内容正文:
姓名_________ 日期______ 等第_____
第24课时 比热容 热机
【考点突破】
考点一 比热容
例1、根据表中数据,下列判断正确的是( )
一些物质的比热容/[J∙(kg∙℃)-1]
水
4.2×103
铝
0.88×103
煤油、冰
2.1×103
干泥土
0.84×103
沙石
0.92×103
钢
0.39×103
A. 不同物质的比热容不可能相同
B. 在阳光照射下,干泥土比湿泥土升温慢
C. 因为水的比热容较大,所以沿海地区比内陆地区昼夜温差大
D. 质量相等的铝块和钢块升高相同的温度,铝块吸收的热量多
例2、质量相同的两金属块,吸收相同的热量,升高的温度不同,则( )
A. 升高温度较大的金属块比热容一定大
B. 升高温度较小的金属块比热容一定大
C. 温度高的金属块比热容一定小
D. 温度低的金属块比热容一定小
例3、某学校物理兴趣小组用控制变量的方法比较a、b两种液体的比热容ca和cb。他们在实验室让质量相同的a、b两种液体吸收相同的热量后,液体a的温度从20℃升高到50℃,液体b的温度从10℃升高到70℃,a、b两种液体均未沸腾。由此可知( )
A. ca>cb B. ca<cb
C. ca=cb D. ca=3cb
例4、如图所示为“观察不同物质吸热升温现象”的装置。将初温相同、质量均为50g的沙子和水分别放在两个相同的瓷盘中,用红外灯均匀照射两个瓷盘4min后,再用温度计分别测出沙子和水的温度。此时沙子的温度为55.4℃,水的温度为30.7℃,下列有关该实验的说法正确的是( )
A. 沙子吸热升温较快,说明沙子吸热能力较强
B. 加热相同的时间,沙子和水吸收的热量相同
C. 将沙子和水加热到相同温度,吸收的热量相同
D. 物体吸收热量多少是由物质种类决定的
考点二 热机
例5、下列汽油机工作的冲程中,压缩冲程是( )
例6、如图所示为生活中常用的热水瓶,注入一定量的热水后,立即盖上软木塞,软木塞会跳起来。这一过程与汽油机的______冲程发生同样的能量转化。如果某汽油机每秒钟对外做功20次,该汽油机飞轮的转速是________r/min。
考点三 热值
例7、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,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
例8、如图是“比较不同燃料的热值”的实验,用甲、乙两种燃料分别对质量和初温相同的水进行加热,两图装置均相同。完全燃烧掉的燃料质量用m表示,水升高的温度用Δt表示(水未沸腾且不考虑热量散失),下列选项正确的是( )
A. 若m相同,Δt越小,燃料的热值越大
B. 若Δt相同,m越大,燃料的热值越大
C. 若m/Δt的值越小,燃料的热值越大
D. 若Δt/m的值越大,燃料的热值越小
例9、“可燃冰”作为新型能源,有着巨大的开发使用潜力,同等条件下,“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍,说明“可燃冰”的______很大。若以10倍的关系粗略计算,0.2kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量为__________J,可以使______kg的水从20℃加热至60℃。[c水=4.2×103J/(kg∙℃),q煤气=4.2×107J/kg]
【知能达标】
1. 水约占人体体重的60%~70%,有助于调节体温,原因之一是水具有较大的( )
A. 热值 B. 密度 C. 温度 D. 比热容
2. 汽油在发动机汽缸中燃烧不充分会产生积碳,影响发动机性能。在发动机维护保养后,汽油燃烧会更加充分,其热值( )
A. 变大 B. 变小
C. 不变 D. 无法确定
3. 下列实例中,没有利用水的比热容大这一特性的是( )
A. 在北方冬天,菜窖里放几桶水可以防止菜被冻坏
B. 供暖系统用热水循环供热
C. 海边昼夜温差变化比沙漠中小
D. 汽车的发动机用水降温
4. 温度和质量相等的水和铁块,当它们吸收相同的热量后,再将铁块投入水中,这时( )
A. 热量由铁块传给水 B. 热量由水传给铁块
C. 不发生热传递 D. 温度由铁块传给水
5. 夏季在海边,由于水和沙石的比热容不同,常能够形成海风或者陆风。海风指从海上吹向陆地的风,反之为陆风。如图是某地空气流动情况,据此判断此时为( )
A. 白天,形成的是海风 B. 晚上,形成的是海风
C. 白天,形成的是陆风 D. 晚上,形成的是陆风
6. 如图所示,用充气的气球模拟“喷气火箭”,把封口的夹子松开,球内气体向后喷出,气球向前运动。下列说法正确的是( )
A. 气球的弹性势能增大
B. 喷出的气体内能减小
C. 气球内部的温度升高
D. 能量转化与汽油机压缩冲程相同
7. 科创社团的同学用实验来探究“酒精和面巾纸碎片热值”的大小关系,装置如图所示。为保证结论的可靠性,实验中他们准备采取以下措施:① 控制试管中的液体升高的温度相同;② 控制燃料燃烧的时间相同;③ 两燃烧皿中应分别装入质量相同的酒精和面巾纸碎片;④ 两试管中应分别装入质量相同的不同种液体,其中不合理的是( )
A. ①③ B. ②③④
C. ①②④ D. ①②③④
8. 楼房中的“暖气”一般采用在房屋中通过热水的方式来供暖,这是通过__________的方式改变内能,因为水的________大,若暖气中50kg的水,温度降低2℃,放出的热量是__________J。[c水=4.2×103J/(kg∙℃)]
9. 如图是小明同学用“思维导图”总结的知识要点,其中①②③内容空缺,请补充图中空缺部分。
①__________。②__________。③__________。
10. 如图甲所示,在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花,用力将活塞迅速下压,棉花会燃烧起来,下压活塞的过程中空气的内能______。该过程中的能量转化过程与图____(乙/丙)装置相同。已知某单缸四冲程汽油机每秒对外做功25次,则它的飞轮转速为______r/min。
11. 家用小型风力发电机独特的尾翼结构,能使其旋翼自动迎风,如图甲所示。海边,仅在海陆风因素的影响下,图乙所示的情形通常发生在______(白天/夜晚),原因是水的________________,在相同的吸放热情况下,形成______(陆风/海风)。
12. 小明在探究“物质的放热能力与哪些因素有关”时,分别用质量均为0.5kg的水和另一种液体(水的比热容大于另一种液体)进行对比实验,并用图像对实验数据进行了处理,如图所示。实验过程中,水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等,分析图像可以得出______(甲/乙)物质为水,另一种液体的比热容为______________,这种液体在0~15min内放出的热量为__________J。
13. 如图甲所示是“探究不同物质吸热升温现象”的实验。将质量相等的沙子和水分别装在两个相同的瓷盘中,并测出沙子和水的初温。然后用红外灯均匀照射两个瓷盘并不断搅拌,每隔1min记录一次温度。实验记录如表。
(1) 实验中,沙子和水的______必须相等,通过加热时间来反映____________________。
(2) 根据实验数据,在图乙中画出沙子和水的温度随时间变化的图像。
加热时间/min
0
1
2
3
4
温度/℃
沙子
20
25
29
33
38
水
20
21
22
23
24
(3) 分析图像可知,若使两者升高相同的温度,则______吸收的热量较多。
(4) 分析实验数据,得出结论:________________
______________________________。
14. 某款无人驾驶汽车在一段平直的公路上匀速行驶了一段距离后,消耗汽油4kg。若汽油机的效率为30%,q汽油=4.5×107J/kg,c水=4.2×103J/(kg∙℃)。
(1) 4kg汽油完全燃烧放出的热量是多少?
(2) 发动机排出的废气带走的能量占汽油完全燃烧放出热量的42%,一个标准大气压下,这些废气的能量全部被初温为15℃、质量为300kg的水吸收,水的温度会升高到多少?
(3) 如果汽车匀速运动时受到的阻力为1000N,消耗4kg汽油汽车能够行驶的路程是多少?
15. 氢能因其低碳、高热值、来源广泛等特点,在新能源领域备受青睐。某次测试中,某款氢内燃机汽车匀速直线行驶6km用时5min,牵引力做功的功率恒为42kW,发动机的效率为60%。(氢燃料的热值为1.4×108J/kg,假设氢燃料完全燃烧)
(1) 本次测试中,该车受到的牵引力是多少?
(2) 本次测试中,消耗氢燃料的质量是多少?
参考答案
【考点突破】
例1、D;例2、B;例3、A;例4、B;例5、B;
例6、做功;2400;
例7、C;例8、C;
例9、热值;8.4×107;500;
例10、;例11、;例12、;
【知能达标】
1、D;2、C;3、A;4、A;5、A;6、B;7、C;
8、热传递;比热容;4.2×105;
9、做功;热传递;化学能;
10、增大;丙;3000;
11、白天;比热容较大;海风;
12、甲;2.1×103J/(kg∙℃);4.2×104;
13、质量;沙子和水吸热多少;如图所示;水;质量相等的水和沙子,吸收相同热量,水升温慢;
14、;15、;16、;17、;
解:(1) 4kg汽油完全燃烧放出的热量Q放=q汽油∙m汽油=4.5×107J/kg×4kg=1.8×108J
(2) 由题可知废气带走的能量Q=Q放η=1.8×108J×42%=7.56×107J,即水吸收的热量Q吸=Q=7.56×107J,由Q吸=cmΔt可知水升高的温度Δt=Q吸/c水m水=7.56×107J/4.2×103J/(kg∙℃)×300kg=60℃,则水的末温t=t0+Δt=15℃+60℃=75℃
(3) 已知汽油机的效率η′=30%,汽车做的有用功W=Q放η′=1.8×108J×30%=5.4×107J,汽车匀速运动时受到的阻力与汽车的牵引力是一对平衡力,汽车的牵引力F=f=1000N,根据W=Fs可知汽车
通过的路程s=W/F=5.4×107J/1000N=5.4×104m=54km
(1) 汽车匀速行驶的速度v=s/t=6×103m/5×60s=20m/s,根据P=W/t=Fs/t=Fv可知,该车受到的牵引力F=P/v=42×103W/20m/s=2100N
(2) 牵引力做的功W=Pt=42×103W×5×60s=1.26×107J,氢燃料完全燃烧放出的热量Q放=W/η=1.26×107J/60%=2.1×107J,消耗氢燃料的质量m=Q放/q=2.1×107J/1.4×108J/kg=0.15kg
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