第六讲 第3课时 比热容 热机 热机效率（课件PPT）-【中考总动员】2024年中考物理讲义（泸州专用）

第3课时　比热容　热机　热机效率 2024泸州物理 目 录 1 真题自测 体验中考 2 知识梳理 素养形成 4 全国视野 素养落地 3 重点难点 素养拓展 1 真题自测 体验中考 1．(2023·泸州) 塑料瓶是一种常见的生活物品，空 塑料瓶可以做许多物理小实验。在安全情况下，小 明用高压打气筒往封闭空塑料瓶内打入空气，如图 所示。随着瓶内气压增加，气体内能增大，这是通 过__________方式改变瓶内气体内能。当气压达到 一定程度时，瓶盖飞出，这一过程与内燃机________冲程的能量转化情 况相同；瓶盖飞出的同时，瓶口冒“白雾”，其物态变化是_________。 做功 做功 液化 返回首页 第3课时　比热容　热机　热机效率 首页 1 2 3 4 5 总目录 2．(2021·泸州) 人类发展史也是利用燃料的历史，干木柴、煤的放热 本领不同，是因为它们的________(选填“热值”“热量”或“温度”)不同， 完全燃烧0.28 m3的天然气可放出__________J的热量，这些热量若全部 被水吸收，可让__________kg的水温度升高20 ℃。[已知天然气的热值q＝3.0×107 J/m3，水的比热容c＝4.2×103 J/(kg·℃)] 热值 8.4×106 100 返回首页 第3课时　比热容　热机　热机效率 首页 1 2 3 4 5 总目录 3．(2019·泸州) 截至2019年4月14日，泸州云龙机场已开通31条航线。从云龙机场飞往北京的某航班在水平跑道上加速的初始阶段，牵引力沿水平方向，大小为9.2×104 N，经过的路程为1 000 m，则牵引力所做的 功为__________J；若飞机发动机的效率为25%，在此过程中，消耗的汽油为________kg，这些汽油的体积为__________m3。(取汽油的密度ρ＝0.7×103 kg/m3，汽油的热值q＝4.6×107 J/kg) 9.2×107 8 0.011 返回首页 第3课时　比热容　热机　热机效率 首页 1 2 3 4 5 总目录 [解析]　(1)牵引力做的功：W＝Fs＝9.2×104 N×1 000 m＝9.2×107 J； 汽油完全燃烧放出的热量：Q放＝W总＝3.68×108 J， 返回首页 第3课时　比热容　热机　热机效率 首页 1 2 3 4 5 总目录 4．(2011·泸州) 汽车上的散热器用水作为冷却剂，这是利用了水的________较大的性质；如果散热器中装有10 kg的水，在温度升高20 ℃ 的过程中，水吸收的热量是__________J；这些热量相当于完全燃烧__________kg的天然气放出的热量。[天然气的热值q＝8.4×107 J/kg，水的比热容c水＝4.2×103 J/(kg·℃)] 比热容 8.4×105 0.01 [解析]　(1)散热器用水作为冷却剂，是利用了水的比热容较大的性质； (2)水吸收的热量：Q吸＝c水m水Δt＝4.2×103 J/(kg·℃)×10 kg×20 ℃＝8.4×105 J， 返回首页 第3课时　比热容　热机　热机效率 首页 1 2 3 4 5 总目录 5．(2023·泸州) 小明学习了比热容知识后，想比较A、B两种未知液体的比热容大小，进行如下实验： 甲 乙 (1)找来两个带保温层的相同电热杯，不计与外界发生 的热传递，如图甲所示。 (2)将__________相等的A、B两种液体分别倒入两个电 热杯中，然后将两种液体均加热到60 ℃。 (3)将长时间处于室温的两个完全相同的铜块，分别浸没在两种液体中，盖好盖子。 质量 返回首页 第3课时　比热容　热机　热机效率 首页 1 2 3 4 5 总目录 (4)经过一段时间，温度计示数稳定后，A液体中温度计示数如图乙所 示，则A液体温度降为__________℃，B液体温度降为53.0 ℃。 (5)分析可知，__________液体放出的热量多，__________液体的比热容较大。 甲 乙 56.0 A A 返回首页 第3课时　比热容　热机　热机效率 首页 1 2 3 4 5 总目录 2 知识梳理 素养形成 1．实验装置 比热容 知识点 1 比热容 返回首页 第3课时　比热容　热机　热机效率 首页 知识点1 知识点2 知识点3 知识点4 知识点5 总目录 3．单位：__________。 4．表示符号：________。 5．水的比热容为c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，它表示的意思是：______kg的水温度______________1 ℃______________的热量是4.2×103____。 6．作用：反映物质吸收或放出热量的能力，能力越强，比热容越__________。 J/(kg·℃) c 1 升高(或降低) 吸收(或放出) J 大 返回首页 第3课时　比热容　热机　热机效率 首页 知识点1 知识点2 知识点3 知识点4 知识点5 总目录 7．热量计算 8．实验探究：实验小组用如图甲所示装置探究冰熔化时温度的变化规律，并作出了温度—时间图像如图乙所示。 　cm(t－t0)　 　cm(t0－t)　 返回首页 第3课时　比热容　热机　热机效率 首页 知识点1 知识点2 知识点3 知识点4 知识点5 总目录   1．上述图甲中要用烧杯中的热水加热冰块，而不用酒精灯直接加热试管，是因为水浴加热试管中的晶体，使晶体受热均匀，升温缓慢，便于观察。 2．CD段温度升高明显比AB段温度升高慢，其原因是水的比热容比冰的比热容大，说明物质的比热容与物质的种类和状态有关。 返回首页 第3课时　比热容　热机　热机效率 首页 知识点1 知识点2 知识点3 知识点4 知识点5 总目录 9．c水较大的性质：相同条件下，水吸热多，升温__________；水放热 多，降温__________，简称水具有“难热难冷”的性质。 慢 慢 返回首页 第3课时　比热容　热机　热机效率 首页 知识点1 知识点2 知识点3 知识点4 知识点5 总目录   对比热容概念的多维理解 返回首页 第3课时　比热容　热机　热机效率 首页 知识点1 知识点2 知识点3 知识点4 知识点5 总目录 10．c水较大的典型应用 (1)工厂里的冷却塔用水作为冷却介质是利用水_______________的性质。 (2)冬天用的暖手宝暖气片用水作为介质是利用水_________________的 性质。 (3)早春育秧苗时，为了使秧苗不受冻，傍晚要向秧苗里多灌水，是利用 水_______________的性质。 (4)小区的人工湖，是利用水冬天_______________，夏天____________ ________的性质。 吸热多，升温慢 放热多，降温慢 放热多，降温慢 放热多，降温慢 吸热多，升 温慢 返回首页 第3课时　比热容　热机　热机效率 首页 知识点1 知识点2 知识点3 知识点4 知识点5 总目录 热机模型的能量转化 知识点 2 化学 内 机械 返回首页 第3课时　比热容　热机　热机效率 首页 知识点1 知识点2 知识点3 知识点4 知识点5 总目录 内燃机四个冲程的比较一览表 知识点 3 冲程名称 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 图例 排气门 关闭 关闭 关闭 打开 返回首页 第3课时　比热容　热机　热机效率 首页 知识点1 知识点2 知识点3 知识点4 知识点5 总目录 冲程名称 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 活塞 向下运动 向上运动 向下运动 向上运动 能量转化   ________能转化为_______能 _______能转化为________能   机械 内 内 机械 返回首页 第3课时　比热容　热机　热机效率 首页 知识点1 知识点2 知识点3 知识点4 知识点5 总目录 冲程名称 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 一个工 作循环 的特征 1.__________冲程和__________冲程存在能量转化，并且转化过程是相__________的； 2.除了________冲程外，其余三个冲程都是靠飞轮的________来完成的； 3.曲轴和飞轮转_______周，活塞往复运动_______次； 4.火花塞点火_______次，对外做功_______次 压缩 做功 反 做功 惯性 2 2 1 1 返回首页 第3课时　比热容　热机　热机效率 首页 知识点1 知识点2 知识点3 知识点4 知识点5 总目录 汽油机与柴油机的比较一览表 知识点 4   汽油机 柴油机 顶部构造 火花塞 喷油嘴 吸入气体 汽油和_________的混合气体 只吸入__________ 压缩冲程末的压强 较小 较大 空气 空气 返回首页 第3课时　比热容　热机　热机效率 首页 知识点1 知识点2 知识点3 知识点4 知识点5 总目录   汽油机 柴油机 点火方式 __________式 __________式 效率高低 20%～30% 可达30%～45% 在生活中典型应用 小型农业机械；小轿车；摩托车 载重汽车；火车；轮船；大型挖掘机 主要缺点 效率低，汽油贵 笨重 点燃 压燃 返回首页 第3课时　比热容　热机　热机效率 首页 知识点1 知识点2 知识点3 知识点4 知识点5 总目录 1．定义：热机所做的__________与所用燃料__________燃烧释放的热量之比。 2．公式：____________________________。 3．提高热机效率的途径 (1)使燃料充分__________； (2)尽量减小各种热量损失； (3)保持良好的润滑，减小__________。 热机效率 知识点 5 有用功 完全 燃烧 摩擦 返回首页 第3课时　比热容　热机　热机效率 首页 知识点1 知识点2 知识点3 知识点4 知识点5 总目录 3 重点难点 素养拓展 (2018·泸州) 泸州沱江六桥全程长4 km，桥面设计为双向8车 道，中间预留了轻轨线路，于2018年1月通车。一辆小轿车做匀速直线 运动通过全程，速度为50 km/h，受到的阻力恒为660 N，通过全程所需 的时间为__________min，牵引力所做的功为__________J；若通过全程消耗了0.2 kg的汽油，汽油机的效率为_________。(已知q汽油＝4.4× 107 J/kg) 有关热机效率的综合计算 焦点 1 4.8 2.64×106 30% 返回首页 第3课时　比热容　热机　热机效率 首页 焦点1 焦点2 焦点3 总目录 返回首页 第3课时　比热容　热机　热机效率 首页 焦点1 焦点2 焦点3 总目录 (2012·泸州) 2012年4月28日，中石油与俄罗斯天然气公司签订 合同，俄罗斯将通过东线和西线向中国供气680亿立方米。天然气燃烧 时，将__________能转化为内能；如果完全燃烧1 m3的天然气所放出的 热量全部被水吸收，可在一个标准大气压下将________ kg的水从10 ℃加热到沸腾；这些热量相当于完全燃烧_________kg精煤放出的热量。[水的比热容：c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q天然气＝3.78×107 J/m3，q煤＝3.15×107 J/kg] 有关热量的综合计算 焦点 2 化学 100 1.2 返回首页 第3课时　比热容　热机　热机效率 首页 焦点1 焦点2 焦点3 总目录 返回首页 第3课时　比热容　热机　热机效率 首页 焦点1 焦点2 焦点3 总目录 (2014·泸州) 汽车四冲程内燃机的一个工作循环一般分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程，在这四个冲程中，把机械能转化为内能的 是__________冲程。某单缸四冲程内燃机飞轮转速为1 200 r/min，该内 燃机每秒钟对外做功的次数为__________次。 [解析]　压缩冲程是将机械能转化为内能，做功冲程是将内能转化为机械能；1 200 r/min＝20 r/s，每秒飞轮转动20转，内燃机经过10个工作循环，对外做功10次。 内燃机的做功特点 焦点 3 压缩 10 返回首页 第3课时　比热容　热机　热机效率 首页 焦点1 焦点2 焦点3 总目录   此题的最后一个空，最好这样列一个比例式来求解不易错： 返回首页 第3课时　比热容　热机　热机效率 首页 焦点1 焦点2 焦点3 总目录 4 全国视野 素养落地 1．(2023·新疆) 人类最早发明的热机是(　　) A．蒸汽机 B．内燃机 C．喷气发动机 D．火箭发动机 A 返回首页 第3课时　比热容　热机　热机效率 首页 1 2 3 4 6 7 5 8 总目录 2．(2023·成都) 我们生活在能量的世界，社会的进步和发展离不开能 量。对于能量、能源的认识，下列说法正确的是(　　) A．做功过程实质是能量的转化或转移过程 B．能量转化具有方向性，所以能量不守恒 C．核燃料能量转化效率可达100%，需大力发展 D．煤、石油、天然气提供的能量源自地球本身 A 返回首页 第3课时　比热容　热机　热机效率 首页 1 2 3 4 6 7 5 8 总目录 3．(2023·随州) 汽车是现代生 活中最常见的一种交通工具， 图甲、乙分别是某汽油机的某 冲程及能量流向图。下列有关 说法正确的是(　　) A．图甲是压缩冲程，活塞对汽缸内的气体做功，气体的温度升高 B．由图乙可知该汽油机的效率是30% C．汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的热值 D．为节能冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖，该举措大大提高了燃 料的热值 甲 乙 A 返回首页 第3课时　比热容　热机　热机效率 首页 1 2 3 4 6 7 5 8 总目录 4．(2023·潍坊) (多选) 如图甲所示是一款新型水杯，将沸水倒 入杯中，轻摇几下后，水温便可降至55 ℃左右，并能保温3小 时。图乙是其内部结构图，杯壁的不锈钢夹层中有晶体传热材 料，其在常温下是固态，会随着温度的变化发生可逆的固液转 换。取0.3 kg该晶体材料，对其进行加热，其温度与吸收的热量 关系如图丙所示。下列分析正确的是(　 　) A．该晶体材料的熔点为55 ℃ B．在BC段，该晶体材料的内能保持不变 C．在AB段，该晶体材料的分子热运动变剧烈 D．该晶体材料的比热容为0.88×103 J/(kg·℃) 甲 乙 丙 CD 返回首页 第3课时　比热容　热机　热机效率 首页 1 2 3 4 6 7 5 8 总目录 5．(2023·雅安) 如图是我国古代发明的取火器模型图，把推杆迅速推入牛角套筒时，套筒内空气被压缩，推杆前端的艾绒立刻燃烧起来，此 过程中机械能转化为__________能，内燃机工作的__________冲程原理与该过程相同。 内 压缩 返回首页 第3课时　比热容　热机　热机效率 首页 1 2 3 4 6 7 5 8 总目录 6．(2023·威海) 2023年5月30日，在酒泉基地发射的“神舟十六号”载人 飞船升空过程中，燃料舱内的液态氢的热值__________(选填“变大”“不 变”或“变小”)；若100 g液态氢完全燃烧放出的热量有60%被水吸收，水 温升高了50 ℃，则水的质量为__________kg。[q液氢＝1.4×108 J/kg，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)] 不变 40 返回首页 第3课时　比热容　热机　热机效率 首页 1 2 3 4 6 7 5 8 总目录 7．(2023·益阳) 某小组同学为了比较水和沙石的比热容大小，在两个相同的烧杯中分别装入质量相同的水和沙石，用相同的酒精灯加热。 (1)小组的实验装置如图所示，其中有一处明显 的错误，错误之处是______________________ _________________。 (2)更正错误后，加热相同的时间，沙石升高的 温度比水多，说明沙石的比热容比水________ (选填“大”或“小”)。 盛水烧杯中温度计的玻 璃泡接触了杯底 小 返回首页 第3课时　比热容　热机　热机效率 首页 1 2 3 4 6 7 5 8 总目录 (3)比较全班不同小组的实验数据，发现各小组之间的实验数据有较大的 不同，可能原因是______________________________________________ ___________________________________________________________________________(请写出一条)。 各小组所用水和沙石的质量不同(或各小组的酒精灯不完全相同或各小组水和沙的初温不同或各小组记录温度变化的时间间隔不一样) 返回首页 第3课时　比热容　热机　热机效率 首页 1 2 3 4 6 7 5 8 总目录 8．(2023·聊城) 高能聚合油是一种安全、清洁、可再生的新型环保燃料。某次用高能聚合油灶具将10 kg的水从25 ℃加热到100 ℃。已知水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)，高能聚合油的热值约为4.2×107 J/kg。求： (1)这些水吸收的热量； 解：水吸收的热量：Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×10 kg× (100 ℃－25 ℃)＝3.15×106 J； 返回首页 第3课时　比热容　热机　热机效率 首页 1 2 3 4 6 7 5 8 总目录 (2)若该高能聚合油灶具烧水的热效率为75%，则燃烧了多少千克高能聚合油。 返回首页 第3课时　比热容　热机　热机效率 首页 1 2 3 4 6 7 5 8 总目录 本讲内容结束 请完成《练测本》本讲内容 (2)发动机做的功：W总＝＝＝3.68×108 J， 由Q放＝mq可得，消耗的汽油质量：m＝＝＝8 kg； (3)由ρ＝可得，这些汽油的体积：V＝＝≈0.011 m3。 相当于完全燃烧的天然气质量：m＝＝＝＝0.01 kg。 2．定义：如果质量为m的某种物质从外界吸收的热量为Q，温度升高了Δt，则即是这种物质的__________。 Q＝cmΔt η＝×100%＝×100% [解析]　(1)由v＝可得，通过全程所需的时间：t＝＝＝0.08 h＝4.8 min；(2)因匀速通过大桥，所以牵引力F＝f＝660 N，牵引力所做的功：W＝Fs＝660 N×4×103 m＝2.64×106 J；(3)汽油完全燃烧放出的热量：Q放＝mq＝0.2 kg×4.4×107 J/kg＝8.8×106 J， 汽油机的效率：η＝×100%＝×100%＝30%。 [解析]　(1)因天然气是燃料，燃料燃烧就是把化学能转化成内能的过程；(2)1 m3的天然气完全燃烧所放出的热量：Q放＝Vq天然气＝1 m3×3.78× 107 J/m3＝3.78×107 J，由Q吸＝ cmΔt及Q吸＝Q放＝3.78×107 J可得，水的质量：m水＝＝＝100 kg；(3)由题意可知：Q吸＝Q放，Q放＝mq，则需要完全燃烧精煤的质量：m煤＝＝＝1.2 kg。 于是列出比例式为：＝。 解：由η＝可得，高能聚合油完全燃烧放出的热量：Q放＝＝＝4.2×106 J， 由Q放＝mq可得，完全燃烧高能聚合油的质量：m′＝＝＝0.1 kg。 $$