專題05《比熱容與機械能與內能的相互轉化》壓軸培優題型訓練【十大題型】TOC\o"1-3"\h\u【題型1做功改變物體內能】 1【題型2比熱容的概念及其計算】 2【題型3比熱容解釋簡單的自然現象】 5【題型4實驗比較不同物質吸熱的情況】 6【題型5熱量的計算】 7【題型6熱平衡方程的應用】 9【題型7四沖程內燃機的工作過程】 10【題型8有關熱機的計算】 11【題型9燃料的熱值及其計算】 13【題型10熱機的效率】 14【題型1做功改變物體內能】 1．（2023?新鄉一模）（多選）科學家讓嫦娥5號返回艙采取“打水漂”的方式返回地球。如圖，返回艙進入大氣層后從躍出點再次離開大氣層，然后從躍入點二次進入大氣層返回地面。下列說法正確的是（）A．返回艙進入大氣層后，由于受到慣性的作用繼續向前運動 B．返回艙進入大氣層溫度迅速升高，這是通過做功的方式改變內能 C．返回艙在力的作用下能“打水漂”，說明力是維持物體運動的原因 D．假如“打水漂”的過程中某刻所受力全部消尖，返回艙將做勻速直線運動2．（2022秋?陽信縣月考）（多選）將裝有酒精的金屬管固定在桌子上，并用塞子塞緊。快速來回拉動繞在管上的繩子，過一會兒塞子跳起來，如圖所示。則（）A．拉動繩子過程，金屬管溫度升高，內能增加 B．拉動繩子過程，管內酒精溫度不變 C．塞子跳起時，管內氣體溫度降低，內能減少 D．塞子跳起時，管內氣體內能全部轉化為塞子的機械能3．（2022秋?惠州期末）“神舟十一號”飛船發射的過程中，當火箭在大氣層中快速飛行時，會與大氣層發生劇烈摩擦，其溫度會（選填“升高”或“降低”），內能會（選填“增大”或“減小”），這是通過的方式來改變物體內能的。4．（2021秋?銅仁市期末）如圖，把一個底端密閉的薄壁金屬管固定在桌上，管里放一些酒精，管口用塞子塞緊，用繩子在管外繞幾圈并迅速地來回拉動，一會兒看到塞子被彈起。（1）拉動繩子克服摩擦做功，是將能轉化為能。（2）請說出該實驗中的某一現象并簡述其中原因。現象：。原因：。【題型2比熱容的概念及其計算】 5．（2023?宜昌）在兩個相同的燒杯中分別裝有質量和初溫相同的水和某種液體，用兩個完全相同的電加熱器對其加熱，每隔一段時間用溫度計分別測量它們的溫度，并畫出了溫度隨時間變化的圖像如圖，由圖像可知（）A．a液體比熱容小 B．b液體是水 C．0～3min內a液體吸收的熱量少 D．升高相同的溫度時，b液體吸收的熱量少6．（2022秋?祁東縣校級期中）（多選）如圖所示是用相同的電加熱器給a、b、c三種液體加熱時它們的溫度隨時間變化的圖像（忽略液體汽化導致的質量變化以及與環境間的熱傳遞），其中b、c質量相同。下列說法正確的是（）A．t1～t2時間內，物質a的溫度不變，內能增加 B．溫度從T1升高到T2時，a物質吸收的熱量比b多 C．a、b可能是同種液體，b的質量大于a的質量 D．b、c是不同種液體，b的比熱容大于c的比熱容7．（2023春?浦東新區校級期末）鋁的比熱容為900焦/（千克?℃），讀作，表示的物理意義是：質量為1千克的鋁，。質量相同的水和鋁相比，（填序號①“升高相同溫度，水吸收熱量較多”、②“降低相同溫度，鋁放出熱量較多”、③“吸收熱量相同，鋁升高溫度較少”、④“放出熱量相同，水降低溫度較少”）。8．（2022春?海安市期末）把涼的奶制品放入盛有熱水的保溫桶中，經過一段時間，它們的溫度隨時間變化的圖像如圖所示，奶制品與熱水的質量相同，則其中（選填“甲”或“乙”）代表奶制品溫度變化的圖象。若不考慮熱損失，在6min～8min過程中，水的內能（選“增大”、“減小”或“不變”）。從圖象可以發現，甲、乙的比熱容之比為。9．（2021秋?梁平區期末）質量相等、初溫相同的水和某種液體，用兩個相同的電加熱器分別給它們加熱，每隔一分鐘分別記錄一次水和某種液體的溫度，測得的數據如表：項目水某種液體時間/min012345012345溫度/℃151617181920151719212325（1）請根據測得的數據求出該液體的比熱容；[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]（2）要使100g該液體溫度從15℃升高到35℃，需要吸收多少熱量？10．（2022秋?南海區校級月考）閱讀短文，回答文后問題。牛頓冷卻定律當一個物體表面溫度比周圍環境高時，就會向周圍環境散熱，散熱快慢可以用單位時間內散失熱量的多少來表示。英國物理學家牛頓提出：物體散熱快慢與物體和周圍環境的溫度差成正比。后人研究發現，在溫度差不太大的情況下（小于15℃），這個結論符合實際散熱規律，稱為牛頓冷卻定律。如果散熱快慢用q表示，則牛頓冷卻定律可以表示為q＝k（t物﹣t環），其中k是散熱系數，與物體的表面性質、表面積、周圍環境性質等因素有關，和物質種類無關，如果上述因素相同，不同物質的散熱系數就相同。由于不同物質的比熱容不同，即使散熱快慢相同，它們降低相同溫度需要的時間也不同，根據降溫時間可以得到兩種物質比熱容的大小關系，從而可以進行比熱容的測量。（1）物體向周圍散熱，內能減少，這種改變內能的方式叫做；此外還有一種改變內能的方式是。物體溫度降低，內能（選“一定”或“不一定”）減少。（2）散熱快慢和下列概念中物理意義最接近的是。A.速度B.密度C.功率D.效率（3）一個物體溫度為30℃，周圍環境溫度保持20℃不變，此時物體的放熱快慢為q，當物體溫度降低到29℃時，散熱快慢為。（4）如圖甲所示，用兩個同樣的保溫杯分別裝滿水和鹽水，水和鹽水的溫度都是30℃，周圍環境溫度保持20℃不變，保溫杯敞開口，水和鹽水溫度隨時間變化的圖像如圖乙所示。已知水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃），鹽水的密度為1.1×103kg/m3，則鹽水的比熱容為J/（kg?℃）。【題型3比熱容解釋簡單的自然現象】 11．（2023秋?順德區校級月考）下列事例中利用了物質的比熱容特性的是（）A．干燥的天氣里在臥室放一盆水加濕 B．發現人中暑時，常在額頭上擦冷水降溫 C．建人工湖，調節周圍的氣候 D．北方的冬天，菜窖里放幾桶水，防止菜凍壞12．（2023?天橋區一模）同學們通過地理課的學習知道了，溫帶海洋性氣候的地區各月份平均氣溫變化小，而溫帶大陸性氣候的地區各月份平均氣溫變化較大。如圖所示。從物理的角度分析。形成這種現象的主要原因是：與砂石相比較，海水具有（）A．較大的內能，相同條件下，水溫變化較大 B．較小的內能，相同條件下，水溫變化較小 C．較小比熱容，相阿條件下，水溫變化較大 D．較大比熱容，相同條件下，水溫變化較小13．（2023?襄陽）2023年春節，襄陽市華僑城、關圣古鎮燃放煙花，現場人們聞到很濃的硝煙味道屬于現象。熱機工作時常用水降溫，這是利用了水的大的特性。14．（2023?夏邑縣模擬）熱島效應主要原因是城市建筑群密集、柏油路和水泥路面比郊區的土壤、植被吸熱能力弱且具有更大的吸熱率。在相同的日照情況下，城市地區比郊區升溫較（選填“快”或“慢”）。很多城市保護并增大城區的綠地、水體面積來減弱城市熱島效應，這主要是利用了水的的特點。15．（2020秋?天河區校級期中）小明探究城鄉溫差原因的興趣。暑假的某一天，他請學校興趣小組的同學分別到選定地點，于中午同一時刻測出測試點的氣溫，如下表。地點麻章城鎮居民區赤坎區商業區寸金橋公園廉江城鎮居民區龍海天海濱遂溪農村霞山市中心吉兆灣海濱徐聞農村雷州西湖公園氣溫（℃）36.137.23435.532.833.53732.534.234.5（1）氣溫最低的區域是；解析該區域氣溫低的主要原因；（2）請你為廣州市“創模”獻計獻策，提出兩種降低市中心環境氣溫的辦法：①；②。【題型4實驗比較不同物質吸熱的情況】 16．（2022秋?秦淮區期中）某實驗小組用如圖甲所示的裝置比較水和某液體的吸熱本領，所用的電加熱器完全相同。（1）加熱前，在一個燒杯中倒入質量為240g的水，為了完成實驗，需要在另一個相同燒杯中倒入質量240g（選填“大于”、“小于”或“等于”）的某液體。（2）假設電加熱器放出的熱量全部被液體吸收，并用圖像對實驗數據進行了處理（如圖乙）。實驗過程0～4min內，水吸收的熱量某液體吸收的熱量（選填“大于”、“小于”或“等于”）。進一步分析圖像可以得出：該液體的比熱容為J/（kg?℃）[已知c水＝4.2×103J/（kg?℃）]。17．（2023秋?鐵嶺月考）為了探究“不同物質的吸熱能力”，小科同學在兩個相同的容器中分別裝入質量、初溫都相同的甲、乙兩種液體，并且用相同的裝置加熱，如圖甲所示。（1）組裝器材應先固定圖中的（選填“A”或“B”）。實驗中，可以通過比較（選填“升高的溫度”或“加熱時間”）來反映兩種液體吸收熱量的多少。（2）加熱到4min時，甲液體的溫度如圖乙所示，此時溫度計的示數是℃。（3）通過實驗數據繪制的兩種液體溫度隨時間變化的圖象如圖丙所示。冬天，如果你想自制暖手袋，應選（選填“甲”或“乙”）液體作為供暖物質，其效果更佳。（4）上述實驗中，主要用到的科學探究方法有轉換法和法。18．（2023?南召縣模擬）兩個同樣的燒杯，內裝溫度、質量相同的水和某種液體，用同樣的酒精燈加熱，每隔1min記錄一次它們的溫度，測得如下數據：時間/min012345水的溫度/℃202224262830某種液體的溫度/℃202326293235回答下列問題：（1）在加熱時間相同的條件下，水吸收的熱量（填“＞”“＜”或“＝”）這種液體吸收的熱量；升溫快的是；（2）如果它們升高相同的溫度，吸收的熱量多；（3）由此可根據公式，推出C水C液（填“＞”“＜”或“＝”）。（4）根據以上數據可算出C液＝。【題型5熱量的計算】 19．（2022春?長寧區校級期中）下列事實中，最能說明物體吸收的熱量跟升高的溫度有關的是（）A．質量不相等的兩銅塊，溫度都升高20℃，它們吸收的熱量不同 B．質量相等的兩銅塊，溫度分別升高10℃和20℃，它們吸收的熱量不同 C．質量不相等的水和煤油，溫度都升高10℃，它們吸收的熱量不同 D．質量相等的水和煤油，溫度分別升高10℃和20℃，它們吸收的熱量不同20．（2022秋?成都期中）甲、乙兩物體的質量之比是3：1．吸熱之比是4：1，則它們升高溫度之比和比熱容之比可能分別是（）A．3：4，1：1 B．4：1，1：3 C．1：3，2：1 D．3：2，1：221．（2022秋?龍泉驛區校級月考）（多選）小葉同學用酒精燈對冰塊加熱，研究冰的熔化現象。圖中甲、乙兩條圖線中的一條，是他依據實驗數據繪制而成。已知m冰＝0.1kg，c水＝4.2×103J/（kg?℃），c冰＝2.1×103J/（kg?℃）。下列分析正確的是（）A．小葉繪制的是乙圖線 B．0～1min內冰塊吸收的熱量為2.1×103J C．1～3min內溫度雖然不變，但冰塊一定吸收熱量 D．如果酒精完全燃燒，酒精燈的加熱效率可以達到100%22．（2023秋?順德區校級月考）小紅在實驗室完成了水的凝固實驗，并描繪出水的溫度隨時間變化的關系圖線（如圖所示）。實驗時，水的質量為0.5kg，相同時間內水和冰放出的熱量相同，水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃），則AB段水放出的熱量為J，CD段冰放出的熱量為J，冰的比熱容為J/（kg?℃）。23．（2023?光山縣校級三模）“卡路里”簡稱“卡”，被廣泛使用在營養計量上。1卡等于標準氣壓下1g水的溫度升高1℃吸收的熱量，李明某次晨跑后，手機App軟件顯示：跑步30min，消耗能量400卡，跑步的平均速度為12.4km/h。李明此次晨跑通過的路程為km，消耗了J的能量。[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]24．（2021秋?宜州區期末）為了測定鉛的比熱容，把質量為200g的鉛塊加熱到98℃，再投入到80g的12℃的水中，混合后水的溫度為18℃．若不計熱損失，[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]求：（1）水吸收的熱量。（2）鉛的比熱容。25．（2021?鏡湖區校級自主招生）有一大塊平整的冰，溫度為0℃，在上面挖一個容積為V0＝1000cm3的洞，并用不導熱的泡沫塑料板覆蓋，上面挖一個小孔（如圖所示）。現在從小孔向洞里緩慢倒入溫度為100℃的水，至多能倒入多少千克的水而不溢出？已知水的密度ρ0＝1.0×103kg/m3，冰的密度ρ冰＝0.90×103kg/m3，水的比熱容c0＝4.2×103J/（kg?℃），冰的熔化熱（即1千克冰熔化成同溫度的水所需吸收的熱量）λ＝3.3×105J/kg。26．（2021秋?淮南月考）一輛汽車在平直公路上勻速行駛1h，消耗汽油10L，汽油完全燃燒放出的熱量有30%轉化為機械能。求：（汽油的熱值為4.6×107J/kg，密度為0.7×103kg/m3，g取10N/kg）（1）10L汽油完全燃燒放出的熱量是多少？（2）這段時間內該汽車發動機的功率是多少千瓦？（計算結果保留小數點后一位）【題型6熱平衡方程的應用】 27．（2022秋?舞陽縣期中）有兩只溫度和質量都相同的金屬球A和金屬球B，現將球A放入盛有熱水的杯中，熱平衡后水的溫度降低了3℃；把球A取出，再將球B放入這個杯中，熱平衡后，水的溫度又降低了3℃，不計熱損失，則（）A．球A吸收的熱量多 B．球B吸收的熱量多 C．球A的比熱容大 D．球B的比熱容大28．（2020秋?合陽縣期中）甲、乙兩種材料不同的金屬塊，它們的質量相等，同時投入沸水中充分加熱，先把甲金屬塊從沸水中取出投入一杯冷水中，熱平衡后，水的溫度升高了10℃取出甲金屬塊（不計水的質量變化），再把乙金屬塊由沸水投入該杯水中，熱平衡后又使水溫升高了10℃，則兩金屬塊的比熱關系是（）A．c甲＜c乙B．c甲＝c乙C．c甲＞c乙D．以上情況都有可能29．（2022秋?龍崗區期中）（多選）把兩只質量為m、初溫度為100℃的銅球和鐵球，分別投入兩杯質量也為m、初溫度為10℃的水中。不計熱損失，則它們分別達到熱平衡后，下列說法正確的是（已知二者比熱容：c銅＜c鐵）（）A．銅球放出的熱量比鐵球多 B．銅球降低的溫度比鐵球大 C．兩杯水吸收的熱量相等 D．放有鐵球的水溫度較高30．（2023?欒城區校級模擬）便攜燃料罐（圖）給戶外活動帶來了方便，罐內填充液化的丁烷（C4H10），打開氣罐時液態丁烷先（填物態變化），點燃丁烷，丁烷完全燃燒的產物為。標準大氣壓下，丁烷熱值為4.57×107J/kg，水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃），一罐120g的丁烷完全燃燒可以將kg水從20℃加熱到沸騰（結果保留一位小數）。31．（2021秋?金臺區期中）小明家過去做飯燒蜂窩煤，現在用煤氣灶。小明在學習了熱學的有關知識后，知道水的比熱容和密度分別是4.2×103J/（kg?℃）和1×103kg/m3，煤氣的熱值為4.2×107J/m3．他想估算一下自己家中每天煤氣灶燒水的效率。小明測得把1L、初溫為20℃的水升高50℃，消耗了10dm3煤氣。求：（1）水吸收的熱量為多少？（2）煤氣完全燃燒放出的熱量為多少？（3）煤氣灶燒水的效率為多少？32．（2022?淮北模擬）小明家過去燒水做飯燒蜂窩煤，現在用煤氣灶。小明在學習了熱學的有關知識后，知道水的比熱容是4.2×103J/（kg?℃），煤氣的熱值為4.2×107J/kg．他想估算一下自己家中每天煤氣灶燒水的效率。小明測得初溫為20℃、體積為5L水的溫度升高了50℃，消耗了50g煤氣。求：（1）水吸收的熱量為多少？（2）假設煤氣完全燃燒，煤氣灶燒水的效率為多少？【題型7四沖程內燃機的工作過程】 33．（2023秋?順德區校級月考）圖甲、乙、丙、丁為某單缸四沖程汽油機工作示意圖，下列說法中正確的是（）A．汽油機一個工作循環的正確順序是甲、乙、丙、丁 B．只有乙沖程能向外提供動力，其他沖程都是靠慣性運轉的 C．丙沖程中排出的廢氣不具有任何能量 D．丁沖程的原理與圖戊所示演示實驗的原理相同34．（2023?寬甸縣模擬）小剛制作了一個小蒸汽輪船如圖所示，蠟燭燃燒時將化學能轉化為內能。通過的方式使小瓶子里水的內能增加。點燃蠟燭一段時間后，小瓶子內的水汽化噴出產生動力，這一過程的能量轉化跟汽油機的沖程相同，都是將內能轉化為機械能。35．（2022秋?遂川縣期末）在如圖所示的四幅圖中，甲、乙是兩個演示實驗示意圖，與壓縮沖程原理相同的是圖所示的演示實驗；丙、丁是四沖程汽油機工作過程中的兩個沖程示意圖，汽油機利用內能來做功的沖程是。【題型8有關熱機的計算】 36．（2023?廬陽區校級模擬）如圖所示，甲、乙、丙、丁是單缸內燃機一個工作循環的四個沖程，該內燃機工作時飛輪轉速為2400r/min。以下說法正確的是（）A．該內燃機四個沖程正確的順序是丙、甲、丁、乙 B．該內燃機每秒完成20次做功沖程 C．丁沖程發生的能量轉化為機械能轉化為內能 D．甲、乙、丁三個沖程是靠飛輪的慣性完成的37．（2023秋?趙縣月考）家用轎車常用汽油機驅動，小明從轉速表上看到發動機的轉速為1800r/min，則發動機1s內，飛輪轉周，對外做功次，除做功沖程以外的其他沖程是依靠飛輪的來完成的。38．（2023?輝縣市校級模擬）如圖所示，在空氣壓縮引火儀的玻璃筒底部放一小團干燥的棉花，快速壓下活塞，可觀察到棉花著火燃燒。此過程中活塞對筒內氣體做功，氣體的內能，這與四沖程汽油機的沖程的能量轉化相同。某臺汽油機飛輪的轉速為3600r/min，在1min內，汽油機完成個工作循環。39．（2020秋?青羊區校級月考）如圖所示四缸發動機工作原理，內燃機通過連桿把四個汽缸的活塞連在一根曲軸上，并使各汽缸的做功過程錯開，在飛輪轉動的每半周里，都有一個汽缸在做功，其他三個汽缸分別在做吸氣、壓縮和排氣工作。四缸發動機的主要技術指標如如表所示，其中排量等于四個汽缸工作容積的總和，一個汽缸工作容積是指活塞從上止點到下止點所掃過的容積，又稱單缸排量，它取決于活塞的面積與活塞上下運動的距離。當發動機以最大功率工作時，曲軸轉速為5500r/min，燃油的熱值為4.5×107/kg。求當發動機以最大功率工作時，排量1.6L最大功率66kW（1）該發動機1min內做功多少J？（2）若每分鐘消耗汽油0.33kg，則此發動機的效率為多少？（3）在每一個做功沖程里，燃氣對活塞所做的功W1，為多少J？（4）做功沖程中燃氣對活塞的平均壓強多少Pa？【題型9燃料的熱值及其計算】 40．（2023秋?趙縣月考）實驗室有5kg酒精，用去一半后，剩余酒精的（）A．熱值減少一半 B．比熱容減少一半 C．比熱容、熱值都減少一半 D．比熱容、熱值都不變41．（2023?東港區校級二模）（多選）2022年11月29日23時08分，搭載神舟十五號載人飛船的長征二號F遙十五運載火箭在酒泉衛星發射中心點火發射，約10分鐘后，神舟十五號載人飛船與火箭成功分離，進入預定軌道，發射取得成功。下列說法正確的是（）A．火箭選用液態氫作燃料，是因為液態氫具有較大的熱值 B．火箭加速升空的過程中，火箭的動能增加，重力勢能增加 C．上升過程中，以載人飛船為參照物，宇航員處于靜止狀態 D．載人飛船進入預定軌道穩定運行時，處于平衡狀態42．（2023?曲靖一模）我國漢代曾發明過一種用做軍事信號的“孔明燈”，如圖所示，它其實就是一種燈籠。先用很輕的竹艘扎成框架，再用紙糊嚴，并在下面留口。在燈籠的下面固定一個小碟，在碟內放入燃料。點燃后，當燈籠內的空氣被加熱到一定溫度時，燈籠就能騰空而起。燈籠受到的空氣浮力可以用阿基米德原理計算，即F浮＝ρ空氣gV。溫度為20℃時，空氣密度為1.2kg/m3，如表給出了一些空氣密度和溫度的對應關系。溫度/℃90100110120130密度/kg?m﹣30.970.940.910.880.85（1）為了更容易起飛，孔明燈所用燃料選擇的主要依據是（選填“質量”、“密度”或“熱值”）。（2）根據表格中的數據，空氣的密度隨溫度的升高而。（3）孔明燈體積大約為0.02m3，環境氣溫為20℃，則孔明燈受到的空氣浮力為N。（4）孔明燈制作材料和燃料總質量為6g，燈內空氣的溫度要達到℃，孔明燈才能起飛（忽略燃料質量的變化）。43．（2023?古浪縣校級模擬）為了探究燃料燃燒時放出熱量的多少是否與燃料種類有關，小明同學設計了一個探究方案。（1）小明同學在實驗時應選用質量（選填“相同”或“不同”）的不同種類的燃料。（2）若燃燒放出的熱量用水吸收，則實驗中除了水的質量要相等外，你認為還應注意的問題：。（只要回答一種）（3）通過比較，可以得出燃料燃燒放出的熱量與燃料的種類有關。（4）為什么只能通過實驗比較燃料熱值大小，而不能通過實驗來測定熱量與燃料的熱值呢？若正確選擇裝置來測定燃料熱值，則測出的熱值將比真實值偏大還是偏小？其原因是：。44．（2022秋?岳陽縣校級月考）小明同學學習了燃料的熱值后，自己設計了一個實驗來探究煤油和菜籽油的熱值的大小關系。他組裝了如圖所示的裝置進行實驗，記錄結果如表：燃料加熱前的水溫/℃燃料燃盡后水溫/℃煤油2544菜籽油2534（1）為了保證實驗結論的可靠，小明同學選擇了兩套相同裝置，在實驗中還應控制的相同的量有：、。（2）你認為煤油和菜籽油兩種燃料中，熱值較大的是。（3）小明同學還想利用這種實驗方案計算出煤油和菜籽油的熱值，那么小明還需要補充的實驗儀器是：。利用此實驗方法計算出的熱值將比真實值（偏大/偏小）。【題型10熱機的效率】 45．（2021秋?成都期中）（多選）某單缸四沖程汽油機的氣缸活塞面積為30cm2，一個沖程活塞在氣缸中移動的距離是50mm，滿負荷工作時做功沖程燃氣的