第13章 内能与热机例题与习题
【例1】分别指出下列几句话中“热”的含义：
A．今天的天气真热；
B．物体吸热，温度升高；
C．用打气筒给自行车打气，气筒壁热了。
【分析】今天天气真热的“热”，是表示物体的冷热程度的，说明气温高，指温度。
物体吸热，温度升高，表示低温物体吸收热量，温度升高，这个“热”指的是热量。
C题说的气筒壁热了的“热”，是由于打气时，压缩气体做功，机械能转化为热能。因此这个“热因此这个“热”表示的是热能。
【解答】A．中的“热”指温度；
B．中的“热”指热量；
C．中的“热”指热能。
日常生活中说的“热”，含义是广泛的。单从热学角度来理解，有的“热”表示物体的温度高低；有的“热”表示物体的内能；有的“热”又是表示在热传递过程中吸收或放出热的多少，即热量的。因此，要注意区分。
【例2】下列说法中不正确的是 [ ]
A．温度为0℃的物体没有内能
B．温度高的物体内能一定多
C．物体的内能增加，它的温度一定升高
【分析】由于组成物质的分子永不停息地做无规则热运动，因此一切物体都有内能，即使在0℃，物体的分子仍在运动，且分子间仍有相互作用力，它们之间仍有动能和势能，也即仍有内能。A错。
内能的多少并不能简单地由温度高低来判断，必须同时考虑到物体所含的分子数以及分子间的势能等。某一物体虽然温度较低，但如果分子数多，内能也可以较大，某一物体温度虽高，但如果分子数少，内能也不一定大。B错。
物体的温度升高，分子运动速度加快，分子的动能增加，因此物体的内能也增加。但不等于说物体的内能增加，它的温度一定升高。因为内能是物体内所有分子动能和分子势能的总和，若分子势能增加了，即使物体的温度不升高，分子动能不增加，物体的内能仍能随分子势能的增加而增加，例如，冰在熔点熔化或同温度的水，温度保持不变，但内能增加。故C也错。
【解答】A，B，C。
【例3】在0℃的房间内，放在地面上的铅球 [ ]
A．具有机械能 B．没有机械能
C．具有内能 D．没有内能
【分析】机械能与物体的机械运动的情况有关。物体由于机械运动，被举高或发生弹性形变，它就具有机械能。如果物体没有运动，物体就没有动能，如果物体在地面上，以没有弹性形变，物体就没有势能，没有动能和势能的物体，没有机械能。一切物体不论它的温度高低如何，都具有内能。
【解答】C。
【例4】一个物体温度升高，则 [ ]
A．它含有的热量增加 B．它一吸收了热量
C．一定对物体做了功 D．它的内能增加
【分析】热量是表示在热传递的过程中，传递能量的多少，因此不能说物体“含有热量”，A错。一个物体温度升高，它的分子运动一定加快，内能增加，D正确。改变物体内能的方法能两种，做功和热传递，两种方法对改变物体的内能是等效的，因此不能肯定是做功或热传递。B、C也错。
【解答】D。
【例5】下列事例中，不属于通过热传递改变物体内能的是 [ ]
A．用酒精灯加热杯里的水
B．人晒太阳觉得暖和
C．金属小勺在热汤中放一段时间后会烫手
D．用打气筒打气，筒壁会发热
【分析】改变物体的内能有做功和热传递两种方式。A、B、C三项都是通过热传递将一个物体的内能转移到另一物体内。D中，打气筒打气时，压缩气体做功和克服摩擦做功，把机械能转化成内能，不属于通过热传递改变物体的内能。
【解答】D。
【例6】以下所述现象中属于通过热传递改变了物体内能的是 [ ]
A．将一段铁丝反复弯折，弯折处会发热
B．放在空气中的一杯热水会冷却
C．在转动的砂轮上磨车刀，车刀发热
【分析】不论物体是发热或是冷却，物体的温度都发生了变化，都是内能的改变，弯折铁丝是用力对物体做功，在转动的砂轮上磨车刀是摩擦力对车刀做功，所以都是通过做功改变物体热能，热水放在空气中，通过热辐射以及对流等方式向外传递了热能，而使自身的热能减少，温度下降，它是通过热传递方式改变内能的，所以应选B
【例7】下列说法中，哪些不是规范的物理语言 [ ]
A．铁钉的比热是0.46×103 J/(kg·℃)
B．桌子的比热是2.4×103 J/(kg·℃)
C．铁的比热是0.46×103 J/(kg·℃)
D．1kg铁的比热比lkg铜的比热大
【分析】 比热是表示物质的特性，而不是物体的特性。铁钉、桌子都是物体。
比热本身就是指单位质量温度升高1℃吸收的热量，显然是1千克某种物质的比热，从比热的意义上说是错误的。
【解答】A、B中的“铁钉”、“桌子”；D中的“1kg铁”、“1kg”都是不规范的物理语言。
【例8】判断下列说法中正确的是 [ ]
A．物质吸收的热量越多，它的比热就越大
B．物质的温度变化越小，它的比热就越大
C．把一个铁块分开，用其中一块测铁的比热，因为质量小了，所以测得的比热值就大了
D．单位质量的某种物质，温度升高1℃吸收的热量越少，比热就越小
【分析】 比热是物质的特性，同种物质无论如何分割，外部条件如何变化，比热的值都是一个定值。因此答案A、B、C都是错误的。
【解答】正确的选项是D。
【例9】有一高温物体被投入质量为10kg、温度为20℃的水中，如果传给水的热量是2.73×10６J，则水的温度会升高到多少度。
【分析】将热量的计算公式变形，然后代入数值即可求解。
[解]由公式Q吸=cm(t-t0)变形可得
t=Q/cm+t0=2.73×10６J/[4.2×103J/(kg·℃)×10 kg]+20℃
=65℃+20℃=85℃
【解答】水的温度会升高到85℃。
【例10】 一柴油机的飞轮转速为2400转/min，由此可推断，该柴油机每秒做功多少次？
【分析】 柴油机曲轴每转动2周完成一个工作循环，而柴油机每个工作循环只做功一次。
【解答】 因该柴油机飞轮转速为2400转/min=40转/s，即1s内完成20个工作循环，所以每秒做功20次。
填空题
1．我国许多城市中建有大型绿地，绿地中的人工湖具有“吸热”功能，盛夏时节能大大减弱周围地区的“热岛效应”若某一人工湖湖水的质量为1.0×，水温升高2OC，则湖水吸收的热量为 J。若这些热量被同等质量的砂石吸收（C砂石 2．做功和热传递都可以改变物体的内能。给自行车轮胎打气的气筒连续使用一段时间就会发热，这是由于 使气筒的内能 （第二空选填“减少”或“增加”） 6．焚烧生活垃圾放出的热量用来发电，是综合利用垃圾的一种方法，据资料显示，仅2001年全国城市生活垃圾就达 1.5×108t．若焚烧1t垃圾可放出1.5×1010J的热量，如果将 2001年我国的城市生活垃圾全部焚烧，则放出的热量是 J，它相当于 kg煤炭完全燃烧放出的热量（煤炭的热值为3.0×107J/kg）． 7．一台内燃机运行时各种能量损耗大致为：汽缸散热损失占25％，废气带走的能量占30％，摩擦等机械损耗占10％，则它的机械效率为 。 选择题 1．甲物体的比热容大于乙物体的比热容，若（ ） A．甲、乙质量相等，则甲吸收的热量一定多 B．甲、乙吸收的热量相等，则乙升高的温度一定多 C．甲、乙质量相等，它们升高的温度相同，则甲吸收的热量一定多 D．甲、乙质量相等，它们放出的热量也相等，则甲降低的温度一定多 2．铜块的质量与铅块质量之比是2∶1，如果它们升高的温度之比是2∶3，则它们吸收的热量之比是（ ） A．1∶4 B．4∶ C．4∶9 D．9∶1 3．近期煤价节节攀升，少数不法商贩将煤矸石破碎后掺在优质煤中高价销售，客户为了不上当，最恰当的方法是检测下列物理量的中( A ) A．热值 B．比热容 C．温度 D．质量 4．在标准大气压下，的水吸收了3.78×105J的热量后，其温度为( ) A B C D 5．关于温度、内能、热量三者之间的关系，下列说法正确的是( ) A．温度高的物体，内能一定大 B．物体温度升高，一定吸收了热量 C．物体吸收了热量，温度一定升高 D．物体温度升高，内能一定增加 6．下列事例中物体内能减少的是（ ） A．金属汤勺放进热汤中后会变得烫手 B．放入电冰箱中的食物温度降低 C．一块冰全部熔化成的水 D．“神舟”五号飞船返回舱进入大气层后表面升温 7．单缸四冲程汽油机工作时，有些冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成，只有一个冲程是不用靠飞轮的惯性来完成的，这个冲程是（ ） A．压缩冲程 B．做功冲程 C．吸气冲程 D．排气冲程 15下列事例中，做功改变物体内能的是（ ） A．用酒精灯加热烧杯中的水 B．冬天室内使用暖气取暖 C．用锯锯木板，锯条发热 D．盆中的热水温度逐渐降低 8．，“神舟”5号载人飞船在震天的轰鸣声中腾空而起，飞向太空。完成任务后于次日凌晨准确降落在内蒙古中部预定地区。返回舱进入大气层一段时间后，由于受空气阻力做匀速运动。返回舱匀速下降过程中（ ） A．重力势能减少，动能增加，内能增加 B．机械能减少，动能不变，内能增加 C．重力势能减少，动能增加，内能不变 D．机械能不变，动能不变，内能增加 9．将质量相同的三块金属甲、乙、丙加热到相同的温度后，放到表面平整石蜡上。经过一定时间后，观察到的现象如图所示。则三块金属的比热（ ） A．甲最大 B．乙最大 C．丙最大 D．一样大 图2 10．下列事例中利用热传递改变内能的是( ) A.太空中的陨石，坠入地球大气层，成为流星 B．从滑梯上滑下时，臀部有灼热的感觉 C.冬天手冷时，搓搓手就暖和了 D.夏天，广场上的石凳因太阳照射而发烫 11．在研究物体放出热量多少跟物质种类是否有关的实验中，提供的材料：(1)0.1千克的铜块；(2)0.1千克的铝块；(3)0.2千克的铜块；(4)0.3千克的铝块。应选用的材料是( ) A (1)与(2) B (1)与(3) C (2)与(4) D (3)与(4)。 12．（04山东青岛）将图3中的矿泉水从加热到，吸收的热量是（ ） A．5×105 J B. 4.2×103J C.9×103 J D.1.26×105J 图3 13．下列现象中，利用内能做功的是（ ） A．冬天在户外时两手相搓一会儿就暖和 B．车刀在砂轮的高速磨擦之下溅出火花 C．在烈日之下柏油路面被晒熔化了 D．火箭在“熊熊烈火”的喷射中冲天而起 14．小明从表中提供的信息中，得出以下几个结论，其中错误的是（ ） A．汽车发动机用水来冷却效果好 B．液体的比热容都比固体大 C．同种物质在不同状态下比热容值不同 D．质量相等的铜和铅，升高相同的温度，铜吸收的热量多 15．质量相等、初温相同的水和酒精，分别用两个相同的加热器加热（不计热量损失），加热过程中温度随时间的变化图线如图4所示，关于a、b两种液体的鉴别结论正确的是（ C） A．a的比热大，是水 B．a的比热大，是酒精 C．b的比热大，是水 D．b的比热大，是酒精 图4 1．某校课外物理兴趣小组的同学准备通过实验探究以下两个问题：①质量相同的不同物质，在温度变化相同时，吸收的热量多少与什么因素有关?②质量相同的不同物质。在吸收相同的热量后，它们的温度变化大小与什么因素有关? 他们在图5中的A杯装入480mL、密度为1．／mL、比热容为4．2×1 03J／(kg·℃)的水，在B杯中装入600mL、密度为0．／mL、比热容为2．1×1 03J／(kg·℃)的煤油，两液体的初温均为．用两个相同的电热器分别给水和煤油加热．表一和表二是前后两次实验探究时记录的数据． 图5 (1)表一的数据说明质量相同的水和煤油升高相同的温度所吸收的热量 。 (2)表二的数据说明质量相同的水和煤油吸收相同的热量时升高的温度 。 2．小明在烈日当空的海边玩耍，发现沙子烫脚，而海水却很凉。同样的太阳光照射，为什么会出现不同的结果呢？小明想：是不是沙子和海水吸热升温快慢不同呢？于是他从海边取了一些沙子和海水带回家进行探究。 小明在两个相同玻璃杯中分别装上相同质量的海水和沙子，用一个100W的白炽灯同时照射它们，并用温度计测出它们不同时刻的温度值。记录的数据如下所示。 （1）小明探究的物理问题是什么？ （2）小明根据收集到的数据在方格纸上已经画出了海水的温度随时间变化的图像，如图6所示。请你在同一方格纸上画出沙子的温度随时间变化的图像。 图6 （3）分析小明探究中收集到的数据或根据数据画出的两个图像，你能得出什么探究结论？ （4）小明发现“夏天海边的沙子烫脚而海水却很凉”。请你用简略的语言从日常生活或自然中举一个类似的现象。 综合题 1．电水壶装满水接通电源，过一会水被烧开，并观察到壶盖被顶起。请你说出这一过程中所包含的能量转化情况。 （1） 。 （2） 。 图7 2．（04沈阳）吃早饭的时候，妈妈用热水给小雪加热如图8所示的袋装牛奶，为了使这袋牛奶的温度由12OC升高到42OC，妈妈至少要用60OC的热水多少kg？（水的比热容为4.2×103J/(kg.OC)设该牛奶的比热容为2.5×103J/(kg.OC);不计热量损失） 图8 3．简答 乌鲁木齐是全国大气污染最严重的城市之一，每年的至次年的，在长达半年的采暖期内，遍布乌市城区和郊区的成千上万台大大小小的锅炉，便同时炉火升腾，每年都要烧掉800万吨煤炭，向天空排放出6万多吨烟尘，9万多吨二氧化硫……分摊到首府200万市民，每人可得到3公斤烟尘、4.5公斤二氧化硫等来自空中的“礼物”，再加上近万辆出租车、公交车排出的尾气……，为此市政府和环保部门付出了很大的努力，出台了许多政策，假如你是环保小卫士，你会提出哪些合理的建议改善这种状况?还首府一片蓝天。（至少答三种）