期末必刷常考题:改变世界的热机---2024-2025学年上学期初中物理(教科版)九年级上册
2024-11-19
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内容正文:
2024-2025学年上学期初中物理教科版九年级期末必刷常考题之改变世界的热机
一.选择题(共8小题)
1.(2024秋•榆树市校级期中)小红从冰箱中拿出一块冻肉,要做糖醋肉段,在烹调时,下列说法正确的是( )
A.冻肉的内能为零
B.冻肉分子不运动
C.解冻时冻肉向温水传递热量
D.炒菜时天然气燃烧,热值不变
2.(2024秋•临洮县期中)家用燃油汽车的发动机主要是汽油机,下列说法正确的是( )
A.汽油机的效率能达到100%
B.汽油机在做功冲程中将内能转化为机械能
C.汽油机在吸气冲程中只吸入汽油
D.汽油机的压缩冲程为汽车提供动力
3.(2024秋•越秀区校级期中)如图是甲、乙两台汽油机燃烧不同质量的同种燃油的能量流向及比例的饼形图,下列说法正确的是( )
A.若对外做功的能量相同,甲汽油机更省油
B.若燃烧质量相同的同种燃油,乙汽油机摩擦损失的能量更多
C.若增加燃烧同种燃油的质量,甲汽油机的机械效率可以更高
D.乙汽油机做有用功的比例比甲汽油机大,乙汽油机的热机效率更大
4.(2024秋•白银期中)对如图所描述的物理过程,分析正确的是( )
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,空气的内能增大
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,是汽油机的压缩冲程
5.(2024秋•望花区月考)钻木取火是一种古老的取火方式,指硬木棒对着木头摩擦或钻进去,靠摩擦取火。下列关于钻木取火的说法正确的是( )
A.钻木取火的过程中将内能转化为机械能
B.木棒摩擦取火的过程中内能增大
C.木棒燃烧的过程中热值逐渐变大
D.钻木取火与汽油机做功冲程能量转化相同
6.(2024秋•颍州区校级月考)如图所示是新型的氢燃料电池汽车,它使储氢罐中的氢气进入氢燃料电池,反应后的物质只有水,同时把产生的电能储存在电池组中,再让电池组给电动机供电,带动汽车前进;在汽车刹车时进行能量回收,提高氢能的利用率。下列说法不正确的是( )
A.汽车工作过程中产生的水的比热容是恒定的
B.电池组在充电过程中温度升高,内能增大
C.将氢气压缩到储氢罐里,氢气的热值变大
D.能量回收时对电池组充电是机械能转化为电能再转化为化学能
7.(2024秋•冀州区期中)关于燃烧的热值,以下说法正确的是( )
A.燃料热值的公式为,所以q与Q成正比
B.燃烧1kg某种燃料放出的热量就是这种燃料的热值
C.燃料的热值与燃料的种类有关系,与燃烧的质量和燃烧状况无关
D.燃料完全燃烧时的热值比不完全燃烧时的大
8.(2023秋•句容市期末)释放化学能的过程不断地发生在人体内,食物也是一种“燃料”,营养成分在人体细胞里与氧结合,提供细胞组织所需的能量。一袋饼干的营养成分表上标有“2361kJ/100g”,该标识的含义与以下物理量的含义类似的是( )
A.热量 B.热值 C.比热容 D.内能
二.填空题(共5小题)
9.(2024秋•和平区校级期中)一台单缸四冲程汽油机,飞轮转速为3600r/min,则1s对外做功 次,运行时各种能量的损耗为:汽缸散热损失占15%,废气带走的能量占40%,摩擦等机械损耗占10%,则它的热机效率为 。
10.(2024秋•临洮县期中)2024年9月25日,我国火箭军成功发射一发洲际弹道导弹,导弹准确落入预定海域,如图所示。导弹升空的过程中与空气摩擦,导弹外壳温度升高,这是通过 的方式改变导弹外壳的内能;导弹的燃料在燃烧过程中,其热值 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
11.(2024秋•南宁期中)如图所示的省油灯,隔层上层盛油,下层注水,棉绳做灯芯。灯油燃烧时质量在不断减小,热值 (选填“变大”、“不变”或“变小”);利用水吸热来 (选填“加快”或“减慢”)油的升温,减少了油的蒸发,达到省油的目的。
12.(2024秋•松原期中)用切割机切割钢筋,切割片的温度急剧上升,该过程将 能转化成内能,这与热机的 冲程的能量转化相同。
13.(2024秋•新北区校级期中)现代生活中最重要的交通运输工具——汽车,与我们的生活走得越来越近了。
(1)某单缸汽油发动机气缸的活塞面积是120cm2,做功冲程中活塞移动的距离是30cm,气体的平均压强是5×105Pa。汽油的热值是4.6×107J/kg,每次做功耗油0.2g,气体一次膨胀对活塞做的功是 J;若每次做功过程中汽油的90%完全燃烧,每次汽油燃烧放出的热量是 J;
(2)汽油机工作时将机械能转化为内能的是 冲程。
三.实验探究题(共1小题)
14.(2024秋•宜兴市期中)在“探究不同物质吸热升温现象”的实验中,将质量和初温相同的a、b两种液体分别倒入相同容器中,用相同的热源加热,如甲、乙两图所示。每隔相同时间,测量液体的温度,并根据记录的数据画出温度随加热时间变化的图像,如图丙所示。
(1)两种液体吸收热量的多少可通过 (液体升高的温度/加热时间)来比较。
(2)由a、b两种液体沸腾前的温度与加热时间的关系图像可知:若升高相同的温度(均未达到沸腾),液体 (a/b)吸收的热量更多。
(3)小明认为利用此装置还可以比较不同燃料燃烧时放出的热量关系,于是增加了相同的装置如图丁,向容器内倒入的液体a与甲、乙装置中的液体质量 (相等/不相等),燃烧相同质量的燃料后应与图 (甲/乙)所示的实验相比较。
四.计算题(共1小题)
15.(2024秋•桂阳县校级月考)根据资料查得:某天然气的热值为3.8×107J/m3,水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)。在某次烧水过程中完全燃烧了天然气1.4×10﹣2m3,可将重量为3.8kg、初温为20℃的水加热到40℃。
求:
(1)此次烧水过程中完全燃烧的天然气共放出多少热量?
(2)则此次烧水过程中,水共吸收了多少热量?
(3)该天然气灶的效率为多少?
2024-2025学年上学期初中物理教科版九年级期末必刷常考题之改变世界的热机
参考答案与试题解析
一.选择题(共8小题)
1.(2024秋•榆树市校级期中)小红从冰箱中拿出一块冻肉,要做糖醋肉段,在烹调时,下列说法正确的是( )
A.冻肉的内能为零
B.冻肉分子不运动
C.解冻时冻肉向温水传递热量
D.炒菜时天然气燃烧,热值不变
【考点】燃料热值的影响因素;分子的热运动;一切物体都有内能;热传递的方向与条件.版权所有
【专题】分子热运动、内能;比热容、热机、热值;应用能力.
【答案】D
【分析】(1)一切物体在任何情况下都具有内能。
(2)一切物质的分子都在不停地做无规则运动。
(3)热传递总是从高温物体传递到低温物体或者从物体的高温部分传递到低温部分。
(4)燃料的热值与质量和吸收、放出的热量无关,与燃料的种类有关。
【解答】解:AB.一切物体,不论温度高低,都具有内能,从冰箱拿出的冻肉,温度虽低,但分子仍在运动,仍具有内能,故AB错误;
C.解冻时温水向冻肉传递热量,故C错误;
D.热值是燃料的特性,只和燃料的种类有关,炒菜时天然气燃烧,剩余天然气种类不变,热值不变,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查的是热值及影响因素;知道热传递、内能的基本概念,属于基础性题目。
2.(2024秋•临洮县期中)家用燃油汽车的发动机主要是汽油机,下列说法正确的是( )
A.汽油机的效率能达到100%
B.汽油机在做功冲程中将内能转化为机械能
C.汽油机在吸气冲程中只吸入汽油
D.汽油机的压缩冲程为汽车提供动力
【考点】热机的效率的概念;四冲程的能量转化.版权所有
【专题】比热容、热机、热值;理解能力.
【答案】B
【分析】(1)用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比,叫做热机的效率;
(2)内燃机的做功冲程中,内能转化为机械能。汽油机的吸气冲程中吸入的是空气和汽油的混合物。
【解答】解:A.用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比,叫做热机的效率,由于摩擦等因素的存在,汽油机的效率不可能达到100%,故A错误;
BD.汽油机的做功冲程中,汽油和空气的混合物越到明火剧烈燃烧,产生了高温高压的燃气,推动活塞运动,将燃气的内能转化为活塞运动的机械能,为车辆提供动力,故B正确,D错误;
C.汽油机的吸气冲程中吸入的是空气和汽油的混合物,故C错误;
故选:B。
【点评】此题考查了热机的效率、内燃机的认识等,属于基础知识。
3.(2024秋•越秀区校级期中)如图是甲、乙两台汽油机燃烧不同质量的同种燃油的能量流向及比例的饼形图,下列说法正确的是( )
A.若对外做功的能量相同,甲汽油机更省油
B.若燃烧质量相同的同种燃油,乙汽油机摩擦损失的能量更多
C.若增加燃烧同种燃油的质量,甲汽油机的机械效率可以更高
D.乙汽油机做有用功的比例比甲汽油机大,乙汽油机的热机效率更大
【考点】热机的效率的概念.版权所有
【专题】比热容、热机、热值;获取知识解决问题能力.
【答案】D
【分析】热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比。
【解答】解:A.若对外做功的能量相同,乙汽油机更省油,因为乙汽油机的效率比甲汽油机的效率高,故A错误;
B.由饼图可知,若燃烧质量相同的同种燃油,乙汽油机摩擦损失的能量相同,都为4%,故B错误;
C.若增加燃烧同种燃油的质量,甲汽油机的机械效率不可以更高,因为机械效率与燃烧燃料的质量无关,故C错误;
D.乙汽油机做有用功的比例比甲汽油机大,乙汽油机的热机效率更大,故D正确;
故选:D。
【点评】此题主要考查了热机的效率以及影响热机效率的因素。
4.(2024秋•白银期中)对如图所描述的物理过程,分析正确的是( )
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,空气的内能增大
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,是汽油机的压缩冲程
【考点】四冲程的判断;做功改变物体的内能;内能的大小变化.版权所有
【专题】定性思想;比热容、热机、热值;应用能力.
【答案】C
【分析】(1)做功可以改变物体的内能,当外界对物体做功时,物体的内能增大;压缩空气做功,空气内能增加,机械能转化为内能;
(2)汽油机的压缩冲程将机械能转化为内能,做功冲程将内能转化为机械能;
(3)当物体对外界做功时,物体的内能就会减小;
(4)根据气门和活塞的情况判断出哪个冲程。
【解答】解:A、厚玻璃筒内的空气被压缩时,空气的内能增大,温度升高,是通过做功的方式改变空气内能,故A错误;
B、塞子冲出时,瓶内气体对塞子做功,瓶内气体的内能转化为塞子的机械能,空气的内能减小,故B错误;
C、图中试管内的水蒸气推动了塞子冲出时,水蒸气对塞子做功,内能转化为塞子的机械能,水蒸气的内能减少,故C正确;
D、图中气门全部关闭,活塞向下运动,是汽油机的做功冲程,将内能转化为机械能,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查做功改变物体的内能,热机的能量转化等知识的理解和应用,正确理解和熟记课本中的实验操作及说明的物理理论是解题的关键。
5.(2024秋•望花区月考)钻木取火是一种古老的取火方式,指硬木棒对着木头摩擦或钻进去,靠摩擦取火。下列关于钻木取火的说法正确的是( )
A.钻木取火的过程中将内能转化为机械能
B.木棒摩擦取火的过程中内能增大
C.木棒燃烧的过程中热值逐渐变大
D.钻木取火与汽油机做功冲程能量转化相同
【考点】燃料热值的影响因素;能量的转化与转移;做功改变物体的内能;四冲程的能量转化.版权所有
【专题】分子热运动、内能;比热容、热机、热值;应用能力.
【答案】B
【分析】(1)克服摩擦做功,机械能转化为内能;
(2)燃料的热值是燃料的一种特性,只决定于燃料的种类,与质量和燃烧情况等无关;
(3)汽油机做功冲程是内能转化为机械能。
【解答】解:AB、钻木取火的过程中,是克服摩擦做功,将机械能转化为内能,木棒摩擦取火的过程中内能增大,温度升高,故A错误、B正确;
C、燃料的热值是燃料的一种特性,只决定于燃料的种类,与质量和燃烧情况等无关,故木棒在燃烧的过程中,其热值不变,故C错误;
D、钻木取火的过程中将机械能转化为内能,汽油机做功冲程是内能转化为机械能,两者的能量转化不同,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查了做功改变物体的内能、热值和热机的能量转化,属于基础题。
6.(2024秋•颍州区校级月考)如图所示是新型的氢燃料电池汽车,它使储氢罐中的氢气进入氢燃料电池,反应后的物质只有水,同时把产生的电能储存在电池组中,再让电池组给电动机供电,带动汽车前进;在汽车刹车时进行能量回收,提高氢能的利用率。下列说法不正确的是( )
A.汽车工作过程中产生的水的比热容是恒定的
B.电池组在充电过程中温度升高,内能增大
C.将氢气压缩到储氢罐里,氢气的热值变大
D.能量回收时对电池组充电是机械能转化为电能再转化为化学能
【考点】燃料热值的影响因素;能量的转化与转移;影响内能大小的因素;比热容的概念.版权所有
【专题】比热容、热机、热值.
【答案】C
【分析】(1)比热容表示物质的吸热能力,物质的比热容与物质的种类和状态有关。
(2)物体的温度升高,内能增大。
(3)热值与燃料的种类有关。
(4)能量回收时对电池组充电是机械能转化为电能再转化为化学能。
【解答】解:A.汽车工作过程中产生的水的比热容是恒定的,故A正确,不符合题意;
B.电池组在充电过程中温度升高,分子热运动越剧烈,内能增大,故B正确,不符合题意;
C.热值是物质的一种特性,至于物质的种类有关,将氢气压缩到储氢罐里,氢气的热值不变,故C错误,符合题意;
D.能量回收时对电池组充电先将机械能转化为电能再转化为化学能,故D正确,不符合题意。
故选:C。
【点评】本题考查的是比热容和热值的基本概念;知道内能与温度的关系;知道能量回收系统中的能量转化过程。
7.(2024秋•冀州区期中)关于燃烧的热值,以下说法正确的是( )
A.燃料热值的公式为,所以q与Q成正比
B.燃烧1kg某种燃料放出的热量就是这种燃料的热值
C.燃料的热值与燃料的种类有关系,与燃烧的质量和燃烧状况无关
D.燃料完全燃烧时的热值比不完全燃烧时的大
【考点】燃料热值的影响因素;燃料热值的概念.版权所有
【专题】比热容、热机、热值;应用能力.
【答案】C
【分析】1kg某种燃料完全燃烧放出的热量,叫做这种燃料的热值。热值是燃料的一种特性,它只与燃料的种类有关,与燃料的质量、燃烧程度等均无关。比热容是物质的一种属性,与种类和状态有关。
【解答】解:A.热值是燃料本身的一种性质,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,故A错误;
B.1kg某种燃料完全燃烧放出的热量,叫做这种燃料的热值,故B错误;
CD.燃料的热值是燃料本身的一种性质,与燃料的种类有关,与燃料的质量和燃烧状况等因素都无关,故C正确,D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了学生对燃料热值是燃料特性的理解与掌握,是经常考的题型,充分理解“热值只与燃料的种类有关,与燃料的质量、燃烧程度等均无关”。
8.(2023秋•句容市期末)释放化学能的过程不断地发生在人体内,食物也是一种“燃料”,营养成分在人体细胞里与氧结合,提供细胞组织所需的能量。一袋饼干的营养成分表上标有“2361kJ/100g”,该标识的含义与以下物理量的含义类似的是( )
A.热量 B.热值 C.比热容 D.内能
【考点】热值的简单计算.版权所有
【专题】应用题;比热容、热机、热值;应用能力.
【答案】B
【分析】(1)在热传递过程中传递内能的多少叫热量,热量是个过程量,单位是J;
1kg某种燃料完全燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值,单位是J/kg;
单位质量的某种物质,温度升高1℃吸收的热量,叫这种物质的比热容,单位是J/(kg•℃);
内能是物体分子无规则运动的动能和分子势能的总和,单位是J;
(2)由“每100g 能量2361kJ”可得每100克饼干提供的能量,结合热量、内能、热值、比热容的意义选择。
【解答】解:巧克力的营养成分表上标有“2361kJ/100g”,是指每100g能量2361kJ,据此可得每100克饼干提供的能量;而燃料的热值是指单位质量的某种燃料完全燃烧放出的热量,所以标识的含义与热值类似。
故选:B。
【点评】本题考查了对热量、内能、热值和比热容的掌握,正确理解几个物理量的意义是解题的关键。
二.填空题(共5小题)
9.(2024秋•和平区校级期中)一台单缸四冲程汽油机,飞轮转速为3600r/min,则1s对外做功 30 次,运行时各种能量的损耗为:汽缸散热损失占15%,废气带走的能量占40%,摩擦等机械损耗占10%,则它的热机效率为 35% 。
【考点】热机的效率的概念;做功的次数.版权所有
【专题】应用题;功、功率、机械效率;应用能力.
【答案】30;35%。
【分析】单缸四冲程汽油机曲轴转一圈,完成2个冲程,1个工作循环中包括4个冲程并对外做功1次;
计算热机效率可以用标准公式,即热机效率η=100%;也可以用一减去其他能耗所占的百分比。
【解答】解:①飞轮转速为3600r/min=60r/s,即飞轮1s转动60r,飞轮转动2r对外做功1次,则1s对外做功30次。
②运行时各种能量的损耗为:汽缸散热损失占15%,废气带走的能量占40%,摩擦等机械损耗占10%,则它的热机效率为:η=1﹣15%﹣40%﹣10%=35%。
故答案为:30;35%。
【点评】本题考查热机工作过程和机械效率的计算,难度不大。
10.(2024秋•临洮县期中)2024年9月25日,我国火箭军成功发射一发洲际弹道导弹,导弹准确落入预定海域,如图所示。导弹升空的过程中与空气摩擦,导弹外壳温度升高,这是通过 做功 的方式改变导弹外壳的内能;导弹的燃料在燃烧过程中,其热值 不变 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【考点】燃料热值的影响因素;做功改变物体的内能.版权所有
【专题】比热容、热机、热值;理解能力.
【答案】做功;不变。
【分析】改变物体内能的方式有两种:做功和热传递。
热值是燃料的一种特性,只决定于燃料的种类,与质量和燃烧情况等无关。
【解答】解:导弹升空的过程中与空气摩擦,克服摩擦做功,将机械能转化为内能,是通过做功的方式改变物体的内能。
热值是燃料的一种特性,只决定于燃料的种类,与质量、燃烧情况、放出热量的多少无关,因此热值不变。
故答案为:做功;不变。
【点评】此题考查了内能的改变、热值的认识,属于基础知识。
11.(2024秋•南宁期中)如图所示的省油灯,隔层上层盛油,下层注水,棉绳做灯芯。灯油燃烧时质量在不断减小,热值 不变 (选填“变大”、“不变”或“变小”);利用水吸热来 减慢 (选填“加快”或“减慢”)油的升温,减少了油的蒸发,达到省油的目的。
【考点】燃料热值的影响因素;影响蒸发快慢的因素.版权所有
【专题】应用题;分子热运动、内能;比热容、热机、热值;应用能力.
【答案】不变;减慢。
【分析】热值是燃料的一种特性,其大小与燃料的种类有关,而与燃料的质量、燃烧程度无关;水从油吸收热量,油放出热量、温度降低。
【解答】解:热值是燃料的一种特性,灯油质量减小时,热值不变;
利用水吸热来减慢油的升温,减少了油的蒸发,达到省油的目的。
故答案为:不变;减慢。
【点评】本题考查了对热值特性、热传递的理解,属于基础题目。
12.(2024秋•松原期中)用切割机切割钢筋,切割片的温度急剧上升,该过程将 机械 能转化成内能,这与热机的 压缩 冲程的能量转化相同。
【考点】四冲程的能量转化;机械能与其他形式的能之间的转化.版权所有
【专题】定性思想;比热容、热机、热值;应用能力.
【答案】机械;压缩。
【分析】对物体做功时,可将机械能转化为内能;热机的压缩冲程中,活塞压缩气缸内物质做功,将机械能转化为内能。
【解答】解:用切割机切割钢筋,通过做功的方式将切割机的部分机械能转化为钢筋的内能,使钢筋内能增大;
热机工作过程中,将机械能转化为内能的是压缩冲程,所以该过程与热机的压缩冲程的能量转化相同。
故答案为:机械;压缩。
【点评】本题考查了对能量转化的判断,热机工作过程的了解,属基础题,难度不大。
13.(2024秋•新北区校级期中)现代生活中最重要的交通运输工具——汽车,与我们的生活走得越来越近了。
(1)某单缸汽油发动机气缸的活塞面积是120cm2,做功冲程中活塞移动的距离是30cm,气体的平均压强是5×105Pa。汽油的热值是4.6×107J/kg,每次做功耗油0.2g,气体一次膨胀对活塞做的功是 1800 J;若每次做功过程中汽油的90%完全燃烧,每次汽油燃烧放出的热量是 8.28×103 J;
(2)汽油机工作时将机械能转化为内能的是 压缩 冲程。
【考点】热机的效率公式与计算;功的简单计算;四冲程的能量转化.版权所有
【专题】比热容、热机、热值;压强、液体的压强;应用能力.
【答案】(1)1800;8.28×103;(2)压缩
【分析】(1)根据p=求出气体一次膨胀对活塞的压力,根据W=Fs求出气体一次膨胀对活塞做的功;根据题意得出完全燃烧的汽油质量,根据Q放=mq求出每次汽油燃烧放出的热量;
(2)汽油机工作时,在压缩冲程中,将机械能转化为内能。
【解答】解:(1)根据p=可得,气体一次膨胀对活塞产生的压力:
F=pS=5×105Pa×120×10﹣4m2=6000N,
气体一次膨胀对活塞做功:W=Fs=6000N×0.3m=1800J;
由题意可知,每次完全燃烧的汽油质量:
m=m总η=0.2×10﹣3kg×90%=0.18×10﹣3kg,
每次汽油燃烧放出的热量:Q=mq=0.18×10﹣3kg×4.6×107J/kg=8.28×103J;
(2)汽油机工作时将机械能转化为内能的是压缩冲程。
故答案为:(1)1800;8.28×103;(2)压缩。
【点评】本题压强、功和热量的相关计算,以及汽油机的工作过程,难度一般。
三.实验探究题(共1小题)
14.(2024秋•宜兴市期中)在“探究不同物质吸热升温现象”的实验中,将质量和初温相同的a、b两种液体分别倒入相同容器中,用相同的热源加热,如甲、乙两图所示。每隔相同时间,测量液体的温度,并根据记录的数据画出温度随加热时间变化的图像,如图丙所示。
(1)两种液体吸收热量的多少可通过 加热时间 (液体升高的温度/加热时间)来比较。
(2)由a、b两种液体沸腾前的温度与加热时间的关系图像可知:若升高相同的温度(均未达到沸腾),液体 b (a/b)吸收的热量更多。
(3)小明认为利用此装置还可以比较不同燃料燃烧时放出的热量关系,于是增加了相同的装置如图丁,向容器内倒入的液体a与甲、乙装置中的液体质量 相等 (相等/不相等),燃烧相同质量的燃料后应与图 甲 (甲/乙)所示的实验相比较。
【考点】比较不同燃料的热值大小;比较不同物质吸热的情况.版权所有
【专题】实验题;比热容、热机、热值;应用能力.
【答案】(1)加热时间;
(2)b;
(3)相等;甲。
【分析】(1)使用相同的酒精灯通过加热时间的长短来比较吸热多少,这种方法叫转换法;
(2)根据图丙结合转换法分析回答;
(3)探究不同燃料燃烧时放出的热量与燃料种类的关系,在设计实验时应使用控制变量法进行设计实验。
【解答】解:(1)由于使用相同的酒精灯进行加热,所以,根据转换法可知,两种液体吸收热量的多少可通过加热时间来比较;
(2)分析图丙的图象可知:质量相等的a和b两种液体,在升高相同温度时,b的加热时间长,说明b吸收的热量较多;
(3)利用上述装置探究不同燃料燃烧时放出的热量与燃料种类的关系。根据控制变量法可知要控制燃料的质量相等然后比较放出的热量的多少,由于燃烧时放出的热量是通过比较容器里的液体吸收的热量的多少判断的,所以图丁的相同装置中,向容器内倒入的液体种类、质量都相同,所以,由于图丁的相同装置的容器内倒入的液体是液体a,所以与其比较的装置中的液体种类相同、质量相等,所以,燃烧相同质量的燃料后应与图甲所示的实验相比较。
故答案为:
(1)加热时间;
(2)b;
(3)相等;甲。
【点评】本题是比较不同物质的吸热能力实验,考查器材的选择、注意事项、控制变量法、转换法的应用和比较吸热能力的方法,为热学中的重要实验。
四.计算题(共1小题)
15.(2024秋•桂阳县校级月考)根据资料查得:某天然气的热值为3.8×107J/m3,水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)。在某次烧水过程中完全燃烧了天然气1.4×10﹣2m3,可将重量为3.8kg、初温为20℃的水加热到40℃。
求:
(1)此次烧水过程中完全燃烧的天然气共放出多少热量?
(2)则此次烧水过程中,水共吸收了多少热量?
(3)该天然气灶的效率为多少?
【考点】气体的热值计算;能量的利用效率;利用比热容的公式计算热量.版权所有
【专题】定量思想;比热容、热机、热值;应用能力.
【答案】(1)水吸收的热量为3.192×105J;
(2)天然气燃烧放出的热量为4.2×106J;
(3)燃气灶烧水的效率约为76%。
【分析】(1)知道水的质量、比热容、初温和末温,利用Q吸=cm(t﹣t0)求水吸收的热量;
(2)利用Q放=Vq求天然气完全燃烧释放的热量,
(3)燃气灶烧水的效率等于水吸收的热量与天然气完全燃烧释放的热量之比。
【解答】解:(1)水吸收的热量:
Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×3.8kg×(40℃﹣20℃)=3.192×105J;
(2)天然气完全燃烧放出的热量:
Q放=Vq=1.4×10﹣2m3×3×107J/kg=4.2×105J;
(3)燃气灶烧水的效率:
η==×100%=76%。
答:(1)水吸收的热量为3.192×105J;
(2)天然气燃烧放出的热量为4.2×106J;
(3)燃气灶烧水的效率约为76%。
【点评】本题考查了吸热公式、燃料完全燃烧放热公式、效率公式的应用,是一道基础题!
考点卡片
1.功的简单计算
【知识点的认识】
功是中学物理中一个重要概念,功能关系是解决力学问题的重要途径之一.因此,正确理解功的内涵和外延,正确把握求功的方法是解决力学问题的基础.
1、公式法:对于恒力的功,通常利用功的定义式W=FS进行计算.
2、功率法:功跟完成这些功所需时间的比值,叫做功率.对于一段时间内外力的功,有时可以直接利用W=Pt求出功
【命题方向】
功的计算是中考命题的重点,一般以考查的题型较多,计算题是重点。
例:一名同学用20N的水平推力推重为100N的超市购物车,购物车由静止开始沿水平方向前进了5m,在这个过程中重力做功为 0 J,推力做功为 100 J。
分析:(1)做功的两个必要因素:一是作用在物体上的力,二是在力的方向上移动的距离;
(2)知道推力大小、购物车在推力方向上移动的距离,利用W=Fs求推力做的功;
解析:解:购物车在水平地面上运动,在重力的方向上没有移动距离,所以重力不做功,即做功为0J。
推力做功为:W=Fs=20N×5m=100J。
故答案为:0;100。
点评:本题考查了功的计算和做功的两个必要因素,属于基础题。
【解题方法点拨】
理解计算功的方法,尤其要把握好知识点,熟悉公式的变形求功,然后才能正确运用这些规律和原理进行分析或计算,并通过练习和运用达到对物理知识的进一步理解和掌握.初中物理关于功的计算公式有多个,它们之间有什么区别,如何正确运用是解题关键.
2.机械能与其他形式的能之间的转化
【知识点的认识】
各种形式的能量都可以相互转化.如电能可以转化为光能和内能;太阳能可以转化为电能等.动能和势能的相互转化只是能量相互转化中的一种形式.能量转化过程中一种能量减少,另一种能量增加.
【命题方向】
考查机械能转化为其他形式的能,或者是其他形式的能转化为机械能。
例:城市清洁车在水平路面上匀速行驶,在清扫垃圾过程中,能把路面上的垃圾直接装入车厢,不计燃油质量变化,清洁车总的机械能 变大 。汽车在刹车过程中,机械能转化为地面和轮胎的 内能 。
分析:机械能是动能和势能的总和;动能和质量、速度有关;
重力势能和质量、高度有关;
刹车时机械能转化为地面和轮胎的内能。
解析:解:城市清洁车在水平路面上匀速行驶,在清扫垃圾过程中,能把路面上的垃圾直接装入车厢,不计燃油质量变化,动能增加,势能增加,机械能变大,汽车在刹车过程中,机械能转化为地面和轮胎的内能。
故答案为:变大;内能。
点评:本题考查了机械能及能量转化、机械能的概念,属于基础题目。
【解题方法点拨】
(1)分析能量转化时,就看什么能量减少了,什么能量增加,总是减少的能量转化为增加的能量.
(2)机械能主要通过做功的方式转化为内能.
3.影响蒸发快慢的因素
【知识点的认识】
影响蒸发快慢的因素:
(1)液体的温度.液体的温度越高蒸发越快;液体的温度越低蒸发越慢.同样湿的衣服在阳光下千得快,在树阴下干得慢.
(2)液体的表面积.液体的表面积越大蒸发越快;液体的表面积越小蒸发越慢.同样多的水,装在盘子里干得快,装在瓶子里干得慢.
(3)液面上的空气流动.液体表面上的空气流动越快蒸发越快;液体表面上的空气流动越慢蒸发越慢.同样湿的鞋子在通风的地方干得快,在没风的地方干得慢.
【命题方向】
通过实验现象或者生活现象判断影响蒸发快慢的因素是什么?是命题的重点.
例:下列事例中,能加快液体蒸发的是( )
A.将盘子里的水倒入瓶中
B.将湿衣服上的水挤掉一些
C.利用管道代替沟渠输水
D.用扫帚将地面上的水扫开
分析:加快液体蒸发快慢的措施有三个:①提高液体的温度;②增大液体的表面积;③加快液体表面空气的流动速度。将选择项中提到的措施与以上方法相对应,即可得到答案。
解析:解:A、将盘子里的水倒入瓶子内,减小了液体的表面积,这样做减慢了液体的蒸发,故A错误;
B、把衣服上的水通过外力挤掉一部分,衣服上的水是减少了,但这与加快蒸发没有联系,故B错误;
C、利用管道代替沟渠输水,可以减慢液体蒸发,故C错误;
D、用扫把将地面上的水摊开,增大了液体的表面积,可以加快水的蒸发,故D正确。
故选:D。
点评:影响液体蒸发的快慢的因素是经常考查的知识点,这个知识点与日常生活联系非常紧密。同时,由于液体蒸发的快慢与三个因素有关,在这里也通常结合可知变量法以实验探究的题目来考查液体蒸发的快慢与哪些因素有关。
【解题方法点拨】
液体的蒸发的快慢还与自身的性质有关,有的液体容易蒸发,有的液体不容易蒸发,比如:相同条件下,酒精比水蒸发的更快。
4.分子的热运动
【知识点的认识】
分子的热运动:一切物质的分子都在不停地做无规则运动。这种无规则运动叫作分子的热运动。
【命题方向】
考查分子热运动的现象,通常以选择填空为主。
例:“皮渣”是汤阴的特色菜肴,婚宴上刚端上来的“皮渣”香味扑鼻,这是由于( )
A.分子之间存在着空隙
B.分子之间存在着引力
C.分子之间存在着斥力
D.分子在永不停息地运动
分析:不同物质互相接触时彼此进入对方的现象叫扩散,扩散现象说明分子在不停地做无规则运动。
解析:解:婚宴上刚端上来的“皮渣”香味扑鼻,这是扩散现象,说明分子在不停地做无规则运动。
故选:D。
点评:此题考查了生活中常见的扩散现象,比较简单,属基础题。
【解题方法点拨】
分子的热运动是永不停息的,物体的温度低时,分子的热运动缓慢,但并没有停止,不要误以为温度低时,分子的热运动就停止.
5.一切物体都有内能
【知识点的认识】
(1)一切物体都有内能,内能是指物体的内能,不是分子内能,单独考虑一个分子的动能和势能是没有意义的。
(2)一个物体在任何情况下都具有内能,例如:0℃的水具有内能。
【命题方向】
考查任何温度状态下的物体都具有内能,常考查概念辨析。
例:在﹣20℃的房间里,静止在地面上的足球( )
A.没有内能
B.具有内能
C.具有机械能
D.什么能都没有
分析:内能是物体内部所有分子无规则运动的动能和分子势能的总和,一切物体都有内能。
机械能是物体由于机械运动而具有的能,包括动能与势能。解析:解:因为一切物体都有内能,所以在﹣20℃的房间里,静止在地面上的足球具有内能;
足球静止在地面上,没有运动,不具有动能;没有被举高,不具有重力势能,也没有发生弹性形变,不具有弹性势能。所以不具有机械能。
故选:B。
点评:本题主要考查了对内能和机械能概念的理解,属基础知识的考查,难度不大。
【解题方法点拨】
概念性知识,牢记即可。
6.影响内能大小的因素
【知识点的认识】
(1)温度:同一物体,状态不变时,温度越高,物体的内能越大;
(2)质量:温度。状态相同的同种物体,物体的质量越大,分子的个数就越多,内能就越大;
(3)状态:同种物体,温度、质量不变时,状态改变,内能改变;
(4)种类:物体的质量、温度、状态相同时,物质的种类不同,内能不同。
【命题方向】
考查影响内能大小的因素,比较不同状态下的内能的大小。
例:下列关于物体的内能的说法中正确的是( )
A.物体运动得越快,物体的内能越大
B.物体被举得越高,物体的内能越大
C.温度为0℃的冰块没有内能
D.温度高的物体内能不一定大
分析:(1)物体内部所有分子做无规则运动的分子动能和分子势能的总和叫物体的内能。
(2)物体的内能与温度、质量、状态等因素有关;与物体的机械运动情况无关。
(3)一切物体在任何情况下都具有内能。
解析:解:A、物体的内能与物体做机械运动的速度无关,故A错误;
B、物体的内能与物体被举高的高度无关,故B错误;
C、温度为0℃的冰块具有内能,故C错误;
D、温度高的物体内能不一定大;质量和物态相同时,温度高的物体内能大,故D正确。
故选:D。
点评:知道内能的基本定义;知道影响内能大小的因素。
【解题方法点拨】
比较物体内能大小的因素有四个,分别是温度,质量,状态和物体种类,要同时考虑这四个影响因素,不能单纯的说温度高的物体内能就大。
7.热传递的方向与条件
【知识点的认识】
(1)热传递的条件:存在温度差;
(2)热传递的方向是从高温物体到低温物体,或者从物体的高温部分到低温部分
【命题方向】
考查概念以及通过温度大小判断热传递的方向。
例:质量相同、温度均为100℃的铝块和铜块(c铝>c铜),分别投入质量、温度均相同的两杯冷水中,当它们放出相同的热量时,取出两金属块并使它们接触,不考虑热损失,则它们( )
A.不发生热传递
B.热量从铜块传向铝块
C.热量从铝块传向铜块
D.温度从铝块传向铜块
分析:欲知热量传递的方向,必须知道铝块和铜块谁的温度高,热量总是从温度高的物体传向温度低的物体或者从物体的高温部分传向低温部分,那么,只需根据题意比较铝块和铜块谁的温度高了。
解析:解:已知m铝=m铜,它们的初温相同,Q铝=Q铜,c铝>c铜,
由热量公式Q=cmΔt,可得:Δt=,
把已知条件代入可知,比热容大的温度降低的少,则铝的温度降低少,铝块的温度高,所以铝块传递热量向铜块。
故选:C。
点评:此题主要考查了热传递的规律,必须让学生清醒认识到热量总是从温度高的物体传向温度低的物体或者从物体的高温部分传向低温部分。
【解题方法点拨】
8.做功改变物体的内能
【知识点的认识】
做功可以改变物体的内能,当外界对物体做功时,物体的内能增大,当物体对外界做功时,物体的内能就会减小。
【命题方向】
考查做功改变物体的内能的概念,以及现象。
例:下列事例中,通过做功的方式改变物体内能的是( )
A.冬天用热水袋暖手
B.两手相互摩擦发热
C.冬天室内用电炉取暖
D.用火炉烧水
分析:知道改变物体内能的方式有两种:做功和热传递,热传递过程是能量的转移过程,而做功过程是能量的转化过程。
解析:解:A、冬天,用热水袋暖手,手的温度升高,是通过热传递改变了物体的内能,故A不符合题意;
B、两手相互摩擦,手的温度升高,是手克服摩擦力做功,属于做功改变物体的内能,故B符合题意;
C、冬天室内用电炉取暖,温度升高,是通过热传递改变了物体的内能,故C不符合题意;
D、用火炉烧水,水的温度升高,是水吸收了热量,属于热传递改变物体的内能,故D不符合题意。
故选:B。
点评:此题是考查对做功和热传递改变物体内能的辨别,是中考热点,属于易错题目。
【解题方法点拨】
做功改变物体的内能的实例:
钻木取火;搓手取暖;磨刀;折铁丝;用打气筒打气筒壁变热;水蒸气将壶盖顶起;打开易拉罐盖时,上面出现白雾;电炉丝通电后发热。
9.内能的大小变化
【知识点的认识】
(1)热传递可以改变物体的内能
①热传递:温度不同的物体互相接触,低温物体温度升高,高温物体温度降低的过程叫做热传递。
②热传递的结果:高温物体内能减少,低温物体内能增加,持续到物体的温度相同为止。
(2)做功可以改变物体的内能:
①对物体做功,物体的内能会增加。
②物体对外做功,物体的内能会减少。
【命题方向】
考查物体的内能是增加了还是减少了。
例:下列有关热现象的说法中正确的是( )
A.高空中的冰晶在空气中下落变成雨滴时,内能增加了
B.初冬地面上结有一层白霜属于水蒸气升华,水蒸气内能增加了
C.所有物体在熔化过程中温度不变,内能不变
D.0℃物体没有内能
分析:(1)做功和热传递都可以改变物体的内能,克服摩擦做功,机械能转化为内能,内能增加。
(2)物质由气态变为固态的过程是凝华。
(3)固体分晶体和非晶体,晶体和非晶体的重要区别:晶体在熔化时温度保持不变,非晶体在熔化过程中,温度不断升高。
(4)一切物体在任何温度下都具有内能。
解析:解:
A、高空中的冰晶在空气中下落时,冰晶和空气之间存在摩擦,克服摩擦做功,机械能转化为内能,机械能减小,内能增大,增大的内能使冰晶熔化变成雨滴,故A正确;
B、白霜是由水蒸气凝华而成的,水蒸气凝华过程中,放出热量,内能减小,故B错误;
C、晶体在熔化时温度保持不变,非晶体在熔化过程中,吸收热量,内能变大,温度不断升高,故C错误;
D、物体在任何温度下都有内能,故D错误。
故选:A。
点评:本题考查了内能的改变、物态变化等知识,难度不大。
【解题方法点拨】
做功不一定都使物体的内能发生变化。做功是否一定会引起物体内能的改变,这要看物体消耗的能量是否转化为物体的内能。如举高物体时,做功所消耗的能量变成了物体的势能,并未转化为物体的内能,所以物体的内能就没有改变。
热传递可以改变内能,但更多不是引起物体内能的改变。热传递更多是通过改变温度来相应地改变内能,而做功的方式其实引起了内能的相关改变。
10.比较不同物质吸热的情况
【知识点的认识】
1、实验器材:铁架台、酒精灯、石棉网、烧杯、温度计、秒表等。
2、实验装置:
3、实验方法:
①控制变量法:控制不同物质的质量相同,吸收热量相同,比较升高的温度,从而比较吸热能力大小;或控制不同物质的质量相同,升高的温度相同,比较吸收的热量,从而比较吸热能力的大小。
②转换法:由于物质吸收的热量不容易测量,可以通过转换法,将物质吸收热量的多少转换成加热时间,因此比较加热时间,就可以比较得出吸收热量的多少。
4、实验设计:
①液体的选取,应保证质量相同。
②选用相同热源的目的是相同时间内,控制吸收热量相同。
③实验数据分析:
(1)让两种液体吸收相同的热量,比较液体的温度变化,温度变化小的吸热本领强;
(2)让两种液体变化相同的温度,比较液体吸收热量的多少,吸收热量多的吸热本领强。
5、实验结论:不同物质,在质量相等、升高的温度相同时,吸收的热量不同,比热容大的物质吸收热量多。
【命题方向】
考查比较不同物质吸热的情况的实验,包括实验原理,实验器材,实验步骤,实验方法,数据分析,注意事项等内容。
例:同样日照条件下,夏天中午海边的沙子热得烫脚,但海水较凉爽;傍晚日落后,海边的沙子很快变凉,而海水仍然温暖。对此现象小强提出猜想,并利用如图实验装置进行探究。
(1)小强的猜想是物质温度变化的快慢可能与 物质种类 有关;
(2)实验时需要的测量工具有温度计、停表和 天平 ;
(3)用相同酒精灯加热,控制水和沙子的质量和加热时间相同,通过比较水和沙子 升高的温度 ,来验证猜想。
(4)同组的小红提出不同的猜想:中午海水比沙子温度低,可能是因为海水蒸发吸热造成的。大家基于此猜想进一步推理,得出日落后海水比沙子降温 快 (选填“快”或“慢”),这与实际不符。
分析:(1)物质温度变化的快慢可能与物质的种类有关;
(2)实验需要的器材,可根据Q=cmΔt来判断,采用控制变量法实验;
(3)实验中采用了转换法,通过观察温度的变化来研究水和沙子的吸热能力;
(4)我们知道,海水的昼夜温差小,是由于水的比热容比砂石的比热容大,不是由于海水蒸发吸热所致,因此可通过举反例来推翻这部分同学的猜想。
解析:解:(1)夏天中午海边的沙子热得烫脚,但海水较凉爽;傍晚日落后,海边的沙子很快变凉,而海水仍然温暖。对此小强的猜想是物质温度变化的快慢可能与物质的种类有关;
(2)根据Q=cmΔt,必须控制变量,控制水和沙子的质量相同,就需要用天平;
(3)比较“水和沙子吸热能力”的方法是:在实验过程中控制加热时间相同,通过比较升高的温度,来比较水和沙子吸热能力,温度升高的越多,吸热能力越弱; (4)海水蒸发吸热,在白天和晚上都会进行;如果猜想正确,那么无论白天、晚上,都会因海水的蒸发吸热导致其温度较低,日落后海水比沙子降温快,显然与事实不符。
故答案为:(1)物质种类;(2)天平;(3)升高的温度;(4)快。
点评:本题的探究实际上是对沙子和水吸放热能力的比较,而物质吸放热能力是用比热容来量度的,在实验过程中,影响的量较多,有质量、加热时间、升高温度等,因此,要注意结论的严密性。
【解题方法点拨】
1、实验方法:控制变量法 转换法(通过温度变化快慢来反映吸热能力的强弱)。
2、实验液体的选择:质量相同的不同液体。
3、选择相同的热源目的是:以保证相同加热时间释放的热量相同。
4、使用电加热器代替酒精灯的好处:易于控制产生热量的多少。
5、实验中不断搅拌的目的:使液体受热均匀。
6、描述物体吸热能力的物理量是:比热容。
7、结论:相同质量的不同物体,吸收相同的热量后升高的温度不同,比热容大的升高的温度低。
8、实验中,物质吸收热量的多少是通过加热时间来控制的。
11.比热容的概念
【知识点的认识】
(1)定义:一定质量的某种物质,在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比,叫作这种物质的比热容,用符号c表示。
(2)单位:比热容的单位是J/(kg•℃),读作作焦每千克摄氏度。
(3)物理意义:水的比热容是4.2×103J/(kg•℃)。它的物理意义是1千克水,温度升高或降低1℃,吸收或放出的热量是4.2×103焦耳。
【命题方向】
考查比热容的概念,单位以及物理意义,通常在选择填空题中,以概念的形式考查。
例:比热容是物质的一种属性,每种物质都有自己的比热容,查表可知,水的比热容是4.2×103J/(kg•℃)表示 1kg的水每升高(或降低)1℃吸收(或放出)4.2×103J的热量 。一桶水倒掉一半后,剩下的水的比热容 不变 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
分析:比热容是物质的一种特性;物质的比热容只跟物质的种类和状态有关,与物体质量的大小、温度高低、吸收或放出热量的多少均无关。
解析:解:水的比热容是4.2×103J/(kg•℃)表示1kg的水每升高(或降低)1℃吸收(或放出)4.2×103J的热量;
水的比热容与水的质量无关,一桶水倒掉一半后,质量减半,但水的比热容不变。
故答案为:1kg的水每升高(或降低)1℃吸收(或放出)4.2×103J的热量;不变。
点评:本题考查学生对比热容概念的理解,知道物质的比热容只跟物体的种类和状态有关,与物体质量的大小、温度高低、吸收或放出热量的多少均无关。
【解题方法点拨】
(1)对于同一种物质,比热容的值还与物质的状态有关,同一种物质在同一状态下的比热容是一定的,但在不同状态时,比热容是不同的。如:水的比热容是4.2×103J/(kg•℃),而冰的比热容是2.1×103J(kg•℃)。
(2)对于物质的比热容,可以从以下两个方面理解:首先,比热容跟密度一样,也是物质的一种特性,它既不随物质质量的改变而变化,也不随物质吸收(或放出)热量的多少及温度的变化而变化,也就是说,只要是相同的物质,不论其形状、质量、温度高低、放置地点如何,它的比热容一定是相同的;其次,不同物质的比热容不同,同种物质的比热容相同,它反映了不同物质吸、放热本领的强弱,还可以利用物质的这种特性来鉴别物质。
12.利用比热容的公式计算热量
【知识点的认识】
物体的温度升高时吸收热量为:Q吸=cm(t﹣t0)
物体的温度降低时放出的热量为:Q放=cm(t0﹣t)
式中的c为物体的比热容,m为物体的质量,t0表示物体原来的温度,t表示物体后来的温度.若用Δt表示物体变化的温度(升高或降低的温度),那么,物体温度升高过程吸收的热量或物体温度降低过程放出的热量可以统一写为:Q=cm△t.
【命题方向】
考查利用热量的计算公式,计算热量。
例:一壶质量为2千克、温度为20℃的水,加热后使其升高到70℃,这些水吸收了多少热量?[水的比热容为4.2×103焦/(千克•℃)]。
分析:掌握热量公式:Q=cm△t的计算公式是解答本题的关键,题干中已知水的质量是2kg,水的初温和末温分别是20℃、70℃,把数据代入公式即可求出水吸收的热量。
解析:解:由分析知水吸收的热量为:Q=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×2kg×(70℃﹣20℃)=4.2×105J
答:这些水吸收了4.2×105J的热量。
点评:本题主要考查学生对热量的计算公式的理解和掌握,是一道中档题。
【解题方法点拨】
t是末温,t0是初温,Δt表示温度的变化,注意题干中对于他们的说法是有差别的,如“升高到”,“降低到”指的是末温,而“升高了”,“降低了”表示的是温度的变化。
13.四冲程的判断
【知识点的认识】
内燃机是热机的一种,是燃料在汽缸内燃烧的热机.内燃机分为汽油机和柴油机.
(1)汽油机的工作原理:燃料在汽缸中燃烧时,将存储的化学能转变为高温高压的燃气(蒸汽)的内能,又通过燃气(蒸汽)推动活塞做功,由内能转变为机械能.
(2)汽油机的工作流程:内燃机通过吸气、压缩、做功、排气四个冲程不断循环来保证连续工作的,如图.
①吸气冲程:进气门打开,排气门关闭.活塞由上端向下端运动,汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸.
②压缩冲程:进气门和排气门都关闭,活塞向上运动,压缩汽缸内燃料混合物,温度升高.
③做功冲程:在压缩冲程末尾,火花塞产生电火花,使燃料猛烈燃烧,产生高温高压的燃气,高温高压气体推动活塞向下运动,带动曲轴转动,对外做功.
④排气冲程:进气门关闭,排气门打开,活塞向上运动,把废气排出气缸.
(3)工作过程中能量的转化:①压缩冲程:机械能→内能;②做功冲程:先是化学能→内能,再由内能→机械能.
(4)柴油机是以柴油为燃料的内燃机,在工作时与汽油机工作原理相同.
区别:①在吸气冲程里吸进气缸的只有空气,而汽油机吸进的是汽油和空气的混合物; ②在压缩冲程里,活塞把空气的体积压缩得很小,空气的压强更大,温度更高; ③点火方式:柴油机﹣压燃式;汽油机﹣点燃式.
【命题方向】
考查测量平均速度的实验,包括实验原理,实验器材,实验步骤,实验方法,数据分析,注意事项等内容。
例:如图所示的是内燃机工作循环中的一个冲程,关于该冲程的下列说法中正确的是( )
A.压缩冲程,将化学能转化为内能
B.压缩冲程,将机械能转化为内能
C.做功冲程,将内能转化为机械能
D.做功冲程,将机械能转化为内能
分析:汽油机一个工作循环有四个冲程,分别是吸气、压缩、做功和排气冲程,各冲程的特点不同,因此根据气门的状态和活塞的运行方向确定哪个冲程,同时还可参考火花塞的状态进行判断;在四冲程内燃机工作过程中有两个冲程存在能量转化:一个是压缩冲程,将机械能转化为内能;另一个是做功冲程,将内能转化为机械能。
解析:解:由图可知,汽油机的两个气门都关闭,火花塞点火,活塞向下运动,所以是做功冲程,该冲程中燃料燃烧产生高温高压的燃气,推动活塞做功,将内能转化为机械能,故C正确,ABD错误。
故选:C。点评:此题考查了对汽油机做功冲程和压缩冲程的判断以及对能量转化情况的分析,比较简单。
【解题方法点拨】
根据各冲程的特点确定是哪一个冲程,一般从2个方面突破:①看进气门和排气门的开、闭.进气门开的为吸气冲程,排气门开的为排气冲程,进气门和排气门都闭合为压缩或做功冲程②看活塞的运动方向.活塞向下运动为吸气或做功冲程,活塞向上运动为压缩或排气冲程.
14.四冲程的能量转化
【知识点的认识】
工作过程中能量的转化:
①压缩冲程:机械能→内能;
②做功冲程:先是化学能→内能,再由内能→机械能.
【命题方向】
根据题干信息,判断与题目相同能量转化的冲程,或者以概念的形式进行考查,常以选择填空中一小问为主。
例:如图所示,在试管内装些水,用橡胶塞塞住管口,利用酒精灯加热一段时间,观察现象。对时于这个过程的分析,下列说法正确的是( )
A.酒精燃烧过程中将化学能转化为内能
B.管内水沸腾后将橡胶塞冲出,水蒸气的内能会减少
C.管内水沸腾后将橡胶塞冲出,管口出现的“白气”是水蒸气
D.该过程的能量转化跟内燃机的做功冲程相同
分析:(1)燃料燃烧的过程是将化学能转化为内能的过程。
(2)做功和热传递都能改变物体的内能。
(3)当对物体做功时,机械能转化为物体的内能,物体的内能增大;当物体对外做功时,物体的内能转化为机械能,物体的内能减小。
解析:解:
A、酒精燃烧将化学能转化为内能,故A正确。
BC、水蒸气对软木塞做功,将塞子推出,水蒸气的内能转化为软木塞的机械能,水蒸气内能减小、温度降低,液化成小水珠飘散在空中,即“白气”,故B正确,C错误。
D、水蒸气对软木塞做功,将塞子推出,水蒸气的内能转化为软木塞的机械能,内燃机的做功冲程中,内能转化为机械能,所以能量转化跟内燃机的做功冲程相同,故D正确。
故选:ABD。
点评:本题考查了能量的转化、改变物体内能的方法,注意做功和热传递的区分:做功实质是能量的转化,热传递实质是能量的转移。
【解题方法点拨】
理解对汽油机工作过程,牢记即可。
15.做功的次数
【知识点的认识】
在单缸四冲程内燃机中,吸气、压缩、做功、排气四个冲程为一个工作循环,每个工作循环曲轴转2周,活塞上下往复2次,做功1次。
【命题方向】
考查做功次数的计算。
例:汽车不但要“吃油”,也要“喝水”用水冷却汽车发动机是因为水的 比热容 大,在发动机开始工作一段时间后,水箱中水的温度会升高,这是用 热传递 的方法改变了水的内能,一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速是3600r/min,则该汽油机每秒做功 30 次,如图所示的汽油机正处于 做功 冲程,此冲程中气缸内气体的内能 减小 (填“增大”或“减小”)。
分析:(1)用水冷却发动机,区别于其他液体的关键,就是其在同样吸热升高到相同温度时,可以吸收更多的热量,即要从比热容的角度考虑。
(2)改变物体内能的方法有做功和热传递。
(3)飞轮每转动一转活塞往返一次,两个冲程。由进气门和排气门的关闭和打开情况、活塞的上行和下行情况来判断是哪个冲程。
解析:解:水的比热容大,在同等情况下(同质量的液体、升高相同的温度)水吸收的热量多,用做发动机的冷却正好利用这一点;发动机工作时,会产生热量,通过热传递的方式将内能转移给水;
一台单缸四冲程汽油机,飞轮每转动2周,就完成4个冲程,对外做功一次;飞轮转速是3600r/min,即每分钟做功1800次,那么每秒钟做功30次;
如图,进气门和排气门都是关闭的,火花塞放电,活塞下行,可以判断是做功冲程,做功冲程中内能转化为机械能,故内能减小。
故答案为:比热容;热传递;30;做功;减小。
点评:此题考查知识较全面;涉及到热学的诸多方面;对物理概念的认识和对热机的工作过程的理解是解决此题的关键。
【解题方法点拨】
转数与做功次数和工作循环的个数的关系:
一个工作循环=四个冲程=曲轴、飞轮转动两周=活塞往复运动两次=对外做功一次=两次能量转化
16.燃料热值的概念
【知识点的认识】
燃料热值的理解
(1)燃料的热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。
(2)“某种燃料”说明热值与燃料的种类有关。
(3)“完全燃烧”的含义是烧完、烧尽。
(4)热值反映了所有能燃烧的物质的一种性质,反映了不同燃料在燃烧过程中,化学能转化为内能本领的大小,也就是说,热值是燃料本身的一种性质,它只与燃料的种类有关,与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧、放出热值多少均没关系。
(5)计算气体燃料完全燃烧时放出的热量用Q放=Vq。
17.燃料热值的影响因素
【知识点的认识】
燃料的热值与燃料的种类有关,而与燃料的质量、体积、是否完全燃烧以及燃料的状态(固态、液态或气态)无关。
【命题方向】
考查燃料只有燃料的种类有关,以概念辨析为主。
例:在一个标准大气压下使用煤气灶将2kg的水从20℃加热到100℃,此过程中水吸收的热量是 6.72×105 J,若不计热量损失,此过程需要完全燃烧 0.016 kg的煤气。未使用完的煤气的热值 不变 (选填“变大”“变小”或“不变”)。(煤气的热值q煤气=4.2×107J/kg)
分析:根据Q吸=cmΔt求水吸收的热量;
不计热量损失,Q吸=Q放=mq计算需要完全燃烧煤气的质量;
热值是燃料的一种特性,只决定于燃料的种类,与质量和燃烧情况等无关。
解析:解:水吸收的热量:Q吸=cm水Δt=4.2×103J/(kg•℃)×2kg×(100℃﹣20℃)=6.72×105J;
不计热量损失,根据Q吸=Q放=mq,所以需要完全燃烧煤气的质量:
m===0.016kg;
用煤气灶烧水的过程中,能量发生了转移,是通过热传递的方式使水的内能增加;热值是燃料的一种特性,未使用完的煤气的热值不变。
故答案为:6.72×105;0.016;不变。
点评:本题主要考查了吸热公式、燃料完全燃烧放热公式的应用以及热值概念的理解,有一定综合性,但难度不大。
【解题方法点拨】
燃料的热值是燃料的一种特性,反映了不同燃料在燃烧过程中化学能转化为内能的能力。热值是燃料本身的一种属性,不同燃料的热值一般不同。
18.热值的简单计算
【知识点的认识】
固体和液体:q=;Q=qm。
19.气体的热值计算
【知识点的认识】
气体:q=;Q=qV。
【命题方向】
考查气体的热值运算,常考查计算放出的热量。
例:小量家的燃气热水器将2kg的水从40℃加热到100℃,消耗了0.02m3的天然气,水吸收的热量是 5.04×105 J,燃气热水器的热效率是 72% 。[c水=4.2×103J/(kg•℃),q天然气=3.5×107J/m3]
分析:(1)根据Q吸=c水m水(t﹣t0)求出水吸收的热量;
(2)根据Q放=q天然气V求得燃烧0.02m3的天然气放出的热量,再利用η=×100%求得燃气热水器的热效率。
解析:解:小量家的燃气热水器将2kg的水从40℃加热到100℃,水吸收的热量为:
Q吸=c水m水(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×2kg×(100℃﹣40℃)=5.04×105J;
燃烧0.02m3的天然气放出的热量为:
Q放=q天然气V=0.02m3×3.5×107J/m3=7×105J,
则燃气热水器的热效率为:
η=×100%=×100%=72%。
故答案为:5.04×105;72%。
点评:此题考查了热量的计算及热机效率的计算,属于基础知识。
【解题方法点拨】
只有完全燃烧时,才能用Q=qm或Q=qV计算。
20.比较不同燃料的热值大小
【知识点的认识】
准备实验器材:需要准备铁架台、石棉网、烧杯、温度计各两只,以及适量的水和两种不同的燃料(如酒精和汽油)。
设置实验装置:按照实验装置图依次将燃料盒、石棉网、烧杯、温度计自下而上固定好。
控制变量:确保两种燃料的质量相同,燃烧的时间相同,加热相同质量的同种液体。
进行实验:在两个烧杯中倒入质量相同、初温相同的水;在燃料盒中倒入质量相等的适量酒精和汽油;分别点燃酒精和汽油,加热烧杯内的水,直到燃料燃尽。记录数据:燃料燃尽后,记录两烧杯内水升高的温度△t。
分析结果:比较两装置中烧杯内水升高的温度△t,升高的温度越高,表明水吸收的热量越多,进而表明燃料的放热能力越强。
【命题方向】
考查比较不同燃料的热值大小的实验,包括实验原理,实验器材,实验步骤,实验方法,数据分析,注意事项等内容。
例:如图甲、乙是小明和小华“探究不同物质吸热情况”和“比较不同燃料燃烧时的放热能力”的实验装置。
(1)甲、乙两组实验中均用到的实验探究方法有 控制变量法 和 转换法 。
(2)甲、乙两组实验中,杯中物质的质量应 相等 (选填“相等”或“不相等”); 乙 (选填“甲”或“乙”)组实验中燃料的质量应相等。
(3)甲组实验中,当温度计示数相同时,可以根据 加热时间 来比较吸热的多少;乙组实验中,当燃料燃尽时,可以根据 液体升高的温度 来比较燃料放出热量的多少。
分析:探究“探究不同物质吸热情况”,需要用相同的加热装置,燃烧相同的燃料(根据转换法,确保相同时间放出的热量相同),加热相同的时间,比较质量和初温相同的液体升高的温度;
为比较不同燃料燃烧时的放热能力,要用不同的燃料,加热质量相同的同种液体,液体升温越高,则燃料放出的热量越多;
这两个实验都用到了控制变量法和转换法。
解析:解:甲装置是比较不同物质吸热升温的现象,需要利用相同的热源(确保相同时间放出的热量相同),对质量和初温相同的不同物质加热,这用到了控制变量法;通过加热时间来比较不同物质吸收热量的多少,利用了转换法;
乙装置是为了比较不同燃料燃烧时的放热能力,需要用相同质量的不同燃料,加热质量相同的同一种液体,用到了控制变量法;通过液体升高的温度来比较不同燃料放出热量的多少,利用了转换法;
可见:(1)甲、乙两组实验中均用到的实验方法有控制变量法和转换法;
(2)甲、乙两组实验中,杯中物质的质量应相等;甲组实验中燃料的质量应相等;
(3)甲组实验中,当温度计示数相同时,可以根据加热时间来比较吸热的多少;乙组实验中,当燃料燃尽时,可以根据液体升高的温度来比较燃料放出热的多少。
故答案为:(1)控制变量法;转换法;(2)相等;乙;(2)加热时间;液体升高的温度。
点评:本题研究“不同物质吸热升温的现象”和“不同燃料燃烧的放热能力”,考查转换法和控制变量法及两实验的相同与不同之处。
【解题方法点拨】
理解实验原理以及实验步骤,掌握控制变量法的应用。
21.热机的效率公式与计算
【知识点的认识】
(1)定义:用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比,叫做热机的效率,其表达式为:η=×100%.由于热机在工作过程中总有能量损失,所以热机的效率总小于1.
(2)物理意义:热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低,因此热机的效率是描述热机性能的一个重要指标。
【命题方向】
热机效率会以条件出现,也会考查热机效率的计算,通常在综合计算中考查。
例:如图,是一台以柴油为动力的双履带消防机器人,质量为1000kg,静止时履带与地面接触总面积为0.4m2。在某段平直公路上,机器人以3m/s的速度匀速行驶3min,其受到的阻力为2000N,通过这段路程共消耗0.09kg柴油(q柴油=4.0×107J/kg;g取10N/kg)。求:
(1)机器人3min通过的路程;
(2)机器人静止时,对水平地面产生的压强;
(3)机器人在这段路程中消耗柴油用于牵引力做功的效率。
分析:(1)利用速度计算公式求得机器人3min通过的路程;
(2)利用G=mg可求出机器人的重力,在水平地面上,机器人对地面的压力等于机器人的重力,根据p=得到机器人静止在水平地面时对地面产生的压强;
(3)根据题意和二力平衡条件求出机器人受到的牵引力,利用W=Fs求得牵引力做功,利用Q放=mq求得柴油燃烧放出的热量,进一步求得机器人在这段路程中消耗柴油用于牵引力做功的效率。
解析:解:(1)机器人3min通过的路程
s=vt=3m/s×3×60s=540m
(2)机器人静止时对地面的压力
F=G=mg=1000kg×10N/kg=1×104N
对水平地面产生的压强
(3)机器人匀速行驶,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,所以,牵引力的大小
F′=f=2000N
牵引力做的功
W=F′s=2000N×540m=1.08×106J
柴油完全燃烧释放的热量
Q放=mq=0.09kg×4.0×107J/kg=3.6×106J
牵引力做功的效率
答:(1)机器人3min通过的路程为540m;
(2)机器人静止时,对水平地面产生的压强为2.5×104Pa;
(3)机器人在这段路程中消耗柴油用于牵引力做功的效率为30%。点评:本题考查了速度公式、压强公式以及功率公式,注意当机器人匀速直线运动时,牵引力与阻力是一对平衡力。
【解题方法点拨】
对于热机效率可与机械效率进行对比理解,热机效率是衡量热机性能好坏的一个重要参数,要提高热机的效率就是要提高热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比,并且热机的效率总小于1.
22.热机的效率的概念
【知识点的认识】
定义:用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比,叫做热机的效率,其表达式为:η=×100%.由于热机在工作过程中总有能量损失,所以热机的效率总小于1.
【命题方向】
考查热机的效率,影响热机效率的因素,热机效率与功率的区别。
例:关于热机的效率,下列说法中正确的是( )
A.热机做的有用功越多,效率就一定高
B.热机的功率大,效率就一定高
C.热机消耗的燃料越多,效率就一定高
D.以上说法都不正确
分析:热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比。功率是表示物体做功快慢的物理量。
解析:解:热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比。所以AC说法错误。
功率是物体做功快慢的物理量,与热机的效率的高低无关。所以B说法错误。
故选:D。
点评:此题主要考查了热机的效率以及影响热机效率的因素,并且考查了热机效率与功率的区别。
【解题方法点拨】
在对热机的效率进行辨析时,只有有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比越大时,热机的效率才会越大。
23.能量的转化与转移
【知识点的认识】
(1)能量的形式:在自然界和生活中,能量以多种形式存在,主要有机械能、内能、电磁能、化学能、核能等。
①机械能:分动能和势能两类,机械能是物体所具有的动能和势能的和。
②内能:物体内所有分子的动能和势能的和叫内能,与物体的温度、质量等因素有系。
③电磁能:指的是储存在特定物体或空间中的能量,比如说,两个带电体相互靠近时会相互影响,同级相斥异极相吸;通电导体在磁场中会受到力的作用;两块磁铁相互靠近,也会相互影响,这些都是电磁能
④化学能:是指南于化学反应,物质的分子结卡句发生变化而产生的能量。燃料燃烧产生的光和热,以及蓄电池、干电池产生的电都是来源于燃料和蓄电池里储存的化学能。食物也具有化学能。
⑤核能:是指由于核反应,物质的原子核结构发生变化而产生的能量。原子弹爆炸产生的能量,以及核电站发出的电都是来源于原子核的核能。
(2)能量的转移:能量不经过变化直接由一个物体转移到另一个物体;
(3)正确理解能量守恒定律中的“转化”和“转移”
①能的转化:a.在一定条件下,一种形式的能量可以转化成另一种形式的能量,这种现象即为能量的转化。如内燃机工作时,燃料在汽缸内燃烧,燃料内部储存的化学能通过燃烧转化成高温燃气的内能,高温燃气膨胀推动活塞运动做功,燃气的内能又转化为机械能,驱动机器转动。如果使用内燃机带动发电机发电,机械能又可以转化成电能,电能输送到各种用电器(电灯、电动机•电热器等),电能又转化为其他形的能量(光能机械能内能等)。
b.能量的转化有方向性:我们利用的各种形式的能最终会自然地转化成内能,散失到周围空气中,但内能不会自然地转化成其他形式的能量。如电灯在工作时,将电能转化为内能和光能,被周围的空气吸收,最终都变成了空气的内能,这是自然发生的,而空气的内能不能自动变成其他形式的能量。
②能的转移:a.指同一种形式的能从一个物体转移到另一个物体,能的形式并没有发生变化。能量的形式没有发生变化,但存在的位置发生了变化。内能够发生转移,其他形式的能也能够发生转移,如风吹帆船运动,流动空气的部分动能
b.能量的转移也有方向性:在热传递过程中,热量总是自然地由高温物体传向低温物体,故内能也总是自然地从高温物体转移到低温物体,而不会自然地从低温物体转移到高温物体。所以能量的转移是有方向的。
实例:碰撞时:动能从一个物体转移到另一物体;围着火炉烤火:内能从火炉转移到人体.
(4)补充常见的能量转化形式有:
①电灯发光时,电能转化为光能和内能;
②植物通过光合作用将太阳能转化为化学能储存在体内;
③人对机械做功,将人体的化学能转化为机械能;
④摩擦生热,机械能转化为内能;
⑤水电站里水轮机带动发电机发电,机械能转化为电能;
⑥电动机带动水泵把水送到高处,电能转化为机械能;
⑦燃料燃烧时发热,化学能转化为内能。
【命题方向】
自然界中能量的形式很多:内能、机械能、化学能、热能、电能、声能、核能、风能等在初中段这些能量之间的转化是中考命题的热点。
例:如图所示是鄂尔多斯市的“风光互补”照明灯,它头“顶”小风扇,肩“扛”光电池板,腰“挎”照明灯,脚“踩”蓄电池,下列解释合理的是( )
A.光电池板将电能转化为光能
B.小风扇利用风力发电,将电能转化为机械能
C.照明灯将电能转化为光能和内能
D.蓄电池夜晚放电,将电能转化为化学能
分析:分析电池板、发电机、照明灯、蓄电池工作时消耗和获得的能量是什么,可逐一做出判断。
解析:解:A、光电池板将电能直接转化为电能,故A错误;
B、小风扇利用风力发电,将机械能转化为电能,故B错误;
C、照明灯工作时将电能转化为光能和内能,故C正确;
D、蓄电池夜晚放电,将化学能转化为电能,故D错误。
故选:C。
点评:本题考查能量的转化,难度不大。风能和太阳能都是清洁能源,且能量取之不尽用之不竭,能够巧妙的设计利用是关键。
【解题方法点拨】
(1)能量的转化和转移的本质是不同的,“转化”是指能量由一种形式变为另一种形式;“转移”只是能量由一个物体传递到另一个物体,能量的形式不变。
(2)有能量转化时,必定会有一种形式的能量减少,另一种形式的能量增加。
(3)要明白消耗能量、利用能量或获得能量的过程就是能量的相互转化和转移的过程,能在具体情景中分析能量形式的转化例。
24.能量的利用效率
【知识点的认识】
有用能量和总能量的比例为能量效率.举例,手机电池要充电,用时放电,比如充电充入10焦耳能量,在手机上用完电放出了8焦耳能量,能量效率是80%,损失2焦耳(电阻发热等消耗).
【命题方向】
中考时一般以计算题中的某一问来出现:求电动机的效率、热量的利用等.
例:湖南路路面改造的过程中使用了如图所示的一款双轮压路机。它的发动机是柴油机。为确保发动机正常工作,该压路机配有冷却水箱,水箱容纳水的质量为20kg,在一次压路作业中,水箱加满水后,压路机在水平路面上匀速行驶了2000m,消耗柴油0.3kg。若行驶过程中压路机受到的平均阻力是1800N,水箱内的水从20℃上升到80℃[水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),柴油的热值取4×107J/kg]。求:
(1)压路机在这次压路作业中做的功是多少?
(2)水箱内的水吸收的热量是多少?(不考虑水的质量变化)
(3)柴油完全燃烧释放出的热量是多少?
(4)压路机此次作业的效率是多少?
分析:(1)根据速度公式求出压路机行驶的距离;压路机匀速前进时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,二力大小相等,根据W=Fs求出压路机做的功;
(2)根据密度公式求出水的质量,利用Q吸=cm(t﹣t0)求出水吸收的热量;
(3)根据公式Q放=mq求出柴油完全燃烧释放出的热量;
(4)利用热机效率的计算公式求得压路机此次作业的效率。
解析:解:(1)压路机匀速前进时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,二力大小相等,
即F牵=f=1800N,
压路机做的功:W=F牵s=1800N×2000m=3.6×106J;
(2)水吸收的热量为:
Q吸=c水m水Δt=4.2×103J/(kg•℃)×20kg×(80℃﹣20℃)=5.04×106J;
(3)柴油完全燃烧释放出的热量:
Q放=m柴油q=0.3kg×4×107J/kg=1.2×107J;
(4)压路机此次作业的效率η==30%。
答:(1)压路机在这次压路作业中做的功是3.6×106J;
(2)水箱内的水吸收的热量是5.04×106J;
(3)柴油完全燃烧释放出的热量是1.2×107J;
(4)压路机此次作业的效率是30%。
点评:本题考查了做功公式、燃料完全燃烧释放热公式和吸热公式、机械效率计算公式的应用,涉及到的知识点较多,难度适中。
【解题方法点拨】
解题是找到有用的能力、总的能力、消耗的能力是关键,利用有用能量和总能量的比例为能量效率解题.
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