内容正文:
课时训练(十一)B 内能及其利用
一、选择题
1.(2024眉山)热学知识与人类生活息息相关。下列说法正确的是 ( )
A.酒精燃烧过程中,质量减小,热值不变
B.铁块很难被压缩,说明固体分子之间不存在空隙
C.内燃机在做功冲程中,汽缸内气体温度升高,内能增大
D.内陆地区比沿海地区昼夜温差大,是由于砂石的比热容比水的比热容大
2.为了比较A、B两种液体的吸热能力,小亮用完全相同的加热装置对质量分别为100 g和400 g的A、B两液体进行加热,根据实验数据绘制的温度随时间变化的图像如图K11B-1所示。下列说法中正确的是 ( )
图K11B-1
A.A、B两液体在0~8 min内吸收的热量之比为2∶1
B.A、B两液体的比热容之比为1∶2
C.B液体的吸热能力比A液体强
D.A液体比B液体更适合作发动机的冷却液
3.(2023随州)汽车是现代生活中最常见的一种交通工具,如图K11B-2甲、乙所示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 ( )
图K11B-2
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
4.(2024云南)2024年5月,我国首款百公斤级车载液氢系统“赛道1000”研制成功,可助力氢能重卡突破1000 km续驶里程,这是我国将液氢应用于交通运输领域的重大技术突破(q氢=1.4×108 J/kg)。下列说法正确的是 ( )
A.氢能不属于清洁能源
B.用液氢作为燃料是因为液氢含有的热量多
C.完全燃烧100 kg的液氢能释放1.4×1010 J的热量
D.氢能重卡的热机效率可高达100%
5.如图K11B-3所示是古代的省油灯,使用时往上方容器中注油,往下方夹层里注水,点燃浸在油中的棉芯,油灯就发光了。南宋诗人陆游在《老学庵笔记》中说:“书灯勿用铜盏,惟瓷盏最省油。蜀有夹瓷盏,注水于盏唇窍,可省油之半。”已知c陶瓷>c铜,下列说法错误的是 ( )
图K11B-3
A.陶瓷的比热容比铜的大,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
二、填空题
6.中华民族创造了灿烂辉煌的优秀传统文化。诗词“遥知不是雪,为有暗香来”中的“暗香来”属于 现象;成语“钻木取火”是通过 改变物体内能的;谚语“早穿皮袄午穿纱,围着火炉吃西瓜”中所描述的现象是由于沙漠地区砂石 而形成的。
7.(2024宜宾)电热水壶内装有质量为2 kg、温度为20 ℃的水,加热至沸腾时,水吸收的热量为 J;电热水壶的额定功率为2000 W,正常工作时80%的热量被壶内的水吸收,将这壶水烧开需要的时间是 min。[已知水的比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃),当地气压为标准大气压]
8.如图K11B-4所示是汽油机四个冲程中的 冲程。某汽油机在一段时间内消耗了500 g汽油,若这些汽油完全燃烧,可放出的热量是 J;若该汽油机的效率为30%,则它消耗500 g汽油输出的机械能是
J。(q汽油=4.6×107 J/kg)
图K11B-4
三、实验题
9.(2023绥化)如图K11B-5所示是“探究水和煤油的吸热能力”的实验装置。实验记录如下表所示。
图K11B-5
物质
初温/℃
加热时间/min
末温/℃
水
20
4
30
煤油
20
4
40
(1)实验中利用相同规格的电加热器给水和煤油加热,需要控制水和煤油的 (选填“质量”或“体积”)相等。
(2)本实验是通过比较 来反映水和煤油吸热能力强弱的。分析实验数据可知 (选填“水”或“煤油”)的吸热能力较强。
(3)若实验中水的质量是200 g,加热4 min,水吸收的热量为 J。[水的比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
(4)汽车发动机用水作冷却剂,这是利用了水 的性质。
四、计算题
10.太阳能是21世纪重点开发利用的能源之一,如今太阳能热水器(如图K11B-6所示)已走进千家万户。某家庭太阳能热水器阳光照射时,平均每小时吸收7.0×106 J的太阳能,若热水器吸收8 h的太阳能,可以使质量为100 kg的水温度升高50 ℃。已知水的比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值q天然气=3.5×107 J/m3。求:
(1)水吸收的热量。
(2)该太阳能热水器的效率。
(3)若这些水吸收的热量由天然气来提供,假设天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收,则需要多少立方米的天然气。
图K11B-6
【参考答案】
1.A [解析]酒精燃烧过程中,质量减小,热值不变,A符合题意;铁块很难被压缩,说明固体分子之间存在排斥力,不能说明分子之间不存在空隙,B不符合题意;内燃机在做功冲程中,气缸内气体温度降低,内能减小,C不符合题意;内陆地区比沿海地区昼夜温差大,是由于砂石的比热容比水的比热容小,D不符合题意。
2.D [解析]被相同的加热装置加热相同的时间,吸收的热量相同,则A、B两液体在0~8 min内吸收的热量之比为1∶1,A错误;由图可知,加热8 min A液体升高的温度ΔtA=40 ℃-20 ℃=20 ℃,B液体升高的温度ΔtB=30 ℃-20 ℃=10 ℃,由Q吸=cmΔt得,A、B两液体的比热容之比为,B错误;B液体的比热容小于A液体的比热容,即B液体的吸热能力比A液体弱,则A液体比B液体更适合作发动机的冷却液,C错误,D正确。
3.A
4.C
5.D [解析]陶瓷的比热容比铜的大,从相同大小的火焰吸收相同的热量,根据Δt=可知,陶瓷升温比铜慢,故A正确;
在夹层中加水,水可以吸收热量,可以使油的温度降低,故B正确;
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,故C正确;
在燃烧过程中,油的温度升高,密度变小,但热值和比热容都不变,故D错误。
6.扩散 做功 比热容较小
7.6.72×105 7
[解析]标准大气压下水的沸点为100 ℃,将质量为2 kg、温度为20 ℃的水加热至沸腾时,水吸收的热量为Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(100 ℃-20 ℃)=6.72×105 J;电热水壶消耗的电能:W==8.4×105 J;由W=Pt可知,将这壶水烧开需要的时间是t时==420 s=7 min。
8.压缩 2.3×107 6.9×106
9.(1)质量
(2)温度的变化 水
(3)8.4×103
(4)比热容大
[解析](3)由表中数据可知,200 g的水加热4 min,水温升高Δt=30 ℃-20 ℃=10 ℃,则此过程中水吸收的热量Q吸=c水m水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×200×10-3 kg×10 ℃=8.4×103 J。
10.解:(1)水吸收的热量为
Q吸=c水m水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg×50 ℃=2.1×107 J。
(2)太阳能热水器在8 h内吸收的热量为
Q吸总=8×7.0×106 J=5.6×107 J,
太阳能热水器的效率为
η==0.375=37.5%。
(3)若这些热量由天然气提供,则所需要天然气的体积为
V天然气==0.6 m3。
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