专题05 热机和热值-【好题汇编】备战2024-2025学年九年级物理上学期期中真题分类汇编（苏科版）

专题05 热机和热值 考点一 做功改变内能 1．（23-24九上·江苏南通·期中）2022年4月16日，神舟十三号载人返回舱成功着陆，返回舱与大气摩擦温度升高，内能增加。下列事例中物体内能改变方式与它相同的是（　　） A．汤勺放在热汤中温度升高 B．烧水时水温升高 C．压缩空气温度升高 D．取暖器旁的物体温度升高 2．（23-24九上·江苏常州·期中）如图所示，在用塞子封闭的瓶内装有少量的水，用打气筒往瓶内打气，当瓶塞跳起来时，可以看到瓶子中出现了雾。下面解释这个现象的合理顺序是（ ） ①瓶内空气内能减少 ②瓶内空气的温度降低 ③瓶内空气中的水蒸气液化形成雾 ④瓶内空气推动瓶塞做功 A．④①②③ B．②③④① C．①②③④ D．③④①② 3．（23-24九上·江苏常州·期中）2021年5月15日，“天问一号”着陆器成功降落在火星表面上。降落过程中着陆器与火星大气摩擦，防护罩温度______（选填“升高”“降低”或“不变”），机械能转化为______能。接着利用减速伞减速后抛去防护罩，再启动推力发动机向下喷气，如图所示，此过程中喷气对着陆器产生的作用力方向_______（选填“向上”或“向下”），使着陆器悬停在空中，寻找合适的位畳后降落。 4．（23-24九上·江苏常州·期中）如图是高速公路的避险车道，当高速行驶的汽车出现刹车失灵时，可进入路面粗糙的避险车道，快速降低车速直至停止。避险车道是将车辆高速行驶时的_________能转化为重力势能和_________能。 5．（23-24九上·江苏常州·期中）用活塞式打气筒给自行车轮胎打气，筒壁发热，发热原因有： （1）打气时活塞压缩气体______使气体内能增加，再通过______的方式使筒壁温度升高； （2）活塞与筒壁之间不断摩擦，将______转化为内能。若打气筒的结构如图所示，打气一段时间后，上部筒壁的温度______（大于/等于/小于）下部筒壁的温度。 考点二 内燃机 6．（23-24九上·江苏常州·期中）如图所示，将铁丝快速弯折十余次，弯折处温度升高，该过程与四冲程汽油机哪一个冲程能量转化相同（　　） A． B． C． D． 7．（23-24九上·江苏苏州·期中）一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速是，该汽油机在内完成______个冲程，对外做功______次。 8．（23-24九上·江苏宿迁·期中）反复弯折铁丝，铁丝弯折处会很烫，铁丝内能是通过_________（选填“热传递”或“做功”）的方式增加，此过程的能量转化与四冲程汽油机的_________冲程相同。若飞轮的转速为，在内，汽油机对外做功_________次。 9．（23-24九上·江苏泰州·期中）图中单缸四冲程汽油机正处在_______冲程。若该汽油机转速为1800r/min，则它每秒钟完成______冲程。用水循环带走汽油机产生的热量，这是利用了水的________较大的特性。 10．（23-24九上·江苏无锡·期中）如图甲，小明在吹气球时，被吹大了的气球没能用手握住，呼啸着飞了出去，若他及时捡拾起气球，将会感觉到它喷气的嘴部温度和原来相比___________（选填“变高”、“变低”或“没有变化”），这是通过___________的方式改变气球嘴部的内能。发生的能量转化与图___________所示汽油机的冲程是一致的（选填“乙”“丙”）。若该汽油机飞轮转速是1200r/min，则1s内对外做功___________次。 11．（23-24九上·江苏镇江·期中）如图所示汽油机正在进行的是____________冲程，若飞轮转速为1200r/min，则该汽油机1s对外做功____________次，已知汽油的热值为，则完全燃烧0.5kg汽油放出的热量为____________J。 12．（23-24九上·江苏扬州·期中）如图所示，拖拉机发动机采用循环流动水进行冷却。原因是________；汽油机工作时，压缩冲程中，________转化为________能；若一台四冲程汽油机的飞轮转速为1800r/min，该汽油机每秒钟做功________次。 13．（23-24九上·江苏盐城·期中）甲、乙两个实验中，装置内部气体内能正在减少的是___________图；空气压缩引火仪内气体内能改变与试管中水内能改变的实质___________（相同/不同）。丙、丁两个冲程中，内能改变的方式___________（相同/不同）。 考点三 热值、燃料的利用率 14．（23-24九上·江苏盐城·期中）搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭使用一种叫做偏二甲肼的液体燃料，是因为该燃料具有较大的（　　） A．热值 B．比热容 C．内能 D．密度 15．（23-24九上·江苏苏州·期中）一瓶酒精用掉一半，剩下的酒精（　　） A．比热容、热值都变为原来的一半 B．比热容不变，热值变为原来的一半 C．比热容、热值都不变 D．热值不变，比热容变为原来的一半 16．（23-24九上·江苏镇江·期中）如图所示，用甲、乙两种燃料分别对质量和初温相同的水进行加热，两图装置均相同。燃料的质量用m表示，燃料充分燃尽时水升高的温度用表示（水未沸腾）（　　） A．若m相同，越小，燃料的热值越大 B．若相同，m越大，燃料的热值越大 C．若的值越大，燃料的热值越小 D．若的值越大，燃料的热值越小 17．（23-24九上·江苏南通·期中）某燃气炉的功率为4500W（指气体燃料完全燃烧时燃气炉每秒放出 4500J的热量）。在标准大气压下，用该燃气炉将1kg水从25℃加热到沸腾用时140s，燃料燃烧时将____能转化为_______能，烧水过程中是通过方式改变水的内能的。已知水的比热容为，燃气炉的效率是____%。 18．（23-24九上·江苏苏州·期中）某小组同学在实验室中做“水的沸腾”实验，他们在烧杯中装了质量为100g，初温为76℃的水，用酒精灯加热，并每隔2min读一次温度计的示数，直到沸腾一段时间后停止读数，其数据记录如下表所示： 时间/min 0 2 4 6 8 10 12 14 温度/℃ 76 80 84 88 92 96 96 96 （1）从表数据可以看出，此时水的沸点是______℃，该地点的大气压______1个标准大气压（高于/等于/低于） （2）这些水从76℃加热到刚好沸腾时所吸收的热量为多少______？ （3）若酒精完全燃烧放出热量的被水吸收，则把这些水从76℃加热到刚好沸腾时，需要完全燃烧酒精的质量是多少______？（，） 19．（23-24九上·江苏无锡·期中）天然气在各地广泛使用，已知在标准大气压下天然气的热值为4×107J/m3，则某天然气热水炉完全燃烧0.05m3天然气，释放的热量为___________J，若使常温下5kg的水温度升高了40℃，该热水炉的效率为___________%。[c水=4.2×103J/(kg·℃)] 20．（23-24九上·江苏苏州·期中）歌曲《卡路里》非常好听，其实“卡路里”是热量的另一个单位，简称“卡”。1卡是这样规定的：在1标准大气压下，质量为1g的水，温度每升高1oC所需要吸收的热量，那么1卡=______J。有一辆汽车消耗0.75kg汽油做的有用功是卡，0.75kg汽油完全燃烧放出的热量是______J，该车发动机的效率是______（已知，）。 21．（23-24九上·江苏南通·期中）如图所示的是北京冬奥会使用的国产氢能电池车.该车总质量为5×103kg，匀速行驶时受到阻力是车重的0.02倍，某次任务中该车在0.5h内匀速行驶了28km，消耗氢能 0.4kg。（已知q氢=1.4×108J/kg，g取10N/kg）求: （1）牵引力做的功。 （2）氢能转化为机械能的效率。 考点四 探究实验题 22．（23-24九上·江苏宿迁·期中）利用图甲装置探究“水和煤油吸热升温现象”，用相同的酒精灯火焰加热，并用玻璃棒不断搅拌，每隔记录一次温度，图乙是根据实验数据绘制的温度与时间关系图像。 （1）实验是通过_________来比较水和煤油吸收热量的多少； （2）加热过程中，煤油的比热容_________（选填“变大”、“不变”或“变小”）； （3）加热相同时间后，同时停止加热，在相同质量的水和煤油温度降低的过程中，水放出的热量与降低的温度之比_________（选填“大于”、“等于”或“小于”）煤油放出的热量与降低的温度之比； （4）用两个相同的燃烧皿替换酒精灯，比较酒精和碎纸片的热值，如图丙所示。对于此实验的器材要求，下列不需要控制的有_________（填字母）； A．酒精和碎纸片的质量相等 B．烧杯中水的质量相等 C．酒精和碎纸片的加热时间相同 （5）丙实验通过比较_________（选填“加热时间”或“升高的温度”）来确定酒精和碎纸片燃烧放出热量的多少？ 23．（23-24九上·江苏镇江·期中）如图所示，小王准备了甲、乙、丙三个相同的装置，来探究不同物质的比热容和不同燃料的热值，其中液体质量、燃料质量均相等。 （1）探究不同物质的比热容时： ①应选择__________两图进行实验；应该___________安装实验器材（选填“自上而下”或“自下而上”）； ②不同物质吸热的多少是通过____________来反映的（选填“温度计示数”或“加热时间”）； ③小潇根据测得的实验数据，画出了a、b两种液体温度随时间变化的图像（如图丁所示），若a的比热容是，b的比热容是____________J/（kg·℃）。 （2）探究不同燃料的热值时： ①应选择_________两图进行实验，实验时比较燃料热值的大小是通过__________来反映的（选填“温度计示数的变化”或“加热时间”）； ②实验过程中，需让燃料__________（选填“完全燃尽”或“燃烧相同时间）。 24．（23-24九上·江苏泰州·期中）小明为比较“不同物质的吸热升温现象”设计了如下实验方案：将质量和初温相同的水和煤油分别装入烧杯中，固定在铁架台上，用两个相同的酒精灯同时给水和煤油加热，实验装置如图甲、乙所示，实验时每隔一段时间记录水和煤油的温度。 （1）小明根据实验记录的数据作出了两种液体的温度随时间变化的图像，如图丙所示。由图像知：对水和煤油加热相同的时间，水吸收的热量___________（大于/等于/小于）煤油吸收的热量；___________的比热容较大。 （2）小华也用相同的装置进行了实验，但粗心的小华向容器中分别装入的是体积相同、初温都是20℃的沙子和水，4min时，测得沙子的温度为28℃，沙子的密度为1.5×103kg/m3，请你进行推理和计算，假如小华实验时控制沙子与她刚才所用的水的质量相等，那么4min时沙子的温度应该为___________℃。 （3）为了通过实验比较出煤油和酒精的热值的不同， ①小明又装配成了如图丁所示的实验装置，再选用___________（甲/乙）装置，进行实验即可得出结论。 ②实验中，待两种燃料燃烧相同的时间后，小明发现丁图烧杯中煤油升高的温度较高，据此___________（能/不能）说明煤油的热值较大。 25．（23-24九上·江苏无锡·期中）如图所示，甲、乙、丙三套实验装置完全相同。 （1）为比较不同燃料的热值，小明选择了甲、乙两套装置，他分别在加热器中放入___________相同的不同燃料，小明设计的方案存在明显的缺陷是___________； （2）小明改正后继续进行实验，他同时对初温相等的两种液体加热，等待燃料充分燃烧后，然后通过观察___________（选填“液体升高的温度”或“燃料燃烧时间”）来比较两种燃料热值大小。他认为燃料完全燃烧放出的热量___________（选填“大于”“等于”或“小于”）液体吸收的热量； （3）比较不同物质比热容的实验中，应选用下图中___________装置加热相同一段时间后，经过实验得出了水和煤油温度随时间变化的图像如图丁中所示，液体 b升温多，由此可知：液体___________（选填“a”或“b”）的比热容小。这段时间，液体 a吸收的热量___________（选填“大于”、“等于”或“小于”）液体 b吸收的热量； （4）若不计实验过程中的能量的损耗，则煤油的比热容为___________。[] 26．（23-24九上·江苏盐城·期中）小华用完全相同的甲、乙、丙装置进行热学实验。 （1）实验中除了用到图中的测量器材外，还需要用到的测量仪器有秒表和___________； （2）要比较“不同燃料的放热能力”，应选择___________两图装置进行实验，该实验中燃料燃烧时放出热量的多少是通过比较___________来判断的； （3）要比较不同物质吸热能力，应选择___________两图装置进行实验，不考虑加热过程中热量的损失，两杯中的液体初始温度___________（一定/不一定）要相同； （4）若甲装置中消耗燃料的质量为，使质量为的水温度升高了（水未沸腾），则燃料1的热值表达式为___________（用、、、表示），该方法测出的热值会比真实值偏___________。 27．（23-24九上·江苏南通·期中）实验室现有a、b、c三种液体，以及1、2、3三种燃料，需要完成如下两个实验:实验一是比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量，实验二是探究不同物质吸热升温的现象，如图所示，小明设计了甲、乙、丙三套装置。 （1）为完成实验一，应选用________两套装置，实验时通过比较液体_____来反映燃料燃烧放热多少； （2）为了两个实验都能完成，须对图中器材进行调整，以下方案可行的是（ ）； A.将甲图中的液体换成c B.将乙图中的液体换成c C.将甲图中的燃料换成3 D.将乙图中的燃料换成1 （3）小明使用未调整的甲、乙图示装置进行实验，收集数据并作出液体a、b的温度随加热时间的变化图线如图丁所示（两燃料充分燃烧均用时5分钟）。若燃料充分燃烧放出的热量全部被液体吸收，燃料1热值是燃料2的0.2倍，则液体a比热容是液体b的________倍； （4）如果用“单位质量的某种物质吸收（或放出）1J的热量所升高（或降低）的温度∆t”来比较物质的这种物理属性，用符号K来表示。 ①则K的表达式是K=__________； ②液体a的K值_____（选“>”、“=”或“<”）液体b的K值。 考点五 热量综合计算题 28．（23-24九上·江苏南通·期中）如图所示的是北京冬奥会使用的国产氢能电池车.该车总质量为5×103kg，匀速行驶时受到阻力是车重的0.02倍，某次任务中该车在0.5h内匀速行驶了28km，消耗氢能 0.4kg。（已知q氢=1.4×108J/kg，g取10N/kg）求: （1）牵引力做的功。 （2）氢能转化为机械能的效率。 29．（23-24九上·江苏常州·期中）太阳能是21世纪重点开发利用的能源之一，如今太阳能热水器已走进千家万户。如图所示，某家庭太阳能热水器阳光照射时，平均每小时吸收的太阳能，若热水器吸收8h的太阳能，可以使质量为100kg的水温度升高50oC。已知水的比热容，天然气的热值。求： （1）水吸收的热量； （2）该太阳能热水器的效率； （3）若这些水吸收的热量由天然气来提供，假设天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则需要多少m3的天然气。 30．（23-24九上·江苏扬州·期中）某品牌新车测试时，工作人员驾驶该车在平直公路上匀速行驶0.5h，观察仪表盘，发现这段时间内汽车内燃机消耗燃油3.2kg，车速为50km/h，从汽车使用技术手册中，测试人员发现该车使用的燃油的热值为4.0×107J/kg，汽车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图所示。 （1）该车在测试过程中内燃机的牵引力所做功是多少？ （2）试计算该汽车内燃机的效率？ 31．（23-24九上·江苏泰州·期中）阅读短文，回答文后的问题。 热阻 当物体或物体的不同部分之间存在温度差时，就会发生热传递。传导是热传递的一种方式，物体对热量的传导有阻碍作用，称为热阻，用R表示。物体的热阻与物体在热传导方向上的长度l成正比、与横截面积S成反比，还与物体的材料有关，关系式为，式中λ称为材料的导热系数，不同材料的导热系数一般不同。房屋的墙壁为了保温，往往使用导热系数较小的材料。如果墙壁一侧是高温环境，温度始终为t1；另一侧是低温环境，温度始终为t2，墙壁中形成稳定的热量流动，则单位时间内从高温环境传导到低温环境的热量Q与墙壁两侧的温度差成正比，与墙壁的热阻成反比。 （1）热量传导过程和电流相似，温度差相当于电路中的___________（填序号）； A.电流 B.电压 C.电阻 D.电能 （2）铜汤勺放在热汤中，把手很快就会烫手，而塑料把手的汤勺不会烫手。由此可知铜和塑料的导热系数大小：λ铜___________（>/</=）λ塑料； （3）如图所示，热量在墙壁中传导，虚线标出的墙壁正中间处的温度为___________； （4）夏天，一杯开水放在桌子上自然冷却，杯中水的温度t随时间变化的大致图像是___________（填序号）。 32．（23-24九上·江苏南通·期中）阅读材料，回答问题。 爱达·魔都号 2023年7月17日，中国首艘国产大型邮轮爱达·魔都号（Adora Magic City）正式试航，邮轮全长323.6米，总吨位为13.55万吨，最大航速22.6节，该船主柴油发电机的总功率为62.4兆瓦（MW），邮轮配备两台提供航行推力的推进器均为16.8兆瓦（MW）。 邮轮航行时受到的阻力与速度的平方成正比，降低航速可以减小航行阻力，推进功率就会大大减小，但航速不是越小越好，因为船舶航行过程中除了推进设备，还有其他辅助设备工作，航速减小后，相同航程的航行时间就会延长，虽推进功减少，但辅助功相对增加了。发动机要做的功包括推进器消耗的推进功和船上给养的辅助功两部分，航速优化就是要找到适合的航速，使发动机做的总功减少。 此外，为保障邮轮房间的舒适度和节能减排的目的，房间隔板采用导热系数较小的高分子隔热材料，隔板内外存在温度差时，隔板内的温度变化随着厚度改变而均匀递增（或递减），从而在隔板中形成稳定的热量流动。 （1）邮轮动力源自柴油机，图示的冲程是_____冲程，此时气缸中的内能将_____（选填“增大”或“减小”） （2）以下关于航速的表述正确的是（ ） A．增大航速可以减小阻力 B．航速越小可以节约的燃料越多 C．减小航速可以减小辅助功 D．推进功与辅助功之和最小时航速最合适 （3）热量在隔板中的传导过程和电流相似，同一物体发生热传导的条件是物体的不同部分之间存在______，这一条件相当于电路中______（选“电流”或“电压”）； （4）推进效率是指邮轮主柴油发电机输送给推进器的推进功与其提供的电能之比，满负荷全速航行时，推进效率为_______%。如图乙，船舱隔板厚度为d，隔板内、外侧环境温度分别为t0和1.2t0，虚线到内侧距离为总厚度的四分之一，则虚线处的温度为_____t0； （5）图丙是邮轮每千米航程的推进功、辅助功和航速的关系图像，则最省油的航速为_________m/s；若邮轮的航速从10m/s降低到最省油航速时，则每千米航程少消耗柴油约________kg。（已知柴油发动机的效率为40%，q柴油=4.0×107J/kg） 33．（23-24九上·江苏南通·期中）阅读短文，回答下列问题： 汽油机 汽油发动机是汽车的动力源，如图甲为四缸发动机，其工作原理：内燃机通过连杆把四个相同汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功过程错开，飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气工作。 （1）下列关于汽油机的说法中，正确的是___________ A.汽油机在吸气冲程中吸入汽缸的是空气 B.汽油在发动机能燃烧越充分，其热值越大 C.汽油机的效率越高，所消耗的汽油热值越大 D.使汽油燃烧更充分，可以提高汽油机的效率 （2）某汽缸在某时刻的状态如图乙所示，此时为___________冲程，是通过___________方式改变燃料的内能； （3）某台四缸发动机，其输出功率随转速变化如图丙所示，转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数，当发动机的转速为4500r/min时，该发动机在1s内做功为___________J；在每个做功冲程里，发动机做功为___________J（保留一位小数）； （4）科学家发明了一款单缸六冲程内燃机，它每一个工作循环的前四个冲程与单缸四冲程内燃机相同。在第四冲程结束后，立即向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功后，水蒸气温度___________ （选填“升高”“降低”或“不变”），这款内燃机的第六冲程可看作四冲程内燃机的___________冲程； （5）全球汽车保有量迅速增长，截止2023年，全球在用的汽车数量已突破15亿辆。汽车的燃料为汽油，每辆汽车每年耗油2100kg，汽车发动机的效率平均值取30%。如果把发动机的效率提高到35%，则每辆车每年节约___________kg汽油。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题05 热机和热值 考点一 做功改变内能 1．（23-24九上·江苏南通·期中）2022年4月16日，神舟十三号载人返回舱成功着陆，返回舱与大气摩擦温度升高，内能增加。下列事例中物体内能改变方式与它相同的是（　　） A．汤勺放在热汤中温度升高 B．烧水时水温升高 C．压缩空气温度升高 D．取暖器旁的物体温度升高 【答案】C 【解析】 神舟十三号载人返回舱与大气摩擦温度升高，内能增加，是通过克服摩擦做功来改变内能的。 A．汤勺放在热汤中温度升高，是通过热传递来改变物体内能的，故A不符合题意； B．烧水时水温升高，是通过热传递来改变物体内能的，故B不符合题意； C．压缩空气温度升高，是活塞对空气做功，使空气的内能增大，温度升高，故C符合题意； D．取暖器旁的物体温度升高，是通过热传递来改变物体内能的，故D不符合题意。 故选C。 2．（23-24九上·江苏常州·期中）如图所示，在用塞子封闭的瓶内装有少量的水，用打气筒往瓶内打气，当瓶塞跳起来时，可以看到瓶子中出现了雾。下面解释这个现象的合理顺序是（ ） ①瓶内空气内能减少 ②瓶内空气的温度降低 ③瓶内空气中的水蒸气液化形成雾 ④瓶内空气推动瓶塞做功 A．④①②③ B．②③④① C．①②③④ D．③④①② 【答案】A 【解析】 用打气筒往瓶里打气，当瓶塞被崩起时，瓶内的空气对瓶塞做功，空气的内能减小，温度降低；空气中的水蒸气遇冷发生液化现象，液化成小水滴，这就是在瓶口看到的“白气”；故合理顺序为：④①②③。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 3．（23-24九上·江苏常州·期中）2021年5月15日，“天问一号”着陆器成功降落在火星表面上。降落过程中着陆器与火星大气摩擦，防护罩温度______（选填“升高”“降低”或“不变”），机械能转化为______能。接着利用减速伞减速后抛去防护罩，再启动推力发动机向下喷气，如图所示，此过程中喷气对着陆器产生的作用力方向_______（选填“向上”或“向下”），使着陆器悬停在空中，寻找合适的位畳后降落。 【答案】 ①．升高 ②．内 ③．向上 【解析】 [1][2]降落过程中着陆器与火星大气摩擦做功，将机械能转化为内能，自身内能增大，温度升高。 [3]推力发动机向下喷气，物体间力的作用是相互的，喷气就对着陆器产生向上的作用力。 4．（23-24九上·江苏常州·期中）如图是高速公路的避险车道，当高速行驶的汽车出现刹车失灵时，可进入路面粗糙的避险车道，快速降低车速直至停止。避险车道是将车辆高速行驶时的_________能转化为重力势能和_________能。 【答案】 ①．动 ②．内 【解析】 [1][2]当汽车刹车失控时，具有很大的速度，因而车辆具有很大的动能；当车辆驶入避险车道后，车辆上坡，高度增加，将部分动能转化为重力势能；因为避险车道是沙石铺成的，摩擦力较大，所以还有部分动能转化为内能。 5．（23-24九上·江苏常州·期中）用活塞式打气筒给自行车轮胎打气，筒壁发热，发热原因有： （1）打气时活塞压缩气体______使气体内能增加，再通过______的方式使筒壁温度升高； （2）活塞与筒壁之间不断摩擦，将______转化为内能。若打气筒的结构如图所示，打气一段时间后，上部筒壁的温度______（大于/等于/小于）下部筒壁的温度。 【答案】 ①．做功 ②．热传递 ③．机械能 ④．小于 【解析】 （1）[1][2]活塞压缩气体做功，气体内能增大，温度升高，升温的气体通过热传递使筒壁温度升高。 （2）[3][4]打气时活塞与筒壁不断地摩擦，通过克服摩擦做功将机械能转化为内能。如图，打气筒中气体在筒的下部，打气时活塞压缩气体做功，使气体内能增大，温度升高，升温的气体处于打气筒的通过热传递将热量传递给下部筒壁，使下部筒壁温度升高，所以气筒的上部筒壁比气筒的下部筒壁的温度低。 考点二 内燃机 6．（23-24九上·江苏常州·期中）如图所示，将铁丝快速弯折十余次，弯折处温度升高，该过程与四冲程汽油机哪一个冲程能量转化相同（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解析】 将铁丝快速弯折十余次，对铁丝做功，铁丝的内能增加，温度升高，此过程中机械能转化为内能；汽油机的压缩冲程是机械能转化为内能的冲程，与上述能量转化相同。 A．图中两气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，故A符合题意； B．图中两气门都关闭，活塞向下运动，火花塞点火，是做功冲程，故B不符合题意； C．图中一个气门打开，一个气门关闭，活塞向上运动，是排气冲程，故C不符合题意； D．图中一个气门打开，一个气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，故D不符合题意。 故选A。 7．（23-24九上·江苏苏州·期中）一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速是，该汽油机在内完成______个冲程，对外做功______次。 【答案】 ①．48000 ②．12000 【解析】 [1][2]因为一个工作循环活塞往复2次，曲轴转动2周，做功1次，完成4个冲程。一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速是，则该汽油机在内转24000r，完成48000个冲程，对外做功12000次。 8．（23-24九上·江苏宿迁·期中）反复弯折铁丝，铁丝弯折处会很烫，铁丝内能是通过_________（选填“热传递”或“做功”）的方式增加，此过程的能量转化与四冲程汽油机的_________冲程相同。若飞轮的转速为，在内，汽油机对外做功_________次。 【答案】 ①．做功 ②．压缩 ③．20 【解析】 [1]反复弯折铁丝，将机械能转化为内能，是通过做功改变物体的内能。 [2]四冲程汽油机的压缩冲程也是将机械能转化为内能，与反复弯折铁丝，铁丝弯折处会很烫的能量转化类型相同。 [3]飞轮的转速为，即1s转40转，一个工作循环，飞轮转2圈，做功一次，故在内，汽油机对外做功20次。 9．（23-24九上·江苏泰州·期中）图中单缸四冲程汽油机正处在_______冲程。若该汽油机转速为1800r/min，则它每秒钟完成______冲程。用水循环带走汽油机产生的热量，这是利用了水的________较大的特性。 【答案】 ①．排气 ②．60 ③．比热容 【解析】 [1]由图像可知活塞向上运动，进气门关闭，排气门开启，因此为排气冲程； [2]每秒发动机转数为 因为汽油机每转一圈完成两个冲程，因此每秒钟完成60冲程； [3]利用水做冷却剂带走汽油机产生的热量，是因为相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，即水的比热容大。 10．（23-24九上·江苏无锡·期中）如图甲，小明在吹气球时，被吹大了的气球没能用手握住，呼啸着飞了出去，若他及时捡拾起气球，将会感觉到它喷气的嘴部温度和原来相比___________（选填“变高”、“变低”或“没有变化”），这是通过___________的方式改变气球嘴部的内能。发生的能量转化与图___________所示汽油机的冲程是一致的（选填“乙”“丙”）。若该汽油机飞轮转速是1200r/min，则1s内对外做功___________次。 【答案】 ①．变低 ②．做功 ③．丙 ④．10 【解析】 [1][2][3]气球内的气体向外喷出，气体对外做功，内能减小，喷气的嘴部的温度降低，内能转化为机械能，通过做功的方式改变物体的内能，图乙两个气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能；图丙两个气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械，发生的能量转化与图丙是一致的。 [4]若飞轮转速是 1200r/min=20r/s 表示每秒飞轮转动20圈，因飞轮每转动2周对外做功1次，所以1s内汽油机对外做功10次。 11．（23-24九上·江苏镇江·期中）如图所示汽油机正在进行的是____________冲程，若飞轮转速为1200r/min，则该汽油机1s对外做功____________次，已知汽油的热值为，则完全燃烧0.5kg汽油放出的热量为____________J。 【答案】 ①．做功 ②．10 ③． 【解析】 [1]由图可知，两气门都关闭，火花塞点火，活塞下行，是做功冲程。 [2]单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1200r/min，即每秒钟转20圈，一个工作循环飞轮转两圈，做一次功，则该汽油机1s完成10个工作循环，对外做功10次。 [3]完全燃烧0.5kg的汽油，放出的热量是: 12．（23-24九上·江苏扬州·期中）如图所示，拖拉机发动机采用循环流动水进行冷却。原因是________；汽油机工作时，压缩冲程中，________转化为________能；若一台四冲程汽油机的飞轮转速为1800r/min，该汽油机每秒钟做功________次。 【答案】 ①．水的比热容大 ②．机械能 ③．内 ④．15 【解析】 [1]相同质量的液体比热容大的升高相同的温度时吸收的热量更多，冷却效果更好。 [2] [3]压缩冲程中，活塞杆下压使气体体积变小，对其做功，是机械能转化为内能的过程。 [4]由题意可知，该汽油机的飞轮转速为30r/s，四冲程内燃机的一个工作循环由吸气、压缩、做功和排气四个冲程组成，完成一个工作循环飞轮转2圈，所以该内燃机每秒钟完成15个工作循环，每完成一个工作循环做功1次，故每秒钟做功15次。 13．（23-24九上·江苏盐城·期中）甲、乙两个实验中，装置内部气体内能正在减少的是___________图；空气压缩引火仪内气体内能改变与试管中水内能改变的实质___________（相同/不同）。丙、丁两个冲程中，内能改变的方式___________（相同/不同）。 【答案】 ①．乙 ②．不同 ③．相同 【解析】 [1]甲实验中，用力将空气压缩引火仪活塞迅速向下压，看到的现象是棉花燃烧起来；说明活塞压缩玻璃筒内的空气做功，机械能转化为内能，空气的内能增加，温度升高，达到棉花的着火点。乙实验中，酒精燃烧加热试管内的水，水蒸气对盒盖做功，将水蒸气的内能转化为盒盖的机械能，水蒸气的内能减小；所以装置内部气体内能正在减少的是乙图。 [2]试管中水吸收热量，内能变大，是通过热传递改变内能，空气压缩引火仪内的气体是通过做功的方式改变内能的，所以空气压缩引火仪内气体内能改变与试管中水内能改变的实质不同 [3]图丁两气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程，内能转化为机械能；图丙中两个气门关闭、活塞向上运动，为压缩冲程，机械能转化为内能，两图都是做功改变内能，内能改变的方式相同。 考点三 热值、燃料的利用率 14．（23-24九上·江苏盐城·期中）搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭使用一种叫做偏二甲肼的液体燃料，是因为该燃料具有较大的（　　） A．热值 B．比热容 C．内能 D．密度 【答案】A 【解析】 该燃料具有较大的热值，相同质量的该燃料释放的热量较多，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 15．（23-24九上·江苏苏州·期中）一瓶酒精用掉一半，剩下的酒精（　　） A．比热容、热值都变为原来的一半 B．比热容不变，热值变为原来的一半 C．比热容、热值都不变 D．热值不变，比热容变为原来的一半 【答案】C 【解析】 比热容和热值都是物质本身的一种属性。比热容只与物质的种类和状态有关，热值只和物质的种类有关。种类、状态不变，比热容和热值就不会改变。故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 16．（23-24九上·江苏镇江·期中）如图所示，用甲、乙两种燃料分别对质量和初温相同的水进行加热，两图装置均相同。燃料的质量用m表示，燃料充分燃尽时水升高的温度用表示（水未沸腾）（　　） A．若m相同，越小，燃料的热值越大 B．若相同，m越大，燃料的热值越大 C．若的值越大，燃料的热值越小 D．若的值越大，燃料的热值越小 【答案】C 【解析】 燃料的热值大小不能直接测量，需要通过水吸收热量的多少来体现燃料燃烧放出热量的多少，而水吸收热量的多少跟水的质量和升高的温度有关，因此为了比较热值大小可以利用，而，，即 解得燃料的热值 A．若m相同，越小，由上式可知，燃料的热值越小，故A不符合题意； B．若相同，m越大，由上式可知，燃料的热值越小，故B不符合题意； C．若的值越大，即的值越小，由上式可知，燃料的热值越小，故C符合题意； D．若值越大，由上式可知，燃料的热值越大，故D不符合题意。 故选C。 17．（23-24九上·江苏南通·期中）某燃气炉的功率为4500W（指气体燃料完全燃烧时燃气炉每秒放出 4500J的热量）。在标准大气压下，用该燃气炉将1kg水从25℃加热到沸腾用时140s，燃料燃烧时将____能转化为_______能，烧水过程中是通过方式改变水的内能的。已知水的比热容为，燃气炉的效率是____%。 【答案】 ①化学 ②内 ③50 【解析】 [1][2]燃料燃烧时，放出热量，将储存的化学能转化为内能。 [3]在标准大气压下，水的沸点为100℃，加热水吸收的热量 燃料燃烧时，放出的热量 燃气炉的效率 18．（23-24九上·江苏苏州·期中）某小组同学在实验室中做“水的沸腾”实验，他们在烧杯中装了质量为100g，初温为76℃的水，用酒精灯加热，并每隔2min读一次温度计的示数，直到沸腾一段时间后停止读数，其数据记录如下表所示： 时间/min 0 2 4 6 8 10 12 14 温度/℃ 76 80 84 88 92 96 96 96 （1）从表数据可以看出，此时水的沸点是______℃，该地点的大气压______1个标准大气压（高于/等于/低于） （2）这些水从76℃加热到刚好沸腾时所吸收的热量为多少______？ （3）若酒精完全燃烧放出热量的被水吸收，则把这些水从76℃加热到刚好沸腾时，需要完全燃烧酒精的质量是多少______？（，） 【答案】 ①．96 ②．低于 ③．8.4×103J ④． 【解析】 （1）[1]从数据可以看出，从第10分钟开始，水的温度保持96℃不变，所以水的沸点是96℃。 [2]气压决定液体的沸点，气压高，沸点高，因为96℃低于100℃，所以当时大气压低于标准大气压。 （2）[3]这些水从76℃加热到刚好沸腾时所吸收的热量 Q吸=c水m（t﹣t0）=4.2×103J/(kg•℃)×0.1kg×(96℃﹣76℃)=8.4×103J （3）[4]酒精燃烧放出的热量只有14%被水吸收，所以 由得，需要完全燃烧酒精的质量 19．（23-24九上·江苏无锡·期中）天然气在各地广泛使用，已知在标准大气压下天然气的热值为4×107J/m3，则某天然气热水炉完全燃烧0.05m3天然气，释放的热量为___________J，若使常温下5kg的水温度升高了40℃，该热水炉的效率为___________%。[c水=4.2×103J/(kg·℃)] 【答案】 ①．2×106 ②．42% 【解析】 [1]完全燃烧0.05m3天然气，释放的热量为 [2]5kg的水温度升高了40℃，吸收的热量为 该热水炉的效率为 20．（23-24九上·江苏苏州·期中）歌曲《卡路里》非常好听，其实“卡路里”是热量的另一个单位，简称“卡”。1卡是这样规定的：在1标准大气压下，质量为1g的水，温度每升高1oC所需要吸收的热量，那么1卡=______J。有一辆汽车消耗0.75kg汽油做的有用功是卡，0.75kg汽油完全燃烧放出的热量是______J，该车发动机的效率是______（已知，）。 【答案】 ①．4.2 ②． ③．28% 【解析】 [1]在1标准大气压下，质量为1g的水，温度每升高1℃所需要吸收的热量，水的比热容为 所以1卡=4.2J。 [2][3]在汽油机内完全燃烧0.75kg汽油能放出的热量为 有一辆汽车消耗0.75kg汽油做的有用功是卡，可得有用功为 汽油机的机械效率为 21．（23-24九上·江苏南通·期中）如图所示的是北京冬奥会使用的国产氢能电池车.该车总质量为5×103kg，匀速行驶时受到阻力是车重的0.02倍，某次任务中该车在0.5h内匀速行驶了28km，消耗氢能 0.4kg。（已知q氢=1.4×108J/kg，g取10N/kg）求: （1）牵引力做的功。 （2）氢能转化为机械能的效率。 【答案】（1）2.8×107J；（2）50% 【解析】 解：（1）由题意可知，氢能电池车受到的阻力 f=0.02G=0.02mg=0.02×5×103kg×10N/kg=1×103N 因为氢能电池车匀速行驶，所以牵引力F=f=1×103N，则牵引力做的功 W=Fs=1×103N×20×103m=2.8×107J （2）氢能完全燃烧放出的热量 Q放=m氢q=0.4kg×1.4×108J/kg=5.6×107J 氢能转化为机械能的效率 答：（1）牵引力做的功为2.8×107J； （2）氢能转化为机械能的效率为50%。 考点四 探究实验题 22．（23-24九上·江苏宿迁·期中）利用图甲装置探究“水和煤油吸热升温现象”，用相同的酒精灯火焰加热，并用玻璃棒不断搅拌，每隔记录一次温度，图乙是根据实验数据绘制的温度与时间关系图像。 （1）实验是通过_________来比较水和煤油吸收热量的多少； （2）加热过程中，煤油的比热容_________（选填“变大”、“不变”或“变小”）； （3）加热相同时间后，同时停止加热，在相同质量的水和煤油温度降低的过程中，水放出的热量与降低的温度之比_________（选填“大于”、“等于”或“小于”）煤油放出的热量与降低的温度之比； （4）用两个相同的燃烧皿替换酒精灯，比较酒精和碎纸片的热值，如图丙所示。对于此实验的器材要求，下列不需要控制的有_________（填字母）； A．酒精和碎纸片的质量相等 B．烧杯中水的质量相等 C．酒精和碎纸片的加热时间相同 （5）丙实验通过比较_________（选填“加热时间”或“升高的温度”）来确定酒精和碎纸片燃烧放出热量的多少？ 【答案】 ①．加热时间 ②．不变 ③．大于 ④．C ⑤．升高的温度 【解析】 （1）[1]根据转换法，实验中，通过比较加热时间来间接反映煤油和水吸收的热量，加热时间越长，物质吸收的热量就越多。 （2）[2]比热容是物质的特性，与温度没有关系，所以加热过程中煤油的比热容不变。（3）[3]由Q=cmΔt可知，放出的热量与降低的温度之比，所以在质量和放出热量相同的情况下，比热容与降低的温度成反比，由于水和煤油的质量相等，水的比热容大于煤油的比热容，故水放出的热量与降低的温度之比大于煤油放出的热量与降低的温度之比。 （4）[4]为了比较酒精和碎纸片的热值，根据控制变量法，需控制酒精和碎纸片质量相同，加热质量相同的同种液体（水），根据，液体升温越高，则燃料放出的热量越多，这种燃料热值越大，故不需要控制酒精和碎纸片的加热时间相同。 故选C。 （5）[5]丙实验中，加热质量相同的同种液体（水），根据Q=cmΔt，液体升温越高，则燃料放出的热量越多，这种燃料热值越大。 23．（23-24九上·江苏镇江·期中）如图所示，小王准备了甲、乙、丙三个相同的装置，来探究不同物质的比热容和不同燃料的热值，其中液体质量、燃料质量均相等。 （1）探究不同物质的比热容时： ①应选择__________两图进行实验；应该___________安装实验器材（选填“自上而下”或“自下而上”）； ②不同物质吸热的多少是通过____________来反映的（选填“温度计示数”或“加热时间”）； ③小潇根据测得的实验数据，画出了a、b两种液体温度随时间变化的图像（如图丁所示），若a的比热容是，b的比热容是____________J/（kg·℃）。 （2）探究不同燃料的热值时： ①应选择_________两图进行实验，实验时比较燃料热值的大小是通过__________来反映的（选填“温度计示数的变化”或“加热时间”）； ②实验过程中，需让燃料__________（选填“完全燃尽”或“燃烧相同时间）。 【答案】 ①．甲丙 ②．自下而上 ③．加热时间 ④． ⑤．甲乙 ⑥．温度计示数的变化 ⑦．完全燃尽 【解析】 （1）①[1]探究不同物质的比热容时，应控制燃料相同而吸热物质不同，应选择甲、丙两图进行实验。 由于实验时要用酒精灯外焰加热，且温度计不能碰到容器底和容器壁，组装仪器时应按自下而上进行。 ②[3]实验中，加热的酒精灯规格相同，相同时间放出的热量相同，因此不同物质吸热的多少是通过加热时间来反映的。 ③[4]质量和初始温度均相同的A、B两种液体，吸热后它们的温度随时间变化的图象如图丁所示，由图可以看出，A温度升高40°C用10分钟，B温度液体升高40°C用20分钟，升高相同的温度，B吸收热量是A的2倍，根据可知，在质量和升高温度相同的情况下，比热容c与Q成正比，故液体A的比热容是，b的比热容是a的比热容的2倍，b的比热容是。 （2）①[5]比较不同燃料的热值，应选择不同的燃料加热相同的物质，即用甲、乙两图进行实验。 [6]质量相同的水，温度变化越大，说明吸收热量越多，所以实验中通过温度计示数来表示燃料放出热量的多少。 ②[7]探究不同燃料的热值时，选取相同质量的不同燃热，加热相同质量的同种液体，让燃料完全燃尽，通过比较液体升高的温度，比较燃料放出热量的多少，再根据比较热值的大小。 24．（23-24九上·江苏泰州·期中）小明为比较“不同物质的吸热升温现象”设计了如下实验方案：将质量和初温相同的水和煤油分别装入烧杯中，固定在铁架台上，用两个相同的酒精灯同时给水和煤油加热，实验装置如图甲、乙所示，实验时每隔一段时间记录水和煤油的温度。 （1）小明根据实验记录的数据作出了两种液体的温度随时间变化的图像，如图丙所示。由图像知：对水和煤油加热相同的时间，水吸收的热量___________（大于/等于/小于）煤油吸收的热量；___________的比热容较大。 （2）小华也用相同的装置进行了实验，但粗心的小华向容器中分别装入的是体积相同、初温都是20℃的沙子和水，4min时，测得沙子的温度为28℃，沙子的密度为1.5×103kg/m3，请你进行推理和计算，假如小华实验时控制沙子与她刚才所用的水的质量相等，那么4min时沙子的温度应该为___________℃。 （3）为了通过实验比较出煤油和酒精的热值的不同， ①小明又装配成了如图丁所示的实验装置，再选用___________（甲/乙）装置，进行实验即可得出结论。 ②实验中，待两种燃料燃烧相同的时间后，小明发现丁图烧杯中煤油升高的温度较高，据此___________（能/不能）说明煤油的热值较大。 【答案】 ①．等于 ②．水 ③．32 ④．乙 ⑤．不能 【解析】 （1）[1]实验中，用相同酒精灯对水和煤油加热，相同的酒精灯在相同时间内放出相等热量，被水和煤油吸收，所以相同时间内，水吸收的热量等于煤油吸收的热量。 [2]由图丙可知，相同时间内，煤油的温度升高的多，相同质量的水和煤油，吸收相等热量后，水的温度变化小，所以水的比热容较大。 （2）[3]小华向容器中分别装入的是体积相同、初温都是20℃的沙子和水，水的密度为1×103kg/m3，沙子的密度为1.5×103kg/m3，根据m=ρV可知，水和沙子的质量之比为1∶1.5 ，假如小华实验时控制沙子与她刚才所用的水的质量相等，根据可知，质量是原来的1.5倍，4min吸收的热量与原来是一样的，所以温度升高是原来的1.5倍，也就是 （3）[4][5]探究不同燃料的热值大小时，需要便用质量相同的不同燃料对质量相同的同种液体进行加热，故选图乙和图丁实 验。比较燃料燃烧值的大小，应控制燃烧燃料的质量相等；让相同质量的燃料完全燃烧，根据同一种液体（煤油）升高 的温度比较燃料的热值大小；但实验中没有控制煤油的质量相同，所以不能说明煤油的热值较大。 25．（23-24九上·江苏无锡·期中）如图所示，甲、乙、丙三套实验装置完全相同。 （1）为比较不同燃料的热值，小明选择了甲、乙两套装置，他分别在加热器中放入___________相同的不同燃料，小明设计的方案存在明显的缺陷是___________； （2）小明改正后继续进行实验，他同时对初温相等的两种液体加热，等待燃料充分燃烧后，然后通过观察___________（选填“液体升高的温度”或“燃料燃烧时间”）来比较两种燃料热值大小。他认为燃料完全燃烧放出的热量___________（选填“大于”“等于”或“小于”）液体吸收的热量； （3）比较不同物质比热容的实验中，应选用下图中___________装置加热相同一段时间后，经过实验得出了水和煤油温度随时间变化的图像如图丁中所示，液体 b升温多，由此可知：液体___________（选填“a”或“b”）的比热容小。这段时间，液体 a吸收的热量___________（选填“大于”、“等于”或“小于”）液体 b吸收的热量； （4）若不计实验过程中的能量的损耗，则煤油的比热容为___________。[] 【答案】 ①．质量 ②．未控制受热液体相同 ③．液体升高的温度 ④．大于 ⑤．甲、丙 ⑥．b ⑦．等于 ⑧． 【解析】 （1）[1][2]为比较不同燃料的热值，小明选择了甲、乙两套装置，由可知，他应在加热器中放入质量相同的不同燃料，应该使被加热的液体相同，液体的质量相同，由此可知小明设计的方案存在明显的缺陷是：甲、乙两个装置中是不同液体。 （2）[3]改正后继续进行实验，对初温相等的两种液体加热，等待燃料充分燃烧后，通过观察液体升高的温度来比较两种燃料热值大小，液体升高的温度越高，燃料的热值越大。 [4]由于燃料完全燃烧放出的热量不能被烧杯中的液体全部吸收，因此燃料完全燃烧放出的热量大于液体吸收的热量。 （3）[5]为了比较水和煤油比热容的大小，应该使燃料相同，烧杯中放质量相同的水和煤油，由图可知应选择甲、丙两套装置。 [6][7]实验中使用相同燃料进行实验，加热相同时间，放出的热量相同，水和煤油吸收的热量相同，液体 b升温多，由此可知：液体b的比热容小。这段时间，燃料放出的热量相同，液体 a吸收的热量等于液体b吸收的热量。 （4）[8]由图丁可知，水和煤油加热5min时吸收的热量相同， a的温度变化量 b的温度变化量 水和煤油的质量相同，由可知，煤油的比热容 26．（23-24九上·江苏盐城·期中）小华用完全相同的甲、乙、丙装置进行热学实验。 （1）实验中除了用到图中的测量器材外，还需要用到的测量仪器有秒表和___________； （2）要比较“不同燃料的放热能力”，应选择___________两图装置进行实验，该实验中燃料燃烧时放出热量的多少是通过比较___________来判断的； （3）要比较不同物质吸热能力，应选择___________两图装置进行实验，不考虑加热过程中热量的损失，两杯中的液体初始温度___________（一定/不一定）要相同； （4）若甲装置中消耗燃料的质量为，使质量为的水温度升高了（水未沸腾），则燃料1的热值表达式为___________（用、、、表示），该方法测出的热值会比真实值偏___________。 【答案】 ①．天平 ②．甲和丙 ③．温度计上升的示数 ④．甲和乙 ⑤．不一定 ⑥． ⑦．小 【解析】 （1）[1]实验中需要保持液体的质量相等，所以需要用天平测量液体的质量。 （2）[2][3]比较不同燃料的放热能力，要用不同的燃料，加热质量相同的同种液体，应选择甲、丙两图进行实验，燃料完全燃烧放出的热量，是通过温度计示数的变化来反映的，采用转换法。 （3）[4][5]为了比较不同物质吸热能力，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，进而判断两种比热容的大小关系，应选择甲和乙两图进行实验，液体初始温度不一定相同。 （4）[6]水吸收的热量为 Q吸=c水m2Δt 燃料1的热值 [7]燃料1燃烧放出热量不可能全部被水吸收，燃料1可能没有完全燃烧，根据上式计算出的热值要比实际的小。 27．（23-24九上·江苏南通·期中）实验室现有a、b、c三种液体，以及1、2、3三种燃料，需要完成如下两个实验:实验一是比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量，实验二是探究不同物质吸热升温的现象，如图所示，小明设计了甲、乙、丙三套装置。 （1）为完成实验一，应选用________两套装置，实验时通过比较液体_____来反映燃料燃烧放热多少； （2）为了两个实验都能完成，须对图中器材进行调整，以下方案可行的是（ ）； A.将甲图中的液体换成c B.将乙图中的液体换成c C.将甲图中的燃料换成3 D.将乙图中的燃料换成1 （3）小明使用未调整的甲、乙图示装置进行实验，收集数据并作出液体a、b的温度随加热时间的变化图线如图丁所示（两燃料充分燃烧均用时5分钟）。若燃料充分燃烧放出的热量全部被液体吸收，燃料1热值是燃料2的0.2倍，则液体a比热容是液体b的________倍； （4）如果用“单位质量的某种物质吸收（或放出）1J的热量所升高（或降低）的温度∆t”来比较物质的这种物理属性，用符号K来表示。 ①则K的表达式是K=__________； ②液体a的K值_____（选“>”、“=”或“<”）液体b的K值。 【答案】 ①．甲和丙 ②．升高的温度 ③．D ④．0.4 ⑤． ⑥．> 【解析】 （1）[1]实验一是探究质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量，据控制变量法，除了燃料的种类不同，其它因素都应相同，所以应选用甲、丙两套装置进行实验。 [2]燃料燃烧放出热量，液体吸收的热量不同，升高的温度也不同，所以实验时通过比较液体温度变化来反映燃料燃烧放热的多少。 （2）[3]由第（1）小题知，图甲和丙可完成实验一。实验二探究不同物质吸热升温现象，据控制变量法，除了液体种类不同，其它因素应相同，所以可将图乙的燃料换成1或3，或者将图丙中的燃料换成2，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 （3）[4]两燃料充分燃烧用时5min，放出的热量分别为 ， 且 所以 由图丁知，5min内，a、b液体升温分别为 ， 燃料燃烧放出的热量全部被液体吸收，a、b液体吸收的热量分别为 ， 即 解得，。 （4）①[5]由题意知，K的表达式 ②[6]由第（3）小题分析知，a液体的比热容比b的比热容小，则吸收相同热量时，相同质量的a升温比b快，所以液体a的K值比b的K值大。 考点五 热量综合计算题 28．（23-24九上·江苏南通·期中）如图所示的是北京冬奥会使用的国产氢能电池车.该车总质量为5×103kg，匀速行驶时受到阻力是车重的0.02倍，某次任务中该车在0.5h内匀速行驶了28km，消耗氢能 0.4kg。（已知q氢=1.4×108J/kg，g取10N/kg）求: （1）牵引力做的功。 （2）氢能转化为机械能的效率。 【答案】（1）2.8×107J；（2）50% 【解析】 解：（1）由题意可知，氢能电池车受到的阻力 f=0.02G=0.02mg=0.02×5×103kg×10N/kg=1×103N 因为氢能电池车匀速行驶，所以牵引力F=f=1×103N，则牵引力做的功 W=Fs=1×103N×20×103m=2.8×107J （2）氢能完全燃烧放出的热量 Q放=m氢q=0.4kg×1.4×108J/kg=5.6×107J 氢能转化为机械能的效率 答：（1）牵引力做的功为2.8×107J； （2）氢能转化为机械能的效率为50%。 29．（23-24九上·江苏常州·期中）太阳能是21世纪重点开发利用的能源之一，如今太阳能热水器已走进千家万户。如图所示，某家庭太阳能热水器阳光照射时，平均每小时吸收的太阳能，若热水器吸收8h的太阳能，可以使质量为100kg的水温度升高50oC。已知水的比热容，天然气的热值。求： （1）水吸收的热量； （2）该太阳能热水器的效率； （3）若这些水吸收的热量由天然气来提供，假设天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则需要多少m3的天然气。 【答案】（1）；（2）37.5%；（3）0.6m3 【解析】 解：（1）水吸收的热量为 （2）太阳能热水器在8h内吸收的热量为 所以，太阳能热水器的效率为 （3）若这些热量由天然气提供 则所需天然气的体积 答：（1）水吸收的热量为。 （2）该太阳能热水器的效率为37.5%； （3）若这些水吸收的热量由天然气来提供，假设天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则需要多少0.6m3的天然气。 30．（23-24九上·江苏扬州·期中）某品牌新车测试时，工作人员驾驶该车在平直公路上匀速行驶0.5h，观察仪表盘，发现这段时间内汽车内燃机消耗燃油3.2kg，车速为50km/h，从汽车使用技术手册中，测试人员发现该车使用的燃油的热值为4.0×107J/kg，汽车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图所示。 （1）该车在测试过程中内燃机的牵引力所做功是多少？ （2）试计算该汽车内燃机的效率？ 【答案】（1）J；（2）39% 【解析】 解：（1）由图像可知，当车速为50km/h时，阻力f=2000N，因为该车在平直公路上匀速行驶，所以牵引力 该车在测试过程中行驶的路程 该车在测试过程中内燃机的牵引力所做功 （2）燃油完全燃烧放出的热量 Q放=mq=3.2kg×4.0×107J/kg=1.28×108J 该汽车内燃机的效率 答：（1）该车在测试过程中内燃机的牵引力所做功是J； （2）该汽车内燃机的效率39%。 31．（23-24九上·江苏泰州·期中）阅读短文，回答文后的问题。 热阻 当物体或物体的不同部分之间存在温度差时，就会发生热传递。传导是热传递的一种方式，物体对热量的传导有阻碍作用，称为热阻，用R表示。物体的热阻与物体在热传导方向上的长度l成正比、与横截面积S成反比，还与物体的材料有关，关系式为，式中λ称为材料的导热系数，不同材料的导热系数一般不同。房屋的墙壁为了保温，往往使用导热系数较小的材料。如果墙壁一侧是高温环境，温度始终为t1；另一侧是低温环境，温度始终为t2，墙壁中形成稳定的热量流动，则单位时间内从高温环境传导到低温环境的热量Q与墙壁两侧的温度差成正比，与墙壁的热阻成反比。 （1）热量传导过程和电流相似，温度差相当于电路中的___________（填序号）； A.电流 B.电压 C.电阻 D.电能 （2）铜汤勺放在热汤中，把手很快就会烫手，而塑料把手的汤勺不会烫手。由此可知铜和塑料的导热系数大小：λ铜___________（>/</=）λ塑料； （3）如图所示，热量在墙壁中传导，虚线标出的墙壁正中间处的温度为___________； （4）夏天，一杯开水放在桌子上自然冷却，杯中水的温度t随时间变化的大致图像是___________（填序号）。 【答案】 ①．B ②．> ③． ④．B 【解析】 （1）[1]由短文可知，温度差是发生热传递的条件，同理电路中形成电流的原因是因为由电压的存在，所以温度差相当于电压。 （2）[2]由短文可知，为了保温用导热系数较小的材料，说明导热系数越小，导热能力越弱，塑料的导热能力比铜弱，所以塑料的导热系数比铜小，铜的导热系数大。 （3）[3]由短文中信息可知，热量在墙壁中传导，温度变化均匀，假设墙壁正中间温度为t，则有 t1-t=t-t2 （4）[4]由短文可知，单位时间传导的热量与温度差成正比，开水自然冷却，随着时间的增加温度逐渐降低，开水与空气的温度差越来越小，单位时间传导的热量越来越少，温度降低得越来越慢，故选B。 32．（23-24九上·江苏南通·期中）阅读材料，回答问题。 爱达·魔都号 2023年7月17日，中国首艘国产大型邮轮爱达·魔都号（Adora Magic City）正式试航，邮轮全长323.6米，总吨位为13.55万吨，最大航速22.6节，该船主柴油发电机的总功率为62.4兆瓦（MW），邮轮配备两台提供航行推力的推进器均为16.8兆瓦（MW）。 邮轮航行时受到的阻力与速度的平方成正比，降低航速可以减小航行阻力，推进功率就会大大减小，但航速不是越小越好，因为船舶航行过程中除了推进设备，还有其他辅助设备工作，航速减小后，相同航程的航行时间就会延长，虽推进功减少，但辅助功相对增加了。发动机要做的功包括推进器消耗的推进功和船上给养的辅助功两部分，航速优化就是要找到适合的航速，使发动机做的总功减少。 此外，为保障邮轮房间的舒适度和节能减排的目的，房间隔板采用导热系数较小的高分子隔热材料，隔板内外存在温度差时，隔板内的温度变化随着厚度改变而均匀递增（或递减），从而在隔板中形成稳定的热量流动。 （1）邮轮动力源自柴油机，图示的冲程是_____冲程，此时气缸中的内能将_____（选填“增大”或“减小”） （2）以下关于航速的表述正确的是（ ） A．增大航速可以减小阻力 B．航速越小可以节约的燃料越多 C．减小航速可以减小辅助功 D．推进功与辅助功之和最小时航速最合适 （3）热量在隔板中的传导过程和电流相似，同一物体发生热传导的条件是物体的不同部分之间存在______，这一条件相当于电路中______（选“电流”或“电压”）； （4）推进效率是指邮轮主柴油发电机输送给推进器的推进功与其提供的电能之比，满负荷全速航行时，推进效率为_______%。如图乙，船舱隔板厚度为d，隔板内、外侧环境温度分别为t0和1.2t0，虚线到内侧距离为总厚度的四分之一，则虚线处的温度为_____t0； （5）图丙是邮轮每千米航程的推进功、辅助功和航速的关系图像，则最省油的航速为_________m/s；若邮轮的航速从10m/s降低到最省油航速时，则每千米航程少消耗柴油约________kg。（已知柴油发动机的效率为40%，q柴油=4.0×107J/kg） 【答案】 ①．压缩 ②．增大 ③．D ④．温度差 ⑤．电压 ⑥．53.8 ⑦．1.05 ⑧．6 ⑨．50 【解析】 （1）[1][2]由图可知，两个气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能，内能增大。 （2）[3]A．降低航速可以大大减小航行阻力，故A错误； B．降低航速可以大大减小航行阻力，发动机对推进设备做功的功率即推进功率就会大大减小，从而减少燃油消耗，航速不能小，影响航行目的，故B错误； C．航速减小后，一段航程所需的航行时间就会延长，虽然推进功减少，但辅助功增加了，故C错误； D．发动机要做的功包括推进功和辅助功两部分，航速优化就是要找到适合的航速，使发动机做的总功减少，推进功与辅助功的和最小时航速最合适，故D正确； 故选D。 （3）[4][5]当物体或物体的不同部分之间存在温度差时，就会发生热传导；热传导的条件是有温度差，电压是形成电流的原因，热量传导过程和电流相似，温度差相当于电路中电压。 （4）[6]推进效率是指邮轮主柴油发电机输送给推进器的推进功与其提供的电能之比，满负荷全速航行时，推进效率为 [7]设隔板的热阻为R，设虚线处的温度为t，隔板的横截面积为S，由题意可知，从外侧传到内虚线处的热量为 从虚线处传到内侧环境的热量为 因为热量在墙壁中稳定地流动，故有 Q1=Q2 （5）[8]根据图像可知，当推进功为1.4×109J，辅助功为0.4×109J时，推进功和辅助功的和是1.8×109J，是最小的，此时对应的速度为6m/s。 [9]由图可知，当v'=10m/s时的推进功约为1.8×109J，辅助功约为0.8×109J，发动机做的功为 W=1.8×109J+0.8×109J=2.6×109J 与最省油时相比，节省的功为 W'=2.6×109J-1.8×109J=0.8×109J 柴油发动机的效率为40%，则完全燃烧节省的柴油放出的热量为 每千米航程少消耗柴油的质量为 33．（23-24九上·江苏南通·期中）阅读短文，回答下列问题： 汽油机 汽油发动机是汽车的动力源，如图甲为四缸发动机，其工作原理：内燃机通过连杆把四个相同汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功过程错开，飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气工作。 （1）下列关于汽油机的说法中，正确的是___________ A.汽油机在吸气冲程中吸入汽缸的是空气 B.汽油在发动机能燃烧越充分，其热值越大 C.汽油机的效率越高，所消耗的汽油热值越大 D.使汽油燃烧更充分，可以提高汽油机的效率 （2）某汽缸在某时刻的状态如图乙所示，此时为___________冲程，是通过___________方式改变燃料的内能； （3）某台四缸发动机，其输出功率随转速变化如图丙所示，转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数，当发动机的转速为4500r/min时，该发动机在1s内做功为___________J；在每个做功冲程里，发动机做功为___________J（保留一位小数）； （4）科学家发明了一款单缸六冲程内燃机，它每一个工作循环的前四个冲程与单缸四冲程内燃机相同。在第四冲程结束后，立即向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功后，水蒸气温度___________ （选填“升高”“降低”或“不变”），这款内燃机的第六冲程可看作四冲程内燃机的___________冲程； （5）全球汽车保有量迅速增长，截止2023年，全球在用的汽车数量已突破15亿辆。汽车的燃料为汽油，每辆汽车每年耗油2100kg，汽车发动机的效率平均值取30%。如果把发动机的效率提高到35%，则每辆车每年节约___________kg汽油。 【答案】 ①．D ②．压缩 ③．做功 ④．8.5╳104J ⑤．566.7J ⑥．降低 ⑦．排气 ⑧．300 【解析】 （1）[1] A．汽油机在吸气冲程中吸入汽缸的是空气和汽油的混合物，故A错误； B．热值是燃料本身的特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、放出热量的多少和是否充分燃烧无关，故B错误； C．汽油机的效率越高是指燃料释放的内能转化为机械能的百分比越大，而与汽油的热值大小无关，故C错误； D．燃料燃烧更充分，可以提高燃料利用率，从而提高热机效率，故D正确。 故选D。 （2）[2]由图乙可知，两气门关闭，活塞向上运动，由此可知此冲程是压缩冲程。 [3]在压缩冲程中，活塞对气体做功，将机械能转化为内能来改变燃料的内能。 （3）[4]由图丙可知，由于发动机的功率与转速是一次函数关系，由数学知识可求得 当发动机的转速为4500r/min时，可求得发动机的功率是 [5]由功率的含义可知，发动机1s内做功8.5×104J；由于发动机的转速是4500r/min，1s发动机转动75周，由于发动机是四缸发动机，每转动半周做功1次，所以发动机1s内做功150次，每个做功冲程时发动机做功 （4）[6]在第四冲程结束后，立即向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功，水蒸气温度降低；这样燃烧同样多的燃料获得了更多的机械能，提高了热机的效率。 [7]一个工作循环最后一个冲程是排气冲程，所以为进入下一个工作循环，这款内燃机的第六冲程是排气冲程。 （5）[8]这些燃料完全燃烧放出的热量 Q放=mq= 2.1×103kg×4.6×107J/kg=9.66×1010J 内燃机效率提高前后，有用功不变，则 Q放η1= Q放′η2 提高效率后，做同样的有用功，汽油完全燃烧放出的热量 消耗汽油的质量 节约汽油的质量 ∆ m=m-m'=2100kg-1800kg=300kg 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$