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第十三章 内能知识要点、例题解析及针对练习

2022-06-23 来源:爱站旅游
导读第十三章 内能知识要点、例题解析及针对练习
第十三章 内 能

[基础知识]

1.分子热运动

⑴常见的物质是由分子、原子构成的。 ⑵不同物质在互相接触时,彼此进入对方的现象叫做扩散。扩散现象表明:①一切物质的分子都在不停地做无规则运动;②分子间存在间隙。 ⑶扩散现象与温度有关,温度越高,分子热运动越剧烈,扩散越快。 ⑷热运动:分子的无规则运动。 ⑸分子间存在着引力和斥力。

2.内能

⑴内能:物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和,叫做物体的内能。一切物体都具有内能。内能的单位是焦耳(J)。 ⑵物体的内能与温度有关。温度越高,分子热运动越剧烈,内能越大;温度趆低,内能趆小。 ⑶改变物体内能的两种方法:做功和热传递,它们在改变物体内能上是等效的。 ⑷热传递发生的条件:存在温差。

3.比热容(c)

⑴定义:一定质量的某种物质,温度升高时吸收的热量与质量和升高的温度的乘积之比,叫做这种物质的比热容。比热容是物质的一种属性,不同物质的比热容一般不同。 ⑵单位:焦每千克摄氏度【J/(kg·℃)】 ⑶水的比热容:4.2×103J/(kg·℃)。表示1kg水温度升高(或降低)1℃吸收(或放出)的热量4.2×103J。

4.热量

⑴在热传递过程中,传递能量的多少叫热量。 ⑵单位:焦耳(J)。 ⑶计算公式:Q吸=cm( t-t0 );Q放=cm(t0- t)。式中Q表示热量,单位J;c表示比热容,单位J/(kg·℃) ;m表示质量,单位kg; t0表示初温,单位℃;t表示末温,单位℃。

[例题解析]

【例1】用分子的观点对下列常见现象的解释,错误的是( )

A.花香四溢——分子不停地运动 B.热胀冷缩——分子大小随温度的变化而改变 C.食物腐败——分子发生变化 D.酒精挥发——分子间间隔变大

【例2】几位同学在对温度、热量和内能进行讨论时,有下面几种说法,其中正确的是( ) A.温度越高的物体,所含热量越多 B.水凝固时温度不变,它的内能也不变 C.物体的内能减少,一定是放出了热量 D.物体吸收了热量,温度不一定升高 【例3】下列事实中最能说明物质吸收的热量跟物质种类有关的是( )

A.体积相同的两杯水升高10℃吸热相同 B.质量相同的两块铜分别升高5℃、10℃吸热不同 C.体积相同的水和煤油都升高10℃吸热不同 D.质量相同的水和煤油都升高10℃吸热不同 【例4】学校物理兴趣小组的同学为了研究嘉陵江水污染情况,他们采集了一些江水样品,进行了如下研究:

①用实验室的天平和量筒测出样品的质量和体积,测量结果见表一; ②将样品倒入隔热装置中进行加热,用83W的恒定功率的电加热器进行加热(不计热损失),测出不同时刻样品的温度,测得数据见表二;

③用气压计测出当时的大气压,发现恰好为一个标准大气压。

表一: 量杯中水面到达的刻度/cm3 空烧杯的质量/g 空烧杯和水的总质量/g

150 25 177 表二:

时 间/min 0 2 4 6 8 10 12 14 16

温 度/℃ 21 37 53 69 85 101 101 101 101 第 1 页 共 4 页

⑴根据他们收集的数据,通过观察你能发现江水的哪些物理特性与纯水存在差别?

⑵通过计算你还能发现江水的哪些物理特性与纯水存在差别?(写出计算过程)

【例5】在相同的条件下,对质量为m1、比热容为c1的物质A和质量T/℃ B 为m2、比热容为c2的物质B均匀加热,物质A、B的温度随加热时间的变

A 化情况如图所示,根据图象分析可推断出正确的结论是( )

A.若c1=c2,则m1c2,则m1>m2

O t/min C.若m1=m2,则c1c2

【例6】用某种合金制成的小球,体积为10cm3,当它的温度从10℃升高到20℃时,吸收的热量为153J。已知合金密度为8.5×103 kg/m3,比热容为0.45×103J/(kg·℃)。⑴这个小球是实心还是空心的? ⑵若是空心,空心部分体积多大?

[例证练习]

1.泡茶时,水由无色变为有色,这是_______________的结果;冷水泡茶慢慢浓,这一事实表明_______________________________。

2.⑴“能堆起来的水”——拿一个小杯子,慢慢地向里面加入水,当水面平了杯口时,不要停下来,继续慢慢地加水,你会发现“水堆起来了”,这是因为____________________________。

⑵“不沉入水的硬币”——将一枚硬币轻轻放入一只盛满水的杯中的水面上(动作要轻,最好用一角的硬币),你会看到硬币“浮”在水面上,这里包含的物理道理是__________________。

3.冬天用力搓手,可使手暖和,这是用_______的方法改变内能;用热水袋使手暖和,这是用_______的方法改变内能。古人“钻木取火”或“划石取火”都是用_______方法使物体温度升高。

4.用“温度”、“内能”、“热量”填空:今天的天气很热,这里的“热”是指________;物体吸热升温,这里的“热”是指________;摩擦生热,这里的“热”是指________。

5.海南岛四面环海,正常情况下相比内陆地区早晚的气温变化较____(选填“大”或“小”),主要是因为海水的________比陆地____(选填“大”或“小”)。

6.质量为1g的某物体温度升高1℃需吸收的热量是0.88J,则组成该物体的物质比热容是________ J/(kg·℃);质量为50g的这种物质,其比热容将________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。

7.初温为t,质量为m的水吸收8.4×103J的热量后温度升高到60℃;初温为t,质量为m的水放出2.1×103J热量后温度降低到20℃,则t=______℃,m=______kg。

乙 T/℃ 8.质量和初温均相等的甲、乙两铜球,分别投入质量、初温也相同的

甲 水和煤油中,热平衡后取出两球,再将水和煤油混合,则______向______

传热。

9.用相同的酒精灯给质量相等的甲、乙两物质加热时,根据测量结果描绘出如图所示的温度—时间图象。由图可知,甲物质的比热容_____乙O t/min (第9题) 物质的比热容(填“>”、“=”或“<”),其中______物质是晶体。

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10.下列现象利用了分子引力的是( )

A.用粉笔在黑板上写字 B.将透明胶带按在写错的字上,用力把错字“揭”下来 C.钉子钉在墙上,钉子掉不下来 D.靠得很近的两滴水银自动结合成一滴 11.分子在不停地做无规则运动,能体现此规律的现象是【 】

A.细雨濛濛 B.桂花飘香 C.雪花飞舞 D.树叶凋落 12.下列现象中,通过做功改变物体内能的是【 】

A.阳光照射石板,石板温度升高 B.用火炉烧水,水的温度升高 C.两手相互摩擦,手发热 D.用热水泡脚,脚感觉暖和 13.下列说法正确的是( )

A.一个物体的温度升高时,它的内能可能不变 B.做功和热传递在改变物体内能时是等效的 C.水在沸腾过程中继续吸热,且温度不断升高 D.通风越好,供氧越充足,燃料的热值就越大 14.以下关于内能的说法正确的是( )

A.炽热的铁水具有内能 B.0℃的冰水没有内能 T/℃ 甲 C.物体运动得越快内能越大 D.物体温度越高,内能越大

乙 15.三个试管中分别装甲、乙、丙固体,在相同的加热条件下,甲、

丙 乙、丙的温度随时间的变化如图所示,关于甲、乙、丙之间的质量关系,

下列推测正确的是( )

O t/min A.甲的质量大于乙 B.甲的质量小于乙

(第15题)

C.乙的质量大于丙 D.乙的质量小于丙

16.质量为1kg的金属球在炉内烧热后放入一杯水中,达到共同温度后,发现球降低的温度恰等于水升高的温度。已知球的比热容是0.84×103J/(kg·℃),设水无汽化现象,热传递只在水和球之间进行,则水的质量为( )

A.1kg B.0.84kg C.0.5kg D.0.2kg

17.小明帮妈妈收拾阳台上的衣服,由于天气不好,有的衣服没干。细心的小明发现,黑色的衣服都干了,而白色的衣服没干。这是为什么?难道它们吸热本领不同?小明一肚子疑惑。物理学习中养成的探究的习惯促使他对这个问题进行了探究。

提出问题:黑色物体与白色物体哪个吸热本领大? 进行猜想:黑色物体吸热本领大。

请你设计一个实验方案证明(或否定)他的猜想。要求写出实验器材和实验步骤。

18.某学习小组进行200g冰的熔化实验,装置和图象分别如图甲、乙所示。

T/℃ 温度计 冰与水 酒精灯火甲

20 E B C D 34 36 b 高锰酸钾 c 0 A -10 0 2 乙

a t/min 酒精灯火丙

d ⑴根据图象判断下列说法是否正确,若不正确,请将错误之处圈出来并改正。 ①晶体在熔化时不断吸收热量,温度不断上升。②在C点时,物质处于固态。

⑵热量由酒精灯传递给冰,但不会反过来传递。这说明能量转化和转移具有________性,热传递只能由________物体传向________物体。

⑶DE段中,水的内能________。请你计算在DE段中水吸收的热量,应是__________。在用酒精灯给水加热的过程中,若酒精灯的热效率为40%,则酒精灯放出的热量是____________J。

⑷热量在水中如何传递呢?小张认为热可能是通过水的流动来传递的。小组探究如下: ①寻找方法:在水中加入一些红色的高锰酸钾颗粒,通过颗粒的运动来反映水的流动,这

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种方法在物理学中称作______法。

②进行实验:将水装入环形玻璃容器中,如图丙所示,将高锰酸钾颗粒放至a点,给该处加热,发现颗粒按照a→b→c→d→a的顺序运动起来。

③得出结论:从底部加热,水会循环流动起来,很快使水的温度________,这种现象叫做对流,能发生在各种气体和液体中。因此,家中的暖气片应该安装在房间的________(填“顶部”或“底部”)。

刚才小组的探究过程是:提出问题、猜想、寻找方法、 设计并进行实验 、得出结论。 ⑸炎热的夏天,小组的几位同学到山上游玩。爬到山顶上休息时,随身带的几瓶矿泉水都被晒成了温水。大家多么想喝上一口凉水呀!小张用毛巾擦汗时,想到了一个办法,大家终于喝上了凉水。他的办法是:_____________________________,原理是_____________________________。

19.把600g某金属块投入1.2kg、20℃的水中,水温升高到41℃。问:⑴水吸收了多少热量?⑵由于放热,金属块温度降低了200℃,那么这种金属的比热容是多少?

20.把200g、90℃的热水跟400g冷水混合,混合后的温度是30℃,求冷水原来的温度?(混合过程中无热量向外散失)

21.一个铜球体积是1cm3,当温度由10℃升到20℃时吸收了3.9J的热量,此球是空心还是实心?若把它放到足够多的水中静止时受到多大的浮力?【c铜=0.39×103J/(kg·℃),ρ铜 =8.9×103 kg/m3,取g=10N/kg】

22.医用酒精的质量分数为75%,即100g医用酒精中含纯酒精75g,其余25g 是蒸馏水,求医用酒精的比热容。【已知纯酒精的比热容是2.4×103J/(kg·℃)】

23.有一堆从河中捞出的湿砂子,测得其比热容为1.2×103J/(kg·℃)。已知干砂子的比热容为0.9×103J/(kg·℃),则按质量说,这堆砂子含水的百分比是多少?

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