1、课时训练(十四)比热容热机(限时:30分钟)|对点训练|【考点1】 能阐明燃料热值的物理意义;能运用关系式Q=mq进行计算。(B)1.下列关于热值的说法正确的是()A.燃料燃烧越充分,热值越大B.2 kg的煤完全燃烧比1 kg的煤完全燃烧热值大C.1 kg煤燃烧放出3105 J的热量,则煤的热值为3105 J/kgD.热值是燃料的一种属性,与燃料的质量无关,不同的物质热值一般不同2.2019海南2019年6月5日,我国首次用固体燃料运载火箭把“文昌物联一号”卫星成功送上太空。火箭发射时要选用热值(选填“大”或“小”)的固体燃料,燃料的质量减少,热值 (选填“变小”或“不变”)。3.2019攀枝
2、花我国在南海海底开采出的天然气水合物,俗称“可燃冰”,1 m3可释放出约0.8 m3的水和164 m3的天然气。居民使用天然气烧水是利用(选填“热传递”或“做功”)的方式改变水的内能。天然气热值为1.9107 J/m3,完全燃烧50 m3的天然气释放的热量为J。【考点2】 能阐明比热容的物理意义;能利用比热容知识解释一些简单的自然和生活现象;能运用关系式Q=cm(t2-t1)进行计算。(B)1.2019孝感如图K14-1所示是“比较水和食用油的吸热能力”的实验装置,图中相同的烧杯所装水和食用油的体积(选填“相同”或“不同”),用规格相同的电加热器使水和食用油在相同的时间内吸收相同的热量,观察和
3、比较它们升高的温度,实验结果表明,质量相等的水和食用油,升高相同的温度时,不同,我们引入一个物理量来反映物质的这种吸热能力。在电加热过程中,电能转化为。图K14-12.2019徐州在“探究不同物质吸热升温的现象”实验中,量取沙子和水时,要保证它们的质量;用酒精灯分别加热沙子和水,沙子和水的温度升高,能增加;如果采用升高相同温度,比较加热时间的方式,得到的图像应是如图K14-2所示甲、乙两图像中的。图K14-23.2019杭州对于同一物态的某种物质,根据c=Qmt得知()A.比热容跟热量成正比B.比热容跟质量成反比C.比热容跟温度变化成反比D.吸收或放出的热量跟质量与温度变化的乘积之比是个恒量4
4、.2019福建下表列出了一些物质的比热容,根据表中数据,下列判断正确的是()物质水煤油冰铝铜比热容/J(kg)-14.21032.11032.11030.881030.39103A.不同物质的比热容一定不同B.物质的状态发生变化,比热容不变C.质量相等的铝和铜升高相同的温度,铝吸收的热量更多D.质量相等的水和煤油吸收相同的热量,水升高的温度更多5.2019德州在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中,烧杯中加入200 g的水,测得初始温度为45 。如图K14-3所示,用酒精灯加热一段时间后温度计的示数为,则水吸收的热量为J,这些热量相当于完全燃烧 g酒精放出的热量。水的比热容为c水=4.2103
5、 J/(kg),酒精热值为q=3.0107 J/kg图K14-36.2019凉山州现有0.028 kg酒精,完全燃烧释放的热量为J,若这些热量完全被水吸收,可以使10 kg的水温度从20 升高到。q酒精=3107 J/kg,c水=4.2103 J/(kg)7.2019连云港某同学在烧杯中装入质量为100 g、初温为20 的水,然后用酒精灯给水加热一段时间后,水的温度升高到70 ,此过程中水的内能增加了J,水增加的内能(选填“大于”“小于”或“等于”)酒精完全燃烧所放出的热量。c水=4.2103 J/(kg)8.2019绵阳1个标准大气压下,将质量为1.0 kg的水从20 加热到沸腾,水吸收的热
6、量是 J。小明家天然气热水器的热效率是84%,他某次洗澡,耗水40 kg,自来水进热水器时的温度是24 ,出热水器时的温度是40 ,小明这次洗澡消耗天然气m3。已知水的比热容是4.2103 J/(kg),天然气的热值是3.2107 J/m3。【考点3】 知道热机工作过程中的能量转化情况。(A)1.2019宁夏2019年春节期间热映的流浪地球被誉为开启了中国科幻电影元年。这部电影讲述了多年以后太阳急速衰老膨胀,无法再给地球提供能量,人类为了拯救地球而点燃木星周围的可燃气体,逃离太阳系的故事。其中“点燃木星”将地球推开相当于内燃机的()A.吸气冲程B.压缩冲程C.做功冲程D.排气冲程2.2019武
7、汉如图K14-4所示是四冲程汽油机的剖面图,下列对于其四个冲程的描述正确的是()图K14-4A.吸气冲程中,汽油和空气的混合物进入汽缸B.压缩冲程中,通过做功的方式使汽缸内气体的内能减小C.做功冲程中,燃料释放的能量绝大部分转化为机械能D.排气冲程中,废气带走了燃料释放的能量的极少部分|综合训练|一、填空题1.2019株洲用一台电取暖器给有50 kg空气的房间加热。通电后取暖器的电热元件温度升高,是通过(选填“做功”或“热传递”)的方式使其内能增加的;一段时间后室温升高了5 ,则空气吸收的热量为J。设空气的比热容为1.0103 J/(kg)。2.汽车的发动机常用水作为降温的物质,这是水的较大的
8、缘故。汽油的热值是4.6107 J/kg,1 kg汽油完全燃烧放出的热量是J。目前热机的效率还比较低,在热机的能量损失中,带走的能量最多,设法利用这部分能量,是提高燃料利用率的重要措施。3.2019巴中为了减少大气污染,可对秸秆进行回收加工制成精秆煤,完全燃烧2 kg秸秆煤可放出J的热量;若这些热量完全被水吸收,可使kg水温度由20 升高到60 。已知q秸秆煤=2.1107 J/kg,c水=4.2103 J/(kg)4.2019郴州用液化气灶烧水,把1.5 kg初温为20 的水加热到100 ,需要吸收的热量为J。若上述过程中完全燃烧了0.021 kg液化气,且只有60%的热量被水吸收,则液化气
9、的热值为J/kg。c水=4.2103 J/(kg)5.2019苏州如图K14-5所示,在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小团干燥的棉花,用力将活塞迅速下压,棉花被点燃,此过程的能量转化方式与汽油机的冲程相同;某效率为25%的汽油机在一次工作中消耗了4 kg汽油,该汽油机对外做的机械功为J。(汽油热值为4.6107 J/kg)图K14-5二、选择题6.2019达州下列关于热现象的说法正确的是()A.物体的温度越高所含的热量越多B.内燃机的做功冲程将机械能转化为内能C.打扫卫生时灰尘飞扬说明分子在永不停息地做无规则运动D.物质的比热容越大反映了物质吸收或放出热量的能力越强7.2019上海两个质量相同
10、的不同物质,吸收相同的热量,下列说法中正确的是()A.比热容大的物质升高温度较小B.比热容小的物质升高温度较小C.比热容大的物质升高温度较大D.升高温度相同,与比热容大小无关8.2019烟台关于温度、热量和内能,下列说法正确的是()A.物体的内能增加,温度一定升高B.物体温度升高,一定吸收了热量C.物体温度降低,内能一定减少D.物体吸收了热量,温度一定升高9.2019宜昌如图K14-6所示,在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉,把活塞迅速压下去,看到棉花燃烧起来,活塞被向上顶起。关于这个过程,下列说法正确的是()图K14-6A.活塞对棉花做功,使棉花温度升高B.缓慢压下活塞也能看到同样的实
11、验现象C.压下活塞的过程中是内能转化为机械能D.活塞被向上顶起相当于内燃机的做功冲程三、计算题10.2019青岛图K14-7是质量为100 g的某物质温度随加热时间的变化图像,前10 min它吸收的热量是7.2103 J。求该物质的比热容。图K14-711.2019孝感一辆厢式小货车某次运货,满载后总质量是5.0103 kg,在平直的公路上匀速行驶100 km,耗油10 kg,货车受到的阻力是总重力的0.05倍,发动机的牵引功率是50 kW。求:(油的热值是5.0107 J/kg,g取10 N/kg)(1)货车受到的牵引力。(2)货车匀速行驶的速度。(3)货车发动机的效率。12.2019潍坊一
12、定气压下,某种晶体熔化成同温度液体时所吸收的热量与其质量之比叫该晶体的熔化热,用字母 表示。在标准大气压下,用一个热效率为40%的酒精炉为热源,将500 g初温为0 的冰全部熔化为0 的水,共燃烧了14 g酒精,酒精的热值为3107 J/kg。求:(1)冰熔化过程中吸收的热量。(2)在标准大气压下,冰的熔化热 冰。【参考答案】对点训练考点11.D解析燃料的热值仅与燃料的种类有关,与燃料的燃烧程度和质量无关,故A、B错误,D正确;由于不确定这1 kg的煤是否完全燃烧,所以不能根据燃烧放出的热量来计算煤的热值,故C错误。2.大不变3.热传递 9.5108解析天然气燃烧放出热量,传递给水,被水吸收从
13、而改变水的内能;燃烧天然气放出的热量Q放=qV=1.9107 J/m350 m3=9.5108 J。考点21.不同吸收的热量(或吸热)比热容内能解析在“比较水和食用油的吸热能力”实验中,在两个相同的烧杯中应加入初温相同、质量相同的水和食用油,因为水和食用油的密度不同,所以根据=mV可知食用油和水的体积不同。质量相等的水和食用油,升高相同的温度时,加热时间不相同,即吸收的热量不相同,说明水和食用油的吸热本领不相同,物理学中用比热容来表示不同物质的这种吸热能力。在电加热过程中,消耗电能,液体的内能增大,即将电能转化为内能。2.相等内乙解析探究不同种类物质的吸热能力,需要控制物质的质量相同;物体的内
14、能与温度有关,温度升高,内能增加;由图甲可看出是采用加热相同的时间,比较升高温度多少的方式得到的图像,故图甲不符合题意;图乙是采用升高相同温度,比较加热时间长短的方式得到的图像,故图乙符合题意。3.D4.C解析一般情况下,不同物质的比热容不相等,据比热容表可知,有些物质的比热容也是相等的,故A错误;水和冰属于同种物质,状态不同,比热容不同,说明物质状态发生改变,其比热容也改变,故B错误;根据公式Q=cmt可知,当m和t一定时,铝的比热容比铜大,所以铝吸收的热量更多,故C正确;根据公式Q=cmt可知,当Q和m一定时,水的比热容比煤油大,所以煤油升高的温度更多,故D错误。5.954.21041.4
15、解析由图可知,温度计的分度值为1 ,示数为95 。水吸收的热量Q吸=c水m(t-t0)=4.2103 J/(kg)0.2 kg(95 -45 )=4.2104 J。由题知,Q放=Q吸=4.2104 J,由Q放=mq得,需要完全燃烧酒精的质量m=Q放q=4.2104 J3.0107 J/kg=0.0014 kg=1.4 g。6.8.410540解析0.028 kg酒精完全燃烧放出的热量Q放=m酒精q酒精=0.028 kg3107 J/kg=8.4105 J;由题知,Q吸=Q放,由Q吸=c水mt得,水的温度升高值t=Q吸c水m水=8.4105 J4.2103 J/(kg)10kg=20 ;因为水的
16、初温为20 ,所以水的温度升高到t=20 +20 =40 。7.2.1104小于解析水吸收的热量(水的内能增加值)Q吸=c水m水(t-t0)=4.2103 J/(kg)0.1 kg(70 -20 )=2.1104 J;由于酒精不可能完全燃烧,有热量散失,且烧杯也会吸收一部分热量,所以,水增加的内能小于酒精完全燃烧所放出的热量。8.3.361050.1解析水吸收的热量Q吸=c水m(t-t0)=4.2103 J/(kg)1.0 kg(100 -20 )=3.36105 J。小明某次洗澡时水吸收的热量Q吸=c水m(t-t0)=4.2103 J/(kg)40 kg(40 -24 )=2.688106
17、J;由=Q吸Q放可得,天然气放出的热量Q放=Q吸=2.688106J84%=3.2106 J;由Q放=Vq可得,消耗天然气的体积V=Q放q=3.2106J3.2107J/m3=0.1 m3。考点31.C2.A解析汽油机四个冲程的特点:吸气冲程吸入汽油和空气的混合物,故A正确;压缩冲程是通过做功的方式使汽缸内气体的内能增加,故B错误;做功冲程中部分能量转化为机械能,大部分能量损失了,故C错误;排气冲程中,废气带走了燃料释放的能量的大部分,故D错误。综合训练1.做功2.5105解析空气吸收的热量Q=cmt=1.0103 J/(kg)50 kg5 =2.5105 J。2.比热容4.6107废气3.4
18、.21072504.5.041054107解析水吸收的热量为Q吸= c水m水(t-t0)=4.2103 J/(kg)1.5 kg(100 -20 )=5.04105 J;根据题意,液化气燃烧的热量只有60%被水吸收,所以Q吸=60%Q放=60%m液化气q,即5.04105 J=60%0.021 kgq,解得液化气的热值为q=4107 J/kg。5.压缩4.6107解析用力将活塞迅速下压,棉花被点燃,此过程是机械能转化为内能,相当于汽油机的压缩冲程;完全燃烧4 kg的汽油释放的热量为Q放=mq=4 kg4.6107 J/kg=1.84108 J;汽油机对外做的机械功W=Q放=1.84108 J2
19、5%=4.6107 J。6.D解析物体的温度越高,内能越大,热量是物体吸收或放出的能量,不能说物体“含有”热量,A错误。内燃机的做功冲程中燃气推动活塞对外做功,将内能转化为机械能,B错误。分子非常小,凭肉眼无法看到,灰尘是体积较小的物体,但不是分子,灰尘飞扬不能说明分子在永不停息地做无规则运动,C错误。物理学中,用“比热容”反映物质吸收或放出热量的能力强弱,D正确。7.A8.C解析物体的内能增加,温度不一定升高,比如,晶体熔化和液体沸腾的过程中都要吸热,内能增加,但温度不变,A错误。物体温度升高,可能是吸收了热量,也可能是外界对物体做了功,B错误。内能与物体的温度有关,物体温度降低,内能一定减
20、小,C正确。晶体熔化和液体沸腾过程中都要吸热,但温度不变,D错误。9.D10.解:该物质前10 min升高的温度t=50 -20 =30 ,由Q吸=cmt得,该物质的比热容c=Q吸mt=7.2103 J0.1kg30=2.4103 J/(kg)。11.解:(1)因为货车做匀速直线运动,故所受牵引力与阻力大小相等,则牵引力F=F阻=0.05G=0.055103 kg10 N/kg=2.5103 N。(2)因发动机的牵引功率为P=Fv,则货车匀速行驶的速度v=PF=50103W2.5103N=20 m/s。(3)货车发动机的效率=WQ=Fsmq=2.5103N100103m10 kg5.0107J/kg=50%。12.解:(1)14 g酒精完全燃烧放出的热量Q放=q酒精m酒精=3107 J/kg0.014 kg=4.2105 J,由=Q吸Q放可得,冰熔化成水共吸收的热量Q吸=Q放=4.2105 J40%=1.68105 J。(2)冰的熔化热冰=Q吸m冰=1.68105J0.5 kg=3.36105 J/kg。
