初中物理内能解答题

有如图所示的两套相同装置，分别在两个燃烧皿中放入质量相同的不同燃料，点燃后加热质量相等的同种液体，通过比较燃料     （选填“燃烧相同时间”或“全部燃烧” $)$后温度计示数的变化，来判断两种燃料的热值的大小。燃料燃烧，　　转化为内能，用比热容　　的液体可以使实验现象更明显。（实验中液体没有沸腾）

汽油机作为汽车的“心脏”，在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈地燃烧，将　　能转化成　　能，一辆汽车一年行驶三万公里，消耗汽油 $2t$，这些汽油完全燃烧放出　　 $J$的热量。 $\left(q_{\mathit{汽油}}=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}\right)$

某学校建了一个植物园，园内有一个温室大棚，大棚内设计了模拟日光和自动调温系统，对大棚进行照明、保温和加热。冬季白天有日光的时候，灯泡不亮；白天开启该系统的保温功能，晚上开启该系统的加热功能。大棚照明调温功能的原理电路图如图所示。已知电源电压恒为 $220V$， $R_1$和 $R_2$是两个电热丝（不考虑温度对电阻的影响），保温时 $R_1$与 $R_2$的电功率之比为 $1:3$， $R_2=30\Omega$， $L$是标有“ $220V$， $100W$”的灯泡。请解答下列问题：

（1）灯泡正常工作时的电阻多大？

（2）开启加热功能时开关 $S_2$处于　 　（选填“断开”或“闭合” $)$状态。

（3）若每天保温状态和加热状态各连续工作 $10h$，一天中电热丝放出的热量完全由该植物园自产的沼气提供，其热效率为 $50\%$，则每天需要完全燃烧多少立方米的沼气？（已知热值 $q_{\mathit{沼气}}=1.8\times {10}^{7}J/m^3)$

如图所示是汽油机的　　冲程。

如图甲是家用电暖器，利用电热给煤油加热取暖。如图乙为其简化的电路原理图，已知电阻 $R_1>R_2$，铭牌见下表。在电暖器跌倒时，跌倒开关 $S$自动断开，切断电源，保证安全。电暖器有“高温档”、“中温档”和“低温档”三个档位，解答下列问题：

（已知 $c_{\mathit{煤油}}=2.1\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$， ${\rho }_{\mathit{煤油}}=0.8\times {10}^3\mathit{kg}/m^3)$

（1）煤油温度升高 ${20}^{°}\text{C}$时，吸收了多少焦耳的热量？

（2） $R_1$的阻值是多少？（写出必要的文字说明）

（3）某同学用两个阻值和 $R_1$、 $R_2$均相同的电热丝串联，制成一个新的电热器，将它接在家庭电路中工作 $11\mathit{min}$，产生的热量是多少？

额定电压	$220V$
煤油体积	$25L$
功率选择	$1500W/1100W/400W$三挡可调
操作方式	手动

2011年3月，日本发生了强烈地震并引发了海啸，对福岛核电站造成了很大的破坏，如图甲所示。

（1）核电站是利用能来发电的，其能量是原子核发生了核　裂　（选填“裂变”或“聚变” $)$；

（2）由于一系列的爆炸，使得大量的核燃料外泄，周围的人们处在核污染中。图乙中　　是核辐射标志；

（3）为了给处于高温中的核反应堆外壳降温，消防员通过喷水的方法来有效降温，这是用　　的方法来改变内能的；

（4）如果核电站每年需要 $50t$的核燃料，而同等规模火电站每年需要 $6\times {10}^{6}t$的煤炭。 $6\times {10}^{6}t$的煤炭完全燃烧放出的热量为多少？（煤炭的热值为 $3\times {10}^{7}J/\mathit{kg})$。

（5）“能源和环境”是世界各国共同面临的问题，保护环境、节约能源要从我做起。下列说法中需要改正的是　　。

$A$．尽可能用太阳能热水器代替电热水器

$B$．养成及时关掉水龙头和人走关灯的习惯

$C$．用洗脸水冲厕所，将废报纸、空酒瓶等送到废品收购站

$D$．及时将生活垃圾，废电池装在一起丢入垃圾箱。

世界上很多发明都是受到生活现象的启发而萌生的。比如蒸汽机和汽油机都是热机，它们工作时，能的转化过程是    　，喜欢探究的小明同学做了如图甲、乙所示的实验，其中　　（选填“甲”或“乙” $)$图可以反映汽油机的工作原理。如图丙所示，来回摩擦绳甲乙使金属筒的温度升高，这是通过　　的方式改变了金属筒的内能；当筒内的酒精蒸气将软木塞弹开后，周围的人能闻到酒精的气味，这个扩散现象说明了　　。

一款电热水壶工作时有两档，分别是加热档和保温档。其工作原理如图所示（虚线框内为电热水壶的发热部位），已知 $R_1=44\Omega$， $R_2=2156\Omega$，外界气压为一个标准大气压， $g=10N/\mathit{kg}$， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$，求：

（1）当开关 $S$置于　   　（选填“1”或“2” $)$时电热水壶处于加热档，它的功率是多大？

（2）保温状态下电路中的电流是多大？

（3）若将体积为 $1L$，初温为 ${20}^{°}\text{C}$的水烧开需要7分钟，求电水壶的加热效率 $\eta$．（结果保留一位小数）

为了比较两种液体的吸热能力，某实验小组用如图中两个相同的装置做实验，数据记录如表所示。

物理量 物质	质量 $/g$	初始温度 ${/}^{°}\text{C}$	加热时间 $/\mathit{min}$	最终温度 ${/}^{°}\text{C}$
液体1	50	20	5	45
液体2	50	20	5	68

（1）实验过程中，用加热时间相同比较升高的温度的方法来完成探究实验，通过分析表中数据可知　 　（选填“液体1”或“液体2” $)$的吸热能力较强。

（2）这组同学又对甲图中的加热情况进行分析，在某段时间内，质量为 $m_1$的液体1温度从 $t_0$升高到 $t$，共消耗了质量为 $m_2$的酒精，液体1的比热容为 $c$，酒精的热值为 $q$，则这段时间内液体1吸收的热量表达式 $Q_{吸}=$　　，酒精完全燃烧放出的热量表达式 $Q_{放}=$　　（两个表达式均用给出的字母表示）， $\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}$　　1．（选填“大于”、“小于”或“等于” $)$

某品牌电磁炉铭牌部分参数如图所示，现将其接入 $220V$电路中给锅内 ${25}^{°}\text{C}$的水加热 $5\mathit{min}$，锅内的水温度升高到 ${88}^{°}\text{C}$，已知 $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$，求：

（1）电磁炉在 $5\mathit{min}$内消耗的电能；

（2）假设电磁炉工作时产生的热量全部被水吸收，那么锅内水的质量是多少？

母亲为了给小林增加营养，买了一台全自动米糊机，如图（甲 $)$所示。米糊机的主要结构：中间部分是一个带可动刀头的电动机，用来将原料粉碎打浆；外部是一个金属圆环形状的电热管，用来对液体加热。如图（乙 $)$所示是米糊机正常工作时，做一次米糊的过程中，电热管和电动机交替工作的“ $P-t$”图象。表格内是主要技术参数。

额定容积	$1.5L$	加热功率	$1000W$
额定电压	$220V$	电机功率	$130W$
额定频率	$50\mathit{Hz}$	机器净重	$1.9\mathit{kg}$
整机尺寸	$232\times 174\times 298\mathit{mm}$

请问：

（1）米糊机正常工作时的电热管中的电流是多大？（计算结果保留两位小数）

（2）米糊机正常工作时做一次米糊，消耗的电能是多少？

（3）米糊机在正常工作状态下做一次米糊，若各类原料和清水总质量为 $1.5\mathit{kg}$，初温为 ${20}^{°}\text{C}$，米糊沸腾时温度是 ${100}^{°}\text{C}$，电热管的加热效率是多少？（已知原料和清水的混合物的比热容及米糊的比热容均为 $4.0\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$，计算结果保留百分数整数）。

混合动力汽车具有节能、低排放等优点，成为汽车研究与开发领域的重点。某新型混合动力汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池向车轮输送能量。当需要高速行驶或蓄电池的电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电。车速与所受阻力的关系如图所示。在某次测试中，由内燃机提供能量，汽车以 $50\mathit{km}/h$ 的速度匀速行驶了 $0.5h$ ，同时蓄电池的电能增加了 $5.4\times {10}^{7}J$ ，求：

（1）汽车牵引力做的功；

（2）若所用燃料的热值是 $4.5\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$ ，测试过程中消耗 $8\mathit{kg}$ 的燃料（假设燃料完全燃烧），则放出的总热量是多少？

（3）内燃机工作时转化成电能的效率。

一辆汽车为 $50\mathit{km}$ 长的新建大桥进行通车测试，如图所示。汽车总质量为 $1.5t$ ，以 $100\mathit{km}/h$ 的速度匀速通过大桥，受到的阻力是总重的0.08倍，全程消耗了 $4\mathit{kg}$ 的汽油。 $g$ 取 $10N/\mathit{kg}$ ，求汽车通过大桥；

（1）所需的时间；

（2）牵引力所做的功；

（3）汽油机的效率。 $\left(q_{\mathit{汽油}}=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}\right)$

利用如图甲所示的实验装置探究"沙子和水的温度变化与吸热的关系"。操作如下：

（1）在两烧杯中分别装入初温度相同且 　 　相等的沙子和水。

（2）用相同的酒精灯火焰加热，并用玻璃棒不断搅拌，每隔相同的时间记录一次温度，其中某时刻的温度如图乙所示，其示数为 　　 ${}^{°}\text{C}$ ．根据实验数据绘制成温度与时间的关系图象，如图丙所示；

（3）实验中，是通过比较 　　来间接反映沙子和水吸收的热量；

（4）分析图象可知，对于质量相等的沙子和水，升温较快的是 　　；若使两者升高相同的温度，则 　　吸收的热量较多，由此可见， 　　的比热容较大。

为了探究相同质量的不同物质在升高相同温度时，吸收热量的多少是否相同，某实验小组取相同质量的水和煤油放入两个相同的容器中，用同样的热源分别对它们加热，比较它们升高相同温度时吸收热量的多少。实验装置如图1所示。

（1）加热时，某一时刻在水中的温度计示数如图2所示，则此时水的温度是　24　 ${}^{°}\text{C}$。

（2）实验数据记录如表：

液体名称	液体质量 $m/g$	液体初温 $t_1{/}^{°}\text{C}$	液体末温 $t_2{/}^{°}\text{C}$	加热时间 $t/\mathit{min}$
水	200	20	30	12
煤油	200	20	30	6

分析以上实验数据可得：相同质量的不同种物质，升高相同的温度，吸收的热量　　（选填“相同”或“不同” $)$，　　的吸热本领更强（选填“水”或“煤油” $)$。

（3）根据以上表格的数据计算，当加热时间为 $12\mathit{min}$时，这些水吸收的热量是　　 $J$（水的比热容为 $4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$。