第十二章素養(yǎng)綜合檢測(cè)機(jī)械能和內(nèi)能一、選擇題(每小題4分,共24分)1.(跨學(xué)科·體育與健康)(2024江蘇靖江期中)在江蘇省第二十屆運(yùn)動(dòng)會(huì)青少年部女子排球賽(13-14歲組)決賽中,我市實(shí)驗(yàn)初中女子排球隊(duì)代表泰州參加比賽勇奪亞軍。如圖所示是比賽中運(yùn)動(dòng)員發(fā)球的場(chǎng)景,排球離手后向上飛行時(shí)(

)A.動(dòng)能增大,重力勢(shì)能減小B.動(dòng)能增大,重力勢(shì)能增大C.動(dòng)能減小,重力勢(shì)能減小D.動(dòng)能減小,重力勢(shì)能增大D解析排球離手后在向上飛行的過程中,排球的質(zhì)量不變,高

度變大,重力勢(shì)能變大,速度減小,動(dòng)能減小。2.(2022江蘇連云港中考)關(guān)于溫度、熱量和內(nèi)能,下列說(shuō)法

正確的是

(

)A.0℃的冰塊內(nèi)能為0B.溫度高的物體含有的熱量多C.汽油機(jī)做功沖程汽缸內(nèi)燃?xì)獾膬?nèi)能增加D.兩個(gè)發(fā)生熱傳遞的物體之間一定存在溫度差D解析一切物體都具有內(nèi)能,故A錯(cuò)誤;熱量是一個(gè)過程量,不

能說(shuō)“含有”或“具有”熱量,故B錯(cuò)誤;汽油機(jī)在做功沖程

中把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,燃?xì)獾膬?nèi)能減小,溫度降低,故C錯(cuò)

誤;兩個(gè)物體發(fā)生熱傳遞的條件是兩物體間存在溫度差,故D

正確。3.(跨學(xué)科·體育與健康)(2024江蘇南京南師附中樹人學(xué)校期中)為了提高全校師生的身體素質(zhì),學(xué)校買回了乒乓球發(fā)球機(jī),如圖甲所示。如果乒乓球發(fā)球機(jī)在同一高度以大小相同的初速度朝不同方向分別發(fā)出a、b、c三個(gè)質(zhì)量相同的乒乓球,如圖乙,若不計(jì)空氣阻力,則下列說(shuō)法正確的是(

)甲

乙A.整個(gè)過程中,c球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變B.三個(gè)乒乓球在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能不守恒C.使球落向桌面的力的施力物體是發(fā)球機(jī)D.落到桌面時(shí)三個(gè)乒乓球的動(dòng)能相等D解析整個(gè)過程中,c球的運(yùn)動(dòng)方向和速度大小都發(fā)生了變

化,所以c球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變,故A錯(cuò)誤;由于不計(jì)空氣阻力,三

個(gè)乒乓球運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒,故B錯(cuò)誤;乒乓球受到重力

作用而下落,所以使乒乓球落向桌面的力的施力物體是地球,

故C錯(cuò)誤;乒乓球發(fā)球機(jī)在同一高度以大小相同的初速度朝

不同方向分別發(fā)出a、b、c三個(gè)乒乓球,由于乒乓球發(fā)出時(shí)

所處的高度和速度大小都相同,則機(jī)械能是相同的;不計(jì)空氣

阻力,三個(gè)乒乓球的機(jī)械能是守恒的,所以三個(gè)乒乓球到達(dá)桌

面時(shí)的機(jī)械能相同,由于高度相同,重力勢(shì)能相同,則動(dòng)能也相同,所以三個(gè)乒乓球落到桌面時(shí)的速度相同,D正確。4.汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)中,能量轉(zhuǎn)化方式與圖示“爆炸”

過程相同的是

(

)A.吸氣沖程

B.壓縮沖程C.做功沖程

D.排氣沖程C解析如圖所示,在實(shí)驗(yàn)中通過做功方式將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械

能,該過程對(duì)應(yīng)著汽油機(jī)工作循環(huán)中的做功沖程,故C正確。5.(2024江蘇徐州礦大附中期中)下列各物理量,不是用比值法定義的是(

)A.功

B.功率

C.比熱容

D.熱值A(chǔ)解析功等于力與力的方向上通過的距離的乘積,用公式表

示為W=Fs,沒有用到比值法;功率是功與時(shí)間的比值,用公式

表示為P=

,采用了比值定義法;比熱容是指某種物質(zhì),在溫度升高(或降低)時(shí)吸收(或放出)的熱量與它的質(zhì)量和升高

(或降低)的溫度的乘積之比,用公式表示為c=

,采用了比值定義法;熱值是燃料完全燃燒時(shí)放出的熱量與其質(zhì)量之比,

用公式表示為q=

,采用了比值定義法。6.(新課標(biāo)·質(zhì)疑創(chuàng)新)(2024江蘇南京玄武外國(guó)語(yǔ)學(xué)校期中)在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,將質(zhì)量為2kg、初溫為25℃的水加熱,當(dāng)水吸收6.72×105J的熱量后,水溫會(huì)升高[c水=4.2×103J/(kg·℃)]

(

)A.100℃

B.75℃

C.80℃

D.105℃B解析由Q吸=cmΔt得,Δt=

=

=80℃;理論上水的末溫t=Δt+t0=80℃+25℃=105℃,但標(biāo)準(zhǔn)大氣壓

下,水的沸點(diǎn)為100℃,水的溫度升高到100℃將不再上升,則

水的實(shí)際溫度會(huì)升高100℃-25℃=75℃。易錯(cuò)提醒本題易錯(cuò)選C,知道水在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸點(diǎn)為100℃,并且水沸騰時(shí)溫度不變是正確解題的關(guān)鍵。二、填空題(每空2分,共30分)7.蕩秋千也有學(xué)問,在越蕩越高的歡樂中,享受的是激情與健身的歡欣。如圖所示,小明同學(xué)在蕩秋千。他從A點(diǎn)自由出發(fā),經(jīng)過最低點(diǎn)B和與A點(diǎn)等高的C點(diǎn),到達(dá)右側(cè)最高點(diǎn)D返回。經(jīng)測(cè)量,D點(diǎn)高于A點(diǎn)和C點(diǎn)。小明到達(dá)B點(diǎn)時(shí),受力

(選填“平衡”或“不平衡”),如果小明在A、C兩點(diǎn)的姿勢(shì)相同,小明在這兩點(diǎn)的機(jī)械能總量分別為EA、EC,則EA

(選填“<”“>”或“=”)EC,D點(diǎn)位置比A高的原因是

。小明通過做功使自身機(jī)械能增加不平衡<解析由題意知,小明到達(dá)B點(diǎn)時(shí),運(yùn)動(dòng)方向在改變,不是平衡

狀態(tài),受力不平衡;他從A點(diǎn)自由出發(fā)(初速度為0、動(dòng)能為0),

經(jīng)過與A點(diǎn)等高的C點(diǎn)時(shí),重力勢(shì)能等于A點(diǎn)時(shí)的重力勢(shì)能,但

動(dòng)能不為零,故在C點(diǎn)機(jī)械能總量比在A點(diǎn)的大。人在秋千

上,不靠外力做功,而秋千越蕩越高,是因?yàn)槭幥锴У娜瞬粩?/p>

調(diào)節(jié)重心的位置,使自身機(jī)械能增加,所以從A點(diǎn)到D點(diǎn),人的

機(jī)械能增加,所以D點(diǎn)位置比A點(diǎn)高。8.(新獨(dú)家原創(chuàng))載重貨車下山時(shí),即使不踩油門,其速度也會(huì)越來(lái)越大,這是由于

(填能量轉(zhuǎn)化),為了減小車速,司機(jī)要不時(shí)地踩踏剎車踏板,剎車片溫度會(huì)不斷升高,甚至?xí)粺龎?這是由于有一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為

。因此若是下山路途較長(zhǎng),汽車要經(jīng)常停下來(lái),用水龍頭向車輪閘片部位噴水,這是用

的方式減小車輪閘片的內(nèi)能。熱傳遞重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能內(nèi)能解析載重貨車下山時(shí),即使不踩油門,其速度也會(huì)越來(lái)越

大,這是由于其重力做功,將重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,動(dòng)能越來(lái)

越大,速度也越來(lái)越大;踩踏剎車踏板的過程中,克服摩擦力

做功,有一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,導(dǎo)致剎車片的溫度不斷升

高;用水龍頭向車輪閘片部位噴水,這是利用水吸熱,通過熱

傳遞的方式給閘片降溫。9.(2024江蘇啟東期中)如圖所示在配有活塞且內(nèi)壁光滑的厚壁玻璃筒里放團(tuán)硝化棉然后迅速壓下,將會(huì)看到

的現(xiàn)象,此實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)論是對(duì)

(選填“硝化棉”或“筒內(nèi)氣體”)做功,它的內(nèi)能會(huì)增加。硝化棉的內(nèi)能是通過

方式改變的。該現(xiàn)象出現(xiàn)后松手,活塞將會(huì)

(選填“上升”“下降”或“靜止”),此時(shí)能量轉(zhuǎn)化關(guān)系與圖2中汽油機(jī)

(選填“甲”或“乙”)工作過程一致;若某臺(tái)汽油機(jī)1s內(nèi)對(duì)外做功20次,則飛輪轉(zhuǎn)速是

r/min。

甲

乙圖2圖1硝化棉燃燒筒內(nèi)氣體熱傳遞上升甲2400解析將活塞迅速下壓,看到的現(xiàn)象是硝化棉燃燒;說(shuō)明對(duì)筒

內(nèi)氣體做功,筒內(nèi)氣體內(nèi)能增大,溫度升高,壓縮過程中,活塞

的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為筒內(nèi)氣體的內(nèi)能;硝化棉的內(nèi)能是通過熱傳

遞的方式改變的;該現(xiàn)象出現(xiàn)后松手,活塞將會(huì)上行,內(nèi)能轉(zhuǎn)

化為機(jī)械能,甲中汽油機(jī)兩個(gè)氣門關(guān)閉,活塞下行,是做功沖

程,乙中汽油機(jī)兩個(gè)氣門關(guān)閉,活塞上行,是壓縮沖程;故該現(xiàn)

象中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系與甲工作過程一致,內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能;

汽油機(jī)1s內(nèi)對(duì)外做功20次,即1s內(nèi)飛輪轉(zhuǎn)40圈,所以飛輪的

轉(zhuǎn)速是2400r/min。10.(跨學(xué)科·物理學(xué)與工程實(shí)踐)(2024江蘇如皋期中)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)常用水作為散熱劑是因?yàn)樗?/p>

較大;水冷的原理是通過流動(dòng)的冷卻液(由水、防凍劑、添加劑組成)包裹缸套和缸頭,通過

(選填“做功”或“熱傳遞”)使發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)能減少,溫度降低。發(fā)動(dòng)機(jī)的水箱內(nèi)裝有質(zhì)量為20kg的水,當(dāng)溫度升高5℃吸收

J的熱量\[c水=4.2×103J/(kg·℃)\]。比熱容熱傳遞

4.2×105

解析因?yàn)樗谋葻崛葺^大,相同質(zhì)量的水和其他物質(zhì)比較,

升高相同的溫度,水吸收的熱量多,所以用水作為散熱劑,冷

卻效果好;水冷的原理是冷卻液從缸套和缸頭吸收熱量,使缸

套和缸頭的溫度降低,是通過熱傳遞使發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)能減少,溫度降低;20kg的水溫度升高5℃吸收的熱量:Q吸=c水

mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×20kg×5℃=4.2×105J。三、解答題(11題10分,12題12分,13題14分,14題10分,共46分。解答第11題時(shí)應(yīng)有必要的解題過程)11.小明學(xué)習(xí)了熱學(xué)知識(shí)后想估算家中燃?xì)庠顭畷r(shí)的效率,

他在燒水壺中裝入V=2.5L的水,測(cè)得燒水前的水溫為20℃,

將水加熱至100℃,立即關(guān)閉燃?xì)?燒水前、后燃?xì)獗淼氖緮?shù)

變化“ΔV=0.105m3”,他查得燃?xì)獾臒嶂祋=4×107J/m3,水的

密度ρ=1.0×103kg/m3,水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃)。求:(1)水吸收的熱量;(2)燃?xì)庠顭畷r(shí)的熱效率。解析

(1)已知V=2.5L=2.5dm3=2.5×10-3m3,m=ρV=1.0×103kg/m3×2.5×10-3m3=2.5kg,加熱至100℃的水吸收的熱量為Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×2.5kg×(100℃-20℃)=8.4×105J;

(2)燃?xì)馔耆紵懦龅臒崃縌放=ΔVq=0.105m3×4×107J/m3=

4.2×106J,燃?xì)庠顭畷r(shí)的熱效率為η=

×100%=

×100%=20%。12.(新考法·分析論證)(2023江蘇蘇州立達(dá)中學(xué)期中)在探究“物體動(dòng)能的大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中,讓質(zhì)量不同的鐵球從斜面的同一高度由靜止釋放,撞擊同一木塊,能將木塊撞出一段距離。如圖甲所示。請(qǐng)回答下列問題:

(1)從同一高度由靜止釋放的目的是

,

該實(shí)驗(yàn)的目的是研究鐵球的動(dòng)能大小與

(選填“質(zhì)量”或“速度”)的關(guān)系。(2)該實(shí)驗(yàn)是通過觀察

的大小,從而判斷出

(選填“鐵球”或“木塊”)具有動(dòng)能的大小?？刂畦F球到達(dá)水平面時(shí)的速度相同質(zhì)量木塊被撞后移動(dòng)距離鐵球(3)如圖乙是“魔罐”,橡皮筋兩頭分別固定在“魔罐”的頂

部和底部,中間系一個(gè)鉤碼,當(dāng)將“魔罐”在實(shí)驗(yàn)裝置的水平

面上滾出后,它能自動(dòng)滾回來(lái),請(qǐng)判斷:“魔罐”

(選

填“可能”或“不可能”)滾回初始位置;若將“魔罐”由靜

止在實(shí)驗(yàn)裝置的斜面上滾下,它也能沿斜面自動(dòng)滾回來(lái),請(qǐng)判

斷:“魔罐”

(選填“可能”或“不可能”)滾回初始位置。不可能可能解析

(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求可知,從同一高度由靜止釋放的目

的是控制鐵球到達(dá)水平面時(shí)的速度相同;實(shí)驗(yàn)過程中,釋放高

度相同,鐵球質(zhì)量不同,故該實(shí)驗(yàn)的目的是研究鐵球的動(dòng)能大

小與質(zhì)量的關(guān)系;(2)實(shí)驗(yàn)中,是通過觀察木塊被撞后移動(dòng)距離的大小反映鐵球

對(duì)木塊做功的多少,從而判斷鐵球具有動(dòng)能的大小,這是轉(zhuǎn)換

法的運(yùn)用;(3)“魔罐”在開始滾動(dòng)的時(shí)候,具有動(dòng)能,滾動(dòng)的過程中,

“魔罐”的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為橡皮筋的彈性勢(shì)能,當(dāng)動(dòng)能為0時(shí),彈性勢(shì)能達(dá)到最大,“魔罐”開始自動(dòng)往回滾動(dòng),在“魔罐”滾

回來(lái)的過程中橡皮筋的彈性勢(shì)能減小,罐子動(dòng)能增大,彈性勢(shì)

能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,在實(shí)驗(yàn)裝置的水平面上滾出后,它能自動(dòng)滾回

來(lái),若在光滑的水平面上滾出后,它能滾回初始位置;從斜面

上滾下時(shí),“魔罐”與斜面之間存在著摩擦力,所以“魔罐”

的機(jī)械能會(huì)減小,即一部分機(jī)械能會(huì)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,故“魔罐”

滾下來(lái)后不能滾回初始位置。13.(新考法·設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn))(2023江蘇蘇州吳中期中)如圖所示,甲、乙、丙三圖中的裝置完全相同。燃料的質(zhì)量相等,都是10g,燒杯內(nèi)液體的質(zhì)量和初溫也相同。

甲

乙

丙

丁(1)比較不同燃料的熱值,應(yīng)選擇

兩圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn),燃料

完全燃燒放出的熱量,是通過

來(lái)反映的;(2)比較不同物質(zhì)吸熱升溫的特點(diǎn):①應(yīng)選擇

兩圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn);②不同物質(zhì)吸熱的多少是通過

來(lái)反映的。甲、乙溫度計(jì)示數(shù)的變化甲、丙加熱時(shí)間③關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的變量控制,下列要求中不正確的是

。A.采用相同的加熱方法B.燒杯中分別裝入相同體積的不同液體C.使用相同的燒杯D.控制液體初溫相同B④如果質(zhì)量和初溫均相同的a、b兩種液體,吸熱后它們的溫

度隨時(shí)間變化的圖像如圖丁所示,由圖可以看出,a、b兩種液

體的比熱容之比為

。冬天,小華想自制一個(gè)暖手袋,

若只能從a或b中選一種液體裝入暖手袋中作為供暖物質(zhì),則

應(yīng)選擇

(選填“a”或“b”)液體。b1∶2

解析

(1)比較不同燃料的熱值,要用不同的燃料,加熱質(zhì)量

相同的同種液體,應(yīng)選擇甲、乙兩圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn);燃料完全燃燒

放出的熱量,是通過溫度計(jì)示數(shù)的變化來(lái)反映的。(2)比較不同物質(zhì)吸熱升溫的特點(diǎn):①需要燃燒相同的燃料,

確保相同時(shí)間放出的熱量相同,加熱相同的時(shí)間,比較質(zhì)量和

初溫相同的不同液體升高的溫度,故選擇甲、丙兩圖進(jìn)行實(shí)

驗(yàn);②根據(jù)轉(zhuǎn)換法,不同物質(zhì)吸熱的多少是通過加熱時(shí)間來(lái)反

映的;③采用相同的加熱方法和使用相同的燒杯,目的是控制

不同液體吸熱相同;因不同液體密度不同,根據(jù)m=ρV知,相同體積的物質(zhì)的質(zhì)量不同,不符合要求;由于液體蒸發(fā)的快慢與

溫度有關(guān),溫度越高,蒸發(fā)越快,故實(shí)驗(yàn)時(shí)最好控制液體的溫

度相同;④如果質(zhì)量和初溫均相同的a、b兩種液體,吸熱后它

們的溫度隨時(shí)間變化的圖像如圖丁所示,由圖可以看出,升高

相同的溫度,b的加熱時(shí)間是a的2倍,則b的比熱容是a的比熱

容的2倍,即a、b兩種液體的比熱容之比為1∶2;因質(zhì)量相等

的a和b兩種液體,在升高相同溫度時(shí),b吸熱多,b的吸熱能力

強(qiáng),比熱容大,根據(jù)Q=cmΔt,質(zhì)量相同的a、b液體降低相同的

溫度,b放熱多效果好,故從a、b中選一種液體裝入暖手袋中作為供暖物質(zhì),應(yīng)選擇b液體。14.(2023江蘇徐州云龍期中)閱讀短文,回答問題。熱阻當(dāng)物體或物體的不同部分之間存在溫度差時(shí),就會(huì)發(fā)生熱傳

遞。熱傳導(dǎo)是熱傳遞的一種方式,物體對(duì)熱量的傳導(dǎo)有阻礙

作用,稱為熱阻,用R表示。物體的熱阻與物體在熱傳導(dǎo)方向

上的長(zhǎng)度L成正比、與橫截面積S成反比,還與物體的材料有

關(guān),關(guān)系式為R=

,式中λ稱為材料的導(dǎo)熱系數(shù),不同材料的導(dǎo)熱系數(shù)一般不同。房屋的墻壁為了保溫,往往使用導(dǎo)熱系

數(shù)較小的材料。如果墻壁一側(cè)是高溫環(huán)境,溫度始終為t1,另一側(cè)是低溫環(huán)境