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第十二章 内能与热机
提升卷
建议用时：90分钟，满分：100分
一、单项选择题（共7小题，每小题3分，共21分）
1．小雨探究液体的凝固特点：先在两个相同容器中分别装入初温为20℃、质量为100g的水和某液体M，再各放入一个温度传感器，然后使它们冷却凝固。若单位时间内它们放出的热量相等，用测得的数据绘出两种物质温度随时间变化的图像，如图所示。已知，实验在标准大气压下进行，下列说法正确的是（　　）
A．液体M的比热容为
B．液体M放热能力比水放热能力强
C．在时间段两种物质都是固液共存状态
D．从20℃刚好降到0℃时，水放出的热量小于M放出的热量
2．如图所示用同一个实验装置分别加热的甲、乙两种液体（其中一种是水），用测得的数据绘制了温度随时间变化的图线，乙从加热至沸腾刚好消耗了酒精。若单位时间内甲吸收的热量与乙吸收的热量相等。已知，，下列说法中（　　）
①
②乙的吸热能力大于甲的吸热能力
③乙吸收的热量为
④该酒精灯的加热效率为17.5%
A．只有①③正确 B．只有②③正确
C．只有③④正确 D．只有①④正确
3．如图所示，用甲、乙两种燃料分别对质量和初温相同的两种液体进行加热，两图装置均相同。燃料的质量用m表示，燃料充分燃尽时液体升高的温度用表示（液体未沸腾）（　　）
A．若甲乙燃料种类相同，两个烧杯中液体的种类不相同，两个装置用来探究燃料的热值大小
B．若甲乙燃料种类相同，两个烧杯中液体的种类不相同，的值越大，液体的吸热能力越强
C．若甲乙两种燃料种类不同，两个烧杯中液体种类相同，的值越大，燃料的热值越大
D．若甲乙两种燃料种类不同，两个烧杯中液体种类相同的值越大，燃料的热值越大
4．小张用相同的酒精灯分别对质量均为的水和甲液体进行加热，内各消耗酒精，用得到的实验数据绘制出了如图所示图象。若单位时间内两液体吸收的热量相等，酒精的热值为，水的比热容为，则下列说法正确的是（　　）
A．升高相同的温度时，水和甲液体吸收的热量相同
B．甲液体在内吸收的热量为
C．甲液体的比热容为
D．酒精灯的加热效率为
5．如图所示，用甲、乙两种燃料分别对质量和初温相同的水进行加热，两图装置均相同。燃料的质量用m表示，燃料充分燃尽时水升高的温度用Δt表示（水未沸腾）（　　）

A．若m相同，Δt越小，燃料的热值越大
B．若Δt相同，m越大，燃料的热值越大
C．若m与Δt的比值越大，燃料的热值越大
D．若m与Δt的比值越小，燃料的热值越大
6．现有两个使用同一种燃料的加热器，用它们分别对甲、乙两种不同的物质加热。已知甲物质的比热是乙物质的2倍，甲物质的质量是乙物质的，当甲物质升高的温度是乙物质的时（甲、乙物质的物态都不发生改变），加热甲物质所用燃料是加热乙物质的，则两加热器利用热能的效率之比是（　　）
A．1：1 B．1：2 C．3：2 D．2：1
7．在一个标准大气压下，在不计热量损失的情况下，完全燃烧热值为1.26×107J/kg的干木柴1kg，能使40kg、30℃的水温度升高到（　　）
A．105℃ B．100℃ C．75℃ D．无法确定
二、填空题（共9小题，每空1分，共27分）
8．如图是燃气灶烧水的情景和该燃气灶灶头的示意图。壶中装有质量为2kg的水，根据，若天然气的热值，完全燃烧体积的天然气放出的热量为 J。其中的热量被水吸收，已知水未沸腾，水的比热容为，则水的温度升高了 ℃。
9．某小组在探究萘熔化过程温度的变化规律时，每隔1min记录一次温度，得到如图所示的温度随时间变化的图象。分析图象可知：
(1)萘的熔点为 ℃，从萘开始熔化到所有萘完全熔化大约持续了 （填“10”“15”“25”或“35”）min；
(2)萘在AB段和CD段升温较慢的是 段，可能是因为固态萘的比热容 液态萘的比热容。
10．某型号单缸四冲程汽油机飞轮的转速是1500r/min，这种汽油机满负荷工作时的功率2100W（不计摩擦损失），转动300r所做的功是 J，如果满负荷工作时每分钟消耗15g汽油，这种汽油机的效率是 %（结果保留整数）（汽油的燃烧值为4.6×107J/kg）。涡轮发动机是一种利用旋转的机件从穿过它的流体中汲取动能的发动机形式，是内燃机的一种。常用作飞机与大型的船舶或车辆的发动机。涡轮增压发动机由涡轮增压器向发动机提供压缩空气类似于内燃机的 冲程。由于进入汽缸的空气量增多，所以允许喷入较多的燃油使发动机产生较大 并具有较高的燃烧效率。
11．把凉牛奶放在热水中加热，经过一段时间，凉牛奶和热水的温度随时间变化的图像如图所示。已知牛奶的质量与热水相同，均为2kg。若不考虑热量损失，从图像可知甲放出了 J的热量，甲、乙的比热容之比是 。[]
12．中医药学中对药物的炮制方式多种多样，图甲是通过炒的方式来改变药物的性质，这个过程中是通过 的方式改变其内能；图乙是通过发酵的方式，如果操作不当，可能会发生爆炸，其中爆炸时的能量转化形式与内燃机中的 冲程相同；图丙是最后重要的熬煮阶段，通过熬煮可以让有效成分更多地溶入到汤药中，是因为分子无规则运动的剧烈程度与 有关。
13．中医药是中华民族的瑰宝，其中蕴含着许多物理知识。熬制中药时药汤的温度升高，这是用 的方法增大内能的，闻到浓浓的药味，这一现象表明分子在 。拔火罐时，玻璃罐在 的作用下吸附在理疗部位。
14．如图所示，一辆自身质量为1.6t的小轿车静止停放在水平地面上，每个轮胎与地面的接触面积为200cm2，则该车每个轮胎对水平地面的压强为 Pa，在水平路面上高速行驶时车子对地面的压力 自身重力（选填“大于”“等于”或“小于”）。（g＝10N/kg）如图是轿车的单缸四冲程汽油机的 冲程；在设计制造时，汽缸外有一个水套，用水来冷却汽缸，这是因为水的 较大。汽油机工作时飞轮每秒钟转50转，则每秒完成 个冲程。
15．在两只相同石锅内分别添加质量、初温均相同的高汤和清水，用相同热源加热， （选填“高汤”“清水”）升温较快；清水沸腾后关火，发现继续沸腾一段时间，说明石锅温度 （选填“低于”“等于”“高于”）水的温度。（c高汤16．用打气筒打气时，气筒壁会发热，这主要是因为活塞对筒内气体 （选填“做功”或“热传递”），使筒内气体内能增大，温度升高，此过程中的能量转化与四冲程汽油机 冲程的能量转化相同。
三、实验题（共3小题，每空1分，共22分）
17．【探究名称】比较不同物质吸热本领的大小。
【问题】夏天我们在海边玩耍时，会觉得沙子烫脚，而海水却凉凉的，那么沙子和水的吸热本领有什么不同呢？
【证据】
（1）为了比较沙子和水吸热本领的大小，小丽设计了图a、b所示的实验。在实验中，如果有图c中甲、乙、丙三个酒精灯，则应选取 两个酒精灯进行实验。
（2）本实验可以用两种方式进行：①等质量的沙子和水升高相同的温度，比较 ；②等质量的沙子和水加热相同的时间，比较 。
（3）小丽实验时，每隔2min读取一次温度计示数并记录在下表中。
加热时间/min 0 2 4
水的温度/℃ 15 21 27
沙子的温度/℃ 15 29 43
【解释】分析表中数据可知， （选填“沙子”或“水”）的吸热本领更强。
【交流】
（1）实验中仔细观察的同组同学小华还发现：刚开始加热时，沙子升温较慢。结合沙子与水的特性，你认为产生这种现象可能的原因是 。
（2）本实验中，水和沙子吸收热量的多少是通过 来比较的。
【拓展】小丽同学又利用图a、b所示的装置探究酒精和煤油的热值是否相等。要完成该实验，除了把图a中的沙子换成与图b中质量和初温都相同的水，还应把图a中的酒精灯里的酒精换成 相同的煤油，比较燃料 （选填“燃烧相同时间”或“燃尽后”）两个烧杯中水升高的温度。
18．请完成下列填空。
(1)如图甲所示的装置“探究影响滑动摩擦力大小的因素”，水平传送带的速度可以调节，定滑轮摩擦忽略不计。
①启动传送带，当弹簧测力计的示数稳定后，木块相对于地面 ，此时弹簧测力计的示数等于木块所受滑动摩擦力的大小，木块所受滑动摩擦力的方向沿水平向 ；
②某次实验中，减小传送带的速度，当弹簧测力计的示数稳定后，小敏发现弹簧测力计的示数 （选填“变小”、“不变”、“变大”）；
(2)如图乙所示，瓶内装有少量的水，用塞子塞紧，并用打气筒向瓶内打气，当塞子跳起时，瓶内出现白雾，这说明气体对外做功时，内能 （选填“增大”“减小”或“不变”）；
(3)如图丙所示，在“探究物体动能大小与哪些因素有关”的实验中，让同一小钢球从斜面不同高度由静止下滑至水平面上，是为了探究动能与 （选填“高度”或“速度”）的关系；
(4)如图丁所示，“测量小石块密度”的实验中，若用量筒先测其体积，接着用天平测其质量，则密度的测量值将 （选填“偏大”“偏小”或“无偏差”），你的依据是 。
19．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量和初温也相同；
(1)比较不同燃料的热值，可以选择 两个装置；然后通过观察 （选填“加热时间”或“物质升高的温度”）来比较两种燃料热值大小；
(2)为了研究不同物质的吸热能力，利用 两个装置进行实验，不同物质吸收热量的多少是通过 （选填“加热时间”或“物质升高的温度”）来反映的。根据记录数据作出了两种液体的温度随时间变化的图像，如图丁所示：
①由图可以看出， 液体的比热容较大；
②如果已知b液体的比热容是，则a液体的比热容是 ；
(3)我们知道固体熔化时虽然温度保持不变，但仍需吸热。通过查阅资料知道：人们把单位质量的某种物质，在熔点时从固态完全变为液态需要的热量，叫做该物质的熔解热，用字母λ表示。已知质量5kg冰由-10℃全部熔化成0℃的水所需的热量是，则冰的熔解热λ为 J/kg【其中冰的比热容=】。
四、计算题（共2小题，共12分）
20．某金属球在炉火中被加热到，然后迅速投入质量为、初温为的某种液体中，达到热平衡后金属球的温度为。已知金属球的比热容为，不计热损失。此过程中，金属球放出的热量为。
(1)求金属球的质量；
(2)求该液体的比热容；
(3)取出金属球后，金属球表面不沾有该液体。若该液体再吸收的热量，求该液体的末温。（该液体没有沸腾）
21．如图甲，这是我国自主研发的一款油电混合动力汽车。该汽车启动时，内燃机不工作，车内蓄电池输出能量； 当高速行驶或蓄电池存能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输出能量，同时又可以向蓄电池充电。在某次测试中，司机驾驶该车在平直公路上以 50km/h的速度匀速行驶1h。这段时间内燃机消耗燃油10kg，蓄电池储存的能量由最大值的30%增大至最大值的 80%。该车行驶时所受阻力f 和车速v的关系如图丙所示，该汽车的某些参数如表所示。（燃油热值q=4.0×107J/kg）
电机 电池 整车
输出最大功率/kW 输出电压/V 最大容量/J 质量/t
40 300 1.0×10 1
(1)该混合动力汽车的内燃机是一台四冲程汽油机，图乙是汽油机的 冲程； 汽车行驶一段时间后，油箱中剩余燃油的热值 （选填“变大”“变小”或“不变”） ； 若该汽油机的转速为3000r/ min时，其中一个气缸在1s内做功 次。
(2)汽油机使用水做冷却剂，是因为水的 较大。
(3)该车以 50km/h的速度匀速行驶时， 牵引力为 N。
(4)汽车的能量利用率 %
五、综合能力题（共3小题，每空1分，共18分）
22．如图甲是我市云洲公司在珠海航展上展示的自主研发的大型无人作战艇，其动力系统采用柴油机及电动机双模推进。由于采用了特殊的结构设计和涂有特殊材料，使它在战区航行时敌方军舰的雷达几乎探测不到它，从而达到“隐身”效果。通过北斗卫星可遥控指挥该艇发射导弹及鱼雷进行作战。
(1)该艇采用的柴油机如乙图中的 （选填“A”或“B”）。
(2)该艇船头的尖锐设计，是为了减小航行时的 ；它由内河航行到海洋，其吃水深度会 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
(3)该艇受到敌方雷达照射时能够 （选填“吸收”、“反射”或“发射”）更多的电磁波，达到“隐身”效果。
(4)若该无人艇在某次直线航行动力测试中.采用柴油模式总消耗柴油，航行的总路程为。设发动机当前消耗柴油质量占总消耗柴油质量的百分比为，图丙为对应发动机输出功率，图丁为对应该艇的航行速度，表格中数据为相应阶段内行驶距离.在和两段距离内该艇的发动机输出功率相同，航行速度也相同（图像中未画出），柴油发动机效率为35%。则在此次动力测试中，完全燃烧柴油放出的热量为 （已知：，）。
D 0-10% 10%-60% 60%-65% 65%-95% 95%-100%
s 4.65Km
23．燃气热水器是一种方便、快捷且不受天气影响的洗浴设备。某款燃气热水器的结构和工作原理示意图如图所示。使用时先通电，绿色指示灯亮，再打开冷水阀和燃气管上的燃气阀；然后打开热水阀，电子点火器点火红色指示灯亮，燃气在燃烧器内燃烧，产生1700°C的高温烟气，同时风机工作，高温烟气上升，流经热交换器，将从A点处流入热交换器的冷水加热，产生的热水从B点处源源不断地流出热交换器，低温烟气从排烟管排出。关闭热水阀时，热水器停止加热。
(1)排烟管利用风扇加快气体流动速度，排烟管内气体的压强 （选填“大于”或“等于”）烧烧室内气体的压强，使烟气只从排烟管流出；
(2)某次洗浴过程中，热交换器在15min内将体积为200L的水的温度升高30℃，则水吸收的热量是多少？[，]
(3)在（2）中的洗浴过程中，该燃气热水器的耗气量（热水器正常工作1h消耗的燃气体积）为。该燃气热水器铭牌上标注二级能效，请你通过计算判断该标注是否正确。（能效等级根据热效率来划分，其中三级能效的热效率大于或等于84%，二级能效的热效率大于或等于89%，一级能效的热效率大于或等于98%；燃气的热值为）
24．阅读短文，回答问题：
载人飞艇
某飞艇如图甲所示，其气囊体积巨大，采用轻质材料制作。飞艇升空靠浮力来实现，水平飞行和驱动飞艇上的发电机工作都是依靠发动机燃烧燃油来提供动力，即发动机输出的能量用于做推动功和辅助功。推动功是指克服空气阻力推动飞艇水平飞行做的功，辅助功是指发动机驱动飞艇上发电机工作所做的功，辅助功的功率恒定。
当飞艇低速（v≤12m/s）水平直线飞行时，其受到的空气阻力F阻与速度v的关系如图乙所示。飞艇部分参数见表。忽略气囊厚度及气囊外其他部分受到的浮力。
空载质量（不含氦气） 3780kg 气囊总容积 4300m3
发动机额定输出功率 5×107W 辅助功的功率 5×104W
发动机效率 40% 最大速度 70km/h
(1)飞艇上的发电机是利用电磁感应原理工作的，发电时将 能转化为电能；
(2)当发动机内的燃油燃烧得更充分时，燃油的热值将 。（选填“变大”“变小”或“不变”）
(3)下列关于飞艇的说法，其中正确的是_____。（只有一个选项正确，请将选项字母填到横线上）
A．飞艇匀速下降过程中，重力不做功
B．飞艇匀速上升过程中，浮力不做功
C．飞艇上升遇冷空气降温，内能增大
D．飞艇匀速下降过程中，机械能减小
(4)将气囊充满氦气，此时飞艇最多可载 位乘客升空。已知每位乘客质量为60kg，空气密度为1.2kg/m3，氦气密度为0.2kg/m3，g取10N/kg。
(5)飞艇先、后以4m/s和10m/s的速度水平匀速直线飞行相同的时间，推动功分别为W1和W2.则W1：W2= 。
(6)在执行某次任务中，飞艇始终以5m/s速度水平匀速直线飞行，共消耗了12.5kg燃油。则此次飞行的距离为 km。（燃油热值q油=5×107J/kg）
参考答案
一、单项选择题（共7小题，每小题3分，共21分）
1 2 3 4 5 6 7
A C D D D A B
二、填空题（共9小题，每空1分，共27分）
8． 20
9．(1)80 15；(2)CD 小于
10．2.52×104 18 做功 功率
11．
12．热传递 做功 温度
13．热传递 不停地做无规则运动 大气压强
14．2×105 小于 压缩 比热容 100
15．高汤 高于
16．做功 压缩
三、实验题（共3小题，每空1分，共22分）
17．乙、丙 加热时间 升高的温度 水 沙子受热不均匀 加热时间的长短 质量 燃尽后
18．(1) 静止 向左 不变；(2)减小；(3)速度；(4)偏大 石块会沾水，将石块和水的总质量当做石块的质量，会导致石块质量测量偏大，体积不变，由可知可知，密度的测量值将偏大
19．(1)甲、乙 物质升高的温度；(2)甲、丙 加热时间 b ；(3)
四、计算题（共2小题，共12分）
20．(1)；(2)；(3)
解：（1）金属球的质量：
（2）不计热量损失，该液体吸收的热量：
该液体的比热容：
（3）该液体再吸收的热量后，该液体升高的温度：
所以该液体的末温：
21．(1)做功 不变 25；(2)比热容；(3)2000N；(4)37.5%
五、综合能力题（共3小题，每空1分，共18分）
22．(1)B；(2)阻力 变小；(3)吸收；(4)9×1010J 5
23．(1)小于；(2)2.52×107J；(3)热效率为93.3%，所以标注正确
24．(1)机械；(2)不变；(3)D；(4)8；(5)4∶25；(6)20km

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