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8. 四只相同规格的烧杯中装有水,水量及其温度如图所示.关于四只烧杯中水的内能的大小,下列判断正确的是 (
A.a烧杯中水的内能大于b烧杯中水的内能
B.c烧杯中水的内能大于d烧杯中水的内能
C.b烧杯中水的内能大于c烧杯中水的内能
D.d烧杯中水的内能大于c烧杯中水的内能
D
)A.a烧杯中水的内能大于b烧杯中水的内能
B.c烧杯中水的内能大于d烧杯中水的内能
C.b烧杯中水的内能大于c烧杯中水的内能
D.d烧杯中水的内能大于c烧杯中水的内能
答案
8. D 解析:同种物质的内能大小与温度和质量都有关系,a、b杯中水的质量相同,b的温度高,所以b的内能比a的内能大;c、d杯同理,d的内能大于c的内能.而b、c杯中水的质量和温度均不同,无法比较内能大小.综上,本题选D.
解析
【分析】
要判断水的内能大小，首先明确：同为液态水的情况下，内能的大小同时受质量和温度两个因素影响，比较时需要控制其中一个变量相同，再通过另一个变量的大小判断内能高低。首先逐个对比选项涉及的烧杯：1. 先看a、b，二者水量相同即质量相等，温度不同，温度更高的b内能更大，直接排除A选项；2. 再看c、d，二者水量相同即质量相等，d的温度更高，因此d的内能比c大，可判断B错误、D正确；3. 最后看b、c，b的水量比c少、温度比c高，质量和温度两个变量都不相同，无法直接比较内能大小，排除C选项，最终得到正确答案。
【解析】
解：对于同种状态下的同种物质（液态水），内能大小与质量、温度均有关：
① 对比a、b烧杯：两杯水的质量相等，b中水的温度为40℃，高于a中水的20℃，因此b的内能大于a的内能，A选项错误；
② 对比c、d烧杯：两杯水的质量相等，d中水的温度为40℃，高于c中水的20℃，因此d的内能大于c的内能，B选项错误，D选项正确；
③ 对比b、c烧杯：b中水的质量小于c中水的质量，同时b的温度高于c的温度，两个影响内能的变量均不相同，无法比较二者内能的大小，C选项错误。
综上，本题选D。
【答案】
D
【知识点】
内能的影响因素；控制变量法
【点评】
本题是内能比较的基础题型，易错点是忽略质量对内能的影响，误以为温度高的物体内能一定更大，解题时要牢记比较内能需要同时兼顾质量和温度两个变量，只有控制其中一个变量相同时，才能通过另一个变量判断内能的相对大小。
【难度系数】
0.8
要判断水的内能大小，首先明确：同为液态水的情况下，内能的大小同时受质量和温度两个因素影响，比较时需要控制其中一个变量相同，再通过另一个变量的大小判断内能高低。首先逐个对比选项涉及的烧杯：1. 先看a、b，二者水量相同即质量相等，温度不同，温度更高的b内能更大，直接排除A选项；2. 再看c、d，二者水量相同即质量相等，d的温度更高，因此d的内能比c大，可判断B错误、D正确；3. 最后看b、c，b的水量比c少、温度比c高，质量和温度两个变量都不相同，无法直接比较内能大小，排除C选项，最终得到正确答案。
【解析】
解：对于同种状态下的同种物质（液态水），内能大小与质量、温度均有关：
① 对比a、b烧杯：两杯水的质量相等，b中水的温度为40℃，高于a中水的20℃，因此b的内能大于a的内能，A选项错误；
② 对比c、d烧杯：两杯水的质量相等，d中水的温度为40℃，高于c中水的20℃，因此d的内能大于c的内能，B选项错误，D选项正确；
③ 对比b、c烧杯：b中水的质量小于c中水的质量，同时b的温度高于c的温度，两个影响内能的变量均不相同，无法比较二者内能的大小，C选项错误。
综上，本题选D。
【答案】
D
【知识点】
内能的影响因素；控制变量法
【点评】
本题是内能比较的基础题型，易错点是忽略质量对内能的影响，误以为温度高的物体内能一定更大，解题时要牢记比较内能需要同时兼顾质量和温度两个变量，只有控制其中一个变量相同时，才能通过另一个变量判断内能的相对大小。
【难度系数】
0.8
9. 小明将凝固点为 47 ℃的某液态合金放在室温为 25 ℃的实验室中.该合金从 70 ℃降至47 ℃并保持 47 ℃一段时间再降至 35 ℃,合金在此过程 (
A.对外放热,内能一直减少
B.存在液化现象,内能一直增加
C.温度保持 47 ℃时,不吸热也不放热
D.存在凝固现象,内能先减少后不变再减少
A
)A.对外放热,内能一直减少
B.存在液化现象,内能一直增加
C.温度保持 47 ℃时,不吸热也不放热
D.存在凝固现象,内能先减少后不变再减少
答案
9. A 解析:将凝固点为$47°C$的某液态合金放在室温为$25°C$的实验室中,合金从$70°C$降至$47°C$的过程是放热的降温过程,处于液态;保持$47°C$这段时间是凝固过程,放热但温度不变,合金处于固液共存态;从$47°C$降至$35°C$的过程是放热过程,合金处于固态.故该合金一直对外放热,内能一直减小.故A正确.
解析
【分析】
解题时首先要抓住核心前提：该合金有固定凝固点47℃，属于晶体，且全程合金温度始终高于25℃的室温，因此合金始终会向外界放热。接下来把整个过程拆成三个阶段逐一分析：第一阶段是70℃降到47℃的液态降温过程，第二阶段是温度保持47℃的凝固过程，第三阶段是47℃降到35℃的固态降温过程，结合晶体凝固时放热、温度不变的特点，判断每个阶段的吸放热情况和内能变化，再逐一排除错误选项即可得到正确答案。
【解析】
我们分步骤对过程和选项进行分析：
1. 明确基础条件：该合金是有固定凝固点的晶体，实验室室温为25℃，合金全程温度都高于室温，因此合金始终会向外界释放热量。
2. 分阶段分析过程：
① 70℃降至47℃阶段：合金处于液态，温度高于室温，向外放热，温度降低，内能减少。
② 温度保持47℃阶段：这是晶体的凝固过程，晶体凝固的特点是持续放热、温度不变，此阶段虽然温度没有变化，但合金一直在向外释放热量，内能仍然在减小。
③ 47℃降至35℃阶段：合金完全凝固为固态后，温度仍高于室温，继续向外放热，温度降低，内能继续减少。
3. 逐一判断选项：
选项A：合金全程对外放热，内能一直减少，符合上述分析，表述正确。
选项B：该过程是液态变为固态的凝固现象，不存在液化，且内能全程都在减小，不会增加，表述错误。
选项C：温度保持47℃时是凝固过程，合金持续向外放热，并非不吸热也不放热，表述错误。
选项D：虽然过程存在凝固现象，但恒温的凝固阶段合金一直在放热，内能是持续减小的，并非保持不变，“内能先减少后不变再减少”的表述错误。
【答案】
A
【知识点】
晶体凝固规律，内能变化判断，凝固放热特性
【点评】
本题的易错点是很多同学会误认为晶体凝固过程温度不变，内能也保持不变，忽略了凝固过程持续向外放热、内能必然减小的核心逻辑，同时需要注意区分凝固和液化两种物态变化的概念，结合环境温度始终低于合金的前提判断全程放热的特点。
【难度系数】
0.6
解题时首先要抓住核心前提：该合金有固定凝固点47℃，属于晶体，且全程合金温度始终高于25℃的室温，因此合金始终会向外界放热。接下来把整个过程拆成三个阶段逐一分析：第一阶段是70℃降到47℃的液态降温过程，第二阶段是温度保持47℃的凝固过程，第三阶段是47℃降到35℃的固态降温过程，结合晶体凝固时放热、温度不变的特点，判断每个阶段的吸放热情况和内能变化，再逐一排除错误选项即可得到正确答案。
【解析】
我们分步骤对过程和选项进行分析：
1. 明确基础条件：该合金是有固定凝固点的晶体，实验室室温为25℃，合金全程温度都高于室温，因此合金始终会向外界释放热量。
2. 分阶段分析过程：
① 70℃降至47℃阶段：合金处于液态，温度高于室温，向外放热，温度降低，内能减少。
② 温度保持47℃阶段：这是晶体的凝固过程，晶体凝固的特点是持续放热、温度不变，此阶段虽然温度没有变化，但合金一直在向外释放热量，内能仍然在减小。
③ 47℃降至35℃阶段：合金完全凝固为固态后，温度仍高于室温，继续向外放热，温度降低，内能继续减少。
3. 逐一判断选项：
选项A：合金全程对外放热，内能一直减少，符合上述分析，表述正确。
选项B：该过程是液态变为固态的凝固现象，不存在液化，且内能全程都在减小，不会增加，表述错误。
选项C：温度保持47℃时是凝固过程，合金持续向外放热，并非不吸热也不放热，表述错误。
选项D：虽然过程存在凝固现象，但恒温的凝固阶段合金一直在放热，内能是持续减小的，并非保持不变，“内能先减少后不变再减少”的表述错误。
【答案】
A
【知识点】
晶体凝固规律，内能变化判断，凝固放热特性
【点评】
本题的易错点是很多同学会误认为晶体凝固过程温度不变，内能也保持不变，忽略了凝固过程持续向外放热、内能必然减小的核心逻辑，同时需要注意区分凝固和液化两种物态变化的概念，结合环境温度始终低于合金的前提判断全程放热的特点。
【难度系数】
0.6
10. 如图是一标准大气压下,一定质量的某种物质熔化过程的温度变化图像,相同时间内该物质吸热相同,则该物质在 0~8 min 内“内能随时间变化”的大致情况是 (
D
)答案
10. D 解析:由图可知,该物质在0~8 min内,有一段时间内温度不变,所以该物质为晶体,晶体在熔化前后,吸收热量,温度升高,内能增大;晶体在熔化过程中,继续吸收热量,虽然温度不变,但内能也在增大;所以该物质在0~8 min内内能始终增大,且物质的内能始终大于零.又因相同时间内该物质吸热相同,故内能与时间之间应是一次函数关系.故选D.
解析
【分析】
拿到这道题我们可以按三步思路推导：第一步先结合熔化温度图像的特征，判断该物质属于有固定熔点的晶体；第二步明确内能变化的核心规律：只要物质持续吸热，内能就会不断增大，晶体熔化前吸热升温内能增大，熔化过程即便温度不变，吸热也会让内能持续增大，熔化后吸热内能同样上升，所以0~8min内内能全程增大，不存在内能不变的平台段；第三步结合题干给出的“相同时间内该物质吸热相同”的条件，可知单位时间内内能的增量是固定值，因此内能随时间的变化是倾斜上升的一次函数关系，同时一切物体的内能都不可能为零，初始时刻内能就大于0，据此就能匹配出正确的图像。
【解析】
解：
1. 从该物质的熔化温度变化图像可以看出，熔化过程存在温度保持不变的阶段，说明该物质为晶体，有固定的熔点。
2. 晶体整个熔化阶段都在持续吸热：熔化前的固态阶段，吸热升温，内能不断增大；熔化过程中，虽然温度不变，但仍在持续吸收热量，内能也在不断增大；熔化后的液态阶段继续吸热，内能继续增大，因此0~8min内该物质的内能始终处于增大状态，没有内能不变的阶段。
3. 题干明确相同时间内物质吸热相同，说明单位时间内物质内能的增量是恒定值，因此内能随时间的变化为倾斜上升的一次函数关系，且一切物体的内能都大于零，初始时刻内能就不为零，符合该特征的只有选项D。
故选：D。
【答案】
D
【知识点】
晶体熔化特点，内能变化规律，热量与内能的关系
【点评】
本题的高频易错点是很多同学会混淆温度和内能的变化关系，误以为晶体熔化时温度不变，内能也保持不变，错选带有水平平台的错误图像。解题核心是抓住“吸热就会使内能增加”的核心逻辑，结合相同时间吸热相同的限定条件，就能快速判断出内能随时间线性上升的特征。
【难度系数】
0.6
拿到这道题我们可以按三步思路推导：第一步先结合熔化温度图像的特征，判断该物质属于有固定熔点的晶体；第二步明确内能变化的核心规律：只要物质持续吸热，内能就会不断增大，晶体熔化前吸热升温内能增大，熔化过程即便温度不变，吸热也会让内能持续增大，熔化后吸热内能同样上升，所以0~8min内内能全程增大，不存在内能不变的平台段；第三步结合题干给出的“相同时间内该物质吸热相同”的条件，可知单位时间内内能的增量是固定值，因此内能随时间的变化是倾斜上升的一次函数关系，同时一切物体的内能都不可能为零，初始时刻内能就大于0，据此就能匹配出正确的图像。
【解析】
解：
1. 从该物质的熔化温度变化图像可以看出，熔化过程存在温度保持不变的阶段，说明该物质为晶体，有固定的熔点。
2. 晶体整个熔化阶段都在持续吸热：熔化前的固态阶段，吸热升温，内能不断增大；熔化过程中，虽然温度不变，但仍在持续吸收热量，内能也在不断增大；熔化后的液态阶段继续吸热，内能继续增大，因此0~8min内该物质的内能始终处于增大状态，没有内能不变的阶段。
3. 题干明确相同时间内物质吸热相同，说明单位时间内物质内能的增量是恒定值，因此内能随时间的变化为倾斜上升的一次函数关系，且一切物体的内能都大于零，初始时刻内能就不为零，符合该特征的只有选项D。
故选：D。
【答案】
D
【知识点】
晶体熔化特点，内能变化规律，热量与内能的关系
【点评】
本题的高频易错点是很多同学会混淆温度和内能的变化关系，误以为晶体熔化时温度不变，内能也保持不变，错选带有水平平台的错误图像。解题核心是抓住“吸热就会使内能增加”的核心逻辑，结合相同时间吸热相同的限定条件，就能快速判断出内能随时间线性上升的特征。
【难度系数】
0.6
11. 新趋势 开放性设问 小明想了解热水在图1的哪个杯子中降温更快,他往两杯子中倒入等质量热水同时开始计时,测得水温随时间变化的图像如图2.
(1)由图2可推测杯
(2)
(3)是什么因素造成了两杯热水降温快慢的不同?小明猜想可能是两个杯子开口散热面积的不同和杯身散热的不同.请设计实验探究热水降温快慢与玻璃杯开口大小是否有关,写出实验步骤(已提供足量热水,从图3中自选器材).
实验步骤:
(1)由图2可推测杯
乙
(填“甲”或“乙”)中的热水先降温至$40°C$.(2)
乙
(填“甲”或“乙”)杯中的水在0~10 min放热较多,依据是由题意可知,甲、乙都为水且质量相等,在0~10 min内$\Delta t_{甲}＜\Delta t_{乙}$,说明乙的内能减少得较多,即乙放热较多
.(3)是什么因素造成了两杯热水降温快慢的不同?小明猜想可能是两个杯子开口散热面积的不同和杯身散热的不同.请设计实验探究热水降温快慢与玻璃杯开口大小是否有关,写出实验步骤(已提供足量热水,从图3中自选器材).
实验步骤:
答案
11. (1)乙 (2)乙 由题意可知,甲、乙都为水且质量相等,在0~10 min内$\Delta t_{甲}＜\Delta t_{乙}$,说明乙的内能减少得较多,即乙放热较多 (3)见解析
解析:(3)因热水降温快慢可能与两个杯子开口散热面积的大小和杯身散热的情况有关,则在设计实验时,要运用控制变量法,故实验步骤如下:
①将玻璃杯A和玻璃杯B外表面包上隔热材料;
②将玻璃杯A和玻璃杯B倒入质量相等的热水;
③用温度计测量玻璃杯A和玻璃杯B中热水对应的温度$t_{1}$;
④每隔五分钟再次测量温度,重复4次,在表中记录对应的温度:
| |$t_{1}/°C$|$t_{2}/°C$|$t_{3}/°C$|$t_{4}/°C$|$t_{5}/°C$|
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
|玻璃杯A| | | | | |
|玻璃杯B| | | | | |
⑤分析数据,得出结论.
解析:(3)因热水降温快慢可能与两个杯子开口散热面积的大小和杯身散热的情况有关,则在设计实验时,要运用控制变量法,故实验步骤如下:
①将玻璃杯A和玻璃杯B外表面包上隔热材料;
②将玻璃杯A和玻璃杯B倒入质量相等的热水;
③用温度计测量玻璃杯A和玻璃杯B中热水对应的温度$t_{1}$;
④每隔五分钟再次测量温度,重复4次,在表中记录对应的温度:
| |$t_{1}/°C$|$t_{2}/°C$|$t_{3}/°C$|$t_{4}/°C$|$t_{5}/°C$|
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
|玻璃杯A| | | | | |
|玻璃杯B| | | | | |
⑤分析数据,得出结论.
解析
【分析】
我们一步步梳理解题思路：
1. 第一问：要判断哪杯水先降到40℃，直接对比两杯水的降温速率即可，降温速度更快的杯子会先到达目标温度，从图2的变化趋势能直接判断乙的降温速度更快。
2. 第二问：判断0~10min哪个杯子放热更多，回忆放热计算公式$Q_{放}=cm\Delta t$，题目明确两杯水是等质量的热水，都是水所以比热容c相同，只需要对比0~10min内两杯水的温度变化量Δt，Δt更大的杯子放出的热量就更多。
3. 第三问：探究降温快慢和开口大小的关系，必须使用控制变量法，首先要排除题目给出的无关变量“杯身散热不同”的干扰，把两个杯子的杯身都做隔热处理，保证杯身散热情况完全一致，之后仅改变开口大小，控制水的质量、初始温度等其他条件都相同，定时测量水温对比降温快慢，就能得到准确的实验结论。
【解析】
(1) 观察图2的水温变化曲线，相同时间内乙杯的水温下降幅度更大，降温速率更快，因此乙杯中的热水会先降温至40℃。
(2) 根据放热公式$Q_{放}=cm\Delta t$，两杯水都是水，比热容c相同，且初始倒入的热水质量相等，0~10min内乙杯的水温降低量$\Delta t_乙$大于甲杯的水温降低量$\Delta t_甲$，因此乙杯的水放出的热量更多。
(3) 实验采用控制变量法，消除杯身散热差异的影响，仅保留开口大小这一个变量，控制其他可能影响降温的条件一致，具体步骤如下：
① 将玻璃杯A和玻璃杯B外表面包上隔热材料，排除杯身散热不同的干扰；
② 往玻璃杯A和玻璃杯B中倒入质量相等的热水；
③ 用温度计分别测量两杯热水的初始温度，记录为$t_1$；
④ 每隔五分钟再次测量两杯的水温，重复测量4次，将各时刻的温度$t_2、t_3、t_4、t_5$记录到对应表格中；
⑤ 对比相同时间内两杯热水的温度变化量，分析数据得出结论。
【答案】
(1) 乙
(2) 乙；由题意可知，甲、乙都为水且质量相等，在0~10 min内$\Delta t_{甲}＜\Delta t_{乙}$，说明乙的内能减少得较多，即乙放热较多
(3) ①将玻璃杯A和玻璃杯B外表面包上隔热材料；②将玻璃杯A和玻璃杯B倒入质量相等的热水；③用温度计测量玻璃杯A和玻璃杯B中热水对应的温度$t_{1}$；④每隔五分钟再次测量温度，重复4次，在表中记录对应的多组温度；⑤分析数据，得出结论。
【知识点】
比热容放热计算、控制变量法、热传递规律
【点评】
本题属于热学探究类新趋势题型，前两问结合温度变化图像考察对放热公式的理解应用，难度较低，第三问开放性实验设计重点考察控制变量法的严谨应用，要求学生主动排除无关变量的干扰，对实验逻辑思维能力有一定的考察作用，贴合生活实际的探究场景也能引导学生用物理知识解决实际问题。
【难度系数】
0.5
我们一步步梳理解题思路：
1. 第一问：要判断哪杯水先降到40℃，直接对比两杯水的降温速率即可，降温速度更快的杯子会先到达目标温度，从图2的变化趋势能直接判断乙的降温速度更快。
2. 第二问：判断0~10min哪个杯子放热更多，回忆放热计算公式$Q_{放}=cm\Delta t$，题目明确两杯水是等质量的热水，都是水所以比热容c相同，只需要对比0~10min内两杯水的温度变化量Δt，Δt更大的杯子放出的热量就更多。
3. 第三问：探究降温快慢和开口大小的关系，必须使用控制变量法，首先要排除题目给出的无关变量“杯身散热不同”的干扰，把两个杯子的杯身都做隔热处理，保证杯身散热情况完全一致，之后仅改变开口大小，控制水的质量、初始温度等其他条件都相同，定时测量水温对比降温快慢，就能得到准确的实验结论。
【解析】
(1) 观察图2的水温变化曲线，相同时间内乙杯的水温下降幅度更大，降温速率更快，因此乙杯中的热水会先降温至40℃。
(2) 根据放热公式$Q_{放}=cm\Delta t$，两杯水都是水，比热容c相同，且初始倒入的热水质量相等，0~10min内乙杯的水温降低量$\Delta t_乙$大于甲杯的水温降低量$\Delta t_甲$，因此乙杯的水放出的热量更多。
(3) 实验采用控制变量法，消除杯身散热差异的影响，仅保留开口大小这一个变量，控制其他可能影响降温的条件一致，具体步骤如下：
① 将玻璃杯A和玻璃杯B外表面包上隔热材料，排除杯身散热不同的干扰；
② 往玻璃杯A和玻璃杯B中倒入质量相等的热水；
③ 用温度计分别测量两杯热水的初始温度，记录为$t_1$；
④ 每隔五分钟再次测量两杯的水温，重复测量4次，将各时刻的温度$t_2、t_3、t_4、t_5$记录到对应表格中；
⑤ 对比相同时间内两杯热水的温度变化量，分析数据得出结论。
【答案】
(1) 乙
(2) 乙；由题意可知，甲、乙都为水且质量相等，在0~10 min内$\Delta t_{甲}＜\Delta t_{乙}$，说明乙的内能减少得较多，即乙放热较多
(3) ①将玻璃杯A和玻璃杯B外表面包上隔热材料；②将玻璃杯A和玻璃杯B倒入质量相等的热水；③用温度计测量玻璃杯A和玻璃杯B中热水对应的温度$t_{1}$；④每隔五分钟再次测量温度，重复4次，在表中记录对应的多组温度；⑤分析数据，得出结论。
【知识点】
比热容放热计算、控制变量法、热传递规律
【点评】
本题属于热学探究类新趋势题型，前两问结合温度变化图像考察对放热公式的理解应用，难度较低，第三问开放性实验设计重点考察控制变量法的严谨应用，要求学生主动排除无关变量的干扰，对实验逻辑思维能力有一定的考察作用，贴合生活实际的探究场景也能引导学生用物理知识解决实际问题。
【难度系数】
0.5
