热和能.docx
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热和能
1．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同．燃料的质量相同，烧杯内的液体质量也相同．下列说法正确的是（ ）
A．比较不同液体的比热容，可以选择甲丙两图
B．比较不同液体的比热容，可以选择乙丙两图
C．比较不同燃料的热值，可以选择乙丙两图
D．比较不同燃料的热值，不可以选择甲乙两图
2．酒精灯给试管中水加热，一段时间后橡皮塞被冲开，说法正确的是（ ）
A．酒精灯中酒精的质量越大，酒精的热值越大
B．酒精燃烧放出的热量能全部被试管中的水吸收
C．试管中水的内能是通过热传递的方式增加的
D．橡皮塞被冲开的过程与内燃机的压缩冲程都是内能转化为机械能的过程．
3．在煤炭市场中，少数不法商贩将煤矸石粉碎后掺在优质煤中销售，为了避免上当，用户购买煤炭时可以检测它的（ ）
A．热量B．热值C．内能D．比热容
4．关于燃料的热值，以下说法中正确的是（ ）
A．燃料的热值与燃料的种类有关系，与燃料的质量和燃烧状况无关
B．燃烧1千克某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值
C．燃料燃烧时，质量越大，热值越大
D．燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小
5．如图内燃机能量流向图，热机效率（η）等于（ ）
A．
×100%B．
×100%C
×100%D．
×l00%
6．夏天，突然打开汽水瓶时，随着“嘭”一声响，可看到瓶口处冒“白气”，这是因当突然打开瓶盖时，瓶内气体迅速膨胀，对外 ，内能 ，温度降低，瓶口附近水蒸气遇冷液化形成大量小水珠，就是我们看到的“白气”．一台四冲程汽油机的转速为3000r/min，则4s内对外做功 次，完成了 个冲程．
7．同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，说明“可燃冰”的 很大．若以10倍的关系计算，已知煤气热值为4.2×107J/kg，则1kg的“可燃冰”完全燃烧所放出的热量为 ．
8．汽油的热值是4.6×107J/kg，它表示的物理意义是 ．现有汽油5kg，完全燃烧汽油放出的热量是 ，剩下的汽油的热值是 ．
9．如图展示的是火箭发射时的壮观情最．火箭发射升空时，燃料通过燃烧将 能转化为燃气的内能，燃气对火箭做功，又将内能转化为火箭的 能．火箭中用氢做燃料是因为氢的 大．（选填“热值”“比热容”）
10．一台单缸四冲程汽油机的一个工作循环包括 、 、 和 四个冲程，工作时飞轮的转速是1800r/min，该汽油机每秒钟内完成 个工作循环，做功 次．
11．如图，图A、B、C、D是四冲程汽油机的功工作示意图，图E、F是演示实验的示意图，C图是 冲程，与它原理相同的是 图所示的演示实验，汽油机的工作示意图中机械能转化为内能的冲程是 图（后两空选填字母）
12．内能的一个重要应用就是直接用来 ，它的实质是内能的 ，内能的另一个重要应用是用它来 ，它的实质是内能的 ．
13在课堂上用瓶壁较薄的空矿泉水瓶做了如下演示：
首
先旋紧瓶盖，接着两手分别摁住瓶的上、下部分，使劲
拧瓶的下部，然后迅速旋开瓶盏，可看到瓶盖飞出数
米远，瓶口和瓶内有“白雾”产生（如图）．
（1）使劲拧矿泉水瓶下部，使其发生严重形变，说明
力可以改变物体的 ．
（2）瓶盖从瓶口冲出时瓶内气体的内能 （选填“增大”、“减小”或“不变”）．
（3）瓶口和瓶内有淡淡的“白雾”，说明发生了 现象（填物态变化名称）．
14．某同学在做比较不同物质吸热能力的实验时，使用相同的电加热器加热水和煤油，用加热时间的长短来表示物质吸收热量的多少，她得到如下数据：
物质
次数
质量m/kg
升高温度△t/℃
加热时间t/min
水
1
0.1
10
2
2
0.2
10
4
3
0.3
10
6
煤油
4
0.1
10
1
5
0.2
10
2
（1）实验时使用相同的电加热器加热水和煤油，目的是 ．
（2）实验用 长短表示物质吸热多少，这种研究问题方法叫作 ．
（3）分析第1、2、3次实验数据，控制的变量是 ．
（4）分析第1、4次实验数据，可以初步得出的结论是：
相同质量的水和煤油升高 （选填“相同”或“不同”）温度，水吸收的热量 ，这说明水的吸热本领 （选填“大于”或“小于”）煤油．
15．太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，下表是小明家的太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息
太阳照射时间/h
装水量
/Kg
吸热板面积/m2
水的初温/℃
水的末温/℃
水的比热容/J/（kg．℃）
太阳辐射功率/J/（m2﹣h）
10
100
2.5
20
70
4.2×103
1.68×106
其中太阳辐射功率是指1h内投射到1m2面积上的太阳能．
求：
（1）水在10h内吸收的热量；
（2）如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧多少m3的天然气；（天然气的热值为8.4×l07J/m3，天然气完全燃烧放出的热量全部给水吸收）
（3）该太阳能热水器的能量转化效率．
16．发动机是汽车核心部件，发动机质量决定了整车的性能和品质，现代汽车主要分汽油与柴油两类发动机，其中汽油发动机提供动力是内燃机的汽缸．若某台以汽油为燃料的汽车，发动机内有四个汽缸，其相关数据如下表所示．
汽车发动机数据表
1min内完成工作循环
2500次
93#汽油
汽缸内汽油和空气的混合密度
1.5kg/m3
排气量
2L
热值
4×107（J/kg）
发动机最大功率
75（kW）
空燃比
14：
1
（1）由甲可知，此时它正处在 冲程，其能量转化与 （乙/丙）图相同；
（2）汽车以100km/h的速度匀速运动时发动机的输出
功率最大，求1min内做的有用功；
（3）汽车的排气量是指发动机汽缸的工作容积，汽车排气量越大，功率越大．空燃比指汽缸内空气和燃油的质量比．当汽车以100km/h的速度匀速行驶时，根据表中数据求汽车发动机的效率．
17．一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动，其s﹣t图象如下，在第10s时速度达到20m/s，通过的路程为120m．
求：
（1）在0﹣10s内汽车的平均速度．
（2）设汽车在行驶过程中所受阻力不变，大小为f=4000N，那么在0﹣10s内汽车发动机产生的牵引力所做的功是多少焦耳．
（3）若发动机的转化功率为80%，则需要燃烧多少千克汽油才能使发动机做这么多功．（已知汽油的热值大约为5×107J/kg）
18．如图所示为FDP30C型柴油水泵机组（水泵机组动力由柴油机提供），它的优点是重量轻、体积小、功率大；省时、省油、省心．该水泵机组的效率为40%，正常工作1小时可以将54m3的水抽到20m高处，请计算这个过程中：
（g=10N/kg，q柴油=4.3×107J/kg）．
（1）水泵机组对水做了多少功？
（2）水泵机组的有用功功率是多少？
（3）水泵机组消耗多少柴油？
（结果保留两位小数）
19．在“比较不同燃料的热值”的实验中，如图所示，小明利用
完全相同的甲、乙两套实验装置进行实验，分别在燃烧皿中
放入质量相等的酒精和碎纸片，点燃后对质量都为100g和
初温都为20℃的水加热．燃烧相同时间后，甲图烧杯中的水
温度为30℃，另一杯水温度为24℃．（C水=4.2×103J/（kg•℃）
（1）为了正确完成实验，除了图中所示器材外还需要的测量器材是 ．
（2）此过程中甲图烧杯中的水吸收的热量为 J．
（3）此时 （能/不能）说明酒精的热值较大，你判断的理由是 ．
20．某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为30cm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×lO5Pa，飞轮1min转动1800周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），若1min消耗汽油0.01L．汽油的密度ρ=0.8×103kg/m3；汽油的热值为4.6×l07J/kg．求：
（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力；
（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功；
（3）汽油机的功率．
（4）该汽油机的效率．
21．太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，下表是小明家的太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息
太阳照射时间/h
装水量/kg
吸热板面积/m2
水升高的温度/℃
水的比热容/J（kg•℃）﹣1
太阳辐射功率/J•（m2•h）﹣1
10
100
2.5
50
4.2×103
1.68×106
其中太阳辐射功率是指1h内投射到1m2面积上的太阳能．
求：
（1）水在10h内吸收的热量；
（2）如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧多少m3的天然气；（天然气的热值为8.4×107J/m3，天然气完全燃烧放出的热量全部给水吸收）
（3）该太阳能热水器的能量转化效率．
22．某汽车有限公司是一家大型的特种专用汽车生产基地．该厂某型号专用车在车型测试中，在一段平直的公路上匀速行驶5.6km，受到的阻力是3.0×103N，消耗燃油1.5×10﹣3m3（假设燃油完全燃烧）．若燃油的密度0.8×103kg/m3，热值q=4×107J/kg，求：
（1）专用车牵引力所做的功是多少？
（2）燃油完全燃烧放出的热量是多少？
（3）已知热机效率η=
（式中W为热机在某段时间内对外所做的功，Q为它在这段时间内所消耗的燃油完全燃烧所产生的热量），则该专用车的热机效率是多少？
23．我省城乡冬天大都以煤炉、暖气等设备取暖，若某家的一间房一昼夜需1.008×108J的热量来保持室内温度不降低．
（1）若以完全燃烧烟煤（热值为3×107J/kg）来获得这些热量，需要多少kg的烟煤？
（2）若以热水流进流出暖气片降温10℃放出这些热量，则流过暖气片的热水质量是多少kg？
（水的比热容为4.2×103J/（kg•℃））
24．随着国民经济的发展，汽车已走进家庭．一辆小轿车以某一速度在平直路面上匀速行驶100km，消耗汽油10L．若这些汽油完全燃烧放出的热量有30%用来驱动汽车做有用功，所用汽油的热值为4.6×107J/kg，密度为0.7×103kg/m3，求：
（1）这些汽油完全燃烧放出的热量；
（2）这辆轿车以该速度匀速行驶时受到的阻力．
25．某县在冬季利用地热能为用户取暖．县内有一口自喷状态地热井，出水温度为90℃，出水流量为150m3/h．
（1）求每小时流出的地热水温度降低到50℃，所放出的热量．
（2）这些热如用天然气蒸汽锅炉供热，且天然气蒸汽锅炉的热效率为90%，则利用上述地热能供暖一小时可以节约多少天然气？
（天然气热值为4×107J/m3）
26．一辆60kW的载重汽车，保持功率不变在平直的马路上行驶，受到的阻力是4.5×103N，发动机每小时耗油20L，
求：
（1）汽车的行驶速度；
（2）发动机的效率；
（3）如果油箱内还有汽油50L，那么还能行驶多远？
（ρ汽油=0.8×103㎏/m3，q汽油=4.6×107J/㎏）
27．某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10kg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．若在6min内完全燃烧了2kg的煤，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），煤的热值约为3×107J/kg．求：
（1）煤完全燃烧产生的热量；
（2）经过6min时间加热，水所吸收的热量；
（3）煤炉烧水时的热效率．
参考答案与试题解析
1．解：
AB、为了比较不同液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量和温度的变化相同，通过比较加热时间，进而判断两种液体比热容的大小关系，应选择甲和丙两图进行实验，故A正确，B错误；CD、为了比较不同燃料的热值要用不同的燃料，应加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小，应选择甲和乙两图进行实验，故CD错误．
故选：
A．
2．解：
A、燃料的热值仅与燃料的种类有关，燃料的质量无关，故A错误；
B、酒精燃烧放出的热量要散失到空气中一部分，被试管吸收一部分，所以酒精燃烧放出的热量不能全部被试管中的水吸收，故B错误；C、加热过程中，通过热传递的方式增加水的内能，故C正确．D、塞子冲出时，是试管内气体内能转化为塞子增加的机械能，与内燃机做功冲程能量转化相同，故D错误．
故选C．
3．解：
热值是燃料的一种特性，是指1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，热值越大的燃料在完全燃烧相同质量的燃料时放出的热量越多，掺假后煤的热值降低，所以可以用热值来区分．而从比热容、质量、温度无法区分，故B正确．
故选B．
4．解：
A、燃料的热值与燃料的种类有关系，与燃料的质量和燃烧状况无关，符合题意．
B、燃烧1千克某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值，必须是完全燃烧放出的热量，才是燃料的热值，不符合题意．
C、燃料燃烧时，质量越大，热值越大：
热值与质量无关，只与燃料种类有关，不符合题意．
D、燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小，燃料不完全燃烧时放出的热量不能称之为热值，不符合题意．
故选A
5．解：
热机的效率是用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，用公式表示为
×100%．
故选B．
6．解：
瓶内气体膨胀时会对外做功，气体的内能减少，温度降低；空气中的水蒸气遇冷会发生液化现象，变成小水珠形成白雾现象．若飞轮转速是3000r/min=50r/s，表示每秒飞轮转动50圈，故4s转动200圈，飞轮每转动1圈，活塞往复1次，故4s内活塞往复100次，曲轴转动200周；且飞轮每转动1圈，就完成两个冲程，故共做了200×2=400个冲程，每四个冲程做功1次，故做功的次数是：
400÷4=100次；
故答案为：
做功；减少；100；400．
7．解：
（1）在同等条件下，包含质量相同，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，说明“可燃冰”的热值很大；
（2）1kg煤气完全燃烧放出热量：
Q放=mq=1kg×4.2×l07J/kg=4.2×l07J，
1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量：
Q放′=Q放×10=4.2×l07J×10=4.2×l08J；
故答案为：
热值；4.2×108J．
8．解：
（1）汽油的热值是4.6×107J/Kg，其物理意义是：
质量为1kg的汽油完全燃烧放出的热量是4.6×107J．热值是物体的特性，不随物质的量而变化，若汽油燃烧一部分后，剩余汽油的热值仍为4.6×107J/kg．
（2）完全燃烧5kg的汽油能放出的热量是：
Q放=mq=5kg×4.6×107J/kg=2.3×108J
故答案为：
质量为1千克的汽油完全燃烧放出的热量是4.6×107J，2.3×108J，4.6×107J/kg
9．解：
火箭发射升空时，燃料通过燃烧将化学能转化为燃气的内能，燃气对火箭做功，又将内能转化为火箭的机械能．火箭中用氢做燃料是因为氢的热值大，完全燃烧相同质量的氢与其它燃料相比，放出的热量多．
故答案为：
化学；机械；热值．
10．解：
汽油机的一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成．
1800r/min的含义是飞轮每分钟转1800圈，即每秒钟转30圈．因为一个工作循环飞轮转2圈，做功1次，所以飞轮转30圈共完成15个工作循环，做功15次．
故答案为：
吸气；压缩；做功；排；15；15．
11．解：
（1）A图中，进气门开启，活塞下行，气体流入汽缸，是吸气冲程；
B图中，两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，此冲程将机械能转化为内能；C图中，两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，此冲程将内能转化为机械能；D图中，排气门开启，活塞上行，气体流出汽缸，是排气冲程；
（2）E图是用力将活塞压下，活塞对空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧．是通过对物体做功来增大物体内能的，即是将机械能转化为内能的过程；F图对试管中的水加热，加快水的蒸发，使试管中水的内能增大，体积膨胀，对外做功，使塞子飞出去，内能转化为塞子的机械能；汽油机的做功冲程中将内能转化为机械能，因此与做功冲程原理相同的是F实验．
故答案为：
做功；F；B．
12．解：
（1）内能的一个重要的应用是直接加热物体，物体获得内能后，温度会升高，即直接利用内能；它的实质是内能的转移；
（2）内能的另一个重要的应用就是用它来做功，各种热机就是利用内能来的机器，即将内能转化为机械能．
故答案为：
加热物体；转移；做功；做功；转化．
13．解
（1）使劲拧紧瓶的下部，使其严重变形，说明力可以改变物体的形状；
（2）（3）当迅速旋开瓶盖，瓶内空气会膨胀对外做功，使瓶盖飞出数米远，内能转化成瓶盖的机械能，瓶内气体的内能减少，使瓶口和瓶内的空气温度降低，瓶口和瓶内的空气中的水蒸气遇冷对外放热，会液化成人眼能看见的雾状小水珠，于是在瓶口和瓶内有“白雾”产生．
故答案为：
（1）形状；
（2）减小；（3）液化．
14．解：
（1）实验时使用相同的电加热器加热水和煤油，水与煤油在相等时间内吸收的热量相等．
（2）实验时用加热时间的长短来表示物质吸收热量的多少，这种研究问题的方法叫做转换法．
（3）由表中第1、2、3次实验的实验数据可知，实验控制物质种类（水）与升高的温度不变而改变水的质量进行实验．
（4）由第1、4次实验数据可知，质量相同的水与煤油升高相同的温度，水吸收的热量多，说明水的吸热本领大于煤油．
故答案为：
（1）使它们在相同时间里吸收相同热量；
（2）加热时间；转化法；（3）物质种类和升高温度；（4）相同；多；大于．
15．解：
（1）水在10h内吸收的热量（有用能量）：
Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×100kg×（70℃﹣20℃）=2.1×107J；
（2）由题知，Q放=Vq=Q吸=2.1×107J，
需要天然气的体积：
V=
=
=0.25m3；
（3）10h太阳能热水器吸收的太阳能（总能量）：
Q总=1.68×106J/（m2•h）×2.5m2×10h=4.2×107J，
η=
×100%=
×100%=50%．
答：
（1）水在10h内吸收的热量为2.1×107J；
（2）如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧0.25m3的天然气；（3）该太阳能热水器的能量转化效率为50%．
16．解：
（1）由图甲可知，进气门、排气门均关闭，且活塞向下运动的冲程是做功冲程，内能转化为机械能；乙图中水蒸气推动试管塞子做功，内能转化为机械能；丙图中向下按压活塞，活塞压缩气体做功，机械能转化为内能；故做功冲程的能量转化形式与乙图相同；
（2）汽车以100km/h速度匀速运动时，1min中内做的有用功：
W=Pt=75000W×60s=4.5×106J；
（3）①根据ρ=
可得，做一次功燃气的质量：
m燃气=ρV=1.5kg/m3×2×10﹣3m3=3×10﹣3kg，因为空燃比是14：
1，所以做一次功消耗的汽油质量：
m=3×10﹣3kg×
=2×10﹣4kg；
②1min汽油燃烧放热：
Q=m汽油q=2×10﹣4kg×4×107J/kg×2500=2×107J，
发动机的效率：
η=
×100%=
×100%=22.5%．
故答案为：
（1）做功；乙；
（2）4.5×106；（3）22.5%．
17．解：
（1）汽车的平均速度：
=
=
=12m/s；
（2）由图可知，10s后汽车做匀速直线运动，速度v=20m/s，
根据二力平衡条件可得，牵引力：
F=f=4000N，
则汽车的功率为：
P=
=
=Fv=4000N×20m/s=8×104W，所以，在0﹣10s内汽车发动机产生的牵引力所做的功是：
W=Pt=8×104W×10s=8×105J；
（3）由η=
可得：
Q=
=
=1×106J，
由Q=mq可得需要燃烧汽油的质量：
m=
=
=0.02kg．
答：
（1）在0﹣10s内汽车的平均速度为12m/s．
（2）在0﹣10s内汽车发动机产生的牵引力所做的功是8×105J．（3）若发动机的转化功率为80%，则需要燃烧0.02kg汽油才能使发动机做这么多功．
18．解：
（1）1h所抽送的水的体积为：
V=54m3，这些水的重力大小：
G=mg=ρ水Vg=1.0×103kg/m3×54m3×10N/kg=5.4×105N，这些水被提升的高度为h=20m，所做的有用功为：
W有=Gh=5.4×105N×20m=1.08×107J；
（2）水泵机组的有用功功率：
P=
=
=3000W；
（3）因水泵的效率为η=40%，根据η=
可得，柴油完全燃烧所放出的热量：
Q=
=
=2.7×107J，
则消耗柴油的质量为：
m=
=
≈0.63kg．
答：
（1）水泵机组对水做了1.08×107J的功；
（2）水泵机组的有用功功率是3000W；（3）水泵机组消耗0.63kg柴油．
19．解：
（1）实验中，由于要控制质量相等，所以还需要的测量工具是天平；
（2）燃烧点燃后对质量都为100g和初温都为20℃的水加热，则用甲加热的水吸热Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg•℃）×0.1kg×（30℃﹣20℃）=4.2×103J；
（3）虽然在其它条件相同时，甲杯水的温度升高的较快，即甲燃烧产生的热量多，所以其热值大．但相同时间两种燃料燃烧的质量不能比较，故不能比较热值的大小．
故答案为：
（1）天平；
（2）4.2×103；（3）不能；燃烧掉的酒精和碎纸片的质量不一定相等．
20．解：
（1）燃气对活塞的平均压力：
F=PS=9.0×lO5Pa×30×10﹣4m2=2700N；
（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功：
W=FS=2700N×0.05m=135J；
（3）曲轴每转两圈对外做功一次，所以1min转动1800周，要做功900次，所以P=
（4）该汽油机1min消耗汽油质量：
m=ρV=0.8×103kg/m3×0.01×10﹣3m3=0.008kg，效率：
η=
．
答：
（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力为2700N；
（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功135J；（3）汽油机的功率为2025W；
（4）汽油机的效率为33%．
21．解：
（1）水吸收的热量（有用能量）：
Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×100kg×50℃=2.1×107J；
（2）由题知，Q放=vq=Q吸=2.1×107J，
需要天然气的体积：
v=
=
=0.25m3；
（3）10h太阳能热水器吸收的太阳能（总能量）：
Q总=1.68×106J/（m2•h）×2.5m2×10h=4.2×107J，
η=
×100%=
×100%=50%．
答：
（1）水在10h内吸热量2.1×107J；
（2）如水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧0.25m3的天然气；（3）该太阳能热水器的能量转化效率为50%．
22．解：
（1）因为专用车匀速行驶，所以牵引力F=f=3.0×103N
牵引力做的功W=Fs=3.0×103N×5.6×103m=1.68×107J
（2）消耗燃油的质量：
m=ρV=0.8×103kg/m3×1.5×10﹣3m3=1.2kg
燃油完全燃烧所产生的热量：
Q=mq=1.2kg×4×107J/kg=4.8×107J
（3）热机效率η=
=
=35%．
答：
（1）专用车牵引力所做的功是1.68×107J；
（2）燃油完全燃烧放出的热量是
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