内容正文:
46
第2课时 热值与热效率 ▶ “答案与解析”见P25
1.
在下面的探究实验中:
(1)
如图所示的实验通过
(加热时间/温度计升高的示数)来比较两种
燃料完全燃烧放出热量的多少.
(第1题)
(2)
小明认为图示实验中,两杯水的质量一
定要相同,但两杯水的初温不一定要相同.小
明的理由是
.
2.
下表中列出了某些物质的热值,下列判断正
确的是 ( )
酒 精 3.0×107J/kg 液 氢 1.4×108J/kg
焦 炭 3.0×107J/kg 煤 气 4.2×107
J/m3
汽 油 4.6×107J/kg 沼 气 1.9×107J/m3
A.
火箭利用液氢作为燃料,原因之一是它的
热值较大
B.
液态物质的热值比气态的大
C.
2kg焦炭的热值是1kg焦炭的2倍
D.
所有燃料的热值都是不相等的
3.
(2023·盐城)氢能源作为新型能源,其热值
大,有着巨大的开发和使用潜力.1kg氢气完
全燃烧放出的热量为 J.若有21%的
热量被水吸收,则可以使 kg的水的温
度从20℃升高到70
℃.与化石能源相比,氢能
源的优势还有 (写出一个即可).[c水=
4.2×103J/(kg·℃),q氢取1.43×108J/kg]
4.
(2022·镇江)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,两图中
的装置相同.燃料的质量用m 表示,燃料充
分燃尽时水升高的温度用Δt表示(水未沸
腾),下列说法中,正确的是 ( )
(第4题)
A.
若m 相同,则Δt越小,燃料的热值越大
B.
若Δt相同,则m 越大,燃料的热值越大
C.
m
Δt
的值越大,燃料的热值越大
D.
Δt
m
的值越大,燃料的热值越大
5.
(2022·宜昌)关于燃料及其热值,下列说法
中正确的是 ( )
A.
没有燃烧的燃料,其热值等于零
B.
燃料完全燃烧时,它的热值最大
C.
燃料的热值与质量和燃烧状态无关
D.
燃料燃烧时温度越高,放出的热量越多
6.
为了比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的
热量,小明用如图甲所示的装置进行实验,图
中燃烧皿、烧杯a 和b、温度计均完全相同,
烧杯中盛有相同质量的水,实验时,分别点燃
放在两个燃烧皿中的酒精和碎纸片,通过陶
土网给烧杯加热,直至酒精和碎纸片烧尽.
(第6题)
(1)
你认为图甲中实验装置的器材安装顺序
是 (由下到上/由上到下).
物理(苏科版)九年级上
47
(2)
小明设计了一张记录实验数据的表格,
其中①②两项内容漏写了,请你帮他补充完
整:①
;②
.
燃 料 加热前水温T1/℃ ①
10g酒精
②
(3)
实验时,小明发现两支温度计的示数变
化不明显,请你分析出现这种现象的可能原
因: (写一条),为了使
两支温度计的示数变化更明显,请提出你的
建议: .
(4)
实验时,小明记下了各个时刻a、b烧杯
中水的温度,绘制了如图乙所示的图像,若热
损失相同,则可初步判断,充分燃烧相同质量
的酒精和碎纸片, 放出的热量多.
7.
(2023·金昌)小强想要计算家里天然气灶烧
水的热效率,他将2kg的水倒入烧水壶中,
并测出水温为20℃,在标准大气压下,把水
刚加热到100℃时,消耗的天然气的体积为
0.048m3(假设天然气完全燃烧),若水的比
热容c水=4.2×103J/(kg·℃),天然气的热
值q取4.0×107J/m3.
(1)
将这些水烧开,需吸收多少热量?
(2)
在这种情况下,燃烧的天然气放出了多
少热量?
(3)
求该天然气灶的效率.
8.
(2023·扬州)如图所示,在估测薯片热值的
实验中,小军设计了两种给水加热的方式.
方式一:薯片在烧杯中燃烧.
方式二:薯片在燃烧皿中燃烧.
(第8题)
(1)
两种加热方式中合理的是 ;进
行实验时,要让薯片充分燃烧,进行的操作是
.
(2)
用天平量取100g水,并测出一片薯片的
质量,用以上选取的方式使薯片燃尽,并用温
度计测出水升高的温度,所测出的薯片热值
偏 ,原因是
.
答案讲解
9.
近年来,我国部分省份开始推广使
用乙醇汽油,乙醇汽油由乙醇与汽
油以1∶9的体积比混合而成,已知
汽油的热值q汽油取3.3×107J/L,乙醇的热
值q乙醇取2.4×107J/L,设混合后总体积不
变,请计算乙醇汽油的热值.
第十二章 机械能和内能
48
专题特训(五) 热学综合计算 ▶ “答案与解析”见P26
1.
北方冬季通常用水供暖,家中安装由多个相
同规格的单片组成的一组暖气片.客厅内一
组水流量为0.6m3/h的暖气片中水的进户
温度是70℃,回水温度是50℃.采暖时热量
利用效率为60%,供暖5h,客厅暖气片内的
热水 在 循 环 过 程 中 释 放 的 有 效 热 量 为
J;完全燃烧 kg的无烟煤
放出的热量可供该组暖气片供暖5h.[假设
无烟煤燃烧放出的热量全部被水吸收,q煤 取
3.6×107J/kg,ρ水=1.0×103kg/m3,c水=
4.2×103J/(kg·℃)]
2.
(2023·成都)小美在老师的指导下进行了以
下实验:甲、乙两烧杯各装100g水,用酒精灯
加热甲烧杯,煤油灯加热乙烧杯,直至杯内水
沸腾1min,立即熄灭灯,测得消耗酒精4g、
煤油2.5g.她根据实验数据绘制了水温与加
热时间的关系图像(如图).若水沸腾前质量
不改变,同一杯水沸腾前后单位时间内吸收
的热量相等,q酒精 取3.0×107J/kg,q煤油 取
4.6×107J/kg,c水=4.2×103J/(kg·℃),
则下列说法中,正确的是 ( )
(第2题)
A.
整个过程中,甲杯内的水吸收的热量更多
B.
前3min内,乙杯中的水吸收的热量为
3.36×104J
C.
消耗的煤油完全燃烧放出的热量为
1.15×108J
D.
酒精灯的加热效率为28%
答案讲解
3.
小刚家购买了一款如图所示的户外
分体式燃气炉,准备去户外野炊.该
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).
(第3题)
项 目 每次耗时/min次 数
炒 菜 8 3
煮 汤 10 1
烧 水 3 2
(1)
在标准大气压下,用该燃气炉将1L水从
25℃加热到沸腾用时140s,燃气炉烧水时的
效率是多少? [ρ水=1.0×103kg/m3,c水=
4.2×103J/(kg·℃)]
(2)
小刚查阅说明书得知:该燃气炉的功率
[单位:瓦(W)]与耗气量[单位:克/时(g/h)]
的比值为15,请计算该燃气炉所使用燃料的
热值.
(3)
小刚计划野炊时为家人做顿可口的饭
菜,如表所示为他在出发前做的规划,则他至
少应携带几个净含量为120g的储气罐?
物理(苏科版)九年级上
乙、丁、甲、丙,故A错;获得动力的冲
程是做功冲程,即图甲所示冲程,故B
错;将机械能转化为内能的冲程是压
缩冲程,即图丁所示冲程,故C对;排
气冲程中将废气排出,不存在将化学
能转化为内能的过程,故D错.
判断热机冲程的方法
(1)
看气门开闭状况.
(2)
看活塞运动的方向.
9.
B [解析]汽油机做功冲程中,当
活塞到达汽缸顶端时,火花塞打火,使
混合气体剧烈燃烧,产生高温、高压的
燃气,此时汽缸内燃气压强和温度都
升高;燃气推动活塞向下运动,内能转
化为机械能,压强减小,温度降低,综
上所述,B正确.
10.
B [解析]水在沸腾过程中,不断
吸收热量,温度保持不变,故A错误;
实验过程中通过加热试管使水沸腾,
这是通过热传递的方式使试管内水的
内能增大的,故B正确;玻璃管口冒
出的“白气”是水蒸气液化形成的小水
珠,故C错误;“白气”使小风车转动
的过程中将内能转化为机械能,相当
于汽油机的做功冲程,故D错误.
11.
[解析](1)
F=pS=9.0×
105Pa×30×10-4 m2=2.7×103 N.
(2)
W=Fs=2.7×103 N×50×
10-3m=135J.(3)
1800r/min=
30r/s,一个工作循环中飞轮转2r,做
一次功,所用时间t=115s
,P=Wt=
135J
1
15s
=2025W.
12.
(1)
内 机械 (2)
①
1.2×
105 0.5 ②
600 (3)
1.2×106
(4)
pS pSl Sl [解析](1)
发动
机在做功冲程里,高温、高压的燃气推
动活塞向下运动,对外做功,同时将内
能转化为机械能.(2)
①
已知输出功
率是120kW,所以每秒做功 W=
Pt=120×103W×1s=1.2×
105J.因为总排量为2.0L,所以单缸
排量V=14×2.0L=0.5L.②
因为
飞轮转速为6000r/min,所以每秒转
100r,由题知,每0.5r中有一个做功
冲程,故1s内做功200次,所以每个
做功冲程做的功W'= 1200×1.2×
105J=600J.(3)
由题述公式W=pV
可 得,p =
W'
V =
600J
0.5×10-3m3 =
1.2×106Pa.
(4)
由p=
F
S
可知,活
塞受到的压力F=pS;因为在做功冲
程中活塞移动的距离为l,发动机的
单缸排量V=Sl,所以燃气对活塞所
做的功W=Fl=pSl=pV.
第2课时 热值与热效率
1.
(1)
温度计升高的示数 (2)
根据
Q放=Q吸=cmΔt可知,当两杯水的
质量相同时,比较两杯水升高的温度
Δt即可比较燃料完全燃烧放出热量
的多少
2.
A
3.
1.43×108 143 清洁无污染(答
案不唯一) [解析]1kg氢气完全燃
烧放出的热量Q放=m氢q氢=1
kg×
1.43×108
J/kg=1.43×108
J;若有
21%的热量被水吸收,则Q吸=ηQ放=
c水m水(t2-t1),故m水= η
Q放
c水(t2-t1)=
21%×1.43×108
J
4.2×103J/(kg·℃)×(70℃-20℃)
=
143
kg;氢能源燃烧后只生成水,对环
境无污染.
4.
D [解析]根据Q=c水m水Δt,Δt
越小,Q 越小,再根据热值q=
Q
m
,若
m 相同,则Q 越小,燃料的热值越小,
A错误;根据Q=c水m水Δt,若Δt相
同,则Q 相同,再根据热值q=
Q
m
,m
越大,则燃料的热值越小,B错误;根
据 Q=c水m水Δt 和q=
Q
m
得q=
c水m水Δt
m
可知Δt
m
的值越大,燃料的热
值q就越大,C错误,D正确.
5.
C [解析]热值是燃料自身的一种
属性,其大小与燃料的质量、温度、燃
烧状态无关,A、B错误,C正确;根据
公式Q=mq可知,燃料燃烧放出的热
量多少与燃料的热值、燃料的质量有
关,与燃烧时的温度无关,D错误.
6.
(1)
由下到上 (2)
①
燃料燃尽
时的水温T2/℃ ②
10g碎纸片
(3)
水的质量太大(或酒精和碎纸片
的质量太小) 减小水的质量(或增加
酒精和碎纸片的质量) (4)
酒精
[解析](1)
加热时要用外焰加热,所
以燃烧皿和烧杯之间的距离要合适,
图中器材的安装顺序是由下到上.
(2)
需要记录加热前水温和燃料燃尽
时的水温,用来比较燃料燃烧放出热
量的多少;为了比较质量相等的不同
燃料燃烧时放出的热量,应使酒精和
碎纸片的质量相等,即碎纸片的质量
52
为10g.(3)
温度计的示数变化不明
显,可能是因为水的质量太大,或酒精
和碎纸片的质量太小(燃料燃烧放出
的热量太少).所以,为了使两支温度
计的示数变化更明显,应减小水的质
量或增加酒精和 碎 纸 片 的 质 量.
(4)
由题图乙知,当酒精和碎纸片烧
尽时,图线a的温度变化大,水升高的
温度高,水吸收的热量多,说明相同质
量的酒精和碎纸片充分燃烧,酒精比
碎纸片放出的热量多.
7.
[解析](1)
由题意可知,水吸收的
热量 Q吸 =c水m(t-t0)=4.2×
103J/(kg·℃)×2kg×(100℃-
20℃)=6.72×105J.(2)
天然气完全
燃烧放出的热量Q放 =qV=4.0×
107J/m3×0.048m3=1.92×106J.
(3)
天 然 气 灶 的 效 率η=
Q吸
Q放 ×
100%=6.72×10
5J
1.92×106J×100%=35%.
8.
(1)
方式二 把薯片碾碎 (2)
小
薯片燃烧放出的热量没有全部被水吸
收 [解析](1)
因为热空气上升,方
式一中薯片燃烧放出的热量有很大一
部分散失到空气中,测量结果不准,所
以两种加热方式中合理的是方式
二.把薯片碾碎,增大了与空气的接触
面积,可以使薯片充分燃烧.(2)
因为
薯片不能完全燃烧,且燃烧放出的热
量不能全部被水吸收,所以水升高的
温度偏低,计算出的热量偏小,根据公
式q=
Q
m
可知,所测出的薯片热值
偏小.
9.
[解析]设乙醇汽油的体积为V,由
于混合后总体积不变,根据Q=qV
得,汽油完全燃烧放出的热量Q汽油=
V×90%×q汽油 =0.9Vq汽油,乙 醇
完全燃烧放出的热量 Q乙醇 =V×
10%×q乙醇 =0.1Vq乙醇,所以,乙醇
汽油的热值q乙醇汽油=
Q汽油+Q乙醇
V =
0.9Vq汽油+0.1Vq乙醇
V = 0.9q汽油 +
0.1q乙醇=0.9×3.3×107J/L+0.1×
2.4×107J/L=3.21×107J/L.
专题特训(五) 热学综合
计算
1.
1.512×108 7 [解析]供暖5h
时,该组暖气片进户热水的体积V=
0.6
m3/h×5
h=3
m3,由ρ=
m
V
可
得,进户热水的质量 m=ρ水 V=
1.0×103
kg/m3×3
m3=3×103
kg,
这些热水放出的热量Q放=c水mΔt=
4.2×103
J/(kg·℃)×3×103
kg×
(70
℃-50
℃)=2.52×108
J,采暖时
有效 利 用 的 热 量 Q有效 =ηQ放 =
60%×2.52×108
J=1.512×108
J;若
用无 烟 煤 供 暖,则 Q煤放 =Q放 =
2.52×108
J,由Q放=mq可得,需要
完全燃烧无烟煤的质量m煤=
Q煤放
q煤 =
2.52×108
J
3.6×107
J/kg
=7
kg.
2.
B [解析]由题意可知,甲、乙两烧
杯装水的质量相等,水的初始温度相
同,加热后温度相同,根据Q吸=cmΔt
可知,两杯水从加热到沸腾吸收的热
量 相 等,Q吸 =c水mΔt=4.2×
103
J/(kg·℃)×0.1
kg×(98
℃-
18
℃)=3.36×104
J,且同一杯水沸
腾前后单位时间内吸收的热量相等,
则整个过程中甲、乙两杯内的水所吸
收的热量分别为Q甲=65Q吸=
6
5×
3.36×104
J=4.032×104
J,Q乙 =
4
3Q吸=
4
3×3.36×10
4
J=4.48×
104
J,所以整个过程中,乙杯内的水吸
收的热量更多,A错误;由图可得,第
3
min时乙杯中的水恰好沸腾,则吸
收的热量Q吸=3.36×104
J,B正确;
整个过程中消耗的煤油完全燃烧放出
的热 量 Q煤油 =q煤油m煤油 =4.6×
107
J/kg×2.5×10-3
kg=1.15×
105
J,C错误;在整个过程中,燃烧4
g
酒 精 所 释 放 的 热 量 Q酒精 =
q酒精m酒精 =3.0×107
J/kg×4×
10-3
kg=1.2×105
J,可得酒精灯的
加 热 效 率 η =
Q甲
Q酒精 ×100% =
4.032×104
J
1.2×105
J ×100% =33.6%
,D
错误.
3.
[解析](1)
由ρ=
m
V
可得,水的质
量m水=ρ水V水=1.0×103
kg/m3×
1.0×10-3
m3=1
kg,标准大气压下
水沸腾时的温度为100
℃,则水吸收
的热 量 Q吸 =c水m水Δt=4.2×
103J/(kg·℃)×1
kg×(100
℃-
25
℃)=3.15×105
J,燃气完全燃烧
放出的热量Q放 =Pt=4
500
W×
140
s=6.3×105
J,则燃气炉烧水时
的 效 率 η =
Q吸
Q放 × 100% =
3.15×105
J
6.3×105
J×100%=50%.
(2)
燃气
炉功率与 耗 气 量 的 比 值 为15,即
4
500
W
M =15
,解得M
=300
g/h,表
示燃气炉每小时消耗300
g的燃
气.由题意可知,燃气炉每小时放出的
热量Q放=Pt'=4
500
W×3
600
s=
1.62×107
J,由Q放=mq可得,该燃
气炉所使用燃料的热值q=
Q放
m气 =
1.62×107
J
300×10-3
kg
=5.4×107
J/kg.
62
(3)
做饭总共用时t总=8
min×3+
10
min+3
min×2=40
min=
2
400
s,一共消耗的热量Q总=Pt总=
4
500
W×2
400
s=1.08×107
J,一个
储气罐中气体燃料完全燃烧放出的热
量Q0=m0q=120×10-3
kg×5.4×
107
J/kg=6.48×106
J,需要储气罐
的数量n=
Q总
Q0=
1.08×107
J
6.48×106
J
≈1.7,
所以小刚至少要带2个净含量为
120
g的储气罐.
第十二章复习
[知识体系构建]
做功 运动 运动速度 被举高 质
量 弹性形变 机械能 分子势能
减少 增加 cm(t-t0) cm(t0-
t) 两 一 两 质量 mq Vq
[高频考点突破]
典例1 (1)
不变 (2)
增大 先增
大后减小 [解析](1)
从O 点到A
点,运动员自由下落,其重力势能转化
为动能,由于不计空气阻力,所以运动
员的机械能不变.(2)
在从A 点至C
点的过程中,运动员的动能和重力势
能转化为弹性绳的弹性势能,即运动
员的机械能转化为弹性绳的弹性势
能.A 点到B 点的过程中,重力大于
弹性绳对运动员的拉力,所以运动员
速度越来越大,动能越来越大;B 点处
运动员受到的重力与弹性绳对运动员
的拉力大小相等,所以B 点到C 点过
程中,弹性绳对运动员的拉力大于运
动员的重力,因此B 点到C 点的过程
中,运动员速度越来越小,动能越来越
小;到达C 点时,运动员动能变为0,
弹性绳的弹性势能增大到最大值.综
上可知,从A 点到C 点的过程中,弹
性绳的弹性势能增大,而运动员的动
能先增大后减小.
[跟踪训练]
1.
C
典例2 D [解析]如图甲所示,物体
M 对电梯轿厢底部的压力F 与电梯
轿厢底部对物体M 的支持力F'是一
对相互作用力,F'=F.由图乙和题意
可知,在t1~t4 时间段内,M 对电梯
轿厢底部始终有压力的作用,故M 与
电梯轿厢底部始终接触,又忽略M 和
电梯的形变,因此弹簧的长度始终不
变,弹簧对M 的拉力始终不变,D对;
据力与运动的关系、图乙和题意可知,
在0~t1时间段内,物体M 在竖直方
向上受到的向上的支持力F'(大小为
F2)、拉力F拉 和向下的重力G 三力
平衡,G=F2+F拉;在t1~t2 时间段
内,支持力减小为F1,F拉 与G 不变,
G>F1+F拉,电梯向下做加速运动,
A错;在t2~t3 时间段内,支持力为
F2,F拉 与G 不变,G=F2+F拉,M
在竖直方向上向下做匀速直线运动,
M 的动能不变,重力势能改变,机械
能改变,B错;在t3~t4 时间段内,支
持力增大为F3,F拉 与G 不变,G<
F3+F拉,电梯在竖直方向上可能向
上做加速运动,也可能向下做减速运
动,C错.
[跟踪训练]
2.
D [解析]由题图甲可知,滑块P
向右做匀速直线运动时,风对滑块P
的推力F风 等于滑块P 受到方管Q
对它的摩擦力f甲摩,滑块P 受到方管
Q 对它的摩擦力大小等于它们之间压
力大小的9
10
,它们之间压力大小等于
滑块P 的重力大小,则F风=
f甲摩=
9
10G.
由于风力大小和方向保持不变,
则题图乙中它们之间压力大小等于风
力大小,故此时滑块P 受到的摩擦力
f乙摩=
9
10F风=
81
100G
,在竖直方向上,
滑块P 受到的竖直向下的重力G 大
于竖直向上的摩擦力f乙摩,故滑块P
一直做加速运动,动能一直增大,D
正确.
典例3 D [解析]一切物体都具有
内能,温度为0℃的冰块也有内能,A
错误;热量是一个过程量,不能说含有
或具有热量,B错误;汽油机在做功冲
程中把内能转化为机械能,使燃气的
内能减小,温度降低,C错误;存在温
度差的两个物体接触并发生热传递
时,热量总是从高温物体传到低温物
体,D正确.
对温度、内能、热量的
区别和联系的认识
温度是一个状态量,不能“传
递”和“转移”;内能是能量的一种
形式,跟温度关系密切,也是一个
状态量;热量反映了热传递过程中
内能转移的多少,是内能转移的量
度,是一个过程量,要用“吸收”或
“放出”来表示,而不能说“具有”或
“含有”.
[跟踪训练]
3.
B
典例4 (1)
热传递 (2)
AC
(3)
9
10q
(4)
3.5×103 [解析](1)
物
体向周围环境散热,物体的内能转移
到周围环境中温度较低的物体上,内
能减小,这种改变内能的方式为热传
递.(2)
q是表示散热快慢的物理量,
速度是表示物体运动快慢的物理量,
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