专题05 内能及利用专练（解析版）

专题05内能及利用知识要点：分子热运动（扩散现象，分子间作用力，分子间存在间隙），内能（改变内能的方式，温度，热量和内能关系），比热容，热机（四个冲程），热机的效率（分子间作用力）用细线把很干净的玻璃板吊在弹簧测力计下面，记住其示数。使玻璃板水平接触水面，然后稍稍用力向上拉玻璃板，如图所示，则测力计的示数（）A．不变，因为玻璃板的重力不变B．变大，因为玻璃板沾水使得总质量变大从而总重变大C．变小，因为玻璃板受到了浮力的作用D．变大，因为玻璃分子与水分子之间存在引力【答案】D【详解】因为玻璃和水接触在一起，并且玻璃分子和水分子间的距离在引力作用的范围内，故水分子和玻璃分子之间存在相互作用的引力，故向上拉玻璃板时，弹簧测力计的读数将变大，故D符合题意，ABC不符合题意。故选D。（分子）在自然的尺度中，从微观世界到无垠的宇宙，存在着各种各样的物质。下列物质中，自然尺度最小的是（）A．浩瀚星空中的天体 B．远飞的大雁C．奔驰的骏马 D．人类的大敌“新冠病毒”【答案】D【详解】从微观世界到无垠的宇宙，存在着各种各样的物质，以下几种物质中，浩瀚星空中的天体尺度最大，其次是奔驰的骏马，再次是远飞的大雁，尺度最小的是新冠病毒，肉眼不能看到，故D符合题意，ABC不符合题意故选D。（分子间作用力）在天宫课堂中，王亚平将一朵花朵折纸放水膜上，花朵竟然神奇地绽放了（如图所示），下列知识与这一现象的形成有关的是（）A．分子间存在引力B．分子间存在斥力C．分子间存在间隙D．分子在不停地做无规则运动【答案】A【详解】水膜实验中，王亚平把花朵折纸放在水膜上，带来花朵绽放的效果，这是由于折纸受水膜张力自动打开，而水膜具有张力是因为液体表面层的分子间隙较大，分子间表现为引力，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。（扩散现象）做完广播体操后，来到餐厅，妈妈为你端上香喷喷的早餐。关于人能闻到食物的香味，下列说法不正确的是（）A．是一种扩散现象B．是由于分子不停地做无规则运动产生的C．温度越高，香味越浓D．温度越高，香味越淡【答案】D【详解】闻到了食物香味，这表明分子都在不停地做无规则运动，属于扩散现象；分子做无规则运动的快慢与温度有关，温度越高，热运动越剧烈，香味越浓。故ABC正确，不符合题意，D错误，符合题意。故选D。（改变内能的方式）以下描述中的“发热”现象，其改变内能的方式与其他三个不同的是（）A．锯木头锯条发热 B．铁丝反复弯折后发热C．阳光下路面发热 D．搓手时手掌发热【答案】C【详解】A．锯木头时锯条发烫，是摩擦生热，属于做功改变物体的内能；B．反复弯折铁丝，人对铁丝做功，铁丝的内能增加，温度升高，是通过做功改变物体的内能；C．阳光下路面发热是热传递改变内能；D．用力搓手，手会发热，这是通过做功的方式增加内能的。综上，故ABD相同，C不同，故C符合题意。故选C。（改变内能的方式）关于图所示的热现象，说法正确的是（）A．图甲中炙热的铁水具有内能，冰冷的冰块没有内能B．图乙中冬天搓手取暖是将内能转化为机械能C．图丙中用湿毛巾冷敷降温是通过热传递的方式减小人体的内能D．图丁中能量转化与汽油机做功冲程能量转化都是机械能转化为内能【答案】C【详解】A．不管物体温度高低，都具有内能，一切物体都具有内能，故A错误；B．冬天搓手取暖是通过做功的方式改变手的内能，此过程中将机械能转化为内能，故B错误；C．用湿毛巾冷敷降温，湿毛巾从人体吸收热量，使人体降温，内能减小，所以是通过热传递的方式减小人体的内能，故C正确；D．向下压活塞，对筒内空气做功，空气内能增加，温度升高，将机械能转化为内能；汽油机做功冲程是将内能转化为机械能，二者能量转化不同，故D错误。故选C。（温度、热量和内能关系）关于温度、热量、内能，以下说法正确的是（）A．0℃的冰没有内能，分子不运动B．一个物体温度升高，它的内能增加C．物体的温度越低，所含的热量越少D．物体内能增加，一定要从外界吸收热量【答案】B【详解】A．因为物体的分子永不停息地做无规则的运动，所以任何物体都有内能，0°C的冰仍具有内能，故A错误；B．物体的温度升高时，分子的无规则运动速度也变快，物体的内能增加，故B正确；C．热量是一个过程量，要用“吸收”或“放出”来表达，而不能用“具有”或“含有”来修饰，故C错误；D．物体内能增加，可以是外界吸收热量，也可以是其它物体对它做功，故D错误。故选B。（温度、热量和内能关系）下列关于温度、热量和内能的说法中正确的是（）A．物体吸收热量，温度不一定升高，内能一定增加B．物体吸收热量，内能不一定增加，温度一定升高C．物体的温度越高，具有的热量越多D．物体内能增加时，温度一定升高【答案】A【详解】AB．物体吸收热量，内能一定增加，但温度不一定升高，如晶体的熔化过程，故A正确、B错误；C．物体温度越高,含有的热能越多，热量是过程量，不能用具有、含有等描述，故C错误；D．晶体在熔化过程中持续吸热，物体内能增加时，但温度保持不变，故D错误。故选A。（比热容）水的比热容较大，下列事例中与它的这一特性无关的是（）A．冬天，暖气设备用热水供暖 B．海陆风的形成C．空调房间里放盆水可以增加湿度 D．用水冷却汽车发动机【答案】C【详解】A．因为水的比热容较大，相同质量的水和其它物质比较，降低相同的温度，水放出的热量多，所以冬天暖气设备用热水供暖。故A不符合题意；B．因为水的比热容比泥土、沙石的比热容大，白天，太阳照射下海岸和海水吸收相同的热量，海水温度上升慢;海岸吸热后，温度上升快，热空气上升，微风从海洋吹向陆地，形成海风；而夜晚，海岸和海水放出相同的热量，但水的比热容大，海水温度降低得少，海面气温较高，空气上升，风就从陆地吹向海上，形成陆风。故B不符合题意；C．空调房间放盆水增加湿度，是利用水的蒸发，增加水蒸气的含量。故C符合题意；D．因为水的比热容较大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以用水冷却汽车发动机。故D不符合题意。故选C。（比热容）汽车发动机用水作冷却液，是因为水的（）A．比热容大 B．密度大 C．体积大 D．内能大【答案】A【详解】因为水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以人们用冷水冷却发动机。故选A。（内能的利用）如图所示，在试管里注入少量的水，用软木塞塞紧管口，用酒精灯加热。一会儿试管里的水沸腾了，水蒸气把软木塞向上冲起。下面解释正确的是（）A．这个过程与内燃机的做功冲程类似B．试管内水的内能增加是通过做功方式改变C．酒精燃烧时是内能转化为化学能D．管内水蒸气的内能减少，温度降低，在试管口变成白色的热空气【答案】A【详解】B．用酒精灯加热，是通过热传递的方式使得水的内能增加，产生大量水蒸气，故B错误；C．酒精灯燃烧时，把化学能转化为内能，故C错误；D．水蒸气对木塞做功，水蒸气的内能转化为木塞的机械能木塞冲出；此时水蒸气的内能减少，温度降低，液化为小水滴，即我们看到的白雾，故D错误；A．在汽油机的做功冲程中，燃气膨胀做功，将内能转化为机械能，所以汽油机的做功冲程是此原理的应用，故A正确。故选A。（四个冲程）图所示为某四冲程内燃机的一个工作循环中的四个冲程。其中，做功冲程是（）A．B．C． D．【答案】D【详解】A．进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，故A不符合题意；B．进气门关闭，排气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，故B不符合题意；C．进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程，故C不符合题意；D．进气门关闭，排气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程，故D符合题意。故选D。（热值）2022年5月10日，搭载天舟四号货运飞船的长征七号运载火箭，在我国文昌航天发射场升空，成功进入预定轨道。长征七号运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有（）A．较大的比热容 B．较低的沸点C．较大的热值 D．较小的质量【答案】C【详解】A．比热容是表示物质吸热或散热能力的物理量。比热容大表示吸热或散热能力强。故A不符合题意；B．沸点是液体沸腾时的温度。沸点低说明该液体容易沸腾。故B不符合题意；C．热值是燃料的一种特性，热值大的燃料在完全燃烧相同质量的燃料时，释放的热量更多。运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，是因为液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，能够释放更多的热量，故C符合题意；D．物体所含物质多少叫做质量。质量小表示所含物质较少。故D不符合题意。故选D。（热机的效率）内燃机的能量流向图如图所示。内燃机的效率为（）A．7% B．28% C．31% D．34%【答案】D【详解】内燃机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，所以，结合能量流向图可知，该内燃机的效率为34%。故选D。（能量守恒定律）关于能量守恒定律，下列说法正确的是（）A．能量可以凭空消失B．能量可以凭空产生C．能量在转化和转移过程中，能量的总量保持不变D．热机在工作的过程中不遵循能量守恒定律【答案】C【详解】ABC．由能量守恒定律可知，能量既不能凭空产生，也不会凭空消失，当能量从一个物体转移到其他物体或从一种形式转化为其他形式时，总量保持不变，故AB错误，C正确；D．能量守恒定律适用于自然界中任何形式能的相互转化，热机的工作过程也遵循能量守恒定律，故D错误。故选C。（分子间作用力）在2021年12月9日的航天员太空授课中，王亚平老师把一滴蓝色颜料滴入水球中，如图所示，水球很快就变成一个蓝水球，这是___________现象，这种现象说明了分子在不停地___________，同时说明分子之间存在___________。【答案】

扩散

做无规则运动

空隙【详解】[1][2][3]王亚平老师把一滴蓝色颜料滴入水球中，水球很快就变成一个蓝水球，这说明水分子与蓝色颜料分子互相接触时彼此进入对方，这种现象叫扩散现象，扩散现象表明分子在不停地做无规则运动，同时也说明了分子之间存在空隙。（改变内能的方式）如图，烧瓶内盛有少量水，给瓶内打气，当瓶塞跳起后，气体膨胀对外做功，这个过程是通过的______方式改变物体的内能｡【答案】做功【详解】改变物体的内能方式有热传递与做功，给瓶内打气，当瓶塞跳起后，气体膨胀对外做功，这个过程是通过的做功的方式改变物体的内能。（改变内能的方式）如图所示，小华从滑梯上滑下，他与滑梯接触面间的摩擦是______________摩擦（选填“滚动”或“滑动”）。下滑过程中，小华的臀部有灼热的感觉，这是通过________的方式改变了臀部的内能（选填“热传递”或“做功”）。当他滑至水平面时，还会继续向前运动是由于他具有___________。【答案】

滑动

做功

惯性【详解】[1]小华从滑梯上滑下，他的臀部与滑梯接触面间发生滑动，所以他与滑梯接触面间的摩擦是滑动摩擦。[2]下滑过程中，小华的臀部与滑梯接触面间发生摩擦，克服摩擦做功，将机械能转化为内能，所以是通过做功的方式改变臀部的内能的。[3]一切物体都有保持原有运动状态不变的性质，这个性质就是惯性。小华是运动的，由于他具有惯性，所以当他滑至水平面时，还会继续向前运动。（比热容，热值）用某型号天然气热水器烧水，完全燃烧热值为3.2×107J/m3的天然气0.125m3，放出热量________J；若该热水器的加热效率为84%，则能将40kg初始温度为20℃的水加热至________℃，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。【答案】

4.0×106

40【详解】[1]燃烧0.125m3的天然气放出的热量Q放=qV=3.2×107J/m3×0.125m3=4.0×106J[2]水吸收的热量Q吸=Q放η=4.0×106J×84%=3.36×106J水升高的温度水的末温t=t0+Δt=20℃+20℃=40℃（比热容）图甲是“比较不同物质的吸热能力”的实验装置。（1）两支试管里水和煤油的质量_______（选填“相同”或“不同”）；（2）相同时间内，水吸收的热量_______（选填“大于”、“等于”或“小于”）煤油吸收的热量；（3）由图乙可知，________的吸热能力更强。【答案】

相同

等于

水【详解】（1）[1]根据控制变量法，比较不同物质的吸热能力试验中,用相同的加热装置，对质量相同、初温相同的水和煤油进行加热。（2）[2]比较不同物质的吸热能力实验中，用加热时间的长短来比较物质吸收热量的多少，所以同时间内，水吸收的热量等于煤油吸收的热量。（3）[3]由乙图可知，质量相同的水和煤油，吸收相同的热量，煤油的温度变化大，根据可知，水的比热容大，即水的吸热能力更强。（比热容）小林同学为了探究不同物质的吸热能力，选用了如图甲所示的装置进行实验，在相同烧杯中装有初温相同的水和煤油，用相同的酒精灯进行加热，根据实验数据绘制了如图乙的温度与时间变化关系图像。（1）若在组装甲实验装置时发现温度计的玻璃泡触碰到了杯底，应该将图甲装置中的______（选填“A处向上”、“B处向下”）适度调整；（2）烧杯内水和煤油两种液体的______（选填“质量”或“体积”）应当相等；（3）若加热时间相同，则水吸收的热量______煤油吸收的热量。据图乙可知，水的吸热能力______煤油的吸热能力（前两空均选填“大于”、“小于”或“等于”），因此通常选择______作为汽车发动机冷却液（选填“水”或“煤油”）；（4）若水的比热容为，根据图乙中的数据可知，煤油的比热容为______。【答案】

A处向上

质量

等于

大于

水

【详解】（1）[1]安装甲实验装置时发现温度计的玻璃泡与杯底触碰到了，因为需要用酒精灯的外焰加热，应该将A处向上适当调整一些，使得温度计的液泡浸没在液体中且不接触烧杯底部。（2）[2]探究物质吸热能力的实验中，需要控制不同物质的质量相同，不是其体积，故在两个完全相同的烧杯中分别装入质量、初温都相同的水和煤油。（3）[3]用相同的酒精灯加热，相同时间内酒精灯放出的热量相同，所以相同时间内水吸收的热量等于煤油吸收的热量。[4]让质量相同的不同物质加热相同的时间，即吸收的热量相同，看温度的变化值，温度变化值大的物质吸热能力弱，比热容较小，图乙中水升高的温度小于煤油升高的温度，说明了水的比热容大于煤油的比热容，故水的吸热能力大于煤油的吸热能力。[5]水的比热容大于煤油的比热容，质量相同且升高温度相同时，水能吸收更多的热量，所以发动机应选择水作为冷却液，保证能够有良好的冷却效果。（4）[6]根据图像可知，质量相同时，加热5min时煤油升高的温度是水升高温度的2倍，根据可知。所以其比热容是水的比热容的一半，水的比热容为，所以煤油的比热容为。（热值）如图所示，甲、乙、丙的装置完全相同。燃料的质量都是10g，烧杯内液体质量和初温也相同。（1）比较不同燃料的热值，应选择______两图进行实验，燃料完全燃烧放出的热量，是通过______来反映的（选填“温度计上升示数”或“加热时间”）；（2）比较不同物质吸热升温的特点：①应选择______两图进行实验：需要的测量器材：天平、温度计、______；②不同物质吸热的多少是通过______来反映的（选填“温度计示数”或“加热时间”）；③如果质量和初始温度均相同的A、B两种液体，吸热后它们的温度随时间变化的图像如图所示，______液体的比热容较大。【答案】

甲乙

温度计上升示数

甲丙

秒表

加热时间

B【详解】（1）[1][2]比较不同燃料的热值，燃料的种类应该不同，所以应选择甲乙；燃料燃烧的热量被液体a吸收，使液体a的温度上升，因此可以通过观察温度计上升的示数来比较燃料燃烧释放的热量。（2）[3][4]比较不同物质吸热升温的特点，应该控制吸收的热量相同，所以选甲丙；实验时燃料在相同时间释放出相同的热量，因此对时间进行计量，故需要时间测量工具秒表。[5]使用相同的燃料，在相同时间内放出的热量是相同的，液体吸收的热量也是相同的。因此可以通过加热时间来确定物质吸热多少。[6]根据可知，质量和初温均相同的A、B，吸收相同的热量（加热相同时间），A的温度变化量大于B的温度变化量。所以B的比热容大。（比热容）如图所示，磨刀师傅磨菜刀时，手拿菜刀用力反复摩擦磨石，使刀变得更加锋利。磨刀时，若手接触刀刃会感觉“烫手”，有经验的师傅磨刀时总是边洒一些水边磨刀，请分析说明刀刃“烫手”以及洒水磨刀的原因。【答案】见解析【详解】磨刀时，磨刀石和刀具相互摩擦，刀克服摩擦做功，使菜刀的内能增加，温度升高，刀的温度远高于手的温度，手接触菜刀，手与刀之间发生热传递，手吸热升温，摸起来感觉“烫手”；因为水的比热容较大，同质量的水，升高相同的温度能吸收更多的热量，磨刀时洒水可以显著降低刀刃的温度，避免刀因过热而受损。阅读短文，回答问题。科学家在四冲程发动机的基础上发明了“六冲程引擎”发动机。这种引擎在完成四冲程工作后，会把水注入汽缸，使水瞬间变成水蒸气，从而带动活塞运动，产生第五冲程，为汽车提供动力，第六冲程让水蒸气排放到冷凝器，变成可再次注入汽缸的水。“六冲程引擎”发动机的优点是环保、效率高，“六冲程引擎”发动机比传统四冲程发动机效率可提高40%，在一定程度上能够缓解如今由于能源供应短缺而导致的能源危机。（1）汽油机在做功冲程里，高温、高压的燃气推动活塞向下运动，对外做功，将内能转化为______能；（2）若汽车发动机以恒定功率输出，在爬坡的时候减慢车速，目的是______；（3）“六冲程引擎”发动机第五冲程相当于四冲程汽油机的______冲程；如果这种单缸六冲程内燃机飞轮转速是1800r/min，则该发动机每秒钟对外做功___