第13章 内能
一、单选题
1．如图所示是由微颗粒（直径为1~50nm）制备得到的新型防菌“纳米纸”，在“纳米纸”的表面，细菌无法停留且“油水不沾”。下列与此现象有关的判断正确的是（ ）
A．“纳米纸”的分子是静止的
B．油分子与“纳米纸”分子间既有斥力，又有引力
C．“油水不沾”的原因是组成“纳米纸”的分子间没有间隙
D．“油水不沾”的原因是所有的液体分子和固体分子之间都不会发生扩散现象
2．对于分子的认识，下列判断正确的是（ ）
A．将50mL水和50mL酒精混合，总体积小于100mL，说明分子间有空隙
B．破镜难圆说明分子间存在斥力
C．扫地时尘土飞扬，说明分子在做无规则运动
D．固体既有一定的体积，也有一定的形状，说明固体分子之间只有引力没有斥力
3．关于温度、热传递、做功与内能，下列说法正确的是（ ）
A．温度相同的两个物体，他们的分子动能相同
B．自然界中物体的温度升高，都是通过热传递实现的
C．做功可使物体温度升高，做功过程中也传递热量
D．两个物体接触温差越大，它们的内能越容易变化
4．2022年卡塔尔世界杯是一场盛大的体育赛事，足球运动员在传球过程中，下列说法正确的是（ ）
A．传球过程中如果所有外力突然消失，空中足球将保持静止
B．快速向前奔跑的接球运动员被绊住时向前倾倒，是由于受到了惯性力的作用
C．运动中的足球有内能，静止的足球没有内能
D．飞至运动轨迹最高点处的足球不处于平衡状态
5．如图所示是用来喷消毒酒精的喷壶，酒精从喷嘴处快速喷出；喷到手上后手会感觉较凉，但很快手会变干；同时手会感觉瓶体的温度降低。关于该过程，下列判断正确的是（ ）
A．酒精从喷嘴处快速喷出，说明分子在永不停息地做无规则运动
B．酒精喷在手上后，手会感觉凉，是因为温度从手传递给酒精
C．酒精喷在手上后，手会感觉凉，是通过做功的方式减少了手的内能
D．喷酒精的过程中，手感觉瓶体温度降低，说明瓶内酒精内能减少
6．关于热现象，下列说法中正确的是（ ）
A．物体质量减少，内能一定减少
B．物体温度降低，内能一定减少
C．物体物态发生变化，内能一定减少
D．物体对外做功的同时放出热量，物体的内能一定减少
7．甲、乙两种物质的初温分别是15℃和40℃。它们的比热容之比为2∶3，质量之比为2∶1，吸收了相同的热量，最终甲的温度是45℃，则乙最终温度是（ ）
A．40℃ B．62.5℃ C．80℃ D．82.5℃
8．如表是一些物质的比热容，根据表中数据，下列判断正确的是（ ）
水 4.2×103 铝 0.88×103
煤油、冰 2.1×103 干泥土 0.84×103
沙石 0.92×103 铜 0.39×103
A．物质的比热容与物质的状态无关
B．100g水的比热容与200g水的比热容相同
C．质量相等的铝块和铜块吸收相同的热量，铜块温度变化较小
D．寒冬季节，放在室外盛有水的水缸会破裂，主要是因为水的比热容较大
9．如图所示，对于图中所描述的物理过程和图线，下列分析中不正确的是（ ）
A．图甲，厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的内能减少
B．图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气的内能减少
C．图丙，试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气的内能减少
D．图丁是某一内陆城市与某一沿海城市年气温变化曲线，其中A表示的是沿海城市的年气温变化曲线
二、填空题
10．中药是中医预防治疗疾病所使用的独特药物，中药的疗效在当今世界上越来越被重视。打开中药包会闻到淡淡的药香味。慢火熬制，等药汤沸腾后，药香味更加浓郁，这说明温度越高，分子的运动越 （选填“剧烈”或“缓慢”）。
11．学校为了加强劳动教育，要求同学们回家跟父母学做家务。小安在妈妈的指导下学习炒菜。妈妈闻到“菜香”时欣慰地笑了。妈妈之所以能闻到“菜香”，是因为分子在不停地做 运动。
12．宋代诗人朱熹写下诗句“亭亭岩下桂，岁晚独芬芳”，当中秋佳节来临时地上铺满桂花，晚上到处闻到桂花淡淡的香味，这是 现象。
13．在我国，室内公共场所禁止吸烟，因为一旦有人吸烟 ，烟分子也会扩散到空气中，致使其他人也会被动吸烟，影响健康。
14．2023年5月30日9时31分“神舟十六号”飞船发射的过程中，当火箭在大气层中快速飞行时，会与大气层发生剧烈摩擦，其温度会升高，内能会增大，这是通过 的方式来改变火箭内能的。
15．小明利用劳动课上学习的烹饪技能，为家人们制作美味的淮南牛肉汤，煮牛肉汤是通过 的方式增加了汤的内能。
16．将铁丝快速地弯折十余次，铁丝弯折处的温度会 （选填“升高”、“不变”或“降低”），内能会 （选填“变大”或“变小”），这是通过 （选填“做功”或“热传递”）的方式改变物体内能的
17．铜陵市的西湖湿地的湖水具有“吸热”功能，盛夏时节能能大大减弱周围地区的“热岛效应”。若西湖水的总质量为，水温度升高，则西湖湖水吸收的热量为 J。
18．“早穿皮袄午穿纱，守着火炉吃西瓜”是对大漠气候的生动描写，而沿海地区昼夜温差则不大，这是因为砂石与水的 （选填物质的特性）不同。
19．贾明同学在探究“不同物质的放热能力”时，分别用质量相等的甲和乙两种物质进行实验，若在相同的时间内两种物质放出的热量相同，请利用图像对实验数据进行处理。如图所示，分析图像可以得出物质 放热能力弱。
20．物理学中用比热容表示物质的吸、放热本领，已知水的比热容为，其物理意义是 。
三、实验题
21．如图所示，用打气筒向装有少量水的瓶内打气，进行实验探究。
【实验步骤】（1）在瓶内装入少量的水；
（2）用打气筒向瓶内充入气体，直到瓶塞从瓶口跳出；
【实验现象】当瓶塞从瓶口跳出时，可观察到的现象是 ；
【分析与论证】实验现象说明此时瓶内气体的温度降低，内能减少。由此可得结论：
22．如图所示，为了探究液体温度升高时吸收热量的多少与哪些因素有关，某同学做了如下实验：在四个相同的烧杯中分别盛有水和煤油，用同样的加热器加热，下表是他们的实验记录，根据实验记录回答下列问题：
烧杯号 液体 质量/g 初温/ 末温/ 加热时间/min
1 水 300 20 30 12
2 水 150 20 30 6
3 煤油 300 20 30 6
4 煤油 300 20 25 3
（1）本实验中，水和煤油吸收热量的多少是通过比较 （选填“末温”“升高的温度”“加热的时间”）来判断的；
（2）分析比较 （填烧杯号）烧杯的实验记录，可得出的初步结论是：在质量和升高的温度都相同时，不同物质吸收的热量不同；
（3）分别分析比较1，2和3，4两烧杯的实验记录，结合（2）中的结论，然后综合归纳可得出，物体温度升高时吸收热量的多少除了与物质的种类有关外，还与 等因素都有关系；
（4）分析数据可知，水和煤油两种物质相比较， 的比热容较大。
23．利用如图所示的实验装置探究“水吸收的热量与其温度变化的关系”，操作如下：
①用相同的酒精灯火焰加热，每隔相同的时间记录一次温度；
②根据实验数据绘制成加热时间与温度变化的关系图象，如图乙所示。
（1）实验中，水吸收的热量是通过 来间接反映的；
（2）分析图象可知，水吸收的热量与其温度变化成 。
24．如图所示，这是探究“不同物质的吸热能力”的实验装置，下表是每隔1min记录的两种液体的温度数据。
加热时间/min 0 1 2 3 4
温度/℃ 液体a 20 25 30 35 40
液体b 20 22 24 28
（1）液体b加热到第3分钟时，温度如图丙所示，温度为 ；
（2）根据实验数据可得出结论，液体 （选填“a”或“b”）的吸热能力较强。
25．如图甲所示，用相同的实验装置分别加热水和食用油，根据实验数据绘制了如图乙所示的温度随时间变化图像。
（1）实验中需要控制水和食用油的 （选填“质量”或“体积”）相等：
（2）实验中对水和食用油加热相等的时间，通过比较两种液体 来比较它们的吸热能力。
（3）物体的吸热能力用比热容表示，由图可知，c水∶c食用油= 。
四、简答题
26．为了说明分子之间有引力，小明在实验室用两个底部光滑的铅块紧压在一起做铅柱实验，如图甲所示。铅柱A和铅柱B所受的重力均为2N，当悬挂的重物所受的重力为20N时，铅柱B没有被拉开。于是，小明认为铅柱B受到了A的吸引力；小华认为铅柱B之所以没被拉开，是因为大气压的作用。（当地大气压为1×105Pa）
（1）请在小明分析的基础上，在图乙中画出图甲状态下铅块B在竖直方向上的受力示意图；（不需要注明力的大小）
（2）请你利用所学知识和上述数据，判断小明做的铅柱实验能否说明分子之间存在引力。请写出计算、推理过程和结论。
27．通常两种金属熔合为合金后，该合金的温度升高时所吸收的热量相当于组成它的相应质量的金属升高相同的温度时所吸收的热量之和。把两块质量相等、比热容分别为c1、c2的金属熔合为合金，此合金的比热容为c，试推证：
五、计算题
28．小奇同学测量天然气灶火焰中心温度时，把一枚150g的金属块放在火焰中心加热足够长的时间后，立即投入到盛有200g、20℃水的绝热容器中（容器内部不与容器外部发生热传递），水温最高升到80℃。已知，，不计热量损失。求：
（1）水温升高到80℃时，水吸收的热量是多少？
（2）天然气灶火焰中心的温度是多少？
29．在实验室加热2kg的水，水的温度变化如图所示，已知水的比热容为不计热量损失，，求：
（1）在加热前3分钟的过程中，水吸收的热量是多少？
（2）若前3分钟水吸收的热量用于加热5kg的铝，可使铝的温度升高多少摄氏度？
30．“淬火”是金属热处理工艺之一，即把金属制品加热到一定温度后放在水、油或空气中迅速冷却，以提高金属的硬度和强度。现将一质量为20g的铁制品加热到820℃，该液体的初温是10℃，质量是368g，铁的比热容为0.46×103J/（kg ℃），求：
（1）铁制品放出的热量；
（2）该液体的比热容。
31．某物理兴趣小组的同学，用煤球炉给 5kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若煤球炉烧水时的热效率为14%，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），煤的热值约为3×107J/kg，则6min内需要完全燃烧 kg的煤。
32．“地锅鸡”是淮北地区的特色美食。它将鸡、干豆角、蘑菇、秘酱料和水放在锅中，用干木柴做燃料对其进行炖煮，其味香浓郁，深受大家的喜爱。已知，锅内所有食材的平均比热容为4×103J/（kg·℃），求：
（1）将一锅4kg、20℃的食材，加热到100℃，食材吸收的热量是多少？
（2）若食材吸收的热量由燃烧煤气获得，则至少要消耗多少立方米的煤气？（不计热量损失，煤气的热值约为4×107J/m3）
33．木工用锯子锯木料时，所用的拉力或推力大小平均为126N，每推、拉一次的行程各为50cm。如果他锯断一根木料推、拉各80次，其中平均有95%的能被钢锯条所吸收，已知钢锯条质量为400g，比热容为，则他锯断这根木料时，锯条的温度可以升高多少？
参考答案：
1．B
【详解】A．根据分子动理论知识可知，分子在不停地做无规则运动，由此可知“纳米纸”的分子是运动的，故A错误；
B．由于分子间的引力和斥力是同时存在的，所以油分子与“纳米纸”分子间既有斥力，又有引力，故B正确；
C．任何分子之间都有空隙，“纳米纸”只是空隙较小，故C错误；
D．扩散现象可以发生在气体、液体和固体之间，故D错误。
故选B。
2．A
【详解】A．将50mL水和50mL酒精混合，总体积小于100mL，说明水分子和酒精分子互相浸入彼此的间隙中，说明分子间有间隙，故A正确；
B．破碎的两块玻璃之间的距离远远大于分子间的距离，所以分子间几乎没有作用力，故B错误；
C．尘土飞扬是固体小颗粒的运动，属于机械运动，不是分子的运动，故C错误；
D．固体分子之间存在相互作用的引力和斥力，固体既有一定的体积，也有一定的形状，是因为固体不具有流动性，故D错误。
故选A。
3．D
【详解】A．两个物体的温度相同，若质量不同，具有的分子数目不同，它们的分子动能不相同，故A错误；
B．自然界中物体的温度升高，可能是通过热传递实现的，也可能是通过做功实现的，故B错误；
C．做功可使物体内能增加，温度升高，做功过程中是能量的转化，故C错误；
D．两个物体接触温差越大，热传递明显，它们的内能越容易变化，故D正确。
故选D。
4．D
【详解】A．传球过程中，球是运动的，由牛顿第一定律可知，如果所有外力突然消失，空中足球将做匀速直线运动，故A错误；
B．快速向前奔跑的接球运动员被绊住时向前倾倒，是由于运动员具有惯性，在下半身停止运动时，上半身由于惯性仍会向前运动。惯性不是力，不能水受到惯性力的作用。故B错误；
C．一切物体在任何情况下都具有内能。运动中的足球有内能，静止的足球也具有内能，故C错误；
D．飞至运动轨迹最高点处的足球，只受到重力和阻力的作用，且这两个力不是平衡力，所以飞至运动轨迹最高点处的足球不处于平衡状态，故D正确。
故选D。
5．D
【详解】A．壶内酒精在压力作用下喷射而出，酒精做的是机械运动，不是分子的运动，故A错误；
BC．把酒精涂在手上，酒精蒸发时会从手上吸热，使手的温度降低，内能减少，这是用热传递的方式改变物体的内能，传递的是内能，不是温度，故BC错误；
D．喷酒精的过程中，壶内酒精对外做功，酒精的内能减少，温度降低，因此手感觉瓶体温度降低，故D正确。
故选D。
6．D
【详解】ABC．内能的大小和温度、质量、状态等因素有关，其中一个量发生变化，若其它因素同时发生改变，则内能不一定减少，故ABC错误；
D．物体对外做功时内能减小，放出热量时内能减小，所以，物体对外做功的同时放出热量，则物体的内能一定减少，故D正确。
故选D。
7．C
【详解】根据，甲乙升高的温度之比为
设乙的末温为，则有
解得乙最终温度。故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
8．B
【详解】A．由表格数据可知水和冰的比热容大小不同，物质的比热容与物质的状态有关，故A错误；
B．比热容是物质的一种属性，与质量无关，所以100g水的比热容与200g水的比热容相同，故B正确；
C．铝的比热容大于铜的，质量相等的铝块和铜块吸收相同的热量，根据可知铝块的温度变化较小，故C错误；
D．寒冬季节，放在室外盛有水的水缸会破裂，是因为水变成冰后密度变小，质量不变，根据知体积变大，把水缸撑破，与比热容无关，故D错误。
故选B。
9．A
【详解】A．图甲中厚玻璃筒内的空气被压缩时，活塞对空气做功，筒内空气温度升高，空气的内能增加，故A错误，符合题意；
B．图乙中瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气对活塞做功，内能转化为机械能，空气的内能减少，故B正确，不符合题意；
C．图丙中试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能转化为塞子的机械能，水蒸气的内能减少，故C正确，不符合题意；
D．由一年的气温变化曲线得出，B所示的城市最高、最低气温差比A所示的城市的大；水的比热容比沙石大，在吸收或放出相同的热量时，温度变化值比较小，所以曲线B表示的是内陆城市的年气温变化曲线，A表示的是沿海城市的年气温变化曲线。故D正确，不符合题意。
故选A。
10．剧烈
【详解】打开中药包会闻到淡淡的药香味，这是扩散现象；药汤沸腾后温度比打开药包时高得多，药香味更加浓郁，说明温度越高，扩散越快；扩散是由于分子的无规则运动造成的，所以这说明温度越高，分子的运动越剧烈。
11．无规则热
【详解】妈妈闻到“菜香”是因为分子在不停地做无规则热运动，从厨房飘到妈妈鼻子里。
12．扩散
【详解】闻到桂花淡淡的香味，是香味分子在不停地做无规则运动，这是扩散现象。
13．分子在不停地做无规则运动
【详解】由题意知，吸烟有害健康，由于烟分子做无规则运动，在空气中进行扩散，所以只要有一个人吸烟，整个房间也会充满烟味，其余人就会“被动吸烟”。
14．做功
【详解】当火箭在大气层中快速飞行时，与大气层之间摩擦做功，火箭的内能增加，这是通过做功的方式改变物体的内能。
15．热传递
【详解】羊肉汤通过吸收热量，内能增大，是利用热传递的方式增大羊肉汤的内能。
16． 升高 变大 做功
【详解】[1][2][3]将铁丝快速地弯折十余次，对铁丝做了功，将机械能转化为铁丝的内能，铁丝弯折处内能增加，温度会升高，这是通过做功的方式改变物体内能的。
17．
【详解】西湖湖水吸收的热量
18．比热容
【详解】比热容小的物质在吸收或放出相同热量时，温度变化量更大，砂石的比热容要比水小很多，同样的质量，吸收或放出相同的热量时，砂石温度变化更大，而水的温度变化量就小很多，故此处温度变化量不同是砂石与水的比热容不同造成的。
19．乙
【详解】观察图可知，在第15min时，甲物质的温度变化比乙物质的温度变化要小，因相同的时间内两种物质放出的热量相同，所以在第15min时甲乙两物质放出的热量相同，再根据，当质量和放出的热量相同时，比热容和温度变化成反比，因为，所以。
20．1kg的水温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量为4.2×103J
【详解】比热容的物理意义是：单位质量（1kg）的物体改变单位温度（1℃）时吸收或放出的热量；故水的比热容是，它表示的物理意义是：1kg水温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量是4.2×103J。
21． 瓶内产生白气 做功可以改变内能
【详解】[1][2]向瓶内打气时，压缩体积做功，瓶内气体内能增加，温度升高，当瓶塞从瓶口跳出时，瓶内气体推动瓶塞做功，将内能转化为机械能，瓶内气体内能减小，温度降低，瓶内水蒸气遇冷液化成小水珠，形成白气，由此可得出结论做功可以改变内能。
22． 加热的时间 1、3 质量、升高的温度 水
【详解】（1）[1]本实验采用同样的加热器加热，水和煤油相同时间内吸热相同，所以可以通过加热时间长短反应液体吸热的多少，这叫做转换法。
（2）[2]1、3中质量、初温、末温都相同，物质种类不同，加热时间不同（吸收的热量不同），说明吸收热量与物质种类有关。
（3）[3]1、2中都是水且初温和末温相同，质量不同，加热时间不同，说明同种物质，升高相同的温度，质量越大，吸热越多；3、4中都是煤油且初温、质量相同，升高的温度不同，加热时间不同，说明质量相同的同种物质，升高温度大的吸收的热量多。综合归纳可以得出：物体温度升高时吸收的热量的多少与物质的种类、物体的质量、升高的温度都有关系。
（4）[4]1、3中质量相同，水和煤油升高相同的温度，水需要加热更长的时间，吸收更多的热量，说明水的比热容更大。
23． 加热时间 正比
【详解】[1]本实验运用转换法，将水吸收的热量转换为加热的时间。
[2]因温度变化随加热时间的变化关系为一条过原点的倾斜的直线，结合转换法，可知吸热多少与温度的变化关系为一条过原点的倾斜的直线，故分析图象可知，水吸收的热量与其温度变化成正比。
24． 26℃ b
【详解】（1）[1]由图丙可知，温度计的分度值为1℃，数字越向上越大，为零上，温度为26℃。
（2）[2]分析表格中数据可知，用相同的酒精灯加热，在相等时间内两种液体吸收相等的热量，液体b升高的温度比液体a低，说明液体b的吸热能力较强。
25． 质量 升高的温度 21∶10
【详解】（1）[1]根据比较吸热能力的方法，要控制不同物质的质量相同，实验中需要控制水和食用油的质量相等。
（2）[2]根据比较吸热能力的方法，实验中对水和食用油加热相等的时间，即吸收相同的热量，通过比较两种液体升高的温度来比较它们的吸热能力。
（3）[3]由图可知食用油加热6分钟温度升高
272℃-20℃=252℃
水加热4分钟升高
100℃-20℃=80℃
根据转换法，食用油吸热是水的
根据Q=cmΔt得到
c水∶c食用油=21∶10
26．（1） ；（2）见解析
【详解】（1）B 受到竖直向下的重力，物体对它向下的拉力，A对B向上的吸引力，如图所示
（2）①大气的压力为
②整体受到的合力为
③因为
仅靠大气压也能使铅块无法被拉开，所以小明的实验无法证明分子间存在引力。
27．见解析
【详解】证明：根据题意可得
Q合=Q1+Q2
m1=m2=m
因为
c（m1+m2）Δt=c1m1Δt+c2m2Δt
即
c×2m×Δt=c1×m×Δt+c2×m×Δt
约分得
2c=c1+c2
所以
28．（1）；（2）。
【详解】解：（1）水吸收的热量
（2）容器内部不与容器外部发生热传递，金属块放出的热量
达到热平衡后，金属块的温度与水的温度相同，金属块的质量
由可知，金属块的初温
，
金属块放在火焰中心加热足够长的时间后，金属块的温度与火焰中心的温度相同，所以火焰中心的温度为。
答：（1）水温升高到80℃时，水吸收的热量是；
（2）天然气灶火焰中心的温度是。
29．（1）；（2）12℃
【详解】解：（1）由图可知，加热前3分钟，水升高的温度为
3分钟内水吸收的热量为
（2）根据
可得，铝升高的温度为
答：（1）在加热前3分钟的过程中，水吸收的热量是。
（2）若前3分钟水吸收的热量用于加热5kg的铝，可使铝的温度升高12摄氏度。
30．（1）7360J；（2）2×103J/（kg ℃）
【详解】解：（1）铁制品放出的热量
（2）不考虑周围环境的影响和热损失，液体吸收的热量
由得，该液体的比热容
答：（1）铁制品放出的热量是7360J；
（2）该液体的比热容是2×103J/（kg ℃）。
31．0.3
【详解】加热6min水的温度由20℃升高到80℃，则水吸收的热量为
煤球炉烧水时的热效率为14%，则有
即
根据，6min内需要完全燃烧的煤为
32．（1）；（2）
【详解】解：（1）食材吸收的热量为
（2）不计热量损失，则完全燃烧煤气放出的热量等于食材吸收的热量，所以消耗煤气的体积为
答：（1）将一锅4kg、20℃的食材，加热到100℃，食材吸收的热量是；
（2）若食材吸收的热量由燃烧煤气获得，则至少要消耗的煤气。
33．57℃
【详解】解：锯木料推拉一次做的功为
锯木料推拉80次做的功为
由题知，锯条吸收的热量
因为，所以
答：锯条的温度可以升高57℃。
