8. 将盛有$30°\mathrm{C}$冷水的小烧杯放入盛有$70°\mathrm{C}$热水的大烧杯中,分别测量两杯水温度的变化情况,并根据测得的数据描绘出物体温度随时间变化的曲线,如图所示。下列说法中错误的是( )。

A.冷水和热水到达同一温度所需的时间相同
B.热水温度下降比冷水温度升高快
C.冷水吸收的热量等于热水放出的热量
D.热水的质量可能小于冷水的质量
答案:8. C
解析:
【分析】
要解决本题,需结合温度-时间图像,利用热传递的特点、热量公式$Q=cm\Delta t$分析各选项:观察图像可知,初始时热水温度为$70°\mathrm{C}$、冷水温度为$30°\mathrm{C}$,400s时两者温度均达到$40°\mathrm{C}$,之后温度保持不变。热传递过程中,高温物体放热降温,低温物体吸热升温,且实际热传递中会有部分热量散失到环境中,据此逐一判断选项。
【解析】
1. 选项A:由图像可知,冷水和热水都在400s时达到$40°\mathrm{C}$,即到达同一温度所需时间相同,A说法正确。
2. 选项B:相同时间(400s)内,热水温度变化量$\Delta t_{\mathrm{热}}=70°\mathrm{C}-40°\mathrm{C}=30°\mathrm{C}$,冷水温度变化量$\Delta t_{\mathrm{冷}}=40°\mathrm{C}-30°\mathrm{C}=10°\mathrm{C}$,$\Delta t_{\mathrm{热}}>\Delta t_{\mathrm{冷}}$,说明热水温度下降比冷水升高快,B说法正确。
3. 选项C:热传递过程中,热水放出的热量一部分被冷水吸收,还有一部分散失到周围环境中,因此冷水吸收的热量小于热水放出的热量,并非相等,C说法错误。
4. 选项D:根据热量公式$Q=cm\Delta t$,若不计热量损失,$Q_{\mathrm{吸}}=Q_{\mathrm{放}}$,即$c_{\mathrm{水}}m_{\mathrm{冷}}\Delta t_{\mathrm{冷}}=c_{\mathrm{水}}m_{\mathrm{热}}\Delta t_{\mathrm{热}}$,代入$\Delta t_{\mathrm{热}}=30°\mathrm{C}$、$\Delta t_{\mathrm{冷}}=10°\mathrm{C}$,得$m_{\mathrm{冷}}=3m_{\mathrm{热}}$;但实际中$Q_{\mathrm{吸}}<Q_{\mathrm{放}}$,因此$m_{\mathrm{冷}}<3m_{\mathrm{热}}$,所以热水的质量可能小于冷水的质量,D说法正确。
【答案】
C
【知识点】
热传递、热量计算
【点评】
本题结合温度-时间图像考查热传递的核心知识,需理解热量公式的应用,同时注意实际热传递中存在热量散失,易错点是误将“不计热量损失”的条件当成实际情况,错判吸放热相等。
【难度系数】
0.5
9. 水的比热容为$4.2× 10^{3}\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}· °\mathrm{C})$,它的物理意义是
质量为1 kg的水温度升高(或降低)1 ℃时吸收(或放出)的热量为4.2×10³ J
。酒精的热值为$3.0× 10^{7}\ \mathrm{J}/\mathrm{kg}$,它的物理意义是
1 kg酒精完全燃烧时放出的热量为3.0×10⁷ J
。完全燃烧42 g酒精可以放出
$1.26×10^6$
J的热量,这些热量可以使
6
kg的水温度升高$50°\mathrm{C}$。(假设热量全部被水吸收)
答案:9. 质量为1 kg的水温度升高(或降低)1 ℃时吸收(或放出)的热量为$4.2×10^3\ \mathrm{J}$ 1 kg酒精完全燃烧时放出的热量为$3.0×10^7\ \mathrm{J}$ $1.26×10^6$ 6
解析:
【分析】
首先明确比热容和热值的物理意义:比热容反映物质吸放热能力,其物理意义是单位质量的某种物质温度变化1℃时的吸放热量;热值反映燃料放热能力,其物理意义是单位质量燃料完全燃烧的放热量。再利用热值公式计算酒精放热,结合热量吸收公式计算水的质量,注意单位换算。
【解析】
1. 水的比热容物理意义:质量为1 kg的水温度升高(或降低)1 ℃时吸收(或放出)的热量为$4.2×10^3\ \mathrm{J}$;
2. 酒精的热值物理意义:1 kg酒精完全燃烧时放出的热量为$3.0×10^7\ \mathrm{J}$;
3. 计算酒精完全燃烧放热:$42\ \mathrm{g}=0.042\ \mathrm{kg}$,由$Q_{\mathrm{放}}=mq$得,$Q_{\mathrm{放}}=0.042\ \mathrm{kg}×3.0×10^7\ \mathrm{J/kg}=1.26×10^6\ \mathrm{J}$;
4. 计算水的质量:热量全部被水吸收,$Q_{\mathrm{吸}}=Q_{\mathrm{放}}=1.26×10^6\ \mathrm{J}$,由$Q_{\mathrm{吸}}=cm\Delta t$变形得$m=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{c\Delta t}$,代入数据得$m=\frac{1.26×10^6\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×50℃}=6\ \mathrm{kg}$。
【答案】
质量为1 kg的水温度升高(或降低)1 ℃时吸收(或放出)的热量为$4.2×10^3\ \mathrm{J}$;1 kg酒精完全燃烧时放出的热量为$3.0×10^7\ \mathrm{J}$;$1.26×10^6$;6
【知识点】
比热容的概念、热值的概念、热量的计算
【点评】
本题考查比热容和热值的基本物理意义,以及热量公式的应用,属于基础题型,需准确掌握概念和公式,注意单位换算即可解答。
【难度系数】
0.8
10. 改变内能的方式有两种:在图(a)、(b)中,能说明做功改变物体内能的是图
(b)
[(a)/(b),下同],能说明热传递改变物体内能的是图
(a)
。

答案:10. (b) (a)
解析:
【分析】
要解决这道题,需先明确改变物体内能的两种方式:热传递和做功。热传递是内能从高温物体转移到低温物体,属于能量的转移;做功是其他形式的能与内能之间的相互转化。接着分析两个图:图(a)中,阳光照射企鹅,企鹅从阳光处吸收热量,内能增加,体表变暖,这是内能的转移,属于热传递改变内能;图(b)中,气球喷气时,内部气体对外做功,内能转化为机械能,气体自身内能减少、温度降低,使球壁变凉,这是能量的转化,属于做功改变内能,据此可得出答案。
【解析】
改变内能的两种方式为热传递和做功:
1. 对于图(a):阳光照射企鹅,企鹅体表变暖,是因为企鹅吸收了阳光的热量,内能增加,该过程中能量发生了转移,属于热传递改变物体内能;
2. 对于图(b):气球喷气时,内部气体对外做功,内能转化为机械能,气体的内能减小,温度降低,导致球壁变凉,该过程中能量发生了转化,属于做功改变物体内能。
因此,能说明做功改变物体内能的是图(b),能说明热传递改变物体内能的是图(a)。
【答案】
(b);(a)
【知识点】
改变内能的方式、热传递、做功
【点评】
本题考查改变内能的两种基础方式,核心是区分“能量转移”(热传递)和“能量转化”(做功),属于概念类基础题,难度较低。
【难度系数】
0.7
11. 如图所示,单摆在竖直平面内左右摆动,滚摆在竖直平面内上下往复运动。这两个实验可以说明
动能和重力势能可以相互转化
。图(a)中小球摆到最高点时,它的动能为
零
。图(b)中的滚摆上升时,它的
动
能转化为
重力势
能。

答案:11. 动能和重力势能可以相互转化 零 动 重力势
解析:
【分析】
本题通过单摆和滚摆的运动实验,考查动能与重力势能的转化规律。解题时需明确:动能与物体的质量、速度有关,重力势能与物体的质量、高度有关;当物体运动时,速度和高度的变化会对应能量的转化情况,最高点时速度为零,动能为零。
【解析】
1. 单摆左右摆动、滚摆上下往复运动的过程中,物体的高度和速度不断变化,说明动能和重力势能可以相互转化,因此第一个空填“动能和重力势能可以相互转化”。
2. 图(a)中小球摆到最高点时,瞬时速度为0,根据动能公式$E_k=\frac{1}{2}mv^2$,速度为0时动能为0,故第二个空填“零”。
3. 图(b)中滚摆上升时,速度减小,动能减小;高度增加,重力势能增大,因此是动能转化为重力势能,后两个空依次填“动”“重力势”。
【答案】
动能和重力势能可以相互转化;零;动;重力势
【知识点】
动能与重力势能的转化;动能的概念;重力势能的概念
【点评】
本题是机械能转化的基础题型,通过常见实验现象考查核心知识点,属于对基础概念的直接应用,难度较低,适合巩固机械能相关知识。
【难度系数】
0.8
12. 汽车发动机常用水做冷却液,这是因为水的
比热容
大,所以,在相同条件下水能带走较多的
热量
,它的冷却效果较好。在这个过程中是通过
热传递
的方式使发动机的温度
降低
,内能
减小
。
答案:12. 比热容 热量 热传递 降低 减小
解析:
【分析】
要解答本题,需结合比热容的特性、热传递改变内能的相关知识思考:首先,冷却液需具备吸收较多热量的能力,水的比热容大,相同质量的水与其他物质相比,升高相同温度时能吸收更多热量,因此适合做冷却液;其次,发动机与冷却液存在温度差,通过热传递的方式改变内能,发动机放热后温度降低,内能减小。
【解析】
1. 汽车用冷却液需能带走较多热量,水的比热容较大,相同质量的水和其他物质,升高相同温度时吸收的热量更多,故第一空填“比热容”;
2. 基于水的比热容大的特性,冷却时能带走较多的“热量”,故第二空填“热量”;
3. 发动机与水通过温度差传递内能,这种方式是“热传递”,故第三空填“热传递”;
4. 发动机放出热量,温度会“降低”,故第四空填“降低”;
5. 内能与温度相关,温度降低时,发动机的内能“减小”,故第五空填“减小”。
【答案】
比热容 热量 热传递 降低 减小
【知识点】
比热容、热传递、内能的改变
【点评】
本题考查热学基础知识点,涉及比热容的应用和热传递改变内能的内容,属于教材核心基础考点,侧重对概念的理解与应用,难度较低。
【难度系数】
0.8
13. 城市“热岛效应”的形成原因主要有以下四个方面:一是工厂、交通工具排放大量的
热量
;二是建筑群、马路中的沙石、水泥的
比热容
较小,在相同的日照条件下,温度上升得更明显;三是城市水面小,水的
蒸发
少,吸热少;四是楼群林立,难以形成对流,散发的热量少。
答案:13. 热量 比热容 蒸发
解析:
【分析】
要解决这道题,需结合城市“热岛效应”的成因,联系相关物理知识逐一分析每个空:
1. 工厂、交通工具运行时会释放大量热量,这是热岛效应的热量来源之一;
2. 沙石、水泥的比热容较小,根据热量公式Q=cmΔt,相同质量的不同物质吸收相同热量时,比热容小的温度变化更大,因此升温更明显;
3. 水蒸发会吸收热量,城市水面小则水的蒸发量少,吸热少会加剧热岛效应。
【解析】
1. 工厂、交通工具在工作过程中会排放大量的热量,这是热岛效应形成的重要原因,故第一个空填“热量”;
2. 建筑群、马路中的沙石、水泥的比热容较小,在相同日照条件下,吸收相同热量时温度上升更显著,故第二个空填“比热容”;
3. 城市水面面积小,水的蒸发量少,而蒸发过程会吸收热量,蒸发少则吸热少,导致温度升高,故第三个空填“蒸发”。
【答案】
热量 比热容 蒸发
【知识点】
比热容、蒸发、热岛效应
【点评】
本题考查热岛效应的成因,结合比热容、蒸发的物理知识点,属于基础识记类题目,难度不大,需准确掌握相关概念。
【难度系数】
0.8
14. 如图所示,荡秋千的人由高处向下摆动时下蹲,降低重心,尽可能将
重力势能转化为动能
;人由最低点向上摆动时会站直,克服身体重力做功,增加
重力势
能。如此循环往复,秋千就会越荡越高。

答案:14. 重力势能转化为动能 重力势
解析:
【分析】
要解决这道题,需结合荡秋千的实际过程分析能量转化:当人从高处向下摆动时,下蹲降低重心,目的是让重力势能更多地转化为动能,从而获得更大的摆动速度;当人从最低点向上摆动时,站直身体需要克服重力做功,会增加自身的重力势能,这样循环往复秋千就会越荡越高。
【解析】
1. 人由高处向下摆动时,下蹲降低重心,高度减小导致重力势能减小,速度增大导致动能增大,因此尽可能将重力势能转化为动能,使摆动速度更大;
2. 人由最低点向上摆动时,站直身体需要克服身体重力做功,消耗的能量转化为重力势能,所以会增加重力势能,如此循环秋千就能越荡越高。
【答案】
重力势能转化为动能;重力势
【知识点】
机械能转化;重力势能
【点评】
本题结合荡秋千的生活场景,考查动能与重力势能的转化规律,需要学生联系实际分析能量变化,属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.5
15. 把刚烧开的水灌入甲、乙两个保温瓶中,其中一个灌了八九成满后塞上瓶塞,另一个灌满后塞上瓶塞。过了一会儿,乙的瓶塞“噗”的一声跳了出来,而甲的瓶塞始终不动。请你判断:
乙
瓶是灌了八九成满的水;瓶塞跳出时,相当于内燃机工作过程中的
做功
冲程。
答案:15. 乙 做功
解析:
【分析】首先,保温瓶灌开水时,若灌满,瓶内几乎没有空气,塞上瓶塞后内部压强变化小,瓶塞不会跳出;若灌八九成满,瓶内留有部分空气,空气受热后体积膨胀,瓶内压强增大,当压强大于外界大气压时会将瓶塞顶出,因此瓶塞跳出的乙瓶是灌了八九成满的。瓶塞跳出时,内能转化为机械能,与内燃机做功冲程的能量转化一致。
【解析】1. 判断哪瓶是灌了八九成满的:灌满开水的保温瓶内几乎无空气,塞上瓶塞后,瓶内气体少,压强变化小,瓶塞不会跳出;灌八九成满的保温瓶内留有空气,空气受热膨胀,瓶内气压增大,当气压足够大时会顶起瓶塞,所以乙瓶是灌了八九成满的。2. 判断对应内燃机冲程:瓶塞跳出过程中,内能转化为机械能,内燃机的做功冲程是将内能转化为机械能,因此相当于做功冲程。
【答案】乙 做功
【知识点】气体压强与温度的关系、内燃机的冲程
【点评】本题结合生活中的保温瓶现象,考查气体压强变化和内燃机冲程的知识,将物理知识与生活实际结合,难度适中。
【难度系数】0.5