第十三章内能练习及答案-26

11．（2013•惠州一模）阅读短文，回答问题．2013年3月20日，东莞冰雹致多人死伤．冰雹中最大风力达14级，无情的龙卷风．强降雨和冰雹等自然灾害，带走了9人的生命，造成272人不同程度受伤，一些树主干及小果被冰雹打伤，部分蔬菜大棚倒塌或还有一些车辆的外壳受损．在另一时间，贵州台江县也遭遇特大冰雹灾害袭击直径达35毫米，平均重量18g，如图所示，冰雹砸伤20余人冰雹是从积雨云中降落下来的一种固态降水．那么冰雹是怎么形成的呢？冰雹，人们常称为雹．冰雹是在对流云中形成，当水汽随气流上升遇冷会凝结成小水滴，若随著高度增加温度继续降低，达到摄氏零度以下时，水滴就凝结成冰粒，在它上升运动过程中，并会吸附其周围小冰粒或水滴而长大，直到其重量无法为上升气流所承载时即往下降，当其降落至较高温度区时，其表面会溶解成水，同时亦会吸附周围之小水滴，此时若又遇强大之上升气流再被抬升，其表面则又凝结成冰，如此反覆进行如滚雪球般其体积越来越大，直到它的重量大于空气之浮力，即往下降落，若达地面时未溶解成水仍呈固态冰粒者称为冰雹．（1）龙卷风是一种涡旋：空气绕龙卷的轴快速旋转，龙卷风中心气压较小，近地面几十米厚的一薄层空气内，气压较大，气流被从四面八方吸入涡旋的底部，并随即变为绕轴心向上的涡流．（2）冰雹是地面上的水蒸气在上升过程中遇到冷空气液化后变成水，然后水随著高度增加温度继续降低，达到摄氏零度以下时，水滴就凝固成冰粒．（均填物态变化名称）（3）由于此次冰雹的重量较大，因此对人和蔬菜大棚倒塌或还有一些车辆等都受到不同程度的危害，若一块18g的冰雹从1000m的高空落下时重力势能转化为动能，若冰雹在此下落过程中温度升高了5℃，则这块冰雹吸收了189J的热量．（假设冰雹下落过程中状态不变，c冰=2.1×103J/（kg•℃））考点：流体压强与流速的关系；凝固与凝固放热特点；液化及液化现象；热量的计算．菁优网版权所有专题：其他综合题．分析：（1）在流体中流速越大的位置压强越小，流速越小的位置压强越大．（2）根据物质前后所处的状态判断发生的什么状态变化；（3）冰雹从高空下落，质量不变、高度减小、速度增大，据此分析能量变化，进而得出能量转化；知道冰雹的质量、比热容和温度变化，利用Q吸=cm△t求吸收的热量．解答：解：（1）龙卷风中心空气流动速度大、压强小，近地面几十米厚的一薄层空气内，气压较大，内外形成压强差，气流被从四面八方吸入涡旋的底部，并随即变为绕轴心向上的涡流．（2）冰雹是地面上的水蒸气在上升过程中遇到冷空气变成液态的水，发生的是液化；水随着高度增加温度继续降低，达到摄氏零度以下时，水滴变成固态的冰粒，发生的是凝固．（3）冰雹从高空下落，质量不变、高度减小、速度增大，重力势能变小、动能变大，将重力势能转化为动能；冰雹吸收的热量：Q吸=cm△t=2.1×103J/（kg•℃）×18×10﹣3kg×5℃=189J．故答案为：（1）小；大；（2）液化；凝固；（3）重力势；动；189．点评：本题以“龙卷风、强降雨和冰雹等自然灾害”为情景，考查了流体压强与流速的关系、物态变化、动能和重力势能的相互转化、热量的计算，虽知识点多、综合性强，但都属于基础，要求灵活运用所学知识分析回答．12．一个酒精灯里装有比热容为c、热值为q、质量为m的酒精，点燃酒精灯使酒精完全燃烧一半放出的热量为mq，酒精灯内剩余酒精的比热容为c．考点：热量的计算；比热容的概念．菁优网版权所有专题：计算题；应用题．分析：利用公式Q=mq求出完全燃烧一半酒精放出的热量；比热容是物质的一种特性，与物质的种类和状态有关，与质量的多少无关．解答：解：燃烧质量为m的酒精产生的热量：Q=mq；∵比热容是物质的一种特性，与质量的多少无关∴剩余酒精的比热容仍为c．故答案为：mq；c．点评：本题考查了热量的简单计算和学生对比热容概念的理解与掌握，是一道基础题目．13．近年来，我国汽车工业发展迅猛，各种新型汽车不断投放市场．下表是我国某品牌轿车的一次测试报告中的部分数据．车型某品牌轿车测试距离1OOkm消耗汽油9L受到阻力720N（1）汽油的热值q=3.3×107J/L．燃料完全燃烧放出热最的公式是Q=qV，式中V表示燃料的体积．请计算该品牌轿车在测试过程中，汽油完全燃烧放出的热量是多少？（2）该品牌轿车在测试讨程中，克服阻力所做的功是多少？考点：热量的计算；功的计算．菁优网版权所有专题：计算题；比热容、热机、热值；功、功率、机械效率．分析：（1）已知燃烧值与汽油的体积，应用Q=qV可以求出汽油释放的热量．（2）由W=Fs求出汽车做的功．解答：解：（1）汽油释放的热量：Q=qV=3.3×107J/L×9L=2.97×108J；（2）W=Fs=720N×100×103m=7.2×107J；答：（1）汽油完全燃烧释放的热量为2.97×108J．（2）克服阻力做的功7.2×107J．点评：本题考查了求汽油释放的热量与克服阻力所做功，是一道基础题．14．医生对病人进行脑部手术时，需要将体温降至合适的温度．准备手术之前，病人的心肺功能开始由心肺机取代．（1）心肺机的功能之一是用“电动泵”替代心脏博动，推动血液循环．如图，当线圈中的电流从a流向b时，线圈的左端为N极，活塞将向右运动，“动力泵”处于送血状态．（2）心肺机的另一个功能是用“热交换器”进行热量交换，通过血液循环调节体温．经监测，病人体温由17℃上升至正常体温37℃历时1h．在这段时间内，假设人体所需热量完全由热交换器提供，且不计人体散热，试求热交换器所做的有用功5.04×106J．（设病人质量为60kg，人体比热容与水相当为c=4.2×103J/（kg•℃）考点：热量的计算．菁优网版权所有专题：计算题；简答题；比热容、热机、热值．分析：（1）根据同名磁极相互排斥，得出活塞向哪运动，选择送血还是抽血；（2）知道人体的初温和末温、比热容、质量，利用吸热公式求人体吸热，即热交换器所做的有用功．解答：解：（1）当线圈中的电流从a流向b时，线圈的左端为N极，与磁铁N极排斥，活塞将向右运动，阀门K1打开，K2关闭，“动力泵”处于送血状态；（2）Q=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg•℃）×60kg×（37℃﹣17℃）=5.04×106J，W有用=Q=5.04×106J．故答案为：（1）右；（2）5.04×106J．点评：本题综合考查了热量的计算、磁极间的作用规律，涉及到物理知识的实际运用，有难度．15．用同一均匀的热源加热水的质量和温度变化的图线（如图所示），请回答下列问题：由图中可知，加热时间t1、t2和t3的大小顺序是t1＞t2＞t3；若t3=30s，则t2=50s，t1=80s．考点：热量的计算．菁优网版权所有专题：信息给予题；图析法．分析：同样质量的水，温度升高的越多，需要的热量越多，需要的加热时间越长，由此可知加热时间t1＞t2＞t3；因为Q吸=cm△t，同样质量的水，吸收的热量与温度的升高值成正比，求出吸收热量的大小关系；因为用同一均匀的热源，吸收热量与加热时间成正比，求出加热时间的大小关系，知道加热时间t3=30s，求t1、t2．解答：解：（1）∵Q吸=cm△t，∴10kg水温度升高15℃需要吸收的热量最少，升高40℃吸收的热量最多，又∵用同一均匀的热源，∴10kg水温度升高15℃需要的加热时间t3最小，10kg水温度升高40℃需要的加热时间t1最多，∴加热时间t1＞t2＞t3；（2）∵Q吸=cm△t，∴10kg水温度升高40℃、25℃、15℃吸收的热量：Q1：Q2：Q3=cm△t1：cm△t2：cm△t3=△t1：△t2：△t3=15：25：40=3：5：8，∵加热用同一均匀的热源，∴t1：t2：t3=3：5：8，∵t3=30s，∴t2=50s，t1=80s．故答案为：t1＞t2＞t3，50，80．点评：利用好“用同一均匀的热源”：吸热多少与加热时间成正比，是本题的关键．16．已知太阳辐射到地球的太阳能总功率为1.70×1017瓦，如果地球半径取6400千米，地日距离取1.50×1011米，试估计太阳向空间辐射的总功率为3.7×1026瓦．考虑大气层反射和太阳能热水器转化效率等因素，假定总的利用率为20%．试计算阳光垂直照射在集热面积为2米2的太阳能热水器上，6个小时后能使其中150升的水温度升高18℃．考点：热量的计算．菁优网版权所有专题：比热容、热机、热值．分析：根据太阳射到地球上的总功率可以求出以太阳为圆心，与太阳与地球间距离为半径的球面上获得的总功率，即太阳向空间辐射的总功率；求出热水器吸收的热量，然后根据热量公式的变形公式求出水升高的温度．解答：解：太阳辐射的总功率P=S=×4πL2=4×1.70×1017W×≈3.7×1026W；6h水吸收的热量Q=S热水器tη=×2m2×6×3600s×20%≈1.142×107J，∵ρ=，∴水的质量m=ρV=1×103kg/m3×0.15m3=150kg，∵Q=cm△t，∴水升高的温度△t==≈18℃；故答案为：3.7×1026W；18．点评：本题计算量大，计算时要认真细心，否则会出错．17．太阳向地球表面每平方米辐射光能的功率为1.4kw，今要用凹面镜制成的太阳灶烧水，并要使初温20℃，质量5kg的水在1200秒内沸腾，则太阳灶中凹面镜受光照面积的直径至少为1.6米．（已知该太阳灶的总效率为50%，水的比热容为4.2×103J/（㎏•℃），结果保留2位有效数字）考点：热量的计算．菁优网版权所有专题：计算题；应用题．分析：（1）知道水的质量、水的比热容、水的初温和末温，利用吸热公式Q吸=cm△t求水吸收的热量；（2）设太阳灶中凹面镜受光照面积的直径为d，凹面镜采光面积S=π（d）2，由题知1400W/m2×S×1200s×50%=Q吸，据此求出d的大小．解答：解：将水加热至沸腾需要吸热：Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×5kg×（100℃﹣20℃）=1.68×106J；设太阳灶中凹面镜受光照面积的直径为d，凹面镜采光面积S=π（d）2，由题知，1400W/m2×S×1200s×50%=1.68×106J，即：1400W/m2×π（d）2×1200s×50%=1.68×106J，解得：d≈1.6m．故答案为：1.6．点评：本题考查了学生对吸热公式Q吸=cm△t的掌握和运用，涉及到利用太阳能，分析题意得出“1400W/m2×S×1200s×50%=Q吸”是本题的关键．18．（2013•雨花台区一模）在探究物质熔化特点的实验中，实验小组测得1kg冰的温度随时间变化的图象如图所示．已知冰的比热容c1=2.1×103J/（kg•℃），设物质从热源吸热的功率恒定不变，根据图象解答下列问题：（1）在最初2min内，物质温度升高了40℃，则吸收的热量为8.4×104J，吸热功率为700W．（2）在t2=8min时，物质处于固液共存状态，从第4min至第8min吸收的热量为1.68×105J．（3）由图象可知该物质在液态时的比热容为4.2×103J/（kg•℃）．考点：熔化和凝固的探究实验；热量的计算．菁优网版权所有专题：比热容、热机、热值．分析：（1）掌握吸热公式和功率的概念．根据公式Q吸=cm△t求出吸收的热量，根据功率的概念，单位时间内吸收的热量即吸热功率．（2）根据图象分析第8分钟该物质处于哪种状态．是熔化前、熔化过程还是熔化后．根据吸热功率计算出4min吸收的热量．（3）根据图象得出该物质的熔点，确定物质，然后得出其比热容．知道水的熔点为0℃，比热容为4.2×103J/（kg•℃）．解答：解：（1）Q吸=c1m1△t=2.1×103J/（kg•℃）×1kg×40℃=8.4×104J．吸热功率P===700W；（2）由图象知，该物质在熔化过程中，温度保持不变，所以是晶体．当t=8min时，此物质处于熔化过程中，所以是固液共存态．从第4min至第8min时间为4min．吸收的热量Q吸′=Pt′=700W×4×60s=1.68×105J，（3）由图象知，此物质在熔化过程中保持0℃不变，所以