内容正文:
专题02 内能与热机
考点一 内能的概念和改变内能的两种方式
1.(24-25九年级上·广东深圳)同学在瓶中加入少量水,做如图的实验,过程中下列说法不正确的是( )
A.不断的向瓶内打气,使得瓶内的气压增大,温度升高,内能增大
B.当瓶塞跳起来时,水蒸气对瓶塞做功,内能减小,可以看到瓶内出现“白雾”
C.白雾未消失时,如果马上盖上塞子,再次向瓶内打气,则会看到液化现象
D.此实验能说明做功可以改变物体的内能
【答案】C
【解析】A.“向装有少量水的瓶子内打气”的实验过程中,不断的向瓶内打气,活塞对瓶内气体做功,将机械能转化为内能,使得瓶内的水蒸气气压增大,内能增加,温度升高,故A正确,不符合题意;
B.当瓶塞跳起来时,水蒸气对瓶塞做功,水蒸气的内能转化为瓶塞的机械能,水蒸气内能减少,温度降低,水蒸气发生液化形成小水珠,瓶口出现“白雾”,故B正确,不符合题意;
C.白雾未消失时,如果马上盖上塞子,再次向瓶内打气,瓶内内能增大,温度升高,因此会看到白雾消失,这是汽化现象,故C错误,符合题意;
D.此实验中,打气时,对气体做功,机械能转化为内能,使瓶内气体内能增大;塞子跳起时,气体对外做功,内能转化为机械能,瓶内气体内能减小,此实验能说明做功可以改变物体的内能,故D正确,不符合题意。
故选C。
2.(24-25九年级上·江苏南通)《天工开物》记载了古人采用摔打收获稻谷的场景,如图,下列对应过程描述了稻谷的能量变化不正确的是( )
A.扬起稻秆——势能增加 B.甩下稻秆——动能增加
C.击落稻谷——内能减小 D.摊开晾晒——内能增加
【答案】C
【解析】A.扬起稻秆,稻秆质量不变,高度变高,重力势能增加,故A正确,不符合题意;
B.甩下稻秆,稻秆的质量不变,速度变大,动能增加,故B正确,不符合题意;
C.击落稻谷,外界对稻谷做功,稻谷内能增加,故C错误,符合题意;
D.摊开晾晒,稻谷吸收热量,内能增加,故D正确,不符合题意。
故选C。
3.(2024·山西晋城·一模)“双减”政策下,要求中学生积极参与实践活动。小明在家中制作番茄炒蛋时的情景。下列关于此情景的分析正确的是( )
A.主要通过做功的方式增大番茄和鸡蛋的内能
B.从冰箱中刚拿出来的鸡蛋是没有内能的
C.看到的腾腾“热气”,实际上是水蒸气
D.香气四溢说明分子在做无规则运动
【答案】D
【解析】A.制作番茄炒蛋时,番茄和鸡蛋吸收热量,内能增大,通过热传递的方式增大番茄和鸡蛋的内能,故A错误;
B.一切物体都有内能,从冰箱中刚拿出来的鸡蛋有内能,故B错误;
C.“热气”,实际上是水蒸气遇冷液化形成的小水珠,故C错误;
D.香气四溢是扩散现象,说明分子在不停地做无规则运动,故D正确。
故选D。
4.(24-25九年级上·山东济南)一体化压铸是指通过超大吨位压铸机,将原本几十上百个零件组成的复杂结构高度集合成一个,只要一次压铸成型就可以获得完整的零部件,显著减少了零件数量,简化了工序。超高的压力下,压铸机通过 的方式提高铸造金属内能,使其维持在液态,在填充模具的全部空间后,再进行冷却让液态的铸造金属 (填写物态变化的名称)。
【答案】 做功 凝固
【解析】[1]由题意可知,压铸机工作过程中对铸造金属做功,使其内能增大,温度升高,维持在液态,这是通过做功的方式改变物体的内能。
[2]物体由液态转化为固态的过程是凝固。
5.(24-25九年级上·河南)艾灸作为中医养生项目,越来越受到人们的喜爱。如图,点燃艾条,我们能够看到袅袅升起的烟雾,这 (选填“是”或“不是”)扩散现象;整个房间里充满了艾草香味,这说明了分子 ;点燃的艾条靠近皮肤,身体感觉暖暖的,这是通过 的方式来增加皮肤的内能。
【答案】 不是 不停地做无规则运动 热传递
【解析】[1]扩散现象是由分子热运动引起的,分子是肉眼看不到的,袅袅升起的烟雾可以用肉眼看到,故这不是扩散现象。
[2]整个房间里充满了艾草香味是扩散现象,这说明了分子不停地做无规则运动。
[3]点燃的艾条靠近皮肤,身体感觉暖暖的,是通过热传递的方式来增加皮肤的内能。
6.(23-24九年级上·安徽六安)一个标准大气压下,2kg、0℃的冰的内能 (选填“大于”、“等于”或“小于”)2kg、0℃的水的内能。
【答案】小于
【解析】一个标准大气压下,2kg、0℃的冰熔化成2kg、0℃的水需要吸收热量,内能增加,温度保持不变,因此一个标准大气压下,2kg、0℃的冰的内能小于2kg、0℃的水的内能。
7.(22-23九年级上·河南信阳·开学考试)在学习改变物体的内能时,老师演示了两个实验。
(1)如图甲,在试管内装适量的水,用橡胶塞塞住管口,将水加热至沸腾,一段时间后管口的现象是 ,这个过程中,试管中水的内能是通过 的方式改变的;
(2)如图乙所示,把活塞迅速压下去,是通过 的方式使玻璃管内空气的内能 (选填“增加”或“减少”)的;随着温度 (选填“升高”或“降低”),达到硝化棉的着火点,观察到硝化棉燃烧。
【答案】 橡胶塞被推出,并出现大量“白气” 热传递 做功 增加 升高
【解析】(1)[1][2]橡胶塞冲出时,水蒸气的内能对活塞做功,水蒸气的内能会减小,温度降低,水蒸气遇冷液化成小水珠,形成白雾,试管中水吸收热量,内能增大,是通过热传递的方式改变内能的。
(2)[3][4][5]把活塞迅速压下去,对玻璃筒内空气做功,机械能转化为内能,通过压缩空气做功的方式使玻璃筒内空气的内能增加,随着温度升高,达到硝化棉的着火点,观察到硝化棉燃烧。
考点二 热量和热值
8.(24-25九年级上·山东临沂)临沂炒鸡是一道经典美食。该菜选料精良,制作讲究,汤汁浓香,入口软嫩滑爽。烹制过程中有以下关键词:“铁锅木柴”、“热油爆炒”、“小火慢炖”、“大火收汁”。下列相关说法中正确的是( )
A.“铁锅木柴”,木柴燃烧越充分,木柴的热值就越高
B.“热油爆炒”,是利用了油的沸点高来提高烹饪温度
C.“小火慢炖”,锅里冒出的“白气”是水汽化形成的
D.“大火收汁”,可以使汤汁沸腾后能够继续升高温度
【答案】B
【解析】A.热值是燃料的特性,只与燃料的种类有关,与质量多少、燃烧程度都没有关系,用木柴烧锅过程中,木柴燃烧越充分时,其热值不变,故A错误;
B.油的沸点高于水的沸点,“爆炒”是利用了油的沸点高来提高温度的,故B正确;
C.锅里冒“白气”是水蒸气遇冷液化成的小水滴,故C错误;
D.汤汁在沸腾过程中,不停地吸热,但温度不变,故D错误。
故选 B。
9.(2024·江苏南通·中考真题)《天工开物》记载了古人炒蒸油料的场景,如图,下列过程与物理知识对应不正确的是( )
A.加热——木炭燃烧时热值不变 B.蒸煮——油料含有的热量增加
C.翻炒——目的使油料受热均匀 D.飘香——分子在做无规则运动
【答案】B
【解析】A.热值只与物质种类有关,与燃料是否完全燃烧、质量、放出的热量无关,故A正确,不符合题意;
B.蒸煮时,油料温度升高,内能增加,热量为过程量,不能说含有热量,故B错误,符合题意;
C.翻炒时能使油料均匀受热,故C正确,不符合题意;
D.飘香是扩散现象,说明分子在做无规则运动,故D正确,不符合题意。
故选B。
10.(23-24九年级上·山东德州)涮火锅是人们喜爱的美食之一,人们喜欢在火锅中添加各种食材,其中冻豆腐更是东北人冬天喜爱的一种食材。关于吃火锅的情景下列说法正确的是( )
A.在涮火锅的过程中,温度由锅传递给里面的汤料
B.冻豆腐中的冰在熔化的过程中,内能增加,温度不变
C.吃火锅时,油溅到衣服上很难洗掉,此时分子间只有引力,没有斥力
D.往火锅里加食材,食材的温度升高,食材含有的热量增大
【答案】B
【解析】A.在涮火锅的过程中,热量由锅传递给了里边的汤料,不是温度的传递,故A错误;
B.冻豆腐中的冰在熔化过程中,吸收热量,使自身的内能增大,但是熔化过程中温度是不变的,故B正确;
C.分子间同时存在引力和斥力,油溅到衣服上很难洗掉是因为发生了扩散现象,与分子的引力和斥力没有关系,故C错误;
D.往火锅里加食材,食材的温度升高,此时食材吸收热量后具有的内能增大,热量是一个过程量,不能认为食材含有的热量增大,故D错误。
故选B。
11.(24-25九年级上·山东济宁)某科创兴趣小组,利用课后服务进行了系列探究活动。
(1)在探究“水的沸腾特点”实验中,实验装置和某时刻温度计示数如图1所示,则此时测得的温度为 ℃;
(2)利用测量的数据画出“温度-时间”图像如图2所示,由此说明:水沸腾后温度变化特点是 ;
(3)图3是他们比较燃料a和燃料b的热值大小的实验装置,实验装置完全相同。实验中,燃料完全燃烧放出热量的多少是通过观察 来反映的。
【答案】(1)93 (2)温度保持不变 (3)温度计示数的变化(或水升高的温度)
【解析】(1)温度计的读数方法是:先确定零刻度线的位置,然后看液柱的哪一端靠近零刻度线,就是零刻度线以上的温度,还是零刻度线以下的温度,从而确定是用正数表示,还是用负数表示,再读出具体数值。图1中,温度计的分度值为1℃,液柱在零刻度线以上,所以示数为93℃。
(2)从图像中可以看出,水在沸腾过程中,虽然持续加热,但温度保持不变,这说明水沸腾后温度变化特点是温度保持不变。
(3)实验中,燃料完全燃烧放出热量的多少是通过观察烧杯中水升高的温度来反映的。因为燃料燃烧放出的热量被水吸收,转化为水的内能,使水的温度升高。所以,可以通过比较水升高的温度来判断燃料燃烧放出的热量多少,从而比较燃料的热值大小。
12.(24-25九年级上·福建漳州)小明用甲、乙、丙三图中的装置进行探究实验。
(1)为比较不同燃料的热值,应选择图甲和图 进行实验;实验中通过 来比较两种燃料的热值大小;
(2)在烧杯内加入初温和质量相同的水,当燃料都燃尽后,小明根据各个时刻烧杯中的水温,绘制了如图丁所示的图像(燃料1对应的图像①、燃料2对应的图像②),则可初步判断燃料 的热值大;
(3)为比较不同物质的比热容,应选择图甲和图 实验,通过 来比较物质吸收热量的多少;
(4)为比较不同物质的比热容,取质量相同的液体a和液体b进行实验,并记录数据如下表所示,分析可知:质量相同的液体a和液体b,加热相同时间时,液体 温度变化小,比热容 。
加热时间/min
0
1
2
3
4
液体a
30
45
60
75
90
液体b
30
40
50
60
70
【答案】(1)乙 液体a温度的变化量 (2)2 (3)丙 升高相同的温度,比较加热时间的长短 (4)b 大
【解析】(1)[1]比较不同燃料的热值,应使用不同燃料加热等质量的同一物质,则应选择甲和乙图进行实验。
[2]实验时要观察液体升高的温度来比较两种燃料的热值,液体升高的温度越多,说明液体吸收的热量越多,则燃料燃烧放出的热量越多,由得,燃料完全燃烧的质量相同,放出热量大的热值越大。故实验中通过液体a温度的变化量来比较两种燃料的热值大小。
(2) 由图丁得,燃料完全燃烧后,燃料2加热的液体升高的温度越高,说明燃料2释放的热量较多,由得,燃料2的热值大。
(3)[1][2]比较不同物质的比热容,要选择相同燃料加热不同液体,应选择甲和丙图进行实验,实验采用相同加热装置加热,则加热相同时间,燃料释放的热量相同,液体吸收的热量相同,实验中通过让两种液体升高相同的温度,通过比较加热时间反映物体吸热的多少。
(4)[1][2]由表格数据可知,质量相同的液体a和液体b,加热相同时间时,液体b温度变化小;由可知当吸热相同时,温度变化量越小的,则比热容越大,那么液体b比热容较大。
考点三 物质的比热容和热量的计算
13.(24-25九年级上·云南昆明)陆游曾说“蜀中有夹瓷盏,注水于盏唇窍中,可省油之半。”油灯的两个油碟叠在一起,边沿密封,侧面开一个小孔,从孔中向夹层注入清水,再往油碟里倒入灯油,这样做能够节省灯油。图甲是一盏省油灯,图乙是其示意图。省油灯点燃后( )
A.水含有的热量增加
B.做功改变了水的内能
C.水吸热可以减缓灯油的蒸发
D.灯油燃烧放热后比热容变小
【答案】C
【解析】A.热量是一个过程量,不是一个状态量,热量描述了物体发生热传递时,传递能量的多少,不能说物体含有或具有多少热量,故A不符合题意;
B.用冷水降低油的温度,是水从油中吸收了热量,因此是通过热传递改变油的内能,故B不符合题意;
C.水吸热可以降低油的温度,可以减慢油的蒸发,因此省油,故C符合题意;
D.灯油燃烧放热后比热容不变,因为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,故D不符合题意。
故选C。
14.(24-25九年级上·湖北武汉)唐宋时期,蜀地工匠发明了独具特色的省油灯,如图所示。南宋诗人陆游在《老学庵笔记》说:“蜀中有夹瓷盏,注水于唇窍中,可省油之半。”使用此灯时往上方容器中注油,往下方夹层中注水,“省油”的主要原因是减少燃油的蒸发。下列说法正确的是( )
A.灯点燃后,油的温度升高,含有的热量逐渐增大
B.灯点燃后,水吸收热量,其内能一定比油的内能大
C.灯点燃后,水的内能是通过热传递的方式增大的
D.水的比热容较大,使油的温度升高较快
【答案】C
【解析】A.热量是过程量,不能说含有热量,故A错误;
B.灯点燃后,水吸收热量,水的内能增大,但物体的内能大小与温度、质量、状态等多个因素有关,因此水的内能不一定比油的大,故B错误;
C.灯点燃后,水吸收热量,内能增大,水的内能是通过热传递的方式增大的,故C正确;
D.水的比热容较大,相同质量的水和油吸收相同的热量,水升高的温度少,使油的温度升高较慢,故D错误。
故选C。
15.(2024·湖北·中考真题)如图甲,利用相同规格的加热器加热等质量的a、b两种液体,得到温度随时间变化的图像如图乙,分析可知( )
A.相同时间内a中加热器产生的热量比b中的多
B.a和b的吸热能力都随着温度的升高不断增大
C.升高相同温度a所用时间比b少,a的吸热能力比b弱
D.相同时间内a升高的温度比b多,a的吸热能力比b强
【答案】C
【解析】A.实验中使用相同规格的加热器,则相同时间内a中加热器产生的热量与b中的加热器产生的热量相同,故A不符合题意;
B.吸热能力是物质的属性,保持不变,所以a和b的吸热能力不会随着温度的升高而发生变化,故B不符合题意;
C.由于相同时间内a中加热器产生的热量与b中的加热器产生的热量相同,则相同时间内两种液体吸收的热量相同;升高相同的温度,a所用时间比b少,则a吸收的热量少,a、b两种液体的质量相等,由可知,a的吸热能力比b弱,故C符合题意;
D.由于相同时间内a中加热器产生的热量与b中的加热器产生的热量相同,则相同时间内两种液体吸收的热量相同,相同时间内a升高的温度比b多,a、b两种液体的质量相等,由可知,a的吸热能力比b弱,故D不符合题意。
故选C。
16.(2024·湖北孝感·一模)如图是古代的省油灯,使用时往上方容器中注油,往下方夹层里注水,油灯就发光了。南宋诗人陆游在《老学庵笔记》说:“书灯勿用铜盏,惟瓷盏最省油。蜀中有夹瓷盏,注水于唇窍中,可省油之半。”c陶瓷>c铜,下列说法错误的是( )
A.陶瓷的比热容比铜大,从相同大小的火焰吸收相同的热量,陶瓷升温比铜慢
B.冷水吸收热量,进一步降低了油的温度
C.瓷质省油灯中油的温度比铜质普通油灯中油的温度低,油蒸发慢,因此省油
D.在燃烧过程中,油的密度、热值和比热容都变小
【答案】D
【解析】A.陶瓷的比热容比铜大,从相同大小的火焰吸收相同的热量,根据可知,陶瓷升温比铜慢,故A正确;
B.在夹层中加水,因为水的比热容较大,可以吸收更多的热量,所以可以使油的温度降低, 故B正确;
C.瓷质省油灯中油的温度比铜质普通油灯中油的温度低,可以减慢油的蒸发,因此省油,故C正确;
D.在燃烧过程中,油的温度升高,体积变大,密度变小,但热值和比热容都不变,故D错误。
故选D。
17.(24-25九年级上·江苏泰州)跑步是一项很好的健身方式。小明体重为50kg,他佩戴华为运动手环以某一速度匀速跑,计步器显示跑了5000步,所用时间为40min,跑步过程中克服重力做功时消耗的能量为30千卡,查阅资料了解到,卡路里也是能量的单位,简称卡,1g水温度升高1℃吸收的热量为1卡(1千卡=103卡)。若不计能量损耗,小明这段时间内克服重力做的功为 J,跑步功率的平均值为 W,每跑一步身体重心上升的高度约为 cm。(最后一空结果保留整数位)[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),g取10N/kg]
【答案】 1.26×105 52.5 5
【解析】[1]由于1g水温度升高1℃吸收的热量
1g水温度升高1℃吸收的热量为1卡,则
1卡=4.2J跑步过程中克服重力做功时消耗的能量为30千卡,则克服重力做的功
[2]跑步功率的平均值
[3]计步器显示跑了5000步,则每跑一步克服重力做的功
则每跑一步克服重力身体重心上升的高度
18.(2024·江苏镇江·中考真题)为比较A、B两保温杯的保温性能,小红在两个保温杯中分别倒入相同温度的热水,用温度计测量其初温,示数如图1所示, ℃。绘制水温随时间的变化图像如图2所示,A杯中水放出的热量为 。保温性能更好的是 (选填“A”或“B”)杯。[]
【答案】 80 A
【解析】[1]如图1所示,图中温度计的分度值是1℃,温度计的显示刻度是下面为70、上面为80,表明液柱的高度在0℃的上面,所以,读数是80℃,即
[2]如图2所示,水的末温是30℃,则A杯中水放出的热量为
[3]根据可知,质量相同的水在A、B两保温杯中,温度变化相同时,即都达到30℃,A保温杯需要更长的时间,所以保温性能更好的是A杯。
19.(24-25九年级上·广东广州)在“探究不同物质吸热升温现象”与“比较不同燃料燃烧放出热量”的实验中。
(1)在“探究不同物质吸热升温现象”与“比较不同燃料燃烧放出热量”这两个实验中,除图中所示测量工具外,都还需要的测量工具还有 ;“比较不同燃料燃烧放出热量”的实验,应选择的器材组合是 (在“A”、“B”、“C”、“D”中选填两个序号);
(2)“探究不同物质吸热升温现象”的实验中,“物质吸收的热量”是通过 来反映的;“比较不同燃料燃烧放出热量”的实验中,通过比较 来比较燃料燃烧放出热量的多少,两个实验中都需要控制不变的量有 (三个空均选填序号)。
①燃料质量 ②吸热物质的质量 ③加热时间 ④温度计示数的变化
(3)小宁同学选用上述合适器材做“探究不同物质吸热升温现象”实验中,规格相同的两个烧杯中分别装有甲、乙两种液体,m甲=m乙=100g,得到如图所示的温度与加热时间的图线。从图可知,甲的比热容 乙的比热容。(选填“大于”、“等于”或“小于”)
前6min甲乙两杯液体吸收的热量为1.26×104J,该过程中忽略液体蒸发且加热装置产生的热量全部被液体吸收,求甲液体比热容的大小为多少?请写出具体计算步骤 。
【答案】(1)天平 C、D (2)③ ④ ② (3)小于 2.1×103J/(kg·℃)
【解析】(1)[1]两组实验中,吸热物质的质量都必须相等,因此还要用天平称量质量,即要用到相同的器材是天平。
[2]根据控制变量法知,研究不同燃料燃烧放热能力应使用不同的燃料,因此器材组合为C、D。
(2)[1]“探究不同物质吸热升温现象”的实验中,由于使用的是相同的燃料,在忽略散热和液体的蒸发的前提下,是通过加热时间的多少来反映物质吸收热量的多少,故选③。
[2]“比较不同燃料燃烧放出热量”的实验中,吸热物质的种类(都是水)和质量是相同的,在忽略散热和水的蒸发的前提下,是通过水温升高的度数(温度计示数的变化)来反映燃料放出热量的多少,故选④。
[3]两组实验中,吸热物质的质量都必须相等,故选②。
(3)[1]由题意知,甲杯吸收的热量等于乙杯吸收的热量,由图可知,质量与初温相等的不同物质,吸收的热量相同,乙变化的温度小,比热容大,所以。
[2]100g=0.1kg,甲液体比热容
20.(24-25九年级上·湖北黄冈)2024年6月,中国商飞公司两架飞机,圆满完成首次加注可持续航空燃料演示飞行任务,其使用的原料来自餐余废油,让曾经的餐桌噩梦“地沟油”华丽转身。据了解,按照现有生产工艺技术,1吨地沟油原料可生产0.85吨生物柴油,热值可达,每吨生物柴油可减排3吨左右二氧化碳。
(1)生物柴油燃烧将化学能直接转化为 能,优点是: 。
(2)我国每年产生的地沟油约400万吨,若将这些地沟油的20%制成生物柴油,完全燃烧释放的热量是多少?
(3)2024年上海使用生物柴油的车辆已经超过500万车次,平均每辆车一次性加油计,仅此一项每年就能为上海实现减排二氧化碳多少千克?( g取)
【答案】(1)内能 减少碳排量(或保护环境、减少化石燃料的使用) (2) (3)
【解析】(1)[1]生物柴油燃烧是将化学能直接转化为热能,即内能;
[2]优点有很多,题中提到它的原料是地沟油这种餐余废油,实现了废物利用,并且每吨生物柴油可减排3吨左右二氧化碳,所以还有利于减少二氧化碳排放,即保护环境,减少化石燃料的使用。
(2)因为1吨地沟油原料可生产0.85吨生物柴油,所以生产的生物柴油为
(3)因为
根据可得每辆车加生物柴油的质量为
500万车次所使用生物柴油的质量为
因为一吨生物柴油可减排3吨左右二氧化碳,则,可减排二氧化碳的质量为
21.(24-25九年级上·黑龙江哈尔滨)如图是净含量为1L的某饮料包装盒上的营养成分表,请根据信息回答下列问题:
营养成分表
项目每100mLNRV%
能量160kJ 2%
蛋白质0g 0%
脂肪0g 0%
碳水化合物9.4g 3%
钠0mg 0%
(1)一整盒饮料的质量是 kg(饮料密度是)
(2)一整盒温度为25℃的饮料放到电冰箱后,温度降低到5℃,这个过程中饮料的内能是通过 方式减小的,饮料的内能减少了 J。【饮料的比热容为;
(3)一整盒该饮料提供的能量相当于完全燃烧多少克酒精放出的热量。(酒精的热值是3.0×107J/kg)(结果保留整数)
【答案】(1)1 (2)热传递 8.4×104 (3)
【解析】(1)一整盒饮料的质量
m=ρV=1.0×103kg/m3×1×10-3m3=1kg
(2)[1]饮料放到电冰箱后,温度降低,内能减小,通过热传递的方式减小内能。
[2]饮料放出的热量
Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(25℃-5℃)=8.4×104J
饮料的内能减少了8.4×104J。
(3)一整盒该饮料提供的能量
酒精放出的热量
Q放=Q=1.6×106J
需要完全燃烧酒精的质量
22.(24-25九年级上·山东青岛)一辆燃油卡车,其燃油机的效率为36%,燃油的热值q取。据统计,每燃烧lkg燃油约排放3.3kg二氧化碳。为实现碳达峰、碳中和的目标,使用氢燃料电池的交通工具不断丰富。若此卡车以氢燃料电池为动力,它的功率为200kW,在水平路面上匀速行驶36km用时0.5h,与使用燃油相比,这一过程可减排二氧化碳的质量为多少?(计算结果保留一位小数)
【答案】71.7kg
【解析】根据可得,卡车输出能量
由可知,燃油完全燃烧释放的热量为
由可知,燃烧燃油的质量
减排的二氧化碳
23.(24-25九年级上·湖北武汉)折叠卡式炉具有重量轻,燃烧效率高,携带方便的优势,是露营爱好者常选的炉具装备之一,它不仅能解决户外吃上热饭的问题,更能提升户外露营的幸福指数。某款折叠卡式炉,采用丁烷气体作为燃料,气罐中装有250g丁烷,在炉头处可完全燃烧每秒释放3500J的热量。标准大气压下烧开水壶中初温为25℃,质量为1kg的水用时仅需3分钟。则:
(1)壶中水烧开需要吸收多少J热量?
(2)此款卡式炉烧水的热效率是多少?
(3)若将此款卡式炉的热效率提高10%,烧开同样的水可节约多少g丁烷燃料?(丁烷的热值是)
【答案】(1)3.15×105J (2)50% (3)1.3125g
【解析】(1)壶中水烧开需要吸收的热量为
(2)炉头处放出的热量为
此款卡式炉烧水的热效率是
(3)气炉热效率提高10%,烧开同样的水可节约的热量
节约丁烷燃料的质量为
24.(24-25九年级上·云南保山)阅读材料,回答问题。
环境保护
水污染主要是由人类活动产生的污染物造成,它包括工业污染、农业污染和生活污染三大部分。日趋加剧的水污染,已对人类的生存安全构成重大威胁,成为人类健康、经济和社会可持续发展的重大障碍。据世界权威机构调查,在发展中国家,各类疾病有80%是因为饮用了不卫生的水而传播的,每年因饮用不卫生水至少造成全球2000万人死亡,因此,水污染被称作“世界头号杀手”。
(1)水污染包括工业污染、农业污染和 三大部分;
(2)内地昼夜的气温变化大于沿海昼夜气温变化,这是因为 ;
(3)大自然中水循环是由水的“三态”变化构成的,天上的白云是由水蒸气遇冷液化成小水滴或遇冷 (选填“汽化” “液化”或“凝华”)成小冰晶形成的;
(4)太阳能的开发与利用可以减小环境污染。太阳能热水器就是利用太阳能的一个装置,太阳能热水器将 20kg 水从 20℃加热到 60℃需要吸收的热量为 J。
【答案】(1)生活污染 (2)海水的比热容大 (3)凝华 (4)3.36×106
【解析】(1)根据文意,水污染包括工业污染、农业污染和生活污染三大部分。
(2)由于水的比热容大,吸收或放出相同热量的前提下温度变化量小,因此内地昼夜的气温变化大于沿海昼夜气温变化。
(3)物质状态由气态直接变为固态,物态变化为凝华。
(4)水吸收的热量为
考点四 热机和热效率
25.(24-25九年级上·辽宁沈阳)以下四图中是关于内能及其利用中设想的例子,其中说法正确的是( )
A.甲图中,火箭升空时,燃料减少的化学能等于火箭增加的机械能
B.乙图中,小球弹跳的高度逐渐降低,是因为有一部分机械能凭空消失了
C.丙图中,寒冷的天气里搓手取暖,是通过做功的方式增大手的内能的
D.丁图中,水沸腾时,水蒸气顶起壶盖的过程,类似于汽油机的排气冲程
【答案】C
【解析】A.火箭升空工作过程中,燃料减少的化学能有一部分被废气带走,所以燃料减少的化学能大于火箭增加的机械能,故A错误;
B.在小球的运动中,每次跳起的高度在减小,表明机械能在减小,在与空气摩擦过程有一部分机械能转化成了内能,此过程中小球的机械能不守恒,但能量的总量仍然不变,能量守恒,能量不会凭空消失,故B错误;
C.寒冷的天气里搓手取暖,是通过做功的方式增大手的内能的,故C正确;
D.水沸腾时,水蒸气顶起壶盖的过程,将内能转化为机械能,类似于汽油机的做功冲程,故D错误。
故选C。
26.(24-25九年级上·安徽合肥)老师上物理时课演示:反复弯折铁丝后,让小华用手摸弯折部分,小华发现弯折部分的温度会升高,内能增大,这个过程类似于汽油机的 冲程。
【答案】压缩
【解析】反复折铁丝时,人对铁丝做功,机械能转化为铁丝的内能,铁丝内能增大,温度升高,是通过做功的方式改变物体的内能。汽油机的压缩冲程将机械能转化为内能,所以二者能量转化方式相同。
27.(24-25九年级上·江苏常州)(1)如图所示为汽车发动机的 冲程,其能量转化情况是 能转化为 能;若该单缸四冲程汽油机飞轮的转速为2400r/min,则该汽油机每秒经历 次该冲程,活塞往复 次。
(2)汽车散热器常用水作为冷却剂,这是利用了水的比热容较 (选填“大”或“小”)的特点。一段时间后水量减少,剩下的水比热容 (选填“变大”、“不变”或“变小”),当汽车散热器散热时,通过 方式改变了水的内能。
(3)汽车的发动机工作时,当汽油在发动机内燃烧不充分时都会冒出“黑烟”,这时汽油的热值 (选填“变大”“不变”或“变小”),发动机的效率会 (选填“变大”“不变”或“变小”)
(4)某杂志曾评出一个奇思妙想的发明——“六冲程引擎”。在这种引擎完成四冲程工作后,会把水注入汽缸,让水瞬间变成水蒸气,从而带动活塞运动,产生第五冲程,为汽车提供动力。第六冲程让水蒸气进入冷凝器,变成可再次注入汽缸的水。“六冲程引擎”中的第五冲程相当于四冲程汽油机的 冲程,该冲程中将 能转化为 能。
【答案】(1)压缩 机械 内 20 40 (2)大 不变 热传递 (3)不变 变小 (4)做功 内 机械
【解析】(1)[1][2][3]由图可知,进气门、排气门都关闭,活塞向上运动,使压缩冲程。该冲程中活塞向上运动,压缩里面的燃气,将机械能转化为内能。
[4][5]在四冲程内燃机的一个工作循环中,活塞往复2次,飞轮转动2r,做功1次。若该单缸四冲程汽油机飞轮的转速为2400r/min,则每秒转动40r/s,该汽油机每秒完成20个工作循环,经历20次该压缩冲程,活塞往复40次。
(2)[1]由于水的比热容较大,所以和质量相同的其它物质比较,升高相同温度吸收热量多,所以汽车散热器常用水作为冷却剂。
[2]比热容是物质的一种特性,与质量的大小无关,一段时间后水量减少,剩下水的比热容不变。
[3]散热时,发动机和水之间发生了热传递,水吸收了热量,内能增加,是通过热传递的方式改变水的内能的。
(3)[1]热值的大小与燃料的质量、燃烧情况等无关,汽油在发动机冒出“黑烟” 是由于燃烧不充分造成的,但不会影响热值的大小。
[2]汽车的发动机工作时,当汽油在发动机内燃烧不充分时都会冒出“黑烟”,这时发动机的效率变小。
(4)[1][2][3]根据题意可知,水注入汽缸,使水瞬间变成水蒸气,从而带动活塞运动,产生第五冲程,为汽车提供动力,所以是内能转化为机械能,相当于做功冲程。在做功冲程中,将燃气的内能转化为机械能输出。
28.(24-25九年级上·湖北襄阳)2024年6月5日,中国商飞公司一架ARJ21支线飞机和一架C919大型客机,分别从上海浦东机场和山东东营机场起飞,圆满完成首次加注可持续航空燃料(SAF)演示飞行任务,展现了加注SAF后两型国产商用飞机的良好飞行性能(如图甲所示),而飞行中使用的SAF原料来自俗称“地沟油”的餐余废油(如图乙)。此次两型国产商用飞机演示飞行所使用的SAF,采用了中国石化自主研发生物航煤生产技术。生产过程中,餐余废油经回收处理后,在中国石化镇海炼化建成的国内第一套生物航煤工业装置进行加工,产出生物航煤,实现绿色资源化利用。相较于传统的化石燃料,SAF从原材料收集到最终用户使用的整个过程中产生的碳排量,最高可减少85%。飞机每消耗一吨航空燃油,就将产生3.14t二氧化碳。若一架C919大型客机在某段航行过程中,2h沿水平方向匀速直线航行了1800km,燃烧航空燃料(SAF)10t,此过程中飞机发动机的功率恒为,航空燃料(SAF)的热值为。求在本段航行中:
(1)飞机的飞行速度;
(2)飞机发动机的热效率;
(3)燃烧10t航空燃料(SAF)比燃烧等量的航空燃油最高可以减少多少碳排放?
(4)为减少碳排放,请你提出倡议语(一条即可)。
【答案】(1)900km/h (2)52% (3)26.69t (4)请乘坐公共交通工具出行
【解析】(1)客机在某段航行过程中,2h沿水平方向匀速直线航行了1800km,则飞机的飞行速度
(2)完全燃烧航空燃料(SAF)10t,放出的热量
飞机发动机的功率恒为,则飞机发动机做功
飞机发动机的热效率
(3)每消耗一吨航空燃油,就将产生3.14t二氧化碳。SAF最高可减少85%碳排量,燃烧航空燃料(SAF)10t,最高可以减少碳排放
(4)乘坐公共交通工具出行与开汽车相比,可以减少碳排放,所以倡议语为请乘坐公共交通工具出行。
29.(24-25九年级上·福建福州)某高校科研人员为藏区某县设计了太阳能供暖蓄热系统,该系统由集热、蓄热和供暖三部分组成,其基本工作过程如图所示。
该太阳能集热板有效接收太阳能的面积为,太阳能的接收功率为。若某一天太阳光照10h,集热板中的水获得的热量通过热交换器,一部分能量通过供暖管道输给全县的用户全天取暖后,剩余能量还使得蓄水箱中所储存的的水温度升高10℃,用以解决阴雨天集热板无法供热问题。求这一天内:
(1)该集热板接收了多少J的太阳辐射能量?
(2)集热板中的水获得了的热量,则集热板的效率是多少?
(3)蓄水箱中的水温度升高10℃时吸收了多少J的热量?[水的比热容]
(4)若不考虑热交换器和各供暖管道产生的热损失,则全县用户取暖时获得的热量相当于完全燃烧多少的天然气放出的热量?(天然气热值)
【答案】(1) (2)60% (3) (4)
【解析】(1)这一天内该集热板接收太阳辐射能量为
(2)集热板的效率为
(3)由可知,蓄水箱中的水温度升高10℃时吸收的热量为
(4)全县用户取暖时获得的热量为
此热量由天然气提供,需要燃烧的天然气的体积为
30.(24-25九年级上·江苏无锡)如图甲为柴油打桩机结构图,打桩锤和锤座可以沿支撑架上下滑动.启动时,用起重机把打桩锤提到一定高度后释放,如图乙所示,打桩锤下方有个半开放的气缸,下落时,锤座中间的活塞与气缸吻合,活塞压缩气缸内气体使其温度急剧升高至柴油的燃点,位于活塞中间的喷油嘴喷出柴油,柴油燃烧爆发出的推力将桩柱下压,同时也将打桩锤再次顶起一定高度,排出废气,吸入新鲜空气,以此往复,把桩柱打入地底。如图丙所示,打桩机喷射燃油的动力来自于一个L型杠杆,其放大图如图丁所示。当打桩锤下落时,表面有个突起的圆柱形结构,会给杠杆上端斜面一个垂直于斜面的力F1,驱动杠杆逆时针转动,A点带动油泵活塞下移,柴油从喷油嘴喷出。
(1)启动时,提高打桩锤是为了让其获得 能。打桩锤下落时,锤座与气缸吻合到柴油点燃前的过程相当于汽油机的 冲程;
(2)L型杠杆中AO⊥OB,AO=10cm,OB=20cm,当圆柱结构给L型杠杆斜面B点的力F与OB夹角θ=60°,F1=500N,则油泵活塞对A点的压力为多大 ?
(3)图中打桩机的打桩锤的质量高达8t,锤座质量m=26t,启动后,将长12m,质量为8t的桩柱打入地下,本次打桩过程中,大地对桩柱的阻力为3×106N,将桩柱完全打入地下需要消耗柴油3.6kg,已知柴油的热值为4.3×107J/kg。则:
①打桩过程中,至少要给桩柱多大的打击力 ?
②打桩机气缸工作的效率至少为多少 ?
【答案】(1)重力势 压缩 (2)500N (3)2.66×106N 20.6%
【解析】(1)[1]提高打桩锤,打桩锤的高度会增加,是为了提高重力势能。
[2]打桩锤下落时,推动活塞压缩里面的空气,将机械能转化为内能,与汽油机的压缩冲程相同。
(2)杠杆斜面B点的力F1与OB夹角θ=60°,根据三角形变长关系,则此时F1的力臂为
根据杠杆平衡条件可得
解得
(3)[1]打桩锤和锤座的总重力为
根据平衡力可得,要给桩的打击力为
[2]消耗柴油3.6kg放出的热量为
打桩机打击力做的功为
打桩机气缸工作的效率是
一、单选题
1.(23-24九年级上·云南)近些年,国家倡导“节能减排”,大力推广电动或混动汽车作为人们的代步工具,混动模式行驶时,传统热机(汽油机或柴油机)工作,既可以给汽车行驶提供能量,还可以给蓄电池充电,下列说法正确的是( )
A.汽油机或柴油机工作时,在吸气冲程时吸入的都是空气和燃料的混合物
B.柴油机的效率越高,则表示内燃机做功越快
C.传统燃油汽车在爬斜坡时,汽油燃烧不充分,排气管冒黑烟,此时发动机的效率降低
D.柴油机汽缸顶部有火花塞
【答案】C
【解析】A.内燃机有汽油机和柴油机两种;工作过程中,汽油机吸入的是空气和汽油的混合物,柴油机吸入的是空气,故A错误;
B.机械效率指的是有用功跟燃料完全燃烧放出的热量的比值,跟做功的快慢无关,所以柴油机的效率越高,不能表示内燃机做功越快,故B错误;
C.当汽油在发动机内燃烧不充分时,会产生黑烟,这表明燃料没有完全燃烧,因此转化为机械能的效率会降低,所以此时发动机的效率降低,故C正确;
D.柴油机汽缸顶部是喷油嘴,故D错误。
故选C。
2.(23-24九年级上·湖南湘西)下列说法正确的是( )
A.高温铁块放入冷水中,当热传递停止时铁块和水的内能一定相同
B.不能喝刚烧开的水,是因为它的热量太大
C.用天然气烧水,天然气燃烧不充分时,其热值不变
D.热机消耗的燃料越多,效率就越低
【答案】C
【解析】A.热传递停止时,铁块和水的温度相同,但内能不一定相同,故A错误;
B.不能喝刚烧开的水,是因为它的温度太高,故B错误;
C.热值时燃料的一种特性,它只与燃料的种类有关,与燃料的质量、燃烧程度、放出热量的多少以及燃烧温度的高低等均无关,故C正确;
D.热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比,所以热机消耗的燃料越多,效率不一定越低,故D错误。
故选C。
3.(23-24九年级上·贵州贵阳)炎热夏季,冷饮店售卖的冰镇饮料深受大众喜爱。制作饮料时往往在其中放入冰块,这主要是因为( )
A.冰比热容大于水 B.冰的内能为零
C.冰含有的热量少 D.冰熔化时吸热
【答案】D
【解析】炎热夏季,制作饮料时在其中放入冰块,是因为冰块熔化过程会吸收热量,使饮料的温度降低,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
4.(23-24九年级上·安徽阜阳)小明利用如图甲、乙所示的装置探究改变物体的内能和热机工作原理的两个演示实验。关于这两个实验的操作、实验现象的说法不正确的是( )
A.塞子冲出前,烧瓶和试管内气体的热量都增加
B.两个图中塞子冲出过程烧瓶和试管内气体的温度均降低
C.乙图中水蒸气推动瓶塞过程的能量转化与热机做功冲程的能量转化相同
D.酒精灯里面酒精燃烧的过程中,酒精的热值和比热容都不变
【答案】A
【解析】A.甲图中,对烧瓶内打气,对瓶内气体做功,烧瓶内气体的内能增加;乙图中,加热时试管内水不断汽化成高温水蒸气,试管内气体的内能增加,故A错误,符合题意;
B.两个图中塞子冲出过程均是烧瓶和试管内气体对塞子做功,自身内能减小,温度降低,故B正确,不符合题意;
C.乙图中水蒸气推动瓶塞过程中内能转化为机械能,与热机做功冲程的能量转化相同,故C正确,不符合题意;
D.热值与比热容是物质的属性,与质量、燃烧情况等因素无关,所以酒精灯里面酒精燃烧的过程中,酒精的热值和比热容都不变,故D正确,不符合题意。
故选A。
5.(23-24九年级上·山东临沂)2023年9月21日空中课堂,航天员桂海潮在演示“球形火焰实验”,如图所示。下列说法错误的是( )
A.未点燃的蜡烛有内能,蜡烛燃烧后内能不变
B.火柴头燃烧时,化学能转化为内能
C.桂老师擦燃火柴是通过做功的方式改变火柴头的内能
D.将蜡烛点燃是用热传递的方式增加内能的
【答案】A
【解析】A.任何物体都有内能,所以未点燃的蜡烛有内能,蜡烛燃烧后散热,内能减小,故A符合题意;
B.火柴头燃烧时,发生化学反应将化学能转化为内能,故B不符合题意;
C.桂老师擦燃火柴时克服摩擦力做功,是通过做功的方式改变火柴头的内能,故C不符合题意;
D.温度高火焰的将未点燃的蜡烛点燃,是用热传递的方式增加内能的,故D不符合题意。
故选A。
6.(23-24九年级上·福建三明)二氟甲烷(简称R32)制冷剂近年来逐渐应用于空调中,它能够快速降温从而节省能源。空调制冷原理简化如图7,则制冷剂R32( )
A.经过蒸发器的过程中,放出热量 B.经过压缩机压缩后,内能减少
C.经过冷凝器的过程中,发生液化 D.经过膨胀阀后,发生升华
【答案】C
【解析】A.由图可知,液态的制冷剂经过蒸发器后变成气态,故是汽化,汽化吸热,故A不符合题意;
B.气态的制冷剂经过压缩机压缩后仍为气态,但压缩机对气态冷凝剂做功,因此内能增大,故B不符合题意;
C.气态的制冷剂经过冷凝器后变成液态,故是液化,故C符合题意;
D.液态的制冷剂经过膨胀阀后,变为液态的制冷剂和低压气态的制冷剂,因此没有发生升华现象,故D不符合题意。
故选C。
7.(23-24九年级上·广东广州)镓是灰蓝色或银白色的金属,元素符号Ga,它的熔点是29. 7℃,沸点是2403℃。如图所示,一块金属镓放在手心,温度由20℃升高到29. 7℃并保持一段时间后升温至36℃。在此过程中下列说法中正确的是( )
A.镓的分子动能保持不变
B.镓的内能先增大后不变再增大
C.镓吸收热量,内能不断增大
D.镓从手吸热的原因是手的内能大于镓的内能
【答案】C
【解析】A.镓的温度升高了,分子的热运动加剧了,分子动能增大。故A错误;
B.镓在熔化过程中温度保持不变,但仍从手上吸收热量,它的内能是持续增大的。故B错误;
C.整个过程 ,镓的温度低于手的温度,始终从手上吸热,内能不断增大。故C正确。
D.镓从手上吸热,是因为手的温度高于镓的温度,而不是手的内能大于镓的内能。故D错误。
故选C。
二、多选题
8.(23-24九年级上·山东济南)2023年10月26日11时14分,中国酒泉卫星发射中心,搭载着汤洪波、江新林和唐胜杰3名航天员的神舟17号飞船,由“神箭”长征2F火箭顺利发射升空,直奔天宫空间站而去。下列说法正确的是( )
A.长征二号F火箭采用燃料的热值很大 B.在燃料燃烧时,将化学能转化为内能
C.在火箭发射时看到的“白气”是水蒸气 D.火箭属于热机,将内能转化为机械能
【答案】ABD
【解析】A.火箭采用燃料的热值很大,根据可知,一定质量的燃料燃烧时可以放出更多的热量,故A正确;
B.燃料燃烧时,属于化学变化,是将化学能转化为内能,故B正确;
C.“白气”是水蒸气液化后形成的小水珠,故C错误;
D.火箭是热机的一种,工作时将内能转化为机械能,提供动力,故D正确。
故选ABD。
9.(23-24九年级上·河南新乡)下列由日常生活联想到的物理知识中,错误的是( )
A.冬天菜窖里放几桶水防止蔬菜冻坏是因为水的比热容较大的缘故
B.很难将铁丝拉长,说明分子间存在引力
C.冬天搓手取暖是通过做功改变了手的内能
D.燃放烟花时有大量烟雾飘散这是扩散现象
【答案】AD
【解析】A.冬天菜窖里放几桶水防止蔬菜冻坏是因为水在凝固时会向外放热的缘故,故A错误,符合题意;
B.分子间存在相互作用的引力和斥力,很难将铁丝拉长,是因为分子间存在引力的缘故,故B正确,不符合题意;
C.冬天搓手取暖是通过做功改变了手的内能,搓手时将机械能转化为内能,故C正确,不符合题意;
D.燃放烟花时有大量烟雾飘散,烟雾不是分子,所以烟雾飘散不属于扩散现象,故D错误,符合题意。
故选AD。
10.(23-24九年级上·山东潍坊)在学习完《热机》后,某同学设计了实验来演示热机的工作原理,如图所示,用酒精灯加热试管使水沸腾,水蒸气驱动叶轮转动,下列关于该实验分析正确的是( )
A.加热试管使水沸腾,是通过热传递的方式改变水的内能
B.叶轮转动时,水蒸气的内能转化为叶轮的机械能
C.加热过程中,酒精灯中的酒精内能不变,热值变小
D.增大酒精灯的火焰,可提高该装置的效率
【答案】AB
【解析】A.酒精灯加热试管时,水吸收热量,温度升高到沸腾,是通过热传递改变水的内能,故A正确;
B.叶轮转动,是上升的水蒸气将内能转化为机械能,故B正确;
C.酒精灯加热过程,质量变小,组成物质的分子变少,其内能减少,但热值与质量无关,热值不变,故C错误;
D.增大酒精灯的火焰,可增大酒精灯放出的热量,水吸收的热量也增多,升温加快,热散失也增多,但水吸收的热量占酒精灯放出的总热量的比例不变,所以效率不提高,故D错误。
故选AB。
11.(2023·山东潍坊·中考真题)图甲所示为一款新型水杯,将沸水倒入杯中,轻摇几下后,水温便可降至左右,并能保温3小时。图乙为其内部结构图,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0.3kg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 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
【答案】CD
【解析】A.该晶体常温下是固态,会随着温度的变化发生可逆的固液转换,熔化过程温度不变,不变的温度即是熔点,由图丙可知,在BC段温度保持不变,则该晶体熔点为50℃,故A错误;
B.由图丙可知,BC段是晶体的熔化过程,晶体熔化过程吸收热量,温度保持不变,物体吸收了热量,内能一定增加,则该晶体材料的内能增大,故B错误;
C.分子热运动的剧烈程度与温度有关,温度越高,分子热运动越剧烈;在AB段温度升高,所以该晶体材料的分子热运动变剧烈,故C正确;
D.由图丙可知,当0.3kg晶体材料,由30℃加热到50℃,其吸收的热量为5.28×103J,根据Q=cmΔt可得,其比热容为
故D正确。
故选CD。
12.(2022·广东深圳·模拟预测)图甲是“比较不同物质吸热的情况”的实验装置,图乙是对应的温度-时间图象。下列说法正确的是( )
A.图甲中左边烧杯应再加一些水,使水和食用油的液面相平
B.用相同的电热器加热,是为了使水和食用油每秒吸收的热量相同
C.由图乙分析可知,水的吸热能力较弱
D.接下来可以换用不同液体进行实验,以使结论更具有普遍性
【答案】BD
【解析】A.我们使用相同的加热器通过加热时间的长短来比较吸热多少,这种方法叫转化法。比较物质吸热能力的2种方法:①使相同质量的不同物质升高相同的温度,比较吸收的热量(即比较加热时间),吸收热量多的吸热能力强;②使相同质量的不同物质吸收相同的热量(即加热相同的时间),比较温度的变化,温度变化小的吸热能力强。根据控制不同物质吸热能力的两种方法,要控制不同物质的质量相同,由得m=ρV,因水和食用油的密度不同,若甲中左边烧杯应再加一些水,使水和食用油的液面相平,水和食用油的体积相同,则两种物质质量不同,故A错误;
B.使用相同规格的电加热器分别对水和食用油加热,根据转换法,相同时间两种物质吸热相同,即使水和食用油每秒吸收的热量相同,故B正确;
C.由图乙知,升高相同的温度,水加热时间长,故水的吸热能力比煤油的吸热能力强,故C错误;
D.用归纳法得出普遍性的结论要满足2个条件:一是样本要有代表性,二是样本数量足够多。实验中换用不同液体进行多次实验,可以使结论更具有普遍性,故D正确。
故选BD。
三、填空题
13.(23-24九年级上·上海嘉定)嘉闵高架路北段二期工程项目的建成通车,使得嘉定区和虹桥枢纽之间的联系更加畅通。该项目全长6.46千米,如果一辆轿车以72千米/时的速度匀速通过长为2千米的平直路段,需 秒,以轿车为参照物,路边的桥栏是 (选填“运动”或“静止”)的,轿车发动机把燃料的内能转化为机械能的冲程是 冲程。
【答案】 100 运动 做功
【解析】[1]轿车的速度
轿车的运动时间
[2]以轿车为参考物,路边的桥栏的位置相对于轿车的位置发生改变,所以路边的桥栏是运动的。
[3]四冲程内燃机的四个冲程依次是:吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。其中把燃料释放的内能转化为机械能的冲程是做功冲程。
14.(22-23九年级上·广东清远)如图所示,把刀放在磨刀石上打磨时发热,这是通过 方式改变物体的内能;当用力磨刀时比较费劲,原因是增大 ,摩擦力也增大。经过打磨的刀使用起来非常锋利,这是因为压力相同的情况下,减小 ,增大压强。
【答案】 做功 压力 受力面积
【解析】[1]把刀放在磨刀石上打磨时发热,刀克服摩擦力做功,内能增大,这是通过做功方式改变物体的内能。
[2]用力磨刀时比较费劲,原因是接触面粗糙程度不变时,增大压力,摩擦力也增大。
[3]打磨的刀使用起来非常锋利,这是因为压力相同的情况下,受力面积减小,压强增大。
15.(22-23九年级上·广西百色)如图所示是我们在学习热学知识时做过的一些实验。
(1)如图甲所示,在研究水的沸腾实验中,某一时刻温度计示数,此时温度为 ℃;
(2)如图乙所示,试管内装些水,用软木塞塞住,加热使水沸腾,水蒸气会把软木塞冲出,在试管口处出现“白雾”,它是水蒸气遇冷 (填物态变化名称)形成的小水珠;
(3)如图丙所示,将活塞迅速下压,活塞对 (选填“硝化棉”或“筒内空气”)做功,使其内能增大,温度 ,硝化棉燃烧;
(4)某实验小组在“探究固体熔化时温度的变化规律”时,绘制出的图像如图丁所示,该物质是 (选填“晶体”或“非晶体”)。
【答案】 96 液化 筒内空气 升高 晶体
【解析】(1)[1]由图甲可知,温度计的分度值是1℃,温度计的示数是96℃。
(2)[2]由图乙可知,水蒸气的内能会转化为塞子的机械能,把塞子冲出,此时,周围的一团“白雾”,是水蒸气遇冷液化成的小水滴。
(3)[3][4]将活塞迅速下压,活塞对筒内空气做功,使其内能增大,温度升高,达到硝化棉的燃点,硝化棉燃烧。
(4)[5]由图丁可知,BC段物质吸收热量,温度保持不变,说明该物质是晶体。
16.(23-24九年级上·河南信阳)2023年10月26日神舟十七号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射,将航天员汤洪波、唐胜杰、江新林送入预定轨道。如图所示,长征二号F遥十七运载火箭升空时,燃料燃烧后通过做功,把 能转化为机械能。长征二号F遥十七运载火箭选用偏二甲肼为燃料,这是因为偏二甲肼具有较大的 ;在发射架下方的池子里储存大量的水,原因是水的 比较大,汽化时能吸收较多的热量,保护火箭发射架不被高温毁坏。
【答案】 内 热值 比热容
【解析】[1]长征二号F遥十七运载火箭升空时,燃料燃烧将化学能转化为内能,然后内能再转化为火箭的机械能。
[2]运载火箭用偏二甲肼为燃料是因为它有较大的热值,完全燃烧相同质量的偏二甲肼和其它燃料,偏二甲肼释放的内能较多。
[3]在发射架下方的池子里储存大量的水,是因为水的比热容较大,在相同条件下,可以吸收更多的热,从而保护发射塔不被高温烧毁。
17.(23-24九年级上·广东广州)如图,将活塞迅速向下压,玻璃筒底部的火柴头烧着了。这是因为活塞压缩空气时,空气的内能 ,温度 ;火柴头 (选填“吸收”“放出”) 热量,内能 ,温度达到燃点开始燃烧。此实验使火柴头燃烧起来的方式与 (选填“汽油机”“柴油机”)中燃料燃烧起来的方式相同。
【答案】 增加 升高 吸收 增加 柴油机
【解析】[1][2]活塞压缩空气,对空气做功,空气的内能增加,温度升高。
[3][4]原来火柴头与筒内空气温度相等,后来空气温度升高了,火柴头从空气中吸收热量,内能增加。
[5]通过压缩的方式使物体温度升高达到物质的燃点,使物质燃烧,这与柴油机中柴油燃烧方式相同。
18.(22-23九年级上·江苏苏州)如图为汽车液压刹车系统原理图,司机脚踩刹车踏板,使杠杆另一端的刹车总泵通过活塞推动管路中的刹车油挤压刹车卡钳内的刹车片,从而使刹车片与刹车盘紧压产生巨大的摩擦,促使车辆减速,该过程中通过 方式改变了刹车片和刹车盘的内能。此装置中刹车踏板部分为 杠杆(省力/费力/等臂)。
【答案】 做功 省力
【解析】[1]脚踩刹车踏板时,刹车过程中克服摩擦做功,汽车的机械能转化为内能,是通过做功方式改变了刹车片和刹车盘的内能。
[2]由图可知,O为支点,动力在最下端,阻力靠近O点,动力臂大于阻力臂,为省力杠杆。
19.(23-24九年级上·江苏连云港·期中)少数不法商贩将煤矸石(矿井下与煤共生一处的石块)破碎后掺在优质煤中高价销售给客户,客户为了防止上当,可以采用的方法是检测煤的 ;汽车发动机采用循环流动的水进行冷却,是因为水具有较大的 ;冬天寒冷的天气将双手冻僵,可以采取搓一搓来取暖,这是通过 的方式来增加物体内能。
【答案】 热值 比热容 做功
【解析】[1]燃料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。
[2]因为水的比热容大,根据可知,在吸收相同的热量、质量相等的时候,水的温度升高慢,所以汽车发动机采用循环流动的水进行冷却。
[3]改变内能的方式有做功和热传递,搓手来取暖是通过做功的方式增大物体内能。
20.(2023·重庆·二模)如图所示,“曲水流觞”是古代文人墨客诗酒唱酬的一种雅事。将酒盏漂浮在清冽的溪水上随溪流动,会降低酒的温度,这是通过 方式在改变酒的内能;酒盏里质量为100g的酒在漂流过程中,温度从30℃降低至25℃,会放出 J的热量。【c酒=3.4×103J/(kg·℃)】
【答案】 热传递 1.7×103
【解析】[1]将酒盏漂浮在清冽的溪水上随溪流动,会降低酒的温度,则酒放热,水吸热,这是通过热传递方式在改变酒的内能。
[2]酒盏里质量为100g的酒在漂流过程中,温度从30℃降低至25℃,放出的热量为
Q=c酒m(t﹣t0)=3.4×103J/(kg·℃)×0.1kg×(30℃﹣25℃)=1.7×103J
21.(22-23九年级上·黑龙江大庆)如图甲所示,是一款小型制冷空调风扇。在扇叶下方的水箱中加有冰块,冰块在水箱中因室温较高会发生 现象。当扇叶转动时水箱喷嘴会喷出水雾,水“雾”在风力作用下会加快发生 现象,这两种物态变化都会 大量的热量,达到降低室温的效果,若加入冰块质量为200g,在室温下从-10℃升温到0℃用时10min,然后又经过20min全部变成水,那么冰熔化时从室内至少吸收了 J的热量,(c冰=2.1×103J/kg℃),冰升温过程中吸收热量如果由热值为3×107J/kg的木材完全燃烧提供,那么需要木材质量至少为 g,如图乙单缸四冲程汽油机工作示意图,那么它正处在 冲程,若该汽油机转速为1200r/min,那么它每秒钟完成 个冲程,每分钟完成 次吸气冲程,它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】 熔化 汽化 吸收 8400 0.14 做功 40 600 比热容
【解析】[1]冰块是固体,冰块在水箱中因室温较高会吸收热量发生熔化现象。
[2]水雾是小水珠,是液态,会蒸发变成水蒸气,蒸发属于汽化的一种方式,加快空气流速会加快蒸发,所以水雾在风力作用下会加快发生汽化现象。
[3]熔化和蒸发物态变化都会吸收大量的热量,达到降低室温的效果。
[4]200g的冰,在室温下从-10℃升温到0℃,吸收的热量为
冰块在室温下从-10℃升温到0℃用时10min,然后又经过20min全部变成水,相同时间内冰吸收的热量相等,则冰在熔化过程中吸收的热量为
[5]冰升温过程中吸收热量如果由热值为3×107J/kg的木材完全燃烧提供,那么需要木材质量至少为
[6]如图,汽油机的两气门关闭,火花塞点火,活塞下行,为做功冲程。
[7][8]汽油机的一个工作循环为四个冲程,其中只有一个冲程为吸气冲程,飞轮转两周;若该汽油机转速为1200r/min,那么它每秒钟完成40个冲程,每分钟完成600次吸气冲程。
[9]用水循环带走汽油机产生的热量,这是利用了水的比热容较大的特性,相同质量的水和其它物质相比,升高相同温度时可以吸收更多的热量,达到更好的冷却效果。
四、实验题
22.(23-24九年级上·广东珠海)如图所示,小明用甲、乙、丙三套完全相同的装置,完成“比较不同物质的吸热本领”和“不同燃料的热值”两个热学实验:
(1)安装实验器材时,小明应按照 (选填“自上而下”或“自下而上”)的顺序进行;为了完成这两个实验,除了用完全相同的烧杯,还分别装入 和初温均相等的水和煤油。
(2)为了比较水和煤油的吸热本领,小明应选择甲、丙两套装置,通过 (选填“加热时间”或“温度计示数变化”)来比较水和煤油吸收热量的多少;为了比较不同燃料的热值,小明选择 两套装置。
(3)小明认为,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,原因是 (写出一种即可)。
(4)总结实验结论后,小明认为,沿海地区海陆风的形成与“地面和海水的吸热本领不同”有关,如图丁、戊所示是海陆风形成的示意图,其中 (选填“丁”或“戊”)图反映白天海风的形成。
【答案】 自下而上 质量 加热时间 乙、丙 大于 存在热量损失 戊
【解析】(1)[1]为了方便实验操作,保证用酒精灯的外焰加热,安装实验器材应该自下而上。
[2]为了比较物质的吸热能力,应该控制不同液体的质量和初温相同,加热相同的时间,比较升高的温度,温度升高越多的则吸热能力越弱;为了比较燃料的热值,控制同种液体的质量和初温相同,当质量相同的燃料完全燃烧后,比较液体升高的温度,升高的温度越高,吸收的热量越多,燃料的热值越大。
(2)[3]为了比较水和煤油的吸热本领,小明应选择甲、丙两套装置,相同加热时间吸收的热量相同,通过加热时间来比较吸收热量的多少。
[4]为了比较不同燃料的热值,应该选择燃料不同、相同液体的装置,比较相同液体升高的温度,要选择乙、丙两套装置。
(3)[5][6]由于热量损失和燃料不能完全燃烧,液体吸收的热量会少于燃料完全燃烧放出的热量。
(4)[7]沙子的吸热能力比水的吸热能力差,白天时,陆地的温度高于海水的温度,所以陆地上的热空气上升,海上的空气来补充,从而形成了海风。故应选戊图。
23.(23-24九年级上·河南安阳)实验小组利用如图甲所示的装置探究“水沸腾前后温度变化的特点”。
(1)实验中某时刻温度计的示数如图甲所示,此时水温是 ℃;
(2)图乙是小明绘制的温度随时间变化的图像,分析图像可知水沸腾时温度 ;
(3)如图丙所示,这是实验过程中观察到水中气泡上升过程的其中一种情况,此时水处于 (选填“沸腾前”或“沸腾时”)的状态;
(4)小组中两名同学选用的实验装置相同,他们绘制的水的温度随时间变化图像如图丁所示,造成图像不同的原因是水的 不同;
(5)小明利用图甲装置测量酒精的热值。测出酒精燃烧的质量和烧杯中水的质量,记录水升高的温度,从比热容表中查得水的比热容,利用公式Q=cmΔt算出了水吸收的热量,然后再利用公式计算出了酒精的热值。你认为他的计算结果 (选填“可靠”或“不可靠”),理由是 (写出一条即可)。
【答案】 93 (保持)不变 沸腾时 质量 不可靠 酒精燃烧放出的热量不能被水完全吸收(或酒精不能完全燃烧)
【解析】(1)[1]如图甲,温度计的分度值为1℃,由液面位置可知此时水温为93℃。
(2)[2]水沸腾后温度保持为99℃不变,故水沸腾时温度保持不变。
(3)[3]沸腾时,水蒸气不断进入气泡,使气泡变大,所以上方气泡大,故此时水处于沸腾时的状态。
(4)[4]如图丁,a比b温度上升快,是因为a的水质量小。
(5)[5][6]因为酒精不能完全燃烧,且酒精燃烧放出的热量不能被水完全吸收等原因,他的计算结果会偏小,不可靠。
24.(22-23九年级上·辽宁沈阳)如图所示,为了比较酒精和汽油的热值大小,某实验小组进行了以下实验。
(1)组装实验器材时,应按照 (选填“自下而上”或“自上而下”)的顺序;
(2)为了保证实验结论的可靠,实验中,除了控制酒精和汽油的质量相等外,还应控制两烧杯中水的初温和 相等;
(3)同时点燃两灯后,通过比较 (选填“水升高温度多少”或“加热时间长短”)来比较酒精和汽油燃烧放出热量的多少;当两灯的燃料全部燃烧完后,甲装置中温度计的读数是80℃,而乙装置中温度计的读数是90℃。由此判断 (选填“酒精”或“汽油”)的热值较大;
(4)另一组同学用同样的装置进行实验,发现两种燃料全部燃烧完时,两烧杯内的水都已经沸腾一段时间,此时,他们 (选填“能”或“不能”)比较出两种燃料的热值。
【答案】 自下而上 质量 水升高温度多少 汽油 不能
【解析】(1)[1]组装实验器材时,为了让火焰用外焰加热,温度计的玻璃泡浸没在液体中,应按照自下而上的顺序。
(2)[2](3)[3]为了保证实验结论的可靠,实验中,除了控制酒精和汽油的质量相等外,还应控制两烧杯中水的初温和质量相等,当相同质量的酒精与汽油完全燃烧时,比较水升高温度多少,水温升高多的装置中,水吸收热量较多,说明燃料释放的燃料较多,比较得出酒精与汽油的热值。
[4]当两灯的燃料全部燃烧完后,水的初温相同,甲装置中温度计的读数是80℃,而乙装置中温度计的读数是90℃,则乙装置中水升高温度较多,水的质量相同,由得,乙装置中,水吸收热量较多,乙装置燃料放出热量较多,酒精与汽油的质量相同,由得,汽油的热值较大。
(4)[5]另一组同学用同样的装置进行实验,发现两种燃料全部燃烧完时,两烧杯内的水都已经沸腾一段时间,水的初温与末温都相同,无法比较水吸收热量多少,无法比较燃料放出热量多少,此时他们不能比较出两种燃料的热值。
五、综合题
25.(23-24九年级上·陕西西安)抑尘车是通过喷洒液体实现抑制扬尘污染的特种车辆.某型号的抑尘车如图-1所示,它主要由摆臂式喷洒装置、储液罐、自行运载车辆及控制系统组成,其部分参数如图-2所示.
空载质量
12t
抑尘车水箱容积
最大喷水流量
200L/min
柴油机效率
40%
(1)抑尘车动力来自柴油机,它的做功冲程是将 能转化为 能;
(2)抑尘车在匀速直线行驶过程中,受到的阻力是整车总重的0.05倍,那么在装满水且无喷洒作业的情况下匀速直线行驶1km,牵引力所做的功是多小 ?(水的密度为,g取10N/kg)
(3)抑尘车执行喷洒作业时,柴油发动机输出的能量被分为两部分,一部分提供给抑尘车牵引力做功,另一部分提供给发电机,使发电机输出功率达到稳定的8kW,当喷雾机以最大射程和最大喷水流量工作时抑尘车达到最大能效(每秒喷水体积和最大射程的乘积与发电机输出功率的比值),柴油的热值为。
①当喷雾机最大射程为90m时,该抑尘车的最大能效是多少L∙m/kJ ?
②网上资料显示:抑尘车中发电机的效率在75%~90%之间。某次喷洒作业时该抑尘车匀速行驶20min,牵引力做的功为,消耗了4.15kg柴油(柴油完全燃烧)。请你通过计算判断抑尘车本次作业中的发电机的效率是否与网上信息相符 ?
【答案】 内 机械 37.5L∙m/kJ 相符
【解析】(1)[1][2]柴油机的做功冲程将内能转化为机械能,为柴油机提供动力。
(2)[3]装满水时,水的质量
抑尘车的总质量
m=m水+m1=8000kg+12000kg=20000kg
总重力
抑尘车匀速直线运动时,所受的牵引力等于阻力为
牵引力所做的功
(3)①[4]由表格数据知,该车每秒喷水体积
该车的最大能效
②[5]该车牵引力消耗柴油放出的热量
柴油机用来提供发电机和提供牵引力做有用功的部分能量
发电机消耗的能量
发电机所做的有用功
发电机的效率
本次作业中发电机的效率在75%~90%之间,与网上信息相符。
26.(23-24九年级上·山东青岛)在沿海地区,炎热、晴朗的天气里常出现“海陆风”。风,跟水源有关系,一般是由太阳辐射热引起的。在太阳的照射下,水源与陆地处温度不同,地表温度高的地方为低压区,反之为高压区;地表处的空气从高压区向低压区水平流动,就形成了“海陆风”。小蓝利用图甲所示的装置,探究“水和沙子吸热的情况”,依此研究海陆风的风向问题。
升高的温度/℃
5
10
15
20
加热水的时间/min
2.5
5
7.5
10
加热沙子的时间/min
0.5
1
1.5
2
(1)在两个相同的易拉罐内分别装入初温、 相同的沙子和水;
(2)用两盏相同的酒精灯分别同时加热水和沙子,水和沙子温度升高,内能 ,它们吸收热量的多少是通过 来反映的;
(3)加热过程中,需用玻璃棒不断搅拌,目的是使水和沙子 ;
(4)实验数据如上表所示,分析数据可得:沙子的比热容 (选填“大于”“小于”或“等于”)水的比热容;
(5)在沿海地区,炎热、晴朗的天气里,当出现图乙所示风向的海陆风时,通常 。
A.发生在白天,且陆地温度较高 B.发生在白天,且海水温度较高
C.发生在夜晚,且陆地温度较高 D.发生在夜晚,且海水温度较高
【答案】 质量 增大 加热时间 受热均匀 小于 D
【解析】(1)[1]根据比较不同物质吸热能力的方法,要控制不同物质的质量相同,故在两个相同的烧杯内分别装入初温、质量相同的沙子和水。
(2)[2]根据温度与内能的关系可知,加热相同的时间,两种物质吸热相同,温度升高,则内能增大。
[3]实验采用相同的酒精灯对其加热,加热时间越长,沙子和水吸收的热量就多,因此实验中用加热时间表示水和沙子吸热的多少。
(3)[4]为了使沙子和水受热均匀,实验中应该使用玻璃杯不断搅拌。
(4)[5]分析数据可知,对于质量相同的水和沙子,吸收相等的热量,升温较快的是沙子,在加热条件相同时,用的时间少,说明吸收的热量少,故沙子的比热容小于水的比热容。
(5)[6]水的比热容比泥土、沙石的大,白天太阳照射时,水面温度上升得慢,陆地温度上升得快,热空气上升,冷空气补充,风从海面吹向陆地,形成海风;晚上,气温下降,水面温度下降的慢,温度高一些,热空气上升,风从陆地吹向海面,形成陆风,由图可知,此时地面附近的空气从陆地吹向海洋,形成陆风,故出现如图所示风向时,通常发生在夜晚,且海水温度较高,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
27.(22-23九年级上·广东)某老师通过温度传感器监测密封针筒内气体的温度,在室温恒为T1的环境中,当他快速向下推动活塞压缩针筒内的气体后松手,活塞即刻被向上弹起,此过程中针筒内均处于密封,针筒内物质均处于气态,针筒内气体温度随时间变化图像如图所示。(由于气体分子间距离比较大,分子间作用力可以忽略不计,因此在实验过程中可以不考虑分子势能)
(1)密封气体在t2时刻的内能 t3时刻的内能(选填“>”、“<”、“=”);
(2)以下过程发生的能量转化与图丙相同的是 ;
A.0-t1过程 B.t1-t2过程 C.t2-t3过程 D.都没有
(3)活塞静止后,密封气体的温度最终保持在 。
A.T3 B.T2 C.T1 D.0℃
【答案】 > B C
【解析】(1)[1]物体的内能与它的温度、质量、状态有关,由题意可知,此过程中针筒内均处于密封,气态物质没有外漏,质量不变,针筒内物质均处于气态,状态不变,但观察坐标图,可知,t2时刻温度比t3时刻的高,因此t2时刻气体内能更大。
(2)[2]丙图是内燃机的压缩冲程,该过程是机械能转为内能,应该对应的是密封气体内能增加的那一段过程,观察坐标图,可知,这三个过程,只有t1-t2过程温度升高,内能增大,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
(3)[3]最终密封气体的温度会与室温达到平衡,即相等的状态,所以最终温度为T1,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
六、计算题
28.(23-24九年级上·安徽滁州)如今的环境污染问题比较严重,为保护环境,充分利用秸秆,在某市建了秸秆煤发电的工厂,已知秸秆煤的热值为。
(1)完全燃烧1kg的秸秆煤放出的热量完全被质量为200kg,初温为20℃的水吸收,可使水温升高多少摄氏度?
(2)该电厂年发电的总能量可达,若这些能量用于开动汽车,汽车匀速运动时,在水平地面上的牵引力为1000N,则这些能量能让汽车运动多远?
【答案】(1)25℃;(2)
【解析】解:(1)秸秆煤完全燃烧释放的热量
由题意可知,水吸收的热量为
由可得,水升高的温度
(2)根据可知,这些能量能让汽车运动的距离为
答:(1)可使水温升高25℃;
(2)这些能量能让汽车运动。
29.(23-24九年级上·福建泉州)图为某品牌家用燃气热水器。部分铭牌如下表,表中“额定热负荷”指的是每小时天然气燃烧提供给水的热量是5.67×107J;“额定产热水能力”指的是1min可以使8kg的水温度升高25℃。已知水的比热容为。求:
产品名称
燃气热水器
产品的编号
RUS-8FBC
气源
天然气
额定热负荷
额定产热水能力
水温升高25℃
8kg/min
(1)水温升高25℃时,1min内燃气热水器中水吸收的热量;
(2)水温升高25℃时,燃气热水器的热效率;(计算结果保留一位小数)
(3)在冬季温度可达0℃以下的地区,一定要对燃气热水器的进、出水管采取保暖措施,请用学过的物理知识解释这样做的原因。
【答案】(1);(2);(3)见解析
【解析】解:(1)内燃气热水器中水温度升高所吸收的热量
(2)天然气燃烧提供的热量
燃气热水器的热效率
(3)冬季温度可达0℃以下时,水会凝固成冰后,密度会变小,质量不变,由知道,体积会变大,可能会将水管胀裂,所以一定要对燃气热水器的进、出水管采取保暖措施。
答:(1)水温升高25℃时,1min内燃气热水器中水吸收的热量8.4×105J;
(2)水温升高25℃时,燃气热水器的热效率88.9%;
(3)见解析。
30.(23-24九年级上·安徽六安·阶段练习)一般小汽车每消耗1kg汽油就会排放2.3kg的二氧化碳气体,为了实现节能减排,各种新能源汽车相继出现,如图所示为某太阳能汽车,能将太阳能转换为电能储存起来供汽车行驶,真正实现了零排放。若该太阳能汽车行驶时受到的阻力恒为900N,某天接收到的太阳能为1.08×108J,可供汽车匀速行驶30km路程。求:
(1)该太阳能汽车匀速行驶30km过程中牵引力所做的功;
(2)该太阳能汽车太阳能转化为机械能的效率;
(3)相比较效率为30%的汽油车,牵引力做相同的功可以减少多少千克二氧化碳气体的排放?(汽油热值为4.6×107J/kg)
【答案】(1);(2)25%;(3)4.5kg
【解析】解:(1)该太阳能汽车匀速行驶时,牵引力与阻力是一对平衡力,即
F=f=900N
匀速行驶30km过程中牵引力所做的功为
(2)某天接收到的太阳能为
E=1.08×108J
该太阳能汽车太阳能转化为机械能的效率为
(3)如果是效率为30%的汽油车,牵引力做相同的功消耗的汽油质量为m,由于
所以
因为每消耗1kg汽油就会排放2.3kg的二氧化碳气体,消耗kg的汽油可以排放4.5kg的二氧化碳气体,太阳能汽车是零排放的,即可以减少4.5kg的二氧化碳气体排放。
答:(1)该太阳能汽车匀速行驶30km过程中牵引力所做的功为2.7×107J;
(2)该太阳能汽车太阳能转化为机械能的效率为25%;
(3)相比较效率为30%的汽油车,牵引力做相同的功可以减少4.5kg二氧化碳气体的排放。
31.(22-23九年级上·河南南阳)小明家新购买了一辆小汽车,小明查阅资料及说明书得到小汽车的部分数据如表所示,其中经济耗油量“(90km/h)10L/100km”,是指小汽车以90km/h的速度行驶100km,消耗汽油10L;
燃油
汽油
油箱容积V/L
40
燃油热值q/(J•kg-1)
4.5×107
发动机输出功率P/kW
22.5
空车质量m/t
1.5
经济耗油量
(90km/h)10L/100km
(1)给汽车提供动力的是发动机的 冲程;小汽车行驶一段路程后油箱中汽油减少,剩余汽油的热值 (选填“变大”、“变小”或“不变”);
(2)小汽车以90km/h的速度行驶100km发动机所做的功;
(3)小汽车以90km/h的速度匀速行驶100km的过程中发动机的热机效率。(ρ汽油=0.8×103kg/m3)
【答案】 做功 不变 9×107J 25%
【解析】解:(1)[1]发动机有四个冲程,其中的做功冲程是把内能转化为机械能,给汽车提供动力的是发动机的做功冲程。
[2]热值是燃料的特性,同种燃料的热值相同,小汽车行驶一段路程后油箱中汽油减少,剩余汽油还是汽油,燃料的种类没有变,则剩余汽油的热值不变。
(2)[3]由题意可知,小汽车以90km/h的速度行驶100km时,它需要的时间
再观察表格,可知道,汽车发动机的输出功率,那么汽车发动机所做的功
汽车发动机所做的功为9×107J。
(3)[4]由题意可知,小汽车以90km/h的速度匀速行驶100km的过程中,消耗汽油10L,ρ汽油=0.8×103kg/m3,则这些汽油的质量
燃油热值为4.5×107J/kg,这些燃料放出的热量
而上述说明,汽车发动机所做的功为,根据热机效率,可知道,发动机的热机效率
发动机的热机效率为25%。
答:(1)给汽车提供动力的是发动机的做功冲程;剩余汽油的热值不变;
(2)小汽车以90km/h的速度行驶100km发动机所做的功为9×107J;
(3)小汽车以90km/h的速度匀速行驶100km的过程中发动机的热机效率为25%。
七、科普阅读题
32.(22-23九年级上·江苏徐州)阅读短文,回答文后问题:
燃气热水器
燃气热水器是一种使用方便快捷,不受天气影响的家用热水设备,如图为燃气热水器的结构和工作原理示意图。热水器工作时,用电子点火器点火,燃气在燃烧器内燃烧,产生的1700℃的高温烟气。同时风机转动,使高温烟气上升到达热交换器,热交换器是回环形的金属管,冷水从A处流入管内,被管外的高温燃气加热,变成热水从为B处源源不断流出,温度降低后的烟气从排烟管排出。下表是一台燃气热水器的技术参数,其中“热水产出率”的含义是每分钟使水温升高25℃时的出水体积;“额定耗气量”的含义是热水器正常工作1小时消耗的燃气体积。
适用燃气
天然气
热值
额定耗气量
热水产出率
12L/min
(1)燃气燃烧把化学能转化为烟气的 能;
(2)在热交换器中冷水变热,使其内能改变的方式称为 ;
(3)根据表格中数据,该燃气热水器工作时,如果使水温升高25℃,则每分钟产生的热水吸收的热量为 J;[]
(4)天然气完全燃烧放出热量,没有完全被水吸收,热水吸收的热量和天然气完全燃烧放出的热量的比值称为效率,则该燃气热水器的效率为 。
【答案】 内 热传递 1.26×106 70%
【解析】(1)[1]燃料燃烧时,消耗化学能,产生内能,所以是将化学能转化为内能的过程。
(2)[2]在热交换器中,开水的内能转移到冷水中,是通过热传递的方式改变内能的。
(3)[3]当热水器热水产出率为12L/min时,水的质量为
每分钟水吸收的热量
(4)[4]由额定耗气量可知,每分钟的耗气量为
天然气完全燃烧,每分钟放出的热量
该燃气热水器的效率为
33.(23-24九年级上·山西大同)阅读短文,回答问题。
热转换效率之最——潍柴发动机
我国高热效率柴油机研发再次实现历史性突破。2022年1月8日上午,“科技革命与产业变革”潍柴动力全球首款本体热效率51.09%柴油机发布暨国家燃料电池技术创新中心和“氢进万家”科技示范工程运行情况座谈会在济南召开。记者从现场获悉,潍柴动力柴油机本体热效率全球首次达到51.09%,再次刷新全球纪录。
100多年来,行业内都在追求高热效率,但难度非常大。5年前要说柴油机热效率达到48%是没人相信的。潍柴去年实现了50.23%,就像百米赛跑进入了10秒。此次刷新纪录,难度就像百米跑要从10秒提升到9秒。别看从50.23%到51.09%只提高了不到1%,实际上难度非常大。51.09%热效率这一顶尖技术如果在全行业推广应用,将带来巨大的经济效益和社会效益。与市场现有主流产品(平均46%热效率柴油机)相比,51%热效率柴油机可实现油耗、二氧化碳排放分别降低10%,使我国每年可节油1600万吨,经济效益增长约1400亿元;二氧化碳排放量每年可减少5000万吨。
(1)潍柴动力柴油机本体热效率刷新全球纪录的值为 ;
(2)51.09%热效率柴油机的全行业推广可以为我国每年节油 万吨,这些柴油完全燃烧后放出的热量为 J(柴油的热值为4.2×107J/kg);
(3)随着科技的进步,热效率的纪录将会不断打破,请你说出要提高柴油机热效率的一种方法: 。
【答案】 51.09% 1600 6.72×1017 见解析
【解析】(1)[1]由题中信息知,潍柴动力柴油机本体热效率刷新全球纪录的值为51.09%。
(2)[2][3]由题意知51.09%热效率柴油机的全行业推广可以为我国每年节油1600万吨,这些柴油完全燃烧后放出的热量
Q放=mq=1600×107kg×4.2×107J/kg=6.72×1017J
(3)[4]机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比,所以减少热量的损失、使燃料充分燃烧、减少废气带走的热量、减少热机部件间的摩擦,都可以提高效率。
34.(2022·江苏徐州·中考真题)阅读短文,回答文后问题,
牛顿冷却定律
当一个物体表面温度比周围环境高时,就会向周围环境散热,散热快慢可以用单位时间内散失热量的多少来表示。英国物理学家牛顿提出:物体散热快慢与物体和周围环境的温度差成正比。后人研究发现,在温度差不太大的情况下(小于15℃),这个结论符合实际散热规律,称为牛顿冷却定律。如果散热快慢用q表示,则牛顿冷却定律可以表示为q=k(t物-t环),其中k是散热系数,与物体的表面性质、表面积、周围环境性质等因素有关,和物质种类无关,如果上述因素相同,不同物质的散热系数就相同。由于不同物质的比热容不同,即使散热快慢相同,它们降低相同温度需要的时同也不同,根据降温时间可以得到两种物质比热容的大小关系,从而可以进行比热容的测量。
(1)物体向周围散热,内能减少,这种改变内能的方式叫做 ;
(2)散热快慢q和下列概念中物理意义最接近的是 ;
A.速度 B.密度 C.功率 D.效率
(3)一个物体温度为30℃,周围环境温度保持20℃不变,此时物体的放热快慢为q。当物体温度降低到29℃时,散热快慢为 。
(4)如图甲所示,用两个同样的保温杯分别装满水和盐水,水和盐水的温度都是30℃,周围环境温度保持20℃不变,保温杯散开口,水和盐水温度随时间变化的图像如图乙所示已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),盐水的密度为1.1×103kg/m3,则盐水的比热容为 J/(kg·℃)。
【答案】 热传递 C 3.5×103
【解析】(1)[1]物体向周围散热,物体的内能转移到周围温度较低的物体上,内能减小,这种方式叫热传递。
(2)[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,功率是表示做功快慢的物理量,这三者的物理意义接近,速度单位m/s。功率单位与散热快慢单位都是J/s。因此只选C。故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
(3)[3] 当物体温度为30℃,周围环境温度为20℃时,根据牛顿冷却定律q=k(t物-t环)可得物体的散热系数
当物体温度降低到29℃时,散热快慢为
(4)[4]由图乙可知,水从30℃降到25℃放出的热量为
Q放=c水m水(t0水-t水)=4.2×103J/(kg·℃)×m水×(30℃-25℃)=4.2×103J/(kg·℃)×1.0×103kg/m3×V水×5℃
盐水从30℃降到25℃放出的热量为
Q放ˊ=c盐水m盐水(t0盐水-t盐水)=c盐水m盐水×(30℃-25℃)= c盐水×1.1×103kg/m3×V盐水×5℃
其中水和盐水降温时间分别为24min和22min,盐水和水的体积相同,所以放出的热量之比为
可求得盐水的比热容为3.5×103J/(kg·℃)
1
原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!
学科网(北京)股份有限公司
$$
专题02 内能与热机
考点一 内能的概念和改变内能的两种方式
1.(24-25九年级上·广东深圳)同学在瓶中加入少量水,做如图的实验,过程中下列说法不正确的是( )
A.不断的向瓶内打气,使得瓶内的气压增大,温度升高,内能增大
B.当瓶塞跳起来时,水蒸气对瓶塞做功,内能减小,可以看到瓶内出现“白雾”
C.白雾未消失时,如果马上盖上塞子,再次向瓶内打气,则会看到液化现象
D.此实验能说明做功可以改变物体的内能
2.(24-25九年级上·江苏南通)《天工开物》记载了古人采用摔打收获稻谷的场景,如图,下列对应过程描述了稻谷的能量变化不正确的是( )
A.扬起稻秆——势能增加 B.甩下稻秆——动能增加
C.击落稻谷——内能减小 D.摊开晾晒——内能增加
3.(2024·山西晋城·一模)“双减”政策下,要求中学生积极参与实践活动。小明在家中制作番茄炒蛋时的情景。下列关于此情景的分析正确的是( )
A.主要通过做功的方式增大番茄和鸡蛋的内能
B.从冰箱中刚拿出来的鸡蛋是没有内能的
C.看到的腾腾“热气”,实际上是水蒸气
D.香气四溢说明分子在做无规则运动
4.(24-25九年级上·山东济南)一体化压铸是指通过超大吨位压铸机,将原本几十上百个零件组成的复杂结构高度集合成一个,只要一次压铸成型就可以获得完整的零部件,显著减少了零件数量,简化了工序。超高的压力下,压铸机通过 的方式提高铸造金属内能,使其维持在液态,在填充模具的全部空间后,再进行冷却让液态的铸造金属 (填写物态变化的名称)。
5.(24-25九年级上·河南)艾灸作为中医养生项目,越来越受到人们的喜爱。如图,点燃艾条,我们能够看到袅袅升起的烟雾,这 (选填“是”或“不是”)扩散现象;整个房间里充满了艾草香味,这说明了分子 ;点燃的艾条靠近皮肤,身体感觉暖暖的,这是通过 的方式来增加皮肤的内能。
6.(23-24九年级上·安徽六安)一个标准大气压下,2kg、0℃的冰的内能 (选填“大于”、“等于”或“小于”)2kg、0℃的水的内能。
7.(22-23九年级上·河南信阳·开学考试)在学习改变物体的内能时,老师演示了两个实验。
(1)如图甲,在试管内装适量的水,用橡胶塞塞住管口,将水加热至沸腾,一段时间后管口的现象是 ,这个过程中,试管中水的内能是通过 的方式改变的;
(2)如图乙所示,把活塞迅速压下去,是通过 的方式使玻璃管内空气的内能 (选填“增加”或“减少”)的;随着温度 (选填“升高”或“降低”),达到硝化棉的着火点,观察到硝化棉燃烧。
考点二 热量和热值
8.(24-25九年级上·山东临沂)临沂炒鸡是一道经典美食。该菜选料精良,制作讲究,汤汁浓香,入口软嫩滑爽。烹制过程中有以下关键词:“铁锅木柴”、“热油爆炒”、“小火慢炖”、“大火收汁”。下列相关说法中正确的是( )
A.“铁锅木柴”,木柴燃烧越充分,木柴的热值就越高
B.“热油爆炒”,是利用了油的沸点高来提高烹饪温度
C.“小火慢炖”,锅里冒出的“白气”是水汽化形成的
D.“大火收汁”,可以使汤汁沸腾后能够继续升高温度
9.(2024·江苏南通·中考真题)《天工开物》记载了古人炒蒸油料的场景,如图,下列过程与物理知识对应不正确的是( )
A.加热——木炭燃烧时热值不变 B.蒸煮——油料含有的热量增加
C.翻炒——目的使油料受热均匀 D.飘香——分子在做无规则运动
10.(23-24九年级上·山东德州)涮火锅是人们喜爱的美食之一,人们喜欢在火锅中添加各种食材,其中冻豆腐更是东北人冬天喜爱的一种食材。关于吃火锅的情景下列说法正确的是( )
A.在涮火锅的过程中,温度由锅传递给里面的汤料
B.冻豆腐中的冰在熔化的过程中,内能增加,温度不变
C.吃火锅时,油溅到衣服上很难洗掉,此时分子间只有引力,没有斥力
D.往火锅里加食材,食材的温度升高,食材含有的热量增大
11.(24-25九年级上·山东济宁)某科创兴趣小组,利用课后服务进行了系列探究活动。
(1)在探究“水的沸腾特点”实验中,实验装置和某时刻温度计示数如图1所示,则此时测得的温度为 ℃;
(2)利用测量的数据画出“温度-时间”图像如图2所示,由此说明:水沸腾后温度变化特点是 ;
(3)图3是他们比较燃料a和燃料b的热值大小的实验装置,实验装置完全相同。实验中,燃料完全燃烧放出热量的多少是通过观察 来反映的。
12.(24-25九年级上·福建漳州)小明用甲、乙、丙三图中的装置进行探究实验。
(1)为比较不同燃料的热值,应选择图甲和图 进行实验;实验中通过 来比较两种燃料的热值大小;
(2)在烧杯内加入初温和质量相同的水,当燃料都燃尽后,小明根据各个时刻烧杯中的水温,绘制了如图丁所示的图像(燃料1对应的图像①、燃料2对应的图像②),则可初步判断燃料 的热值大;
(3)为比较不同物质的比热容,应选择图甲和图 实验,通过 来比较物质吸收热量的多少;
(4)为比较不同物质的比热容,取质量相同的液体a和液体b进行实验,并记录数据如下表所示,分析可知:质量相同的液体a和液体b,加热相同时间时,液体 温度变化小,比热容 。
加热时间/min
0
1
2
3
4
液体a
30
45
60
75
90
液体b
30
40
50
60
70
考点三 物质的比热容和热量的计算
13.(24-25九年级上·云南昆明)陆游曾说“蜀中有夹瓷盏,注水于盏唇窍中,可省油之半。”油灯的两个油碟叠在一起,边沿密封,侧面开一个小孔,从孔中向夹层注入清水,再往油碟里倒入灯油,这样做能够节省灯油。图甲是一盏省油灯,图乙是其示意图。省油灯点燃后( )
A.水含有的热量增加
B.做功改变了水的内能
C.水吸热可以减缓灯油的蒸发
D.灯油燃烧放热后比热容变小
14.(24-25九年级上·湖北武汉)唐宋时期,蜀地工匠发明了独具特色的省油灯,如图所示。南宋诗人陆游在《老学庵笔记》说:“蜀中有夹瓷盏,注水于唇窍中,可省油之半。”使用此灯时往上方容器中注油,往下方夹层中注水,“省油”的主要原因是减少燃油的蒸发。下列说法正确的是( )
A.灯点燃后,油的温度升高,含有的热量逐渐增大
B.灯点燃后,水吸收热量,其内能一定比油的内能大
C.灯点燃后,水的内能是通过热传递的方式增大的
D.水的比热容较大,使油的温度升高较快
15.(2024·湖北·中考真题)如图甲,利用相同规格的加热器加热等质量的a、b两种液体,得到温度随时间变化的图像如图乙,分析可知( )
A.相同时间内a中加热器产生的热量比b中的多
B.a和b的吸热能力都随着温度的升高不断增大
C.升高相同温度a所用时间比b少,a的吸热能力比b弱
D.相同时间内a升高的温度比b多,a的吸热能力比b强
16.(2024·湖北孝感·一模)如图是古代的省油灯,使用时往上方容器中注油,往下方夹层里注水,油灯就发光了。南宋诗人陆游在《老学庵笔记》说:“书灯勿用铜盏,惟瓷盏最省油。蜀中有夹瓷盏,注水于唇窍中,可省油之半。”c陶瓷>c铜,下列说法错误的是( )
A.陶瓷的比热容比铜大,从相同大小的火焰吸收相同的热量,陶瓷升温比铜慢
B.冷水吸收热量,进一步降低了油的温度
C.瓷质省油灯中油的温度比铜质普通油灯中油的温度低,油蒸发慢,因此省油
D.在燃烧过程中,油的密度、热值和比热容都变小
17.(24-25九年级上·江苏泰州)跑步是一项很好的健身方式。小明体重为50kg,他佩戴华为运动手环以某一速度匀速跑,计步器显示跑了5000步,所用时间为40min,跑步过程中克服重力做功时消耗的能量为30千卡,查阅资料了解到,卡路里也是能量的单位,简称卡,1g水温度升高1℃吸收的热量为1卡(1千卡=103卡)。若不计能量损耗,小明这段时间内克服重力做的功为 J,跑步功率的平均值为 W,每跑一步身体重心上升的高度约为 cm。(最后一空结果保留整数位)[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),g取10N/kg]
18.(2024·江苏镇江·中考真题)为比较A、B两保温杯的保温性能,小红在两个保温杯中分别倒入相同温度的热水,用温度计测量其初温,示数如图1所示, ℃。绘制水温随时间的变化图像如图2所示,A杯中水放出的热量为 。保温性能更好的是 (选填“A”或“B”)杯。[]
19.(24-25九年级上·广东广州)在“探究不同物质吸热升温现象”与“比较不同燃料燃烧放出热量”的实验中。
(1)在“探究不同物质吸热升温现象”与“比较不同燃料燃烧放出热量”这两个实验中,除图中所示测量工具外,都还需要的测量工具还有 ;“比较不同燃料燃烧放出热量”的实验,应选择的器材组合是 (在“A”、“B”、“C”、“D”中选填两个序号);
(2)“探究不同物质吸热升温现象”的实验中,“物质吸收的热量”是通过 来反映的;“比较不同燃料燃烧放出热量”的实验中,通过比较 来比较燃料燃烧放出热量的多少,两个实验中都需要控制不变的量有 (三个空均选填序号)。
①燃料质量 ②吸热物质的质量 ③加热时间 ④温度计示数的变化
(3)小宁同学选用上述合适器材做“探究不同物质吸热升温现象”实验中,规格相同的两个烧杯中分别装有甲、乙两种液体,m甲=m乙=100g,得到如图所示的温度与加热时间的图线。从图可知,甲的比热容 乙的比热容。(选填“大于”、“等于”或“小于”)
前6min甲乙两杯液体吸收的热量为1.26×104J,该过程中忽略液体蒸发且加热装置产生的热量全部被液体吸收,求甲液体比热容的大小为多少?请写出具体计算步骤 。
20.(24-25九年级上·湖北黄冈)2024年6月,中国商飞公司两架飞机,圆满完成首次加注可持续航空燃料演示飞行任务,其使用的原料来自餐余废油,让曾经的餐桌噩梦“地沟油”华丽转身。据了解,按照现有生产工艺技术,1吨地沟油原料可生产0.85吨生物柴油,热值可达,每吨生物柴油可减排3吨左右二氧化碳。
(1)生物柴油燃烧将化学能直接转化为 能,优点是: 。
(2)我国每年产生的地沟油约400万吨,若将这些地沟油的20%制成生物柴油,完全燃烧释放的热量是多少?
(3)2024年上海使用生物柴油的车辆已经超过500万车次,平均每辆车一次性加油计,仅此一项每年就能为上海实现减排二氧化碳多少千克?( g取)
21.(24-25九年级上·黑龙江哈尔滨)如图是净含量为1L的某饮料包装盒上的营养成分表,请根据信息回答下列问题:
营养成分表
项目每100mLNRV%
能量160kJ 2%
蛋白质0g 0%
脂肪0g 0%
碳水化合物9.4g 3%
钠0mg 0%
(1)一整盒饮料的质量是 kg(饮料密度是)
(2)一整盒温度为25℃的饮料放到电冰箱后,温度降低到5℃,这个过程中饮料的内能是通过 方式减小的,饮料的内能减少了 J。【饮料的比热容为;
(3)一整盒该饮料提供的能量相当于完全燃烧多少克酒精放出的热量。(酒精的热值是3.0×107J/kg)(结果保留整数)
22.(24-25九年级上·山东青岛)一辆燃油卡车,其燃油机的效率为36%,燃油的热值q取。据统计,每燃烧lkg燃油约排放3.3kg二氧化碳。为实现碳达峰、碳中和的目标,使用氢燃料电池的交通工具不断丰富。若此卡车以氢燃料电池为动力,它的功率为200kW,在水平路面上匀速行驶36km用时0.5h,与使用燃油相比,这一过程可减排二氧化碳的质量为多少?(计算结果保留一位小数)
23.(24-25九年级上·湖北武汉)折叠卡式炉具有重量轻,燃烧效率高,携带方便的优势,是露营爱好者常选的炉具装备之一,它不仅能解决户外吃上热饭的问题,更能提升户外露营的幸福指数。某款折叠卡式炉,采用丁烷气体作为燃料,气罐中装有250g丁烷,在炉头处可完全燃烧每秒释放3500J的热量。标准大气压下烧开水壶中初温为25℃,质量为1kg的水用时仅需3分钟。则:
(1)壶中水烧开需要吸收多少J热量?
(2)此款卡式炉烧水的热效率是多少?
(3)若将此款卡式炉的热效率提高10%,烧开同样的水可节约多少g丁烷燃料?(丁烷的热值是)
24.(24-25九年级上·云南保山)阅读材料,回答问题。
环境保护
水污染主要是由人类活动产生的污染物造成,它包括工业污染、农业污染和生活污染三大部分。日趋加剧的水污染,已对人类的生存安全构成重大威胁,成为人类健康、经济和社会可持续发展的重大障碍。据世界权威机构调查,在发展中国家,各类疾病有80%是因为饮用了不卫生的水而传播的,每年因饮用不卫生水至少造成全球2000万人死亡,因此,水污染被称作“世界头号杀手”。
(1)水污染包括工业污染、农业污染和 三大部分;
(2)内地昼夜的气温变化大于沿海昼夜气温变化,这是因为 ;
(3)大自然中水循环是由水的“三态”变化构成的,天上的白云是由水蒸气遇冷液化成小水滴或遇冷 (选填“汽化” “液化”或“凝华”)成小冰晶形成的;
(4)太阳能的开发与利用可以减小环境污染。太阳能热水器就是利用太阳能的一个装置,太阳能热水器将 20kg 水从 20℃加热到 60℃需要吸收的热量为 J。
考点四 热机和热效率
25.(24-25九年级上·辽宁沈阳)以下四图中是关于内能及其利用中设想的例子,其中说法正确的是( )
A.甲图中,火箭升空时,燃料减少的化学能等于火箭增加的机械能
B.乙图中,小球弹跳的高度逐渐降低,是因为有一部分机械能凭空消失了
C.丙图中,寒冷的天气里搓手取暖,是通过做功的方式增大手的内能的
D.丁图中,水沸腾时,水蒸气顶起壶盖的过程,类似于汽油机的排气冲程
26.(24-25九年级上·安徽合肥)老师上物理时课演示:反复弯折铁丝后,让小华用手摸弯折部分,小华发现弯折部分的温度会升高,内能增大,这个过程类似于汽油机的 冲程。
27.(24-25九年级上·江苏常州)(1)如图所示为汽车发动机的 冲程,其能量转化情况是 能转化为 能;若该单缸四冲程汽油机飞轮的转速为2400r/min,则该汽油机每秒经历 次该冲程,活塞往复 次。
(2)汽车散热器常用水作为冷却剂,这是利用了水的比热容较 (选填“大”或“小”)的特点。一段时间后水量减少,剩下的水比热容 (选填“变大”、“不变”或“变小”),当汽车散热器散热时,通过 方式改变了水的内能。
(3)汽车的发动机工作时,当汽油在发动机内燃烧不充分时都会冒出“黑烟”,这时汽油的热值 (选填“变大”“不变”或“变小”),发动机的效率会 (选填“变大”“不变”或“变小”)
(4)某杂志曾评出一个奇思妙想的发明——“六冲程引擎”。在这种引擎完成四冲程工作后,会把水注入汽缸,让水瞬间变成水蒸气,从而带动活塞运动,产生第五冲程,为汽车提供动力。第六冲程让水蒸气进入冷凝器,变成可再次注入汽缸的水。“六冲程引擎”中的第五冲程相当于四冲程汽油机的 冲程,该冲程中将 能转化为 能。
28.(24-25九年级上·湖北襄阳)2024年6月5日,中国商飞公司一架ARJ21支线飞机和一架C919大型客机,分别从上海浦东机场和山东东营机场起飞,圆满完成首次加注可持续航空燃料(SAF)演示飞行任务,展现了加注SAF后两型国产商用飞机的良好飞行性能(如图甲所示),而飞行中使用的SAF原料来自俗称“地沟油”的餐余废油(如图乙)。此次两型国产商用飞机演示飞行所使用的SAF,采用了中国石化自主研发生物航煤生产技术。生产过程中,餐余废油经回收处理后,在中国石化镇海炼化建成的国内第一套生物航煤工业装置进行加工,产出生物航煤,实现绿色资源化利用。相较于传统的化石燃料,SAF从原材料收集到最终用户使用的整个过程中产生的碳排量,最高可减少85%。飞机每消耗一吨航空燃油,就将产生3.14t二氧化碳。若一架C919大型客机在某段航行过程中,2h沿水平方向匀速直线航行了1800km,燃烧航空燃料(SAF)10t,此过程中飞机发动机的功率恒为,航空燃料(SAF)的热值为。求在本段航行中:
(1)飞机的飞行速度;
(2)飞机发动机的热效率;
(3)燃烧10t航空燃料(SAF)比燃烧等量的航空燃油最高可以减少多少碳排放?
(4)为减少碳排放,请你提出倡议语(一条即可)。
29.(24-25九年级上·福建福州)某高校科研人员为藏区某县设计了太阳能供暖蓄热系统,该系统由集热、蓄热和供暖三部分组成,其基本工作过程如图所示。
该太阳能集热板有效接收太阳能的面积为,太阳能的接收功率为。若某一天太阳光照10h,集热板中的水获得的热量通过热交换器,一部分能量通过供暖管道输给全县的用户全天取暖后,剩余能量还使得蓄水箱中所储存的的水温度升高10℃,用以解决阴雨天集热板无法供热问题。求这一天内:
(1)该集热板接收了多少J的太阳辐射能量?
(2)集热板中的水获得了的热量,则集热板的效率是多少?
(3)蓄水箱中的水温度升高10℃时吸收了多少J的热量?[水的比热容]
(4)若不考虑热交换器和各供暖管道产生的热损失,则全县用户取暖时获得的热量相当于完全燃烧多少的天然气放出的热量?(天然气热值)
30.(24-25九年级上·江苏无锡)如图甲为柴油打桩机结构图,打桩锤和锤座可以沿支撑架上下滑动.启动时,用起重机把打桩锤提到一定高度后释放,如图乙所示,打桩锤下方有个半开放的气缸,下落时,锤座中间的活塞与气缸吻合,活塞压缩气缸内气体使其温度急剧升高至柴油的燃点,位于活塞中间的喷油嘴喷出柴油,柴油燃烧爆发出的推力将桩柱下压,同时也将打桩锤再次顶起一定高度,排出废气,吸入新鲜空气,以此往复,把桩柱打入地底。如图丙所示,打桩机喷射燃油的动力来自于一个L型杠杆,其放大图如图丁所示。当打桩锤下落时,表面有个突起的圆柱形结构,会给杠杆上端斜面一个垂直于斜面的力F1,驱动杠杆逆时针转动,A点带动油泵活塞下移,柴油从喷油嘴喷出。
(1)启动时,提高打桩锤是为了让其获得 能。打桩锤下落时,锤座与气缸吻合到柴油点燃前的过程相当于汽油机的 冲程;
(2)L型杠杆中AO⊥OB,AO=10cm,OB=20cm,当圆柱结构给L型杠杆斜面B点的力F与OB夹角θ=60°,F1=500N,则油泵活塞对A点的压力为多大 ?
(3)图中打桩机的打桩锤的质量高达8t,锤座质量m=26t,启动后,将长12m,质量为8t的桩柱打入地下,本次打桩过程中,大地对桩柱的阻力为3×106N,将桩柱完全打入地下需要消耗柴油3.6kg,已知柴油的热值为4.3×107J/kg。则:
①打桩过程中,至少要给桩柱多大的打击力 ?
②打桩机气缸工作的效率至少为多少 ?
一、单选题
1.(23-24九年级上·云南)近些年,国家倡导“节能减排”,大力推广电动或混动汽车作为人们的代步工具,混动模式行驶时,传统热机(汽油机或柴油机)工作,既可以给汽车行驶提供能量,还可以给蓄电池充电,下列说法正确的是( )
A.汽油机或柴油机工作时,在吸气冲程时吸入的都是空气和燃料的混合物
B.柴油机的效率越高,则表示内燃机做功越快
C.传统燃油汽车在爬斜坡时,汽油燃烧不充分,排气管冒黑烟,此时发动机的效率降低
D.柴油机汽缸顶部有火花塞
2.(23-24九年级上·湖南湘西)下列说法正确的是( )
A.高温铁块放入冷水中,当热传递停止时铁块和水的内能一定相同
B.不能喝刚烧开的水,是因为它的热量太大
C.用天然气烧水,天然气燃烧不充分时,其热值不变
D.热机消耗的燃料越多,效率就越低
3.(23-24九年级上·贵州贵阳)炎热夏季,冷饮店售卖的冰镇饮料深受大众喜爱。制作饮料时往往在其中放入冰块,这主要是因为( )
A.冰比热容大于水 B.冰的内能为零
C.冰含有的热量少 D.冰熔化时吸热
4.(23-24九年级上·安徽阜阳)小明利用如图甲、乙所示的装置探究改变物体的内能和热机工作原理的两个演示实验。关于这两个实验的操作、实验现象的说法不正确的是( )
A.塞子冲出前,烧瓶和试管内气体的热量都增加
B.两个图中塞子冲出过程烧瓶和试管内气体的温度均降低
C.乙图中水蒸气推动瓶塞过程的能量转化与热机做功冲程的能量转化相同
D.酒精灯里面酒精燃烧的过程中,酒精的热值和比热容都不变
5.(23-24九年级上·山东临沂)2023年9月21日空中课堂,航天员桂海潮在演示“球形火焰实验”,如图所示。下列说法错误的是( )
A.未点燃的蜡烛有内能,蜡烛燃烧后内能不变
B.火柴头燃烧时,化学能转化为内能
C.桂老师擦燃火柴是通过做功的方式改变火柴头的内能
D.将蜡烛点燃是用热传递的方式增加内能的
6.(23-24九年级上·福建三明)二氟甲烷(简称R32)制冷剂近年来逐渐应用于空调中,它能够快速降温从而节省能源。空调制冷原理简化如图7,则制冷剂R32( )
A.经过蒸发器的过程中,放出热量 B.经过压缩机压缩后,内能减少
C.经过冷凝器的过程中,发生液化 D.经过膨胀阀后,发生升华
7.(23-24九年级上·广东广州)镓是灰蓝色或银白色的金属,元素符号Ga,它的熔点是29. 7℃,沸点是2403℃。如图所示,一块金属镓放在手心,温度由20℃升高到29. 7℃并保持一段时间后升温至36℃。在此过程中下列说法中正确的是( )
A.镓的分子动能保持不变
B.镓的内能先增大后不变再增大
C.镓吸收热量,内能不断增大
D.镓从手吸热的原因是手的内能大于镓的内能
二、多选题
8.(23-24九年级上·山东济南)2023年10月26日11时14分,中国酒泉卫星发射中心,搭载着汤洪波、江新林和唐胜杰3名航天员的神舟17号飞船,由“神箭”长征2F火箭顺利发射升空,直奔天宫空间站而去。下列说法正确的是( )
A.长征二号F火箭采用燃料的热值很大 B.在燃料燃烧时,将化学能转化为内能
C.在火箭发射时看到的“白气”是水蒸气 D.火箭属于热机,将内能转化为机械能
9.(23-24九年级上·河南新乡)下列由日常生活联想到的物理知识中,错误的是( )
A.冬天菜窖里放几桶水防止蔬菜冻坏是因为水的比热容较大的缘故
B.很难将铁丝拉长,说明分子间存在引力
C.冬天搓手取暖是通过做功改变了手的内能
D.燃放烟花时有大量烟雾飘散这是扩散现象
10.(23-24九年级上·山东潍坊)在学习完《热机》后,某同学设计了实验来演示热机的工作原理,如图所示,用酒精灯加热试管使水沸腾,水蒸气驱动叶轮转动,下列关于该实验分析正确的是( )
A.加热试管使水沸腾,是通过热传递的方式改变水的内能
B.叶轮转动时,水蒸气的内能转化为叶轮的机械能
C.加热过程中,酒精灯中的酒精内能不变,热值变小
D.增大酒精灯的火焰,可提高该装置的效率
11.(2023·山东潍坊·中考真题)图甲所示为一款新型水杯,将沸水倒入杯中,轻摇几下后,水温便可降至左右,并能保温3小时。图乙为其内部结构图,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0.3kg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 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
12.(2022·广东深圳·模拟预测)图甲是“比较不同物质吸热的情况”的实验装置,图乙是对应的温度-时间图象。下列说法正确的是( )
A.图甲中左边烧杯应再加一些水,使水和食用油的液面相平
B.用相同的电热器加热,是为了使水和食用油每秒吸收的热量相同
C.由图乙分析可知,水的吸热能力较弱
D.接下来可以换用不同液体进行实验,以使结论更具有普遍性
三、填空题
13.(23-24九年级上·上海嘉定)嘉闵高架路北段二期工程项目的建成通车,使得嘉定区和虹桥枢纽之间的联系更加畅通。该项目全长6.46千米,如果一辆轿车以72千米/时的速度匀速通过长为2千米的平直路段,需 秒,以轿车为参照物,路边的桥栏是 (选填“运动”或“静止”)的,轿车发动机把燃料的内能转化为机械能的冲程是 冲程。
14.(22-23九年级上·广东清远)如图所示,把刀放在磨刀石上打磨时发热,这是通过 方式改变物体的内能;当用力磨刀时比较费劲,原因是增大 ,摩擦力也增大。经过打磨的刀使用起来非常锋利,这是因为压力相同的情况下,减小 ,增大压强。
15.(22-23九年级上·广西百色)如图所示是我们在学习热学知识时做过的一些实验。
(1)如图甲所示,在研究水的沸腾实验中,某一时刻温度计示数,此时温度为 ℃;
(2)如图乙所示,试管内装些水,用软木塞塞住,加热使水沸腾,水蒸气会把软木塞冲出,在试管口处出现“白雾”,它是水蒸气遇冷 (填物态变化名称)形成的小水珠;
(3)如图丙所示,将活塞迅速下压,活塞对 (选填“硝化棉”或“筒内空气”)做功,使其内能增大,温度 ,硝化棉燃烧;
(4)某实验小组在“探究固体熔化时温度的变化规律”时,绘制出的图像如图丁所示,该物质是 (选填“晶体”或“非晶体”)。
16.(23-24九年级上·河南信阳)2023年10月26日神舟十七号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射,将航天员汤洪波、唐胜杰、江新林送入预定轨道。如图所示,长征二号F遥十七运载火箭升空时,燃料燃烧后通过做功,把 能转化为机械能。长征二号F遥十七运载火箭选用偏二甲肼为燃料,这是因为偏二甲肼具有较大的 ;在发射架下方的池子里储存大量的水,原因是水的 比较大,汽化时能吸收较多的热量,保护火箭发射架不被高温毁坏。
17.(23-24九年级上·广东广州)如图,将活塞迅速向下压,玻璃筒底部的火柴头烧着了。这是因为活塞压缩空气时,空气的内能 ,温度 ;火柴头 (选填“吸收”“放出”) 热量,内能 ,温度达到燃点开始燃烧。此实验使火柴头燃烧起来的方式与 (选填“汽油机”“柴油机”)中燃料燃烧起来的方式相同。
18.(22-23九年级上·江苏苏州)如图为汽车液压刹车系统原理图,司机脚踩刹车踏板,使杠杆另一端的刹车总泵通过活塞推动管路中的刹车油挤压刹车卡钳内的刹车片,从而使刹车片与刹车盘紧压产生巨大的摩擦,促使车辆减速,该过程中通过 方式改变了刹车片和刹车盘的内能。此装置中刹车踏板部分为 杠杆(省力/费力/等臂)。
19.(23-24九年级上·江苏连云港·期中)少数不法商贩将煤矸石(矿井下与煤共生一处的石块)破碎后掺在优质煤中高价销售给客户,客户为了防止上当,可以采用的方法是检测煤的 ;汽车发动机采用循环流动的水进行冷却,是因为水具有较大的 ;冬天寒冷的天气将双手冻僵,可以采取搓一搓来取暖,这是通过 的方式来增加物体内能。
20.(2023·重庆·二模)如图所示,“曲水流觞”是古代文人墨客诗酒唱酬的一种雅事。将酒盏漂浮在清冽的溪水上随溪流动,会降低酒的温度,这是通过 方式在改变酒的内能;酒盏里质量为100g的酒在漂流过程中,温度从30℃降低至25℃,会放出 J的热量。【c酒=3.4×103J/(kg·℃)】
21.(22-23九年级上·黑龙江大庆)如图甲所示,是一款小型制冷空调风扇。在扇叶下方的水箱中加有冰块,冰块在水箱中因室温较高会发生 现象。当扇叶转动时水箱喷嘴会喷出水雾,水“雾”在风力作用下会加快发生 现象,这两种物态变化都会 大量的热量,达到降低室温的效果,若加入冰块质量为200g,在室温下从-10℃升温到0℃用时10min,然后又经过20min全部变成水,那么冰熔化时从室内至少吸收了 J的热量,(c冰=2.1×103J/kg℃),冰升温过程中吸收热量如果由热值为3×107J/kg的木材完全燃烧提供,那么需要木材质量至少为 g,如图乙单缸四冲程汽油机工作示意图,那么它正处在 冲程,若该汽油机转速为1200r/min,那么它每秒钟完成 个冲程,每分钟完成 次吸气冲程,它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。
四、实验题
22.(23-24九年级上·广东珠海)如图所示,小明用甲、乙、丙三套完全相同的装置,完成“比较不同物质的吸热本领”和“不同燃料的热值”两个热学实验:
(1)安装实验器材时,小明应按照 (选填“自上而下”或“自下而上”)的顺序进行;为了完成这两个实验,除了用完全相同的烧杯,还分别装入 和初温均相等的水和煤油。
(2)为了比较水和煤油的吸热本领,小明应选择甲、丙两套装置,通过 (选填“加热时间”或“温度计示数变化”)来比较水和煤油吸收热量的多少;为了比较不同燃料的热值,小明选择 两套装置。
(3)小明认为,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,原因是 (写出一种即可)。
(4)总结实验结论后,小明认为,沿海地区海陆风的形成与“地面和海水的吸热本领不同”有关,如图丁、戊所示是海陆风形成的示意图,其中 (选填“丁”或“戊”)图反映白天海风的形成。
23.(23-24九年级上·河南安阳)实验小组利用如图甲所示的装置探究“水沸腾前后温度变化的特点”。
(1)实验中某时刻温度计的示数如图甲所示,此时水温是 ℃;
(2)图乙是小明绘制的温度随时间变化的图像,分析图像可知水沸腾时温度 ;
(3)如图丙所示,这是实验过程中观察到水中气泡上升过程的其中一种情况,此时水处于 (选填“沸腾前”或“沸腾时”)的状态;
(4)小组中两名同学选用的实验装置相同,他们绘制的水的温度随时间变化图像如图丁所示,造成图像不同的原因是水的 不同;
(5)小明利用图甲装置测量酒精的热值。测出酒精燃烧的质量和烧杯中水的质量,记录水升高的温度,从比热容表中查得水的比热容,利用公式Q=cmΔt算出了水吸收的热量,然后再利用公式计算出了酒精的热值。你认为他的计算结果 (选填“可靠”或“不可靠”),理由是 (写出一条即可)。
24.(22-23九年级上·辽宁沈阳)如图所示,为了比较酒精和汽油的热值大小,某实验小组进行了以下实验。
(1)组装实验器材时,应按照 (选填“自下而上”或“自上而下”)的顺序;
(2)为了保证实验结论的可靠,实验中,除了控制酒精和汽油的质量相等外,还应控制两烧杯中水的初温和 相等;
(3)同时点燃两灯后,通过比较 (选填“水升高温度多少”或“加热时间长短”)来比较酒精和汽油燃烧放出热量的多少;当两灯的燃料全部燃烧完后,甲装置中温度计的读数是80℃,而乙装置中温度计的读数是90℃。由此判断 (选填“酒精”或“汽油”)的热值较大;
(4)另一组同学用同样的装置进行实验,发现两种燃料全部燃烧完时,两烧杯内的水都已经沸腾一段时间,此时,他们 (选填“能”或“不能”)比较出两种燃料的热值。
五、综合题
25.(23-24九年级上·陕西西安)抑尘车是通过喷洒液体实现抑制扬尘污染的特种车辆.某型号的抑尘车如图-1所示,它主要由摆臂式喷洒装置、储液罐、自行运载车辆及控制系统组成,其部分参数如图-2所示.
空载质量
12t
抑尘车水箱容积
最大喷水流量
200L/min
柴油机效率
40%
(1)抑尘车动力来自柴油机,它的做功冲程是将 能转化为 能;
(2)抑尘车在匀速直线行驶过程中,受到的阻力是整车总重的0.05倍,那么在装满水且无喷洒作业的情况下匀速直线行驶1km,牵引力所做的功是多小 ?(水的密度为,g取10N/kg)
(3)抑尘车执行喷洒作业时,柴油发动机输出的能量被分为两部分,一部分提供给抑尘车牵引力做功,另一部分提供给发电机,使发电机输出功率达到稳定的8kW,当喷雾机以最大射程和最大喷水流量工作时抑尘车达到最大能效(每秒喷水体积和最大射程的乘积与发电机输出功率的比值),柴油的热值为。
①当喷雾机最大射程为90m时,该抑尘车的最大能效是多少L∙m/kJ ?
②网上资料显示:抑尘车中发电机的效率在75%~90%之间。某次喷洒作业时该抑尘车匀速行驶20min,牵引力做的功为,消耗了4.15kg柴油(柴油完全燃烧)。请你通过计算判断抑尘车本次作业中的发电机的效率是否与网上信息相符 ?
26.(23-24九年级上·山东青岛)在沿海地区,炎热、晴朗的天气里常出现“海陆风”。风,跟水源有关系,一般是由太阳辐射热引起的。在太阳的照射下,水源与陆地处温度不同,地表温度高的地方为低压区,反之为高压区;地表处的空气从高压区向低压区水平流动,就形成了“海陆风”。小蓝利用图甲所示的装置,探究“水和沙子吸热的情况”,依此研究海陆风的风向问题。
升高的温度/℃
5
10
15
20
加热水的时间/min
2.5
5
7.5
10
加热沙子的时间/min
0.5
1
1.5
2
(1)在两个相同的易拉罐内分别装入初温、 相同的沙子和水;
(2)用两盏相同的酒精灯分别同时加热水和沙子,水和沙子温度升高,内能 ,它们吸收热量的多少是通过 来反映的;
(3)加热过程中,需用玻璃棒不断搅拌,目的是使水和沙子 ;
(4)实验数据如上表所示,分析数据可得:沙子的比热容 (选填“大于”“小于”或“等于”)水的比热容;
(5)在沿海地区,炎热、晴朗的天气里,当出现图乙所示风向的海陆风时,通常 。
A.发生在白天,且陆地温度较高 B.发生在白天,且海水温度较高
C.发生在夜晚,且陆地温度较高 D.发生在夜晚,且海水温度较高
27.(22-23九年级上·广东)某老师通过温度传感器监测密封针筒内气体的温度,在室温恒为T1的环境中,当他快速向下推动活塞压缩针筒内的气体后松手,活塞即刻被向上弹起,此过程中针筒内均处于密封,针筒内物质均处于气态,针筒内气体温度随时间变化图像如图所示。(由于气体分子间距离比较大,分子间作用力可以忽略不计,因此在实验过程中可以不考虑分子势能)
(1)密封气体在t2时刻的内能 t3时刻的内能(选填“>”、“<”、“=”);
(2)以下过程发生的能量转化与图丙相同的是 ;
A.0-t1过程 B.t1-t2过程 C.t2-t3过程 D.都没有
(3)活塞静止后,密封气体的温度最终保持在 。
A.T3 B.T2 C.T1 D.0℃
六、计算题
28.(23-24九年级上·安徽滁州)如今的环境污染问题比较严重,为保护环境,充分利用秸秆,在某市建了秸秆煤发电的工厂,已知秸秆煤的热值为。
(1)完全燃烧1kg的秸秆煤放出的热量完全被质量为200kg,初温为20℃的水吸收,可使水温升高多少摄氏度?
(2)该电厂年发电的总能量可达,若这些能量用于开动汽车,汽车匀速运动时,在水平地面上的牵引力为1000N,则这些能量能让汽车运动多远?
29.(23-24九年级上·福建泉州)图为某品牌家用燃气热水器。部分铭牌如下表,表中“额定热负荷”指的是每小时天然气燃烧提供给水的热量是5.67×107J;“额定产热水能力”指的是1min可以使8kg的水温度升高25℃。已知水的比热容为。求:
产品名称
燃气热水器
产品的编号
RUS-8FBC
气源
天然气
额定热负荷
额定产热水能力
水温升高25℃
8kg/min
(1)水温升高25℃时,1min内燃气热水器中水吸收的热量;
(2)水温升高25℃时,燃气热水器的热效率;(计算结果保留一位小数)
(3)在冬季温度可达0℃以下的地区,一定要对燃气热水器的进、出水管采取保暖措施,请用学过的物理知识解释这样做的原因。
30.(23-24九年级上·安徽六安·阶段练习)一般小汽车每消耗1kg汽油就会排放2.3kg的二氧化碳气体,为了实现节能减排,各种新能源汽车相继出现,如图所示为某太阳能汽车,能将太阳能转换为电能储存起来供汽车行驶,真正实现了零排放。若该太阳能汽车行驶时受到的阻力恒为900N,某天接收到的太阳能为1.08×108J,可供汽车匀速行驶30km路程。求:
(1)该太阳能汽车匀速行驶30km过程中牵引力所做的功;
(2)该太阳能汽车太阳能转化为机械能的效率;
(3)相比较效率为30%的汽油车,牵引力做相同的功可以减少多少千克二氧化碳气体的排放?(汽油热值为4.6×107J/kg)
31.(22-23九年级上·河南南阳)小明家新购买了一辆小汽车,小明查阅资料及说明书得到小汽车的部分数据如表所示,其中经济耗油量“(90km/h)10L/100km”,是指小汽车以90km/h的速度行驶100km,消耗汽油10L;
燃油
汽油
油箱容积V/L
40
燃油热值q/(J•kg-1)
4.5×107
发动机输出功率P/kW
22.5
空车质量m/t
1.5
经济耗油量
(90km/h)10L/100km
(1)给汽车提供动力的是发动机的 冲程;小汽车行驶一段路程后油箱中汽油减少,剩余汽油的热值 (选填“变大”、“变小”或“不变”);
(2)小汽车以90km/h的速度行驶100km发动机所做的功;
(3)小汽车以90km/h的速度匀速行驶100km的过程中发动机的热机效率。(ρ汽油=0.8×103kg/m3)
七、科普阅读题
32.(22-23九年级上·江苏徐州)阅读短文,回答文后问题:
燃气热水器
燃气热水器是一种使用方便快捷,不受天气影响的家用热水设备,如图为燃气热水器的结构和工作原理示意图。热水器工作时,用电子点火器点火,燃气在燃烧器内燃烧,产生的1700℃的高温烟气。同时风机转动,使高温烟气上升到达热交换器,热交换器是回环形的金属管,冷水从A处流入管内,被管外的高温燃气加热,变成热水从为B处源源不断流出,温度降低后的烟气从排烟管排出。下表是一台燃气热水器的技术参数,其中“热水产出率”的含义是每分钟使水温升高25℃时的出水体积;“额定耗气量”的含义是热水器正常工作1小时消耗的燃气体积。
适用燃气
天然气
热值
额定耗气量
热水产出率
12L/min
(1)燃气燃烧把化学能转化为烟气的 能;
(2)在热交换器中冷水变热,使其内能改变的方式称为 ;
(3)根据表格中数据,该燃气热水器工作时,如果使水温升高25℃,则每分钟产生的热水吸收的热量为 J;[]
(4)天然气完全燃烧放出热量,没有完全被水吸收,热水吸收的热量和天然气完全燃烧放出的热量的比值称为效率,则该燃气热水器的效率为 。
33.(23-24九年级上·山西大同)阅读短文,回答问题。
热转换效率之最——潍柴发动机
我国高热效率柴油机研发再次实现历史性突破。2022年1月8日上午,“科技革命与产业变革”潍柴动力全球首款本体热效率51.09%柴油机发布暨国家燃料电池技术创新中心和“氢进万家”科技示范工程运行情况座谈会在济南召开。记者从现场获悉,潍柴动力柴油机本体热效率全球首次达到51.09%,再次刷新全球纪录。
100多年来,行业内都在追求高热效率,但难度非常大。5年前要说柴油机热效率达到48%是没人相信的。潍柴去年实现了50.23%,就像百米赛跑进入了10秒。此次刷新纪录,难度就像百米跑要从10秒提升到9秒。别看从50.23%到51.09%只提高了不到1%,实际上难度非常大。51.09%热效率这一顶尖技术如果在全行业推广应用,将带来巨大的经济效益和社会效益。与市场现有主流产品(平均46%热效率柴油机)相比,51%热效率柴油机可实现油耗、二氧化碳排放分别降低10%,使我国每年可节油1600万吨,经济效益增长约1400亿元;二氧化碳排放量每年可减少5000万吨。
(1)潍柴动力柴油机本体热效率刷新全球纪录的值为 ;
(2)51.09%热效率柴油机的全行业推广可以为我国每年节油 万吨,这些柴油完全燃烧后放出的热量为 J(柴油的热值为4.2×107J/kg);
(3)随着科技的进步,热效率的纪录将会不断打破,请你说出要提高柴油机热效率的一种方法: 。
34.(2022·江苏徐州·中考真题)阅读短文,回答文后问题,
牛顿冷却定律
当一个物体表面温度比周围环境高时,就会向周围环境散热,散热快慢可以用单位时间内散失热量的多少来表示。英国物理学家牛顿提出:物体散热快慢与物体和周围环境的温度差成正比。后人研究发现,在温度差不太大的情况下(小于15℃),这个结论符合实际散热规律,称为牛顿冷却定律。如果散热快慢用q表示,则牛顿冷却定律可以表示为q=k(t物-t环),其中k是散热系数,与物体的表面性质、表面积、周围环境性质等因素有关,和物质种类无关,如果上述因素相同,不同物质的散热系数就相同。由于不同物质的比热容不同,即使散热快慢相同,它们降低相同温度需要的时同也不同,根据降温时间可以得到两种物质比热容的大小关系,从而可以进行比热容的测量。
(1)物体向周围散热,内能减少,这种改变内能的方式叫做 ;
(2)散热快慢q和下列概念中物理意义最接近的是 ;
A.速度 B.密度 C.功率 D.效率
(3)一个物体温度为30℃,周围环境温度保持20℃不变,此时物体的放热快慢为q。当物体温度降低到29℃时,散热快慢为 。
(4)如图甲所示,用两个同样的保温杯分别装满水和盐水,水和盐水的温度都是30℃,周围环境温度保持20℃不变,保温杯散开口,水和盐水温度随时间变化的图像如图乙所示已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),盐水的密度为1.1×103kg/m3,则盐水的比热容为 J/(kg·℃)。
1
原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!
学科网(北京)股份有限公司
$$