煤油的热值为4.6×107 J/kg,完全燃烧1 kg的液氧煤油放出的热量能使250 kg的铁温度升高 ℃[不计热量损失,c铁=0.46×103 J/(kg·℃)]。
B层·提能力
13.(2025昆明盘龙区模考)我国古代炼铁工业长期领先于世界,在西汉初年就掌握了木炭与铁矿石混合冶炼生铁的技术,如图所示的场景反映了古代炼铁的过程。下列说法正确的是( )
A.温度高的铁水含有的热量多
B.加热铁矿石的过程中,固态的铁液化
C.炼铁过程中,以热传递的方式使铁矿石的内能增大
D.铁水倒入模具凝固过程中,放出热量,温度降低
14.如图所示是单缸四冲程汽油机的 冲程,若该汽油机飞轮的转速为3 000 r/min,则1 s内该汽油机对外做功 次。
15.如图甲所示,小明用相同的酒精灯分别给质量相等和初温相同的水和煤油加热,以探究水和煤油吸热能力的大小。
(1)在图甲中组装器材时,发现温度计的玻璃泡碰到了烧杯底,应适当将 (选填“A处向上”或“B处向下”)调整。
(2)要完成该实验,除了图甲、乙中所示的器材外,还需要的测量工具有秒表和 。
(3)实验过程中通过 反映两种液体吸热的多少。
(4)根据实验数据,小明作出了水和煤油的温度随加热时间变化的图像如图丙所示,由图像可知水的沸点是 ℃,煤油的比热容是 J/(kg· ℃)。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
(5)若本实验共消耗酒精20 g,则这些酒精完全燃烧放出的热量是 J。(q酒精=3.0×107 J/kg)
(6)实验结束后,小明又找来了一些冰块,探究冰熔化过程中温度的变化规律,并根据测得的数据绘制了如图丁所示的图像。在BC阶段中C点处物质的内能 (选填“大于”“小于”或“等于”)B点处物质的内能;由图丁可以看出AB、CD段升高的温度相同,但CD段加热的时间更长,其原因是 。
16.如图所示为某折叠卡式炉,采用丁烷气体作为燃料。水壶装入2 L初温为25 ℃的水,用卡式炉加热至100 ℃,消耗了25 g丁烷气体[水的密度为1.0×103 kg/m3,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),丁烷的热值为4.8×107 J/kg]。求:
(1)壶中水的质量。
(2)水吸收的热量。
(3)卡式炉的加热效率。
C层·培素养
17.(2025文山模考)如图是同学们做“比较水和沙子的吸热能力”实验的场景。
(1)该实验的设计思路和实验装置中存在错误和不足,错误:没有控制水和沙子质量相等、初温相同。不足:没有测量水和沙子温度的仪器。
(2)请你设计出第二种实验方法:
实验如下:
①该实验还需要的测量仪器:天平、温度计。
②请写出设计思路:首先选用初温相同的水和沙子,再用天平称出 ,并分别放入两个金属盒内,然后用酒精灯将水和沙子加热到相同的末温,比较加热时间,如果 ,则说明水吸热能力更强。 第三讲　内能及其利用
A层·练基础
1.下面是研究标注黑点的物体内能改变的情景,通过做功使物体内能增加的是(A)
A.把铁丝反复弯折,弯折处变热
B.把钢球放入炉火中,烧一段时间
C.冬天,用热水袋暖手
D.水烧开时,水蒸气将壶盖顶起
2.(2025腾冲校级模考)现代火箭一般用液氢来作燃料,这主要是因为液氢具有(B)
A.较小的比热容 B.较大的热值
C.较小的密度 D.较低的沸点
3.(2025昆明西山区模考)如图所示,用酒精灯对试管加热,等水沸腾后,可以看到软木塞被顶跑。下列说法正确的是(B)
A.用酒精灯加热试管,水内能的增加是通过做功的方式实现的
B.蒸汽把软木塞顶跑的过程,实现了内能向机械能的转化
C.蒸汽把软木塞顶跑的过程,相当于汽油机的排气冲程
D.酒精燃烧过程中,质量减小,热值变小
4.如图所示为某单缸四冲程内燃机工作示意图,下列说法中正确的是(B)
A.甲冲程是依靠飞轮的惯性运转的
B.丙冲程中活塞向上运动排出废气
C.丁冲程发生的能量转化是内能转化为机械能
D.一个完整工作循环的顺序是乙甲丁丙
5.(2025昆明五华区校级模考)如图所示为某品牌纯油轿车的发动机舱。相关说法中错误的是(B)
A.家用轿车的发动机多为汽油机
B.汽油机做功冲程中火花塞点燃汽油和空气的混合气体,机械能转化为内能
C.汽油机的效率一般为20%～40%
D.轿车采用水冷却发动机,是因为水的比热容较大
6.物理学与社会发展 北京时间2025年4月24日,搭载“神舟二十号”载人飞船的“长征二号”F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。如图所示,“神舟二十号”载人飞船与“长征二号”F遥二十运载火箭一同升空的过程中,下列说法正确的是(A)
A.用液态氢作为燃料,主要原因是液态氢的热值较大
B.“神舟二十号”载人飞船相对于运载火箭是运动的
C.在火箭加速升空的过程中,飞船的动能仅转化成重力势能
D.火箭与大气剧烈摩擦,通过热传递的方式使得火箭表面温度急剧
升高
7.茶起源于中国,盛行于世界。在饮茶过程中,下列说法正确的是(B)
A.茶杯烫手,是通过热传递改变了茶杯的内能
B.对着茶水“吹气”,茶水加速蒸发从而降低水温
C.杯中茶水温度越高,所含的热量越多
D.杯中茶水冷却后,内能增大
8.(多选)(2025昆明五华区模考)小明做了一个如图所示的简易热机,用酒精灯加热使易拉罐内的水沸腾后,蒸汽吹动小风扇转动。加热过程中忽略罐内气压的变化,则下列说法正确的是(BC)
A.罐内水的内能是通过做功方式改变的
B.扇叶周围的“白气”是水蒸气液化形成的
C.热机工作过程中将内能转化为机械能
D.加热过程中酒精的热值变大
9.(2025广东)明代《天工开物》中记载“取诸麻菜籽入釜,文火慢炒,透出香气”。用“文火”改变内能的方式属于　热传递　(选填“做功”或“热传递”);“透出香气”属于　扩散　现象;温度越高,分子热运动越　剧烈　。
10.小明利用图示装置进行实验,加热试管使水沸腾是通过　热传递　(选填“热传递”或“做功”)的方式改变水的内能,在水蒸气驱动下叶轮转动起来,这个实验体现了　热机　(选填“热机”或“电动机”)的原理。
11.(2025保山模考)温泉的出水口温度为90 ℃,流经散热系统后水温降至50 ℃。若1 h内有5 t温泉水被降温,则该过程释放的热量为　8.4×108　J[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]。内燃机工作的四个冲程中,将内能转化为机械能的是　做功　冲程。
12.(2025曲靖模考)阅读材料,回答问题。
液氧煤油发动机
液氧煤油发动机在运载火箭发展史上具有重要地位。2024年4月,中国自主研制的130吨级可重复使用液氧煤油发动机圆满完成两次起动地面点火试验,并在4月28日完成了四机并联点火试验,总推力超过500吨。
液氧煤油发动机具有推力大、无污染、性能高、可靠性高等优点。但液氧煤油发动机的技术要求较高,需要精确的控制和复杂的系统设计,且初期研发和生产成本较高。
(1)液氧煤油发动机的优点是　推力大、无污染、性能高、可靠性高等　(写出一点即可)。
(2)液氧煤油燃烧时将　化学　能转化为　内　能。
(3)液氧煤油的热值为4.6×107 J/kg,完全燃烧1 kg的液氧煤油放出的热量能使250 kg的铁温度升高　400　℃[不计热量损失,c铁=0.46×103 J/(kg·℃)]。
B层·提能力
13.(2025昆明盘龙区模考)我国古代炼铁工业长期领先于世界,在西汉初年就掌握了木炭与铁矿石混合冶炼生铁的技术,如图所示的场景反映了古代炼铁的过程。下列说法正确的是(C)
A.温度高的铁水含有的热量多
×,热量是过程量,不能说“含有”
B.加热铁矿石的过程中,固态的铁液化
为液态的铁水　×,应为熔化
C.炼铁过程中,以热传递的方式使铁矿石的内能增大
D.铁水倒入模具凝固过程中,放出热量,温度降低×,温度不变,内能减小
14.如图所示是单缸四冲程汽油机的　吸气　冲程,若该汽油机飞轮的转速为3 000 r/min,则1 s内该汽油机对外做
50 r/s,飞轮每转2圈,完成4个冲程,每完成4个冲程,汽油机对外做功1次,对外做功次数50÷2=25次。
功　25　次。
15.如图甲所示,小明用相同的酒精灯分别给质量相等和初温相同的水和煤油加热,以探究水和煤油吸热能力的大小。
(1)在图甲中组装器材时,发现温度计的玻璃泡碰到了烧杯底,应适当将　A处向上　(选填“A处向上”或“B处向下”)调整。
(2)要完成该实验,除了图甲、乙中所示的器材外,还需要的测量工具有秒表和　天平　。
(3)实验过程中通过　加热时间长短　反映两种液体吸热的多少。
(4)根据实验数据,小明作出了水和煤油的温度随加热时间变化的图像如图丙所示,由图像可知水的沸点是　98　℃,煤油的比热容是　2.1×103　J/(kg· ℃)。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
(5)若本实验共消耗酒精20 g,则这些酒精完全燃烧放出的热量是　6×105　J。(q酒精=3.0×107 J/kg)
(6)实验结束后,小明又找来了一些冰块,探究冰熔化过程中温度的变化规律,并根据测得的数据绘制了如图丁所示的图像。在BC阶段中C点处物质的内能　大于　(选填“大于”“小于”或“等于”)B点处物质的内能;由图丁可以看出AB、CD段升高的温度相同,但CD段加热的时间更长,其原因是　水的比热容比冰的大　。
16.如图所示为某折叠卡式炉,采用丁烷气体作为燃料。水壶装入2 L初温为25 ℃的水,用卡式炉加热至100 ℃,消耗了25 g丁烷气体[水的密度为1.0×103 kg/m3,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),丁烷的热值为4.8×107 J/kg]。求:
(1)壶中水的质量。
(2)水吸收的热量。
(3)卡式炉的加热效率。
解析:(1)壶中水的质量为
m水=ρ水V水=1.0×103 kg/m3×2×10-3 m3=2 kg。
(2)水吸收的热量为
Q水=c水m水Δt水
=4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(100 ℃-25 ℃)
=6.3×105 J。
(3)丁烷完全燃烧放出的热量
Q丁烷=m丁烷q丁烷=2.5×10-2 kg×4.8×107 J/kg=1.2×106 J,卡式炉的加热效率为η===0.525=52.5%。
答案:(1)2 kg　(2)6.3×105 J　(3)52.5%
C层·培素养
17.(2025文山模考)如图是同学们做“比较水和沙子的吸热能力”实验的场景。
(1)该实验的设计思路和实验装置中存在错误和不足,错误:没有控制水和沙子质量相等、初温相同。不足:没有测量水和沙子温度的仪器。
(2)请你设计出第二种实验方法:
实验如下:
①该实验还需要的测量仪器:天平、温度计。
②请写出设计思路:首先选用初温相同的水和沙子,再用天平称出　等质量的水和沙子　,并分别放入两个金属盒内,然后用酒精灯将水和沙子加热到相同的末温,比较加热时间,如果　水加热时间更长　,则说明水吸热能力更强。

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