專題05《比熱容與機(jī)械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化》壓軸培優(yōu)題型訓(xùn)練【十二大題型】TOC\o"1-3"\h\u一．比較不同物質(zhì)吸熱的情況（共6小題）二．物體吸熱實(shí)驗(yàn)器材的選擇（共2小題）三．物體吸熱實(shí)驗(yàn)用加熱時間反映吸收熱量的多少（共2小題）四．物體吸熱實(shí)驗(yàn)中比較升溫大小判斷吸熱強(qiáng)弱（共3小題）五．物體吸熱實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)和圖像分析（共2小題）六．水的比熱容特點(diǎn)及實(shí)際應(yīng)用（共2小題）七．比熱容的計(jì)算公式（共2小題）八．利用比熱容的公式計(jì)算熱量（共6小題）九．熱平衡方程及其應(yīng)用（共6小題）十．內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)的計(jì)算（共4小題）十一．熱值的簡單計(jì)算（共5小題）十二．熱機(jī)的效率公式與計(jì)算（共3小題）一．比較不同物質(zhì)吸熱的情況（共6小題）1．兩個同樣的燒杯，內(nèi)裝溫度、質(zhì)量相同的水和某種液體，用同樣的酒精燈加熱，每隔1min記錄一次它們的溫度，測得如下數(shù)據(jù)：時間/min012345水的溫度/℃202224262830某種液體的溫度/℃202326293235回答下列問題：（1）在加熱時間相同的條件下，升溫快的是某種液體；（2）如果它們升高相同的溫度，水吸收的熱量多；（3）由此可根據(jù)公式Q＝cmΔt，推出c水＞c液（填“＞”“＜”或“＝”）（4）根據(jù)以上數(shù)據(jù)可算出c液＝2.8×103J/（kg?℃）?！敬鸢浮恳娫囶}解答內(nèi)容【解答】解：（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，吸收相同的熱量，水的溫度從20℃升高到30℃；某種液體的溫度從20℃升高到35℃，因此在加熱時間相同的條件下，升溫快的是某種液體；（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，吸收相同的熱量，水的溫度從20℃升高到30℃；某種液體的溫度從20℃升高到35℃，因此都從20℃升高到30℃，某種液體加熱的時間短，故如果它們升高相同的溫度，水吸收的熱量多；（3）根據(jù)Q＝cmΔt可知，在吸收熱量、質(zhì)量相同的情況下，溫度的變化值和比熱容成反比，又因?yàn)槟撤N液體的溫度變化快，故某種液體的比熱容小，即c水大于c液；（4）由表中數(shù)據(jù)可知：在加熱相同的時間，如1min，水和某種液體的吸收的熱量是相同的，水的溫度升高了2℃，某種液體溫度升高了3℃，水和這種液體升高的溫度之比是2：3；根據(jù)Q吸＝cm（t﹣t0）可知：在質(zhì)量和吸收的熱量相同時，物質(zhì)升高的溫度和物質(zhì)的比熱容成反比，水和這種液體升高的溫度之比是2：3，水和這種液體的比熱容之比就是3：2。這種液體的比熱容c液＝4.2×103J/（kg?℃）×＝2.8×103J/（kg?℃）。故答案為：（1）某種液體；（2）水；（3）Q＝cmΔt；＞；（4）2.8×103J/（kg?℃）。2．地溝油中含有大量對人體有毒、有害的物質(zhì)。一些不法商人對其進(jìn)行簡單的脫水、脫雜、脫臭處理后，冒充色拉油在市場上銷售，欺騙、傷害市民。小明想用測密度的方法來鑒別色拉油和地溝油。首先，他通過網(wǎng)絡(luò)查得優(yōu)質(zhì)色拉油的密度在0.91g/cm3～0.93g/cm3之間，地溝油的密度在0.94g/cm3～0.95g/cm3之間。然后，他取來部分樣品油，通過實(shí)驗(yàn)測算出樣品油的密度為0.94g/cm3。（1）小明通過比對測算結(jié)果，發(fā)現(xiàn)還不能斷定樣品油是地溝油，原因是因?yàn)閮?yōu)質(zhì)色拉油的密度和地溝油的密度相差不大，實(shí)驗(yàn)過程有誤差，所以不能斷定樣品油是地溝油。小英認(rèn)為：比熱容也是物質(zhì)的一種特性，比較不同物質(zhì)的比熱容，同樣可以鑒別它們。于是，她量取質(zhì)量相等的色拉油和樣品油，分別裝入A、B兩個燒瓶內(nèi)，將兩根阻值相同的電阻絲分別浸入兩個燒瓶內(nèi)，串聯(lián)后接入電路，如圖所示。（2）實(shí)驗(yàn)中，她通過觀察兩支溫度計(jì)的示數(shù)變化大小，就能比較出它們比熱容的大小，并依此鑒別出樣品油的品質(zhì)?！敬鸢浮浚?）因?yàn)閮?yōu)質(zhì)色拉油的密度和地溝油的密度相差不大，實(shí)驗(yàn)過程有誤差，所以不能斷定樣品油是地溝油；（2）兩支溫度計(jì)的示數(shù)變化大小。【解答】解：（1）由于優(yōu)質(zhì)色拉油的密度和地溝油的密度相差不大，實(shí)驗(yàn)過程有誤差，所以不能斷定樣品油是地溝油；（2）兩根阻值相同的電阻絲串聯(lián)接入電路，根據(jù)Q＝I2Rt，則在相同的時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等；根據(jù)公式c＝，除了保證吸熱相同外，還要保證兩種物質(zhì)的質(zhì)量相等，通過觀察溫度計(jì)的變化大小，便可比較出它們比熱容的大小。故答案為：（1）因?yàn)閮?yōu)質(zhì)色拉油的密度和地溝油的密度相差不大，實(shí)驗(yàn)過程有誤差，所以不能斷定樣品油是地溝油；（2）兩支溫度計(jì)的示數(shù)變化大小。3．小紅在學(xué)習(xí)了“比熱容”的有關(guān)知識后，知道單位質(zhì)量的不同物質(zhì)在升高相同溫度時，所吸收的熱量不同，為了描述物質(zhì)的這種性質(zhì)，引入了一個新的物理量——比熱容。于是她又想到晶體在熔化時，溫度雖然保持不變，但需要吸收熱量，那么單位質(zhì)量的不同晶體熔化時所吸收的熱量是否相同呢？帶著這個疑問，小紅在實(shí)驗(yàn)室利用電熱器加熱，完成了冰的熔化實(shí)驗(yàn)，并描繪出冰的溫度隨加熱時間變化的關(guān)系圖線如圖所示。實(shí)驗(yàn)時，冰的質(zhì)量為0.5kg，相同時間冰和水吸收的熱量相同。（1）為什么CD段沒有AB段陡一些？水的比熱容大于冰的比熱容。（2）CD段水吸收的熱量是4.2×104J。（3）若規(guī)定“質(zhì)量為1kg的某種晶體物質(zhì)在完全熔化時所吸收的熱量叫做該物質(zhì)的熔化熱”，根據(jù)圖中所給的信息，計(jì)算出冰的熔化熱λ3.36×105J/kg。【答案】（1）水的比熱容大于冰的比熱容；（2）4.2×104；（3）3.36×105J/kg。【解答】解：（1）由圖可知，AB段是冰，CD段是水，水的比熱容大于冰的比熱容，由熱量公式Q＝cmΔt可知，吸收的熱量和時間相同時，水的溫度變化小，所以CD段沒有AB段陡一些；（2）冰的質(zhì)量為0.5kg，冰熔化成水，狀態(tài)變化，質(zhì)量不變，水的質(zhì)量是0.5kg，由圖象知，水從0℃升高到20℃，所以，水吸收的熱量為：Q＝cmΔt＝0.5kg×4.2×103J/（kg?℃）×20℃＝4.2×104J；（3）已知相同時間冰和水吸收的熱量相同；由圖象知，CD段水從0℃升高到20℃，用了10min的時間，則1min吸收的熱量為：，0.5kg冰從5min到45min全部熔化，需要40min，吸收的熱量為4.2×103J/min×40min＝1.68×105J，1kg冰全部熔化，吸收的熱量為1.68×105J×2＝3.36×105J/kg。故答案為：（1）水的比熱容大于冰的比熱容；（2）4.2×104；（3）3.36×105J/kg。4．小華在家里學(xué)習(xí)燒飯做菜的過程中，經(jīng)常要加熱油和水，因此，她對一些物理現(xiàn)象有了一定的感性認(rèn)識，她猜想油的比熱容比水小。（1）能夠支持她這一猜想的事實(shí)有A。A.相同條件下，加熱時油比水熱的快B.油能把食物炸的焦黃，而水不能C.油能漂在水面上D.油比水難蒸發(fā)（2）她設(shè)計(jì)了探究實(shí)驗(yàn)如圖所示電路，三個規(guī)格相同（選填“相同”或“不相同”）錐形瓶內(nèi)分別裝有質(zhì)量相同，初溫同為16℃的煤油和水，①②③分別表示溫度計(jì)序號。（3）為比較水與煤油的比熱容大小，應(yīng)閉合開關(guān)S1、S2、S3，觀察兩支溫度計(jì)①③（填溫度計(jì)序號）示數(shù)的變化。（4）結(jié)果①支溫度計(jì)（填溫度計(jì)序號）示數(shù)的變化快，說明小華的猜想是對（填“對”或“錯”）?！敬鸢浮浚?）A；（2）相同；質(zhì)量；（3）S1、S2、S3；①③；（4）①；對。【解答】解：（1）A.相同條件下，加熱時油比水熱的快，根據(jù)Q＝cmΔt，質(zhì)量相等的水和油，吸收相等的熱量，溫度變化大的物質(zhì)比熱容小，故A符合猜想的理由。B.油能把食物炸的焦黃，而水不能，說明油的沸點(diǎn)比水的沸點(diǎn)高，故B不符合猜想理由。C.油能漂在水面上，說明油的密度小于水的密度，故C不符合猜想理由。D.油比水難蒸發(fā)，說明油分子間作用力大，故D不符合猜想理由。（2）根據(jù)Q＝cmΔt，實(shí)驗(yàn)過程中，控制水和煤油的質(zhì)量相等，初溫相等，控制吸收熱量相等，通過比較升高的溫度來比較比熱容大小，或控制水和煤油的質(zhì)量相等，初溫相等，升高相同的溫度，比較吸收熱量多少來比較比熱容大小，所以實(shí)驗(yàn)中控制錐形瓶規(guī)格相同，水和煤油的質(zhì)量相等。（3）當(dāng)閉合開關(guān)S1、S2、S3時，②錐形瓶被短路，①和③錐形瓶并聯(lián)在電路中，由Q＝t知，在導(dǎo)體兩端電壓、導(dǎo)體的電阻和通電時間都相同時，電流產(chǎn)生的熱量相等，質(zhì)量、初溫都相等的水和油吸收的熱量相等，通過觀察①和③錐形瓶中溫度計(jì)示數(shù)變化來比較水和油的比熱容。（4）根據(jù)Q＝cmΔt，質(zhì)量相等的水和油，吸收相等的熱量，油的比熱容小，所以油升溫快，所以小華的猜想是對的。故答案為：（1）A；（2）相同；質(zhì)量；（3）S1、S2、S3；①③；（4）①；對。5．在探究“水吸收的熱量與水的質(zhì)量和水升高的溫度的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表。實(shí)驗(yàn)次數(shù)質(zhì)量m/kg初溫t0/℃末溫t/℃加熱時間t/min吸收熱量Q/J10.12030220.22030430.32030640.320401250.3205018（1）該實(shí)驗(yàn)中，記錄加熱時間有什么意義？用加熱時間長短間接反映水吸收的熱量多少。（2）第1、2、3這三次實(shí)驗(yàn)，是探究水吸收的熱量與水的質(zhì)量的關(guān)系。（3）第3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的特殊作用是：存在兩個探究共用的數(shù)據(jù)，便于控制變量。（4）探究結(jié)論是：a.升高溫度相同時，水吸收的熱量與水的質(zhì)量有關(guān)；b.質(zhì)量相同時，水吸收的熱量與水升高的溫度有關(guān)?！敬鸢浮浚?）用加熱時間長短間接反映水吸收的熱量多少；（2）1、2、3；（3）存在兩個探究共用的數(shù)據(jù)，便于控制變量；（4）升高溫度相同時，水吸收的熱量與水的質(zhì)量有關(guān)；質(zhì)量相同時，水吸收的熱量與水升高的溫度有關(guān)。【解答】解：（1）在該實(shí)驗(yàn)中，用加熱時間長短，反應(yīng)水吸收的熱量的多少；（2）分析第1、2、3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可知水升高的溫度相同時，水的質(zhì)量越大，需要的加熱時間越長，吸收的熱量越多，因此該實(shí)驗(yàn)探究的是水吸收的熱量與水的質(zhì)量是否有關(guān)；（3）第3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的特殊作用是存在兩個探究共用的數(shù)據(jù)，便于控制變量；（4）由第1、2、3次實(shí)驗(yàn)可以看出，當(dāng)升高的溫度相同時，水的質(zhì)量越大，水吸收的熱量越多；由第4、5、6次實(shí)驗(yàn)可以看出，當(dāng)水的質(zhì)量相同，水升高的溫度越多，水吸收的熱量越多，由此得出的結(jié)論：水吸收的熱量與水的質(zhì)量和水升高的溫度有關(guān)。故答案為：（1）用加熱時間長短間接反映水吸收的熱量多少；（2）1、2、3；（3）存在兩個探究共用的數(shù)據(jù)，便于控制變量；（4）升高溫度相同時，水吸收的熱量與水的質(zhì)量有關(guān)；質(zhì)量相同時，水吸收的熱量與水升高的溫度有關(guān)。6．小明在學(xué)習(xí)“物質(zhì)的比熱容”時，取相同質(zhì)量的水和沙子，用相同的酒精燈加熱，測得它們升高的溫度如表，并在圖中作出沙子升高的溫度隨時間變化的圖線。加熱時間/min0.51.01.52.02.5升高的溫度/℃水2.04.06.08.010.0沙子4.37.915.218.421.5（1）實(shí)驗(yàn)中選用相同的酒精燈加熱，可以認(rèn)為相同時間內(nèi)水和沙子吸收的熱量相同。（2）請利用表中數(shù)據(jù)在圖中作出表示水升高的溫度隨時間變化規(guī)律的圖線。（3）沙子在1.0～1.5min內(nèi)升高的溫度有明顯異常，其主要原因是沙子受熱不均勻。（4）小明再用50g水和100g水做實(shí)驗(yàn)，以吸收的熱量Q為縱坐標(biāo)，升高的溫度Δt為橫坐標(biāo)，分別畫出50g水和100g水的Q﹣Δt圖象。它們都是過原點(diǎn)的直線，即Q＝kΔt．進(jìn)一步分析，發(fā)現(xiàn)這兩條直線的k值之比與對應(yīng)水的質(zhì)量之比相等?！敬鸢浮恳娫囶}解答內(nèi)容【解答】解：（1）選用火焰相同的酒精燈加熱，相同時間內(nèi)火焰放熱相同，則可以認(rèn)為相同時間內(nèi)水和沙子吸收熱量相同；（2）根據(jù)表格中數(shù)據(jù)描點(diǎn)并連線，如圖所示：（3）由于沙子在1.0～1.5min內(nèi)受熱不均勻，所以導(dǎo)致沙子升高的溫度有明顯異常；（4）根據(jù)Q＝cmΔt可知，Q＝kΔt中的k＝cm，則有k1＝cm1，k2＝cm2，＝＝，即這兩條直線的k值與對應(yīng)水的質(zhì)量之比相等。故答案為：（1）吸收的熱量；（2）見上圖；（3）沙子受熱不均勻；（4）質(zhì)量。二．物體吸熱實(shí)驗(yàn)器材的選擇（共2小題）7．同學(xué)們在做“比較水和沙子的吸熱能力”實(shí)驗(yàn)的場景如圖所示，他們說該實(shí)驗(yàn)有兩種探究方法。（1）實(shí)驗(yàn)方法一的設(shè)計(jì)如圖中所示：①在實(shí)驗(yàn)中，為了使水和沙子吸收熱量相等采用的方法是加熱時間相同；②請你指出該同學(xué)的設(shè)計(jì)思路和實(shí)驗(yàn)裝置中的錯誤和不足沒有控制水和沙子質(zhì)量相等、初溫相同和沒有測量水和沙子溫度的儀器。（2）請你設(shè)計(jì)出第二種實(shí)驗(yàn)方法：①寫出該實(shí)驗(yàn)方法所需要的測量儀器除秒表以外還有天平、溫度計(jì)和秒表；②請寫出該方法的設(shè)計(jì)思路在兩個相同的金屬盒內(nèi)，加入質(zhì)量相同的水和沙子，用酒精燈加熱，使其升高相同的溫度，比較加熱時間，就能比較它們的吸熱能力。【答案】（1）①加熱時間相同；②沒有控制水和沙子質(zhì)量相等、初溫相同和沒有測量水和沙子溫度的儀器；（2）①天平、溫度計(jì)、秒表；②在兩個相同的金屬盒內(nèi)，加入質(zhì)量相同的水和沙子，用酒精燈加熱，使其升高相同的溫度，比較加熱時間，就能比較它們的吸熱能力。【解答】解：（1）利用方法一，Q、m一定時，通過Δt的變化確定c的強(qiáng)弱。加熱時間相同是指沙子和水吸收熱量相同。沒有指出兩者的質(zhì)量相同是錯誤的。在測量初溫和末溫時沒有用到溫度計(jì)，只憑感覺是不準(zhǔn)確的，這是存在的不足之處。（2）方法二、Q、Δt一定時，通過m的多少確定c的強(qiáng)弱。①需要測量的量有：質(zhì)量、溫度、熱量，所以需要的測量工具有：天平、溫度計(jì)和秒表。②實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路是：在兩個相同的金屬盒內(nèi)，加入初溫與質(zhì)量均相同的水和沙子，用酒精燈加熱至相同的末溫，比較加熱時間，就能比較它們的吸熱能力（在兩個相同的金屬盒內(nèi)，加入質(zhì)量相同的水和沙子，用酒精燈加熱，使其升高相同的溫度，比較加熱時間，就能比較它們的吸熱能力）。故答案為：（1）①加熱時間相同；②沒有控制水和沙子質(zhì)量相等、初溫相同和沒有測量水和沙子溫度的儀器；（2）①天平、溫度計(jì)、秒表；②在兩個相同的金屬盒內(nèi)，加入質(zhì)量相同的水和沙子，用酒精燈加熱，使其升高相同的溫度，比較加熱時間，就能比較它們的吸熱能力。8．夏天中午海邊的沙子熱，海水卻很涼；傍晚海邊的沙子涼，海水卻較暖和。對此，同學(xué)們提出如下猜想：可能是沙子吸熱升溫或放熱降溫都比水快，兩探究小組都設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證。（1）他們在實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備了火柴、酒精燈、燒杯、沙子、水、攪棒、鐵架臺、石棉網(wǎng)，除此之外，還需要天平、溫度計(jì)；實(shí)驗(yàn)時使用攪棒的作用是受熱均勻。（2）兩小組獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)論分別是：①等質(zhì)量的沙子和水升高相同的溫度，加熱沙子的時間短；②等質(zhì)量的沙子和水加熱相同的時間，沙子的溫度上升得多。你認(rèn)為上述結(jié)論能驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)猜想的是①和②（選填“僅是①”、“僅是②”或“①和②”）。【答案】見試題解答內(nèi)容【解答】解：（1）實(shí)驗(yàn)中要想定量分析必須要測量沙子和水的溫度，因此，還需要的測量工具是天平和溫度計(jì)。為了使沙子能均勻受熱，因使用攪拌棒進(jìn)行攪拌；（2）“等質(zhì)量的沙子和水升高相同的溫度，加熱沙子的時間短”，說明水的吸熱能力比沙子強(qiáng)?！暗荣|(zhì)量的沙子和水加熱相同的時間，沙子溫度上升得多”，同樣說明了水的吸熱能力比沙子強(qiáng)。因?yàn)榫f明“沙子吸熱升溫或放熱降溫都比水快”，故兩條實(shí)驗(yàn)結(jié)論均能驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)猜想，故應(yīng)選擇“①和②”。故答案為：（1）天平；溫度計(jì)；受熱均勻；（2）①和②。三．物體吸熱實(shí)驗(yàn)用加熱時間反映吸收熱量的多少（共2小題）9．小華用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置“探究水和煤油比熱容的大小”。在兩個相同的燒杯中加入初溫相同、相等的水和煤油，用兩個相同的酒精燈同時進(jìn)行加熱，并用玻璃棒不斷攪拌，每隔一分鐘記錄一次溫度，記錄的數(shù)據(jù)如表所示：加熱時間/min01234溫度/℃煤油2022242628水2021222324（1）實(shí)驗(yàn)中用玻璃棒不斷攪拌，目的是讓液體均勻受熱。（2）分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，水的比熱容大于煤油的比熱容。（3）本實(shí)驗(yàn)中，煤油和水吸熱的多少是通過加熱時間（選填“升高溫度”或“加熱時間”）來反映的。若使煤油和水升高相同的溫度，則水吸收的熱量較多。（4）下列現(xiàn)象可用比熱容知識來解釋的是C。A．夏天在教室灑水，感到?jīng)鏊珺．金屬勺裝有塑料手柄C．沙漠地區(qū)晝夜溫差較大。【答案】見試題解答內(nèi)容【解答】解：（1）實(shí)驗(yàn)中用玻璃棒不斷攪拌，目的是讓液體均勻受熱；（2）由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，相同質(zhì)量的水與煤油吸收相等的熱量，水升高的溫度低，由Q＝cmΔt可知，水的比熱容大，即水的比熱容比煤油的比熱容大；（3）用相同的酒精燈加熱，在相等時間內(nèi)煤油和水吸收的熱量相等，加熱時間越長，液體吸收的熱量越多，可以用加熱時間的長短反映煤油和水吸收熱量的多少；由吸熱公式Q＝cmΔt可知，水和煤油在質(zhì)量和升高溫度相同的條件下，水的比熱容大，吸收的熱量較多；（4）A、在教室內(nèi)灑水，水蒸發(fā)吸熱，感到?jīng)鏊?，與比熱容無關(guān)，故A錯誤；B、由于金屬是熱的良導(dǎo)體，塑料是熱的不良導(dǎo)體，為防止?fàn)C手，金屬勺上要裝有塑料手柄，與比熱容無關(guān)，故B錯誤；C、沿海地區(qū)多水，由于水的比熱容較大，受陽光照射時升溫慢，日落后沙子降溫慢，因此沿海地區(qū)晝夜溫差較小，故C正確。故選C；故答案為：（1）均勻受熱；（2）大于；（3）加熱時間；水；（4）C。10．為了探究液體溫度升高時吸收熱量的多少與哪些因素有關(guān)，某同學(xué)做了如下實(shí)驗(yàn)：在四個相同的燒杯中分別盛有水和煤油，用同樣的加熱器加熱。下表是他們的實(shí)驗(yàn)記錄，根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄回答下列問題：燒杯號液體質(zhì)量/g初溫/℃末溫/℃加熱時間/min1水3002030122水150203063煤油300203064煤油30020253（1）由于用同樣加熱器加熱，所以可以通過比較加熱時間來比較吸收熱量的多少。（2）分析比較1、3（填燒杯號）燒杯的實(shí)驗(yàn)記錄，可得出的初步結(jié)論是：在質(zhì)量和升高的溫度都相同時，不同物質(zhì)吸收的熱量不同。（3）分析比較1、2兩燒杯的實(shí)驗(yàn)記錄，可得出的初步結(jié)論是：物體溫度升高時吸收熱量的多少與質(zhì)量有關(guān)。【答案】見試題解答內(nèi)容【解答】解：（1）用相同的加熱器，加熱時間越長，物質(zhì)吸收的熱量越多，加熱時間越短，吸收的熱量越少；因此是用加熱時間來間接反映物體吸收熱量的多少；（2）1杯的質(zhì)量是300g，升高10℃用的時間是12min，3杯的質(zhì)量是300g，升高10℃用的時間是6min，而每分鐘吸收的熱量是相等的，說明：在質(zhì)量和升高的溫度都相同時，不同物質(zhì)吸收的熱量不同；（3）1杯的質(zhì)量是300g，升高10℃用的時間是12min，2杯的質(zhì)量是150g，升高10℃用的時間是6min，而每分鐘吸收的熱量是相等的，故說明：物體溫度升高時吸收熱量的多少與質(zhì)量有關(guān)。故答案為：（1）加熱時間；（2）1、3；（3）質(zhì)量。四．物體吸熱實(shí)驗(yàn)中比較升溫大小判斷吸熱強(qiáng)弱（共3小題）11．在探究“比較不同物質(zhì)吸熱能力”的實(shí)驗(yàn)中，用鐵夾將溫度傳感器及分別盛有水和色拉油的兩個試管固定在鐵架臺上，溫度傳感器的探頭部分與試管內(nèi)的水和色拉油良好接觸，兩只溫度傳感器通過數(shù)據(jù)采集線與計(jì)算機(jī)相連接，如圖所示，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在下表中。物質(zhì)質(zhì)量/g初始溫度/℃加熱時間/min末溫/℃水20020645色拉油20020675（1）試管中加入的水和色拉油除初溫相同外，還應(yīng)保證質(zhì)量（選填“體積”或“質(zhì)量”）相同。（2）實(shí)驗(yàn)中物質(zhì)吸熱的多少是通過加熱時間來反映的。（3）在實(shí)驗(yàn)過程中控制加熱時間相同，通過比較升高的溫度來研究水和色拉油吸熱能力的差異。（4）在此實(shí)驗(yàn)中，如果要使水和色拉油的最后溫度相同，就要給水加熱更長的時間，此時水吸收的熱量大于（選填“大于”“小于”或“等于”）色拉油吸收的熱量；由實(shí)驗(yàn)可以得出色拉油的吸熱能力更弱。（5）通過實(shí)驗(yàn)可以得到不同的物質(zhì)吸熱能力不同，物質(zhì)的這種特性用比熱容，這個物理量來描述?！敬鸢浮恳娫囶}解答內(nèi)容【解答】解：（1）試管中加入的水和色拉油除初溫相同外，還應(yīng)保證質(zhì)量相同。（2）根據(jù)轉(zhuǎn)換法，實(shí)驗(yàn)中物質(zhì)吸熱的多少是通過加熱時間來反映的。（3）根據(jù)比較吸能力的第2種方法，在實(shí)驗(yàn)過程中控制加熱時間相同，通過比較升高的溫度來研究水和色拉油吸熱能力的差異。（4）由表中數(shù)據(jù)知，加熱相同的時間，水升高的溫度低，據(jù)此推理，在此實(shí)驗(yàn)中，如果要使水和色拉油的最后溫度相同，就要給水加熱更長的時間，此時水吸收的熱量大于色拉油吸收的熱量；根據(jù)比較吸熱能力的第2種方法方法，可以得出食用油的吸熱能力更弱。（5）通過實(shí)驗(yàn)可以得到不同的物質(zhì)吸熱能力不同，物質(zhì)的這種特性用比熱容，這個物理量來描述。故答案為：（1）質(zhì)量；（2）加熱時間；（3）升高的溫度；（4）水；大于；色拉油；（5）比熱容。12．某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)為了研究物質(zhì)的溫度升高時，吸收熱量的多少與哪些因素有關(guān)，做了如下實(shí)驗(yàn)：在四個相同的燒杯里分別盛入水和煤油，用同樣的電熱器給它們加熱，得到如下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：實(shí)驗(yàn)次數(shù)液體質(zhì)量/g初溫/℃末溫/℃加熱時間/min1水200202882水100202843煤油200202844煤油20020242（1）比較1、3次實(shí)驗(yàn)可得結(jié)論：質(zhì)量相同的不同物質(zhì)，升高相同的溫度，吸收的熱量不同（填“相同”或“不同”）（2）比較1、2次實(shí)驗(yàn)可得結(jié)論：同種物質(zhì)，升高相同的溫度，質(zhì)量越大，吸收的熱量越多。（3）比較3、4次實(shí)驗(yàn)可得結(jié)論：質(zhì)量相同的同種物質(zhì)，升高的溫度越高，吸收熱量越多（4）綜上所述，可以得出：物質(zhì)溫度升高時，吸收熱量的多少與物質(zhì)種類、質(zhì)量、升高的溫度有關(guān)。（5）該實(shí)驗(yàn)小組獲得探究成功，主要得益于采用了控制變量法?！敬鸢浮恳娫囶}解答內(nèi)容【解答】解：（1）1、3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，物質(zhì)的質(zhì)量和升高的溫度相同，物質(zhì)的種類不同，加熱時間不同，可得結(jié)論：質(zhì)量相同的不同物質(zhì)，升高相同的溫度，吸收的熱量不同；（2）1、2兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，物質(zhì)的種類和升高的溫度相同，物質(zhì)的質(zhì)量不同，且質(zhì)量越大，加熱時間越長，吸收熱量越多，可得結(jié)論：同種物質(zhì)，升高相同的溫度，質(zhì)量越大，吸收的熱量越多。（3）3、4次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，物質(zhì)的種類和質(zhì)量相同，升高的溫度不同，升高的溫度越大，加熱時間越長，說明吸收熱量越多，可得結(jié)論：質(zhì)量相同的同種物質(zhì)，升高的溫度越大，吸收的熱量越多；（4）綜上所述，可以得出：物質(zhì)溫度升高時，吸收熱量的多少與物質(zhì)的種類、質(zhì)量和升高的溫度有關(guān)；（5）由上分析知，該實(shí)驗(yàn)主要采用了控制變量法。故答案為：（1）不同；（2）1；2；（3）質(zhì)量相同的同種物質(zhì)，升高的溫度越高，吸收熱量越多；（4）物質(zhì)種類；質(zhì)量；升高的溫度；（5）控制變量。13．在“比較不同物質(zhì)吸熱的情況”的實(shí)驗(yàn)中，將a、b兩種不同的液體分別放入兩個相同的燒杯內(nèi)，用相同的電加熱器同時加熱，如圖甲所示。在加熱過程中，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，并繪制出a、b兩種液體溫度與時間關(guān)系的圖象，如圖乙所示。（1）實(shí)驗(yàn)時，選用初溫和質(zhì)量均相等的a、b兩種液體。（2）在實(shí)驗(yàn)過程中，控制加熱時間相同，通過比較升高的溫度來研究兩種液體吸熱能力的差異。如果要使兩種液體最后的溫度相同，需要給a液體加熱更長的時間。（3）加熱3min，a液體吸收的熱量等于（填“大于”、“小于”或“等于”）b液體吸收的熱量，a液體的吸熱能力強(qiáng)。（4）若a液體的比熱容為4.2×103J/（kg?℃），則b液體的比熱容為2.1×103J/（kg?℃）。【答案】見試題解答內(nèi)容【解答】解：（1）要研究兩種液體的吸熱本領(lǐng)，應(yīng)控制兩個燒瓶中所裝的a、b兩種液體的初溫相同、質(zhì)量相等；（2）在實(shí)驗(yàn)過程中控制加熱時間相同，通過比較升高的溫度（或溫度升高的多少等）來研究a和b兩種液體的吸熱能力的差異；由圖乙可知，在此實(shí)驗(yàn)中，如果要使兩種液體的最后溫度相同，就要給a液體加熱更長的時間；（3）相同的電加熱器，同是加熱3min，兩種液體吸收的熱量相同；由圖乙可知，相同情況，a的溫度變化慢，吸熱能力強(qiáng)，b的吸熱能力差。（4）根據(jù)圖象可知，a加熱6min溫度的變化量等于b加熱3min溫度的變化量，即Qa＝2Qb，Δta＝Δtb，并且ma＝mb，由Q＝cmΔt可，＝＝；即＝，則cb＝ca＝×4.2×103J/（kg?℃）＝2.1×103J/（kg?℃）。故答案為：（1）質(zhì)量；（2）升高的溫度；a液體；（3）等于；a液體；（4）2.1×103。五．物體吸熱實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)和圖像分析（共2小題）14．在探究“比較不同物質(zhì)吸熱多少”的實(shí)驗(yàn)中，明明設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置。在燒杯中裝入0.5kg的煤油和水，待到二者均和室溫相同后，再用相同的酒精燈加熱，并記錄實(shí)驗(yàn)過程中的數(shù)據(jù)。時間（min）0123煤油溫度（℃）20243441水的溫度（℃）20253035時間（min）4567煤油溫度（℃）48556269水的溫度（℃）40455055（1）除了圖甲中所示裝置之外，還需要的測量儀器是秒表和天平。（2）安裝裝置時，應(yīng)按照從下到上的順序安裝（填“從上到下”或“從下到上”）。實(shí)驗(yàn)中用加熱時間的長短來比較吸熱多少，這種實(shí)驗(yàn)方法是轉(zhuǎn)換法。（3）明明記錄的數(shù)據(jù)表格，第一分鐘內(nèi)，水的升溫比煤油快，之后水的升溫比煤油慢，原因是煤油的粘稠度高，熱傳遞比水慢（填“快”或“慢”）。（4）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可知，時間相同時，等質(zhì)量的煤油升溫比水快。由此可以推導(dǎo)出，等質(zhì)量的水和煤油，升高相同的溫度，水吸收的熱量更多。（5）君君對明明的實(shí)驗(yàn)過程十分認(rèn)可，但是她利用水的比熱容，根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)（1min時的數(shù)據(jù)不作為參考），可以計(jì)算出煤油的比熱容為3×103J/（kg?℃）。查閱資料后，發(fā)現(xiàn)計(jì)算值偏大。河山老師提醒道：過程中煤油溫度比水高，熱損失大，導(dǎo)致溫度升高量偏?。ㄌ睢按蟆被蛘摺靶　保?）飛飛覺得水在液態(tài)和固態(tài)時的吸熱升溫情況應(yīng)該相同。于是將一塊冰放入密封電加熱的杯子里，并插入電子測溫元件，利用電子溫度計(jì)讀取示數(shù)，繪制出冰熔化成水的全過程的溫度﹣時間圖像，如圖乙所示。冰具有（填“具有”或者“不具有”）內(nèi)能，熔化過程中，溫度不變，其內(nèi)能增加。根據(jù)所測數(shù)據(jù)，飛飛計(jì)算出冰的比熱容為2100J/（kg?℃），那么飛飛在圖中忘記標(biāo)記的冰的初溫應(yīng)該為﹣16℃?！敬鸢浮浚?）天平；（2）從下到上；加熱時間的長短；轉(zhuǎn)換；（3）慢；（4）時間；水；（5）3×103；小；（6）具有；增加；﹣16?！窘獯稹拷猓海?）實(shí)驗(yàn)中需要測量相同質(zhì)量的水和煤油，所以需要天平；（2）安裝裝置時，主要考慮用酒精燈的外焰加熱，應(yīng)按照從下到上的順序安裝，這樣方便調(diào)節(jié)；由于是相同的酒精燈加熱，即煤油和水在相同的時間內(nèi)吸收的熱量相等，所以可以利用加熱時間的長短來反映物體吸收熱量的多少，這用到了轉(zhuǎn)換法；（3）明明記錄的數(shù)據(jù)表格，第一分鐘內(nèi)，水的升溫比煤油快，之后水的升溫比煤油慢，原因是煤油的粘稠度高，熱傳遞比水慢；（4）由表中數(shù)據(jù)可知，時間相同時，等質(zhì)量的煤油升溫比水快。由此可以推導(dǎo)出，等質(zhì)量的水和煤油，升高相同的溫度，水吸收的熱量更多；（5）由表中數(shù)據(jù)可知t水2＝30℃，t煤油2＝34℃，t水3＝35℃，t煤油3＝41℃，所以Δt水＝t水3﹣t水2＝35℃﹣30℃＝5℃，Δt煤油＝t煤油3﹣t煤油2＝41℃﹣34℃＝7℃；由Q水吸＝Q煤油吸c(diǎn)水mΔt水＝c煤油mΔt煤油因?yàn)樗兔河唾|(zhì)量相同，所以煤油的比熱容為：因?yàn)閷?shí)際會有大量熱損失，導(dǎo)致溫度升高量偏?。唬?）冰具有內(nèi)能，冰是晶體，熔化過程中吸收熱量，溫度不變，內(nèi)能增加；由圖乙可知，5～8分鐘，水的溫度從0℃升高到了12℃，設(shè)冰的質(zhì)量為m′，則水的質(zhì)量也為m′，水吸收的熱量為Q水吸＝c水m′（t水﹣t0水），冰吸收的熱量Q冰吸＝c冰m′（t冰﹣t0冰）由圖乙可知，冰從初溫加熱到0℃用了2min，水從0℃升高到了12℃，用了8min﹣5min＝3min，因?yàn)槭峭粺嵩醇訜幔?，即代入?shù)值得解得，冰的初溫為：t冰＝﹣16℃故答案為：（1）天平；（2）從下到上；加熱時間的長短；轉(zhuǎn)換；（3）慢；（4）時間；水；（5）3×103；?。唬?）具有；增加；﹣16。15．小華學(xué)習(xí)做飯的過程中，經(jīng)常加熱油和水，她猜想油的比熱容比水小。（1）能夠支持她這一猜想的事實(shí)是AA．同樣情況下，油升溫比水快B．油能把食物炸黃，而水不能C．油能漂在水面上D．油比水難蒸發(fā)（2）為了驗(yàn)證猜想，小華想通過具體數(shù)據(jù)說明這個問題。她組裝了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置。因此根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的除了圖中的實(shí)驗(yàn)器材以外，還需要的器材有天平、溫度計(jì)。此外小華需要向兩個同樣的燒杯里分別倒入質(zhì)量相同和初溫也相同的水和油，然后記錄加熱過程中它們的溫度變化，才能得到結(jié)果。（3）實(shí)驗(yàn)中小華是利用加熱時間的長短來表示物質(zhì)吸收熱量的多少。（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，小華描出了水和油的“溫度﹣時間”圖線（如圖2）．由此可得油的比熱容為2.1×103J/（kg?℃）[水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃）]?！敬鸢浮恳娫囶}解答內(nèi)容【解答】解：（1）油比水的比熱容小，說明質(zhì)量相同的油和水在溫度升高相同度數(shù)時，油比水吸熱少，或質(zhì)量相同的油和水吸收相同熱時，油比水溫度升高的多，所以A、同樣情況下，油升溫比水快。能支持他的觀點(diǎn)。（2）由Q＝cmΔt可知，需要測量質(zhì)量和溫度功率，因此缺少的器材有天平和溫度計(jì)；根據(jù)控制變量法的思路可知，小華需要向兩個同樣的燒杯里分別倒入質(zhì)量相同和初溫也相同的水和油，然后記錄加熱過程中它們的溫度變化，從而得到結(jié)果。（3）用兩個完全相同的酒精燈對水和油加熱，加熱時間長的液體吸收熱量就多。（4）根據(jù)圖象可知，升高相同的溫度，Q水＝2Q油由Q＝cmΔt可得：c水mΔt＝2c油Δt，即c油＝c水＝×4.2×103J/（kg?℃）＝2.1×103J/（kg?℃）故答案為：（1）A；（2）天平；溫度計(jì)；質(zhì)量；（3）加熱時間的長短；（4）2.1×103。六．水的比熱容特點(diǎn)及實(shí)際應(yīng)用（共2小題）16．（多選）下列事例中是利用水的比熱容大這一特性的是（）A．讓流動的熱水流過散熱器給房間取暖 B．汽車發(fā)動機(jī)用水做循環(huán)液進(jìn)行冷卻 C．早春晚上向田里放入水來防止凍壞秧苗 D．在較大河流上修建水電站用來發(fā)電【答案】ABC【解答】解：A、因?yàn)樗谋葻崛荽?，相同質(zhì)量的水和其它物質(zhì)比較，降低相同的溫度，水放出的熱量多，所以讓流動的熱水流過散熱器取暖，故A符合題意；B、因?yàn)樗谋葻崛荽螅嗤|(zhì)量的水和其它物質(zhì)比較，升高相同的溫度，水吸收的熱量多，所以汽車發(fā)動機(jī)用循環(huán)水冷卻，故B符合題意；C、因?yàn)樗谋葻崛荽螅嗤|(zhì)量的水和其它物質(zhì)比較，降低相同的溫度，水放出的熱量多，所以晚上向秧苗田里放水，水可以放出更多的熱量以防凍壞秧苗，故C符合題意；D、在較大的河流上建水電站，用水發(fā)電，是將水的動能轉(zhuǎn)化為電能，故D不符合題意；故選：ABC。17．如圖是加熱固體碘的實(shí)驗(yàn)。在加熱過程中，會看見杯內(nèi)產(chǎn)生紫色的氣體，這是因?yàn)楣腆w碘吸熱發(fā)生了升華（填物態(tài)變化）。停止加熱待冷卻后，在干凈的玻璃片上出現(xiàn)了紫黑色顆粒，這是因?yàn)闅鈶B(tài)碘又發(fā)生了凝華（填物態(tài)變化）的原因，生活中霜（選填“露”、“冰”、“霜”）的形成與這一物態(tài)變化相同。我國沿海地區(qū)水面大，冬暖夏涼是因?yàn)樗谋葻崛荽螅谕N吸、放熱條件下，溫度變化小。【答案】升華；凝華；霜；水的比熱容大?！窘獯稹拷猓海?）在燒杯里放少量的固態(tài)碘顆粒，然后把燒杯放在酒精燈上微微加熱，固態(tài)碘直接變成了碘蒸氣，發(fā)生了升華現(xiàn)象；（2）過一會兒，碘蒸氣直接變成了固態(tài)的碘，附著在玻璃片上，發(fā)生了凝華現(xiàn)象；露是空氣中的水蒸氣在地面附近遇冷液化成小水珠，附著在花草上形成的；霜是空氣中的水蒸氣遇冷凝華成小冰晶，附著在屋頂及地面形成的；所以，生活中霜的形成與這一物態(tài)變化相同。（3）水的比熱容大，吸收或放出相同的熱量，水升高或降低的溫度較低。故答案為：升華；凝華；霜；水的比熱容大。七．比熱容的計(jì)算公式（共2小題）18．如圖所示是用相同的加熱裝置對a、b、c三種物質(zhì)加熱時它們的溫度隨時間變化的圖象，其中b、c的質(zhì)量相同。下列對圖象的分析中正確的是（）A．t1﹣t2時間內(nèi)物質(zhì)a的溫度不變，內(nèi)能不變 B．如果a、b是同種物質(zhì)，b的質(zhì)量小于a的質(zhì)量 C．溫度從T1升高到T2時，a物質(zhì)吸收的熱量比b物質(zhì)少 D．b物質(zhì)的比熱容大于c物質(zhì)的比熱容【答案】C【解答】解：由圖象知：A、t1﹣t2時間內(nèi)物質(zhì)a的溫度雖然不變，但繼續(xù)吸收熱量，所以其內(nèi)能增加，故A錯誤；B、如果a、b是同種物質(zhì)，比熱容相同，升高相同的溫度時，b的加熱時間長，b吸收的熱量多，根據(jù)Q＝cmΔt知，b的質(zhì)量大于a的質(zhì)量，故B錯誤；C、溫度從T1升高到T2時，a物質(zhì)的加熱時間比b物質(zhì)短，所以a物質(zhì)吸收的熱量比b少，故C正確；D、用相同的加熱裝置對b、c兩種物質(zhì)加熱時，0﹣t1時間內(nèi)兩種物質(zhì)吸收的熱量相同，c物質(zhì)升高的溫度較小，b、c的質(zhì)量相同，由Q＝cmΔt知，c物質(zhì)的比熱容的大，故D錯誤。故選：C。19．（多選）甲、乙兩個相同的杯子中盛有質(zhì)量和初溫都相同的水，另有A、B兩個金屬球，其質(zhì)量和初溫也都相同，且都比水的溫度高?，F(xiàn)將A、B兩球分別放入甲、乙兩杯水中，熱平衡后，甲杯水溫升高了15℃，乙杯水溫升高了8℃，則（）A．A球比熱大于B球比熱 B．A球比熱小于B球比熱 C．A球降低的溫度更多些 D．A球放出的熱量更多些【答案】AD【解答】解：（1）甲、乙兩個杯子中水的質(zhì)量m相同，兩球放入水中后，水吸收熱量溫度升高，甲杯的水溫升高15℃，乙杯中水溫升高8℃，即：Δt甲＞Δt乙，水的比熱c相同，不計(jì)熱量損失，由Q＝cmΔt可知，∴ΔQ甲吸＞ΔQ乙吸，∵ΔQ甲吸＝ΔQa放，ΔQ乙吸＝ΔQb放，∴ΔQA放＞ΔQB放；A球放出的熱量更多些；（2）甲、乙水的初溫t相同，Δt甲＞Δt乙，∴t甲＞t乙，∴tA＞tB，球的初溫t初相同，∴t初﹣tA＜t初﹣tB；質(zhì)量相同、初溫t初相同的兩球A和B，對于A有：ΔQA放＝cAmA（tA﹣t初）…①對于b有：ΔQB放＝cBmB（tB﹣t初）…②已知：∴ΔQA放＞ΔQB放，mA＝mB，得：＞1，所以＝cAmA（tA﹣t初）＞cBmB（tB﹣t初）；∵t初﹣tA＜t初﹣tB，則有cA＞cB。故選：AD。八．利用比熱容的公式計(jì)算熱量（共6小題）20．王大剛同學(xué)和家人在郊外野餐，用木炭燒水。鐵鍋內(nèi)裝有5kg水，把水從18℃加熱至98℃，已知木炭的熱值為3.4×107J/kg，它燃燒放出的熱有10%被水吸收，求：（1）在這個過程中水吸收的熱量？（2）在這個過程中用掉多少木炭？【答案】見試題解答內(nèi)容【解答】解：（1）水吸收的熱量：Q吸＝cm水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×5kg×（98℃﹣18℃）＝1.68×106J；（2）由η＝得木炭燃燒需放出熱量：Q放＝＝＝1.68×107J，由Q放＝mq得需要的木炭：m木炭＝＝＝0.49kg。答：（1）在這個過程中水吸收1.68×106J的熱量；（2）在這個過程中用掉0.49kg木炭。21．重慶八中的物理興趣小組的同學(xué)在研究“沙石和某種液體誰的吸熱本領(lǐng)大”時，選用了兩只完全相同的酒精燈分別給質(zhì)量都是100g的砂石和液體加熱。他們繪制出砂石與液體的溫度隨加熱時間變化的圖像如圖所示。已知酒精的熱值是3×107J/kg，加熱時酒精燈平均每分鐘消耗1g酒精，已知沙子的比熱容是0.92×103J/（kg?℃）那么請問：（1）加熱2min時，砂石吸收了多少熱量？（2）試求出該液體的比熱容。（3）酒精完全燃燒過程中熱量的利用率（效率）是多少？【答案】見試題解答內(nèi)容【解答】解：（1）圖a表示的是沙子吸熱升溫的過程，因?yàn)樯匙雍退馁|(zhì)量相等，吸收相同熱量時，沙子的比熱容比水小，從公式Δt＝可知，沙子溫度升得多，所以圖a表示的是沙子吸熱升溫的過程。c砂石＝0.92×103J/（kg?℃），砂石的質(zhì)量m砂石＝100g＝0.1kg，砂石溫度升高度數(shù)：Δt砂石＝270℃﹣20℃＝250℃，砂石吸收的熱量：Q砂吸＝c砂石m砂石Δt砂石＝0.92×103J/（kg?℃）×0.1kg×250℃＝23000J；（2）液體2min吸收的熱量：Q液吸＝Q砂吸＝23000J，液體升高的溫度Δt液體＝70℃﹣20℃＝50℃，液體的比熱容c液＝＝＝4600J/（kg?℃）；（3）酒精燈平均每分鐘消耗1g酒精，給液體加熱2min消耗酒精的質(zhì)量為：m＝1g×2＝2g＝2×10﹣3kg，酒精燃燒放出的總熱量：Q放′＝mq＝2×10﹣3kg×3.0×107J/kg＝6×104J，由（2）可知液體2min內(nèi)吸收的熱量：Q液吸＝23000J；則加熱效率：η＝×100%＝×100%≈38.3%。答：（1）砂石吸收了23000J的熱量；（2）液體的比熱容為4600J/（kg?℃）；（3）加熱效率為38.3%。22．小華家使用的是天然熱水器，熱水器的銘牌標(biāo)識了它的熱效率。表明該熱水器工作時，天然氣完全燃燒所消耗的化學(xué)能，有多大比例轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能。小華嘗試估測該熱水器的熱效率，以核對銘牌上的數(shù)值是否準(zhǔn)確，他把家里自動洗衣機(jī)的“水量”設(shè)置為10kg，用熱水器輸出的熱水注入到洗衣機(jī)，當(dāng)注入水的質(zhì)量達(dá)到40kg時洗衣機(jī)會自動停止注水。已知當(dāng)時自來水的溫度是15℃，熱水器輸出熱水的溫度為40℃，注水前天然氣表的示數(shù)是2365.89m3．注水后變?yōu)?366.05m3，天然氣的熱值為3.2×107J/m3．（水的比熱容為c＝4.2×103J/（kg?℃）（1）此過程中10kg的水吸收的熱量？（2）加熱水的過程中，天然氣燃燒放出的熱量？（3）請你估計(jì)該熱水器的熱效率？【答案】見試題解答內(nèi)容【解答】解：（1）10kg水吸收的熱量：Q＝cmΔt＝4.2×103J/（kg?℃）×10kg×（40℃﹣15℃）＝1.05×106J；（2）天然氣釋放的能量Q放＝qV＝3.2×107J/m3×（2366.05m3﹣2365.89m3）＝5.12×106J；（3）40kg水吸收的熱量：Q吸＝cm′Δt＝4.2×103J/（kg?℃）×40kg×（40℃﹣15℃）＝4.2×106J；該熱水器的熱效率η＝＝×100%≈82%。答：（1）10kg水吸收的熱量為1.05×106J；（2）天然氣完全燃燒放出的熱量5.12×106J；（3）該熱水器的熱效率82%。23．閱讀短文，回答問題。風(fēng)寒溫度人們都有這樣的體驗(yàn)：走在街上，穿著的衣服感覺冷暖剛好適宜，這時突然起了一陣大風(fēng)，頓時感覺周身寒冷，這就是風(fēng)寒效應(yīng)。風(fēng)寒效應(yīng)會影響人們對冷的感覺，導(dǎo)致人體感覺的溫度與溫度計(jì)的示數(shù)有明顯的差別。原來，人體的主要散熱部位是皮膚，通過皮膚紅外輻射、接觸傳導(dǎo)熱量、冷熱空氣對流和汗液蒸發(fā)等方式散熱。當(dāng)無風(fēng)時，在人體皮膚和周圍空氣之間，有一個比較穩(wěn)定的空氣層，由于空氣是熱的不良導(dǎo)體，可以起到保溫作用；當(dāng)刮風(fēng)時，穩(wěn)定的空氣保溫層不斷被新來的冷空氣所代替，并把熱量帶走。風(fēng)速越大，人體散失的熱量越快、越多，人也就感覺越寒冷。科學(xué)家提出用風(fēng)寒溫度描述刮風(fēng)時人體皮膚感覺的溫度。并通過大量實(shí)驗(yàn)找出了風(fēng)寒溫度和風(fēng)速的關(guān)系，下表是在氣溫為5℃時，風(fēng)寒溫度和風(fēng)速的關(guān)系。風(fēng)速（km/h）010203040風(fēng)寒溫度（℃）531﹣1﹣3（1）風(fēng)會使人感覺更寒冷的原因主要是加強(qiáng)了下列哪種散熱方式CA．輻射B．傳導(dǎo)C．對流D．汗液蒸發(fā)（2）一個質(zhì)量為50kg的人散失熱量4.2×105J，如果人體沒有產(chǎn)生相應(yīng)的熱量，則體溫將下降2℃．[人體的比熱容取4.2×103J/（kg?℃）]（3）利用表格給出的數(shù)據(jù)作出風(fēng)寒溫度﹣﹣風(fēng)速圖象。（4）當(dāng)氣溫為5℃，風(fēng)速為35km/h時，地面的水會結(jié)冰嗎？答：不會。（5）根據(jù)所給數(shù)據(jù)，用T表示風(fēng)寒溫度，t表示氣溫，v表示風(fēng)速，請你寫出三者關(guān)系的表達(dá)式：T＝t?0.2v。【答案】見試題解答內(nèi)容【解答】解：（1）風(fēng)加速了人體周圍空氣流動速度，加快了對流散失的熱量，故選C。（2）因?yàn)镼放＝cmΔt，所以降低的溫度：Δt＝＝＝2℃；（3）根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對應(yīng)點(diǎn)，然后作出圖象，如圖所示。（4）由閱讀材料可知，風(fēng)寒溫度描述刮風(fēng)時人體皮膚感覺的溫度。當(dāng)氣溫為5℃，風(fēng)速為35km/h時，雖然風(fēng)寒溫度為﹣2℃，但地表溫度較高，地面水的溫度仍為5℃，地面的水不會結(jié)冰。（5）由表格數(shù)據(jù)和圖象可知，當(dāng)氣溫一定時，風(fēng)寒溫度T與風(fēng)速v成一次函數(shù)關(guān)系，設(shè)關(guān)系式為T＝kv+b，將v＝0、T＝5℃代入上面關(guān)系式，解得：b＝5℃，即b＝t（t為氣溫）；把v＝10km/h、T＝3℃代入上面關(guān)系式，解得：k＝﹣0.2，則三者的關(guān)系式為T＝t?0.2v。故答案為：（1）C；（2）2；（3）如圖所示；（4）不會；（5）T＝t?0.2v。24．有一大塊平整的冰，溫度為0℃，在上面挖一個容積為V0＝1000cm3的洞，并用不導(dǎo)熱的泡沫塑料板覆蓋，上面挖一個小孔（如圖所示）。現(xiàn)在從小孔向洞里緩慢倒入溫度為100℃的水，至多能倒入多少千克的水而不溢出？已知水的密度ρ0＝1.0×103kg/m3，冰的密度ρ冰＝0.90×103kg/m3，水的比熱容c0＝4.2×103J/（kg?℃），冰的熔化熱（即1千克冰熔化成同溫度的水所需吸收的熱量）λ＝3.3×105J/kg?！敬鸢浮恐炼嗄茏⑷?.16kg的100℃的水?！窘獯稹拷猓罕諢崃亢髸刍O(shè)熔化的冰的體積為V，熔化熱為：λ＝3.3×105J/kg；則冰熔化吸收的熱量為：Q吸＝m冰λ＝ρ冰Vλ；冰熔化成水后，質(zhì)量不變，根據(jù)ρ＝可知，冰熔化成水的體積為：V水＝＝＝＝0.9V；冰熔化成水后縮小的體積為：V'＝V﹣V水＝V﹣0.9V＝0.1V；則需要添加的水的體積為：V水總＝V0+V'＝1000×10﹣6m3+0.1V＝10﹣3m3+0.1V；所加水的質(zhì)量為：m水＝ρ水V水總＝ρ水（10﹣3m3+0.1V）；水放出的熱量為：Q放＝c水m水Δt；水放出的熱量與冰吸收的熱量是相同的，即Q吸＝Q放，ρ冰Vλ＝c水m水Δt；代入數(shù)據(jù)得：0.9×103kg/m3×V×3.3×105J/kg＝4.2×103J/（kg?℃）×1×103kg/m3×（10﹣3m3+0.1V）×（100℃﹣0℃）；解得：V≈1.6×10﹣3m3；則添加的水的體積為：V水總＝Vm+V'＝10﹣3m3+0.1×1.6×10﹣3m3＝1.16×10﹣3m3；所加水的質(zhì)量為：m水＝ρ水V水總＝1×103kg/m3×1.16×10﹣3m3＝1.16kg。答：至多能注入1.16kg的100℃的水。25．如圖所示是現(xiàn)在一些城市的道路兩邊安裝的一種“風(fēng)光互補(bǔ)路燈”，它頭頂小風(fēng)扇，肩扛太陽能電池板，風(fēng)扇在風(fēng)中不停的轉(zhuǎn)動，儼然一道亮麗的風(fēng)景。它不需要挖路面埋管鋪設(shè)輸電線路，無風(fēng)有光時，通過太陽能電池板發(fā)電，有風(fēng)無光時通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電，二者皆備時同時發(fā)電，并可日夜為蓄電池充電。以一桿傳統(tǒng)的路燈和該新穎路燈對比，“風(fēng)光互補(bǔ)路燈”1年大約可以節(jié)省電能3.6×109J，減少碳粉塵排放300kg。請回答下列問題：（1）若煤炭的熱值為3×107J/kg，一盞這樣的路燈每年可節(jié)約煤炭多少千克？（2）若每年節(jié)約的能量有14%被水吸收，可將多少千克的水由20℃加熱到沸騰？（水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃）、大氣壓強(qiáng)為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）【答案】見試題解答內(nèi)容【解答】解：（1）根據(jù)題意可知，煤炭放出的熱量Q放＝3.6×109J，根據(jù)Q放＝mq，所以一盞這樣的路燈每年可節(jié)約煤炭的質(zhì)量：m煤炭＝＝＝120kg；（2）根據(jù)題意可知，水吸收的熱量：Q吸＝3.6×109J×14%＝5.04×108J，根據(jù)Q吸＝cm（t﹣t0），所以可加熱到沸騰水的質(zhì)量：m水＝＝＝1500kg。答：（1）一盞這樣的路燈每年可節(jié)約煤炭120kg；（2）可將1500kg的水由20℃加熱到沸騰。九．熱平衡方程及其應(yīng)用（共6小題）26．將質(zhì)量為m0的一小杯熱水倒入盛有質(zhì)量為m的冷水的保溫容器中，使得冷水溫度升高了3℃，然后又向保溫容器中倒入一小杯同質(zhì)量同溫度的熱水，水溫又上升了2.8℃．不計(jì)熱量的損失，則可判斷（）A．熱水和冷水的溫度差為87℃，m0：m＝1：28 B．熱水和冷水的溫度差為69℃，m0：m＝1：32 C．熱水和冷水的溫度差為54℃，m0：m＝1：24 D．熱水和冷水的溫度差為48℃，m0：m＝1：20【答案】A【解答】解：設(shè)熱水和冷水的溫度差為t，∵質(zhì)量為m0的一小杯熱水倒入盛有質(zhì)量為m的冷水的保溫容器中，使得冷水溫度升高了3℃，∴Q吸＝Q放，從而可知，cm×3℃＝cm0（t﹣3℃），①又向保溫容器中倒入一小杯同質(zhì)量為m0同溫度的熱水，水溫又上升了2.8℃，∴Q吸＝Q放，從而可知，c（m+m0）×2.8℃＝cm0（t﹣3℃﹣2.8℃），②則①﹣②得：2.8℃cm0＝3℃cm﹣2.8℃cm﹣2.8℃cm0，整理得：5.6℃cm0＝0.2℃cm，∴＝＝，即m＝28m0，把它代入①式得：cm0（t﹣3℃）＝c×28m0×3℃，解得：t＝87℃。故選：A。27．把加熱到100℃的某鐵塊投入m1克20℃的水中，混合溫度為40℃；把加熱到100℃的該鐵塊投入m2克20℃的水中，混合溫度為60℃；如果把同樣加熱到100℃的該鐵塊投入（m1+m2）克40℃的水中，混合溫度為（）A．50℃ B．52℃ C．48℃ D．62℃【答案】B【解答】解：由題意，根據(jù)熱平衡方程得：把加熱到100℃的某鐵塊投入m1克20℃的水中，c鐵m鐵（100℃﹣40℃）＝c水m1（40℃﹣20℃），即：2×c鐵m鐵×60℃＝c水m1×40℃，﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①把加熱到100℃的某鐵塊投入m2克20℃的水中，c鐵m鐵（100℃﹣60℃）＝c水m2（60℃﹣20℃），即：c鐵m鐵×40℃＝c水m2×40℃，﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②①+②得：c鐵m鐵×160℃＝c水（m1+m2）×40℃，所以c鐵m鐵＝c水（m1+m2），﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③把加熱到100℃的某鐵塊投入（m1+m2）克40℃的水中，c鐵m鐵（100℃﹣t）＝c水（m1+m2）（t﹣40℃），﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣④③代入④得：c水（m1+m2）×（100℃﹣t）＝c水（m1+m2）（t﹣40℃），解得：t＝52℃。故選：B。28．將一杯熱水倒入容器內(nèi)的冷水中，冷水溫度升高10℃，又向容器中倒入同樣一杯熱水，冷水溫度升高7℃，若在向容器內(nèi)倒入同樣一杯熱水，則冷水溫度將會升高（不計(jì)熱損失）（）A．10℃ B．4℃ C．6℃以上 D．6℃以下【答案】D【解答】解：設(shè)熱水和冷水的溫度差為t，一小杯熱水的質(zhì)量為m0，容器中冷水的質(zhì)量為m，當(dāng)質(zhì)量為m0的一小杯熱水倒入盛有質(zhì)量為m的冷水的保溫容器中，使得冷水溫度升高了10℃，則有：Q吸＝Q放，即：cm0（t﹣10℃）＝cm×10℃﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①又向保溫容器中倒入一小杯同質(zhì)量為m0同溫度的熱水，水溫又上升了7℃，則有：Q吸＝Q放，即：cm0（t﹣10℃﹣7℃）＝c（m+m0）×7℃﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②將①﹣②得：7℃×cm0＝10℃×cm﹣7℃×cm﹣7℃×cm0，整理得：14℃×cm0＝3℃×cm，解得：m＝m0；代入①式可得，t＝℃；假設(shè)我們將全部熱水一次性注入，則由熱平衡方程可知：3m0c（℃﹣Δt）＝mcΔt，m＝m0；聯(lián)立兩式解得：Δt＝℃≈22.17℃；則注入后3杯水后，水溫還會上升：22.17℃﹣10℃﹣7℃＝5.17℃。故選：D。29．現(xiàn)代社會，“變廢為寶”已成為節(jié)約能源的重要途徑，例如將垃圾“焚燒”可以發(fā)電，這樣既處理了垃圾，又起到了節(jié)能減排的效果。經(jīng)研究表明每焚燒1t垃圾可放出熱量8.4×108J．請同學(xué)們計(jì)算一下1t垃圾焚燒產(chǎn)生的這些能量（1）相當(dāng)于完全燃燒多少kg的汽油放出的熱量？（汽油的熱值q＝3×107J/kg）（2）可使效率為30%的汽車勻速前進(jìn)多少km？（汽車勻速前進(jìn)受到的摩擦力f＝1680N）（3）如果這些能量全部被水吸收，可將多少kg20℃的水在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下燒開？[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]?！敬鸢浮恳娫囶}解答內(nèi)容【解答】解：（1）由題知，Q放＝8.4×108J，∵Q放＝mq，∴汽油的質(zhì)量：m＝＝＝28kg；（2）∵汽車勻速前進(jìn)，∴F＝f＝1680N，由題知，W＝Fs＝30%×Q放＝30%×8.4×108J＝2.52×108J，∴s＝＝＝1.5×105m＝150km；（3）由題知，垃圾產(chǎn)生的能量全部被水吸收，即Q吸＝Q放＝8.4×108J，∵Q吸＝cm水（t﹣t0），∴m水＝＝＝2.5×103kg。答：（1）相當(dāng)于完全燃燒28kg的汽油；（2）可供汽車勻速前進(jìn)150km；（3）能把2.5×103kg的20℃的水燒開。30．在野外施工中，需要把質(zhì)量為4.2千克的鋁合金構(gòu)件溫度從10℃升高到63℃或以上?，F(xiàn)只有保溫瓶中1.2千克溫度為90℃的熱水可以利用，不計(jì)熱損失，請?jiān)O(shè)計(jì)一個加熱構(gòu)件的方案。同學(xué)甲設(shè)計(jì)的方案和運(yùn)算如下：將鋁合金構(gòu)件直接放入90℃熱水中，在不考慮熱損失的前提下，熱水放出的熱量等于構(gòu)件吸收的熱量。根據(jù)熱量計(jì)算公式：Q放＝cm1（tl﹣t）、Q吸＝cm2（t﹣t2），將數(shù)值代入計(jì)算，得出構(gòu)件與熱水在達(dá)到熱平衡時的溫度t＝56.2℃．顯然，這種方案不能使構(gòu)件達(dá)到規(guī)定的溫度。同學(xué)乙設(shè)計(jì)的方案是把90℃的熱水分成等質(zhì)量的兩份，讓構(gòu)件先放入第一份90℃的熱水中，達(dá)到熱平衡后取出，再放入第二份90℃的熱水中，再使構(gòu)件與熱水達(dá)到熱平衡。通過計(jì)算表明，這一方案可使構(gòu)件的最后溫度達(dá)到61.7℃．問：（1）怎樣才能讓構(gòu)件達(dá)到63℃呢？請寫出你的設(shè)計(jì)方案。（2）若采用最佳加熱方案，構(gòu)件最后的溫度可達(dá)69.5℃．這一結(jié)果啟示我們，工業(yè)上也可以用這一方法用冷水來冷卻某些構(gòu)件，請簡要說明這種最佳冷卻方案?！敬鸢浮恳娫囶}解答內(nèi)容【解答】解：（1）操作方案：將保溫瓶中t＝90℃的熱水分若干次倒出來。第一次先倒出一部分，與溫度為t0＝10℃的構(gòu)件充分接觸，并達(dá)到熱平衡，構(gòu)件溫度升高到t1；將這部分溫度為t1的水倒掉，再從保溫瓶倒出一部分熱水，再次與溫度為t1的構(gòu)件接觸，并達(dá)到熱平衡，此時構(gòu)件的溫度升高到t2；再將這些溫度為t2的熱水倒掉，然后再從保溫瓶倒出一部分熱水來使溫度為t2的構(gòu)件升溫，…。直到最后一次將剩余的熱水倒出來與構(gòu)件接觸，達(dá)到熱平衡，最終就可使構(gòu)件的溫度達(dá)到所要求的值；驗(yàn)證：如將1.2kg熱水分4次倒出，每次倒出m0＝0.3kg，在第一次使熱水與構(gòu)件達(dá)到熱平衡的過程中：Q1＝c0m0（t﹣t1），Q1′＝cm（t1﹣t0）∵Q1＝Q1′∴c0m0（t﹣t1）＝cm（t1﹣t0）即：4.2×103J×0.3kg×（90℃﹣t1）＝0.88×103J×4.2kg×（t1﹣10℃）解得：t1≈32.96℃，同理：4.2×103J×0.3kg×（90℃﹣t2）＝0.88×103J×4.2kg×（t2﹣32.96℃）解得t2≈49.25℃，4.2×103J×0.3kg×（90℃﹣t3）＝0.88×103J×4.2kg×（t3﹣49.25℃）解得t3≈63℃。由此可知，倒到第三次時構(gòu)件達(dá)到63℃，（2）用冷水對構(gòu)件進(jìn)行流水噴淋（或用流水法進(jìn)行），因?yàn)檫@樣能充分地利用資源，使物體間內(nèi)能更有效地轉(zhuǎn)移，最大限度地實(shí)現(xiàn)降溫。31．小華嘗試估測家里使用的天然氣熱水器的熱效率。他把家里自動洗衣機(jī)的“水量”設(shè)為40L，用熱水器輸出的熱水注入洗衣機(jī)，當(dāng)注入水的體積達(dá)到40L時洗衣機(jī)自動停止注水。已知當(dāng)時自來水溫度是15℃，熱水器輸出熱水的溫度是40℃，觀察天然氣表發(fā)現(xiàn)注水前后消耗了0.16m3天然氣。（C水＝4.2×103J/（kg?℃），q天然氣＝3.2×107J/m3）求：（1）洗衣機(jī)里的水吸收的熱量。（2）國家出臺的《家用燃?xì)饪焖贌崴髂苄薅ㄖ导澳苄У燃墶钒讶細(xì)鉄崴鞯哪苄У燃壏殖闪巳龋耗苄ё畹偷臑?級，熱效率值不低于84%；2級熱效率值不低于88%；1級能效最高，熱效率值不低于96%．請通過計(jì)算，說明他家熱水器的熱效率值是否達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。【答案】見試題解答內(nèi)容【解答】解：（1）由ρ＝可得，水的質(zhì)量：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×40×10﹣3m3＝40kg，水吸收的熱量：Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×40kg×（40℃﹣15℃）＝4.2×106J；（2）天然氣完全燃燒放出熱量：Q放＝qV′＝3.2×107J/m3×0.16m3＝5.12×106J；該熱水器的熱效率：η＝×100%＝×100%≈82%，由于82%＜84%，小華家熱水器未達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。答：（1）洗衣機(jī)里的水吸收的熱量為4.2×106J；（2）小華家熱水器未達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。十．內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)的計(jì)算（共4小題）32．圖1為四缸發(fā)動機(jī)工作原理：內(nèi)燃機(jī)通過連桿把四個汽缸的活塞連在一根曲軸上，并使各汽缸的做功過程錯開，在飛輪轉(zhuǎn)動的每半周里，都有一個汽缸在做功，其他三個汽缸分別在做吸氣、壓縮和排氣工作。（1）發(fā)動機(jī)在做功沖程里，高溫、高壓的燃?xì)馔苿踊钊蛳逻\(yùn)動，對外做功，同時將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。（2）有一臺四缸發(fā)動機(jī)，其主要技術(shù)指標(biāo)如表所示。其中排量等于四個汽缸工作容積的總和，汽缸工作容積指活塞從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所掃過的容積，又稱單缸排量，它取決于活塞的面積和活塞上下運(yùn)動的距離（既沖程長）．轉(zhuǎn)速表示每分鐘曲軸或飛輪所轉(zhuǎn)的周數(shù)。排量2.0L輸出功率120kW轉(zhuǎn)速6000r/min①該發(fā)動機(jī)在1s內(nèi)做功1.2×105J，單缸排量V＝0.5L。②在每個做功沖程里，發(fā)動機(jī)做功W＝600J。（3）在做功沖程里，燃?xì)鈱钊龅墓杀硎緸閃＝pV，式中p表示燃?xì)鈱钊膲簭?qiáng)，則p＝1.2×106Pa．（1L＝10﹣3m3）（4）圖2為發(fā)動機(jī)在做功沖程中的示意圖。下面給出了公式W＝pV的證明，請將推導(dǎo)過程補(bǔ)充完整（要求各表達(dá)式均用S、l或p表示）：設(shè)活塞的面積為S，沖程長為l，燃?xì)鈱钊膲簭?qiáng)為p，則燃?xì)鈱钊膲毫＝pS，燃?xì)鈱钊龅墓＝pSl，又根據(jù)數(shù)學(xué)知識可知發(fā)動機(jī)的單缸排量V＝Sl，故W＝pV?！敬鸢浮恳娫囶}解答內(nèi)容【解答】解：（1）在做功沖程里，高溫、高壓的燃?xì)馀蛎涀龉?，將?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；（2）①根據(jù)P＝可知，發(fā)動機(jī)在1s內(nèi)做功：W＝Pt＝120×103W×1s＝1.2×105J，因?yàn)樗母卓偱帕繛?.0L，所以單缸排量：V＝×2.0L＝0.5L，②因?yàn)榘l(fā)動機(jī)在1s內(nèi)做功1.2×105J，發(fā)動機(jī)有四個缸同時工作，所以每個缸1s內(nèi)做功：W＝×1.2×105J＝3×104J，又因?yàn)檗D(zhuǎn)速為6000r/min，四沖程內(nèi)燃機(jī)每個工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)兩周、做功一次，所以1s內(nèi)做功50次，每個做功沖程做功：W′＝×3×104J＝600J。（3）因?yàn)閃′＝pV，V＝0.5L＝0.5×10﹣3m3，所以燃?xì)鈱钊膲簭?qiáng)：p＝＝＝1.2×106Pa；（4）根據(jù)p＝可知，活塞受到的壓力：F＝pS，因?yàn)樵谧龉_程，活塞移動的距離為l，發(fā)動機(jī)的單缸排量V＝Sl，所以燃?xì)鈱钊龅墓Γ篧＝Fl＝pSl＝pS。故答案為：（1）燃?xì)?；?nèi)；機(jī)械；（2）①1.2×105；0.5；②600；（3）1.2×106；（4）pS；pSl；Sl。33．若某型號單缸四沖程汽油機(jī)的活塞面積取S＝3.0×10﹣3m2，活塞沖程長度為L＝0.06m，某種工作狀態(tài)下做功沖程燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)為p＝1.0×106Pa，活塞以n＝1500r/min做往復(fù)運(yùn)動，汽油機(jī)往復(fù)運(yùn)動兩次，對外做功一次。（1）汽油機(jī)在做功沖程中燃?xì)鈱钊钠骄鶋毫κ嵌嗌?？?）汽油機(jī)在此工作狀態(tài)下燃?xì)饷糠昼妼钊龅墓κ嵌嗌?？?）汽油機(jī)在此工作狀態(tài)下做功的平均功率是多少？（4）如果此工作狀態(tài)下每分鐘消耗20g汽油，那么可放出多少熱量？（5）汽油機(jī)把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是多少？（q汽＝4.6×107J/kg、不計(jì)摩擦）【答案】見試題解答內(nèi)容【解答】已知：活塞面積取S＝3.0×10﹣3m2，活塞沖程長度為s＝0.06m，燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)為p＝1.0×106Pa，活塞運(yùn)動次數(shù)n＝1500r/min，q汽＝4.6×107J/kg，汽油質(zhì)量m＝20g＝0.02kg求：（1）平均壓力F＝？；（2）對燃?xì)饷糠昼妼钊龅墓′＝？；（3）平均功率P＝？；（4）放出的熱量Q＝？；（5）效率η＝？解：（1）∵p＝，∴氣體膨脹對活塞產(chǎn)生的壓力：F＝pS＝1×106Pa×3×10﹣3m2＝3000N；（2）活塞運(yùn)動次數(shù)n＝1500r/min，汽油機(jī)往復(fù)運(yùn)動兩次，對外做功一次，所以汽油機(jī)每分鐘對外做功750次，氣體每次膨脹對活塞做功：W＝Fs＝3000N×0.06m＝180J，燃?xì)饷糠昼妼钊龅墓Γ篧′＝750×180J＝1.35×105J；（3）做功的平均功率：P＝＝＝2250W；（4）汽油燃燒放出的熱量：Q＝mq＝0.02kg×4.6×107J/kg＝9.2×105J；（5）汽油機(jī)把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率：η＝×100%＝×100%≈14.7%。答：（1）汽油機(jī)在做功沖程中燃?xì)鈱钊钠骄鶋毫κ?000N；（2）汽油機(jī)在此工作狀態(tài)下燃?xì)饷糠昼妼钊龅墓κ?.35×105J；（3）汽油機(jī)在此工作狀態(tài)下做功的平均功率是2250W；（4）放出的熱量為9.2×105J；（5）汽油機(jī)把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為14.7%。34．如圖是單缸四沖程汽油機(jī)的剖面圖。表中所示的是某品牌轎車汽油發(fā)動機(jī)的部分參數(shù)。其中“額定功率”是發(fā)動機(jī)工作時的最大機(jī)械能功率?！邦~定轉(zhuǎn)速”是對應(yīng)額定功率下發(fā)動機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)速?！芭艢饬俊笔前l(fā)動機(jī)氣缸的工作容積，是指所有氣缸內(nèi)活塞從下止點(diǎn)到達(dá)上止點(diǎn)所掃過的容積之和。“壓縮比”即氣缸總?cè)莘e，（燃燒室容積與排氣量之和）與燃燒室容積的比值?！翱杖急取奔椿旌蠚怏w中空氣和汽油的質(zhì)量比。已知此發(fā)動機(jī)在額定功率時汽油和空氣混合物的密度為1.35kg/m3、93#汽油的熱值為4.6×107J/kg，1L＝10﹣3m3。請你根據(jù)提供的數(shù)據(jù)計(jì)算這臺發(fā)動機(jī)以額定功率行駛時：（設(shè)在排氣沖程中將所有廢氣排出氣缸）①1min內(nèi)發(fā)動機(jī)做的有用功；②一個工作循環(huán)吸入汽油和空氣混合物的體積；③1min吸入汽油的質(zhì)量；④熱機(jī)的效率（保留2位有效數(shù)字）額定功率100kW額定轉(zhuǎn)速5000r/min排氣量1.8L壓縮比10：1空燃比14：1無鉛汽油93#【答案】見試題解答內(nèi)容【解答】解：①W有用＝Pt＝100×103W×1×60s＝6×106J；②一個工作循環(huán)吸入混合物的體積：由題意知：1.8L＝（1﹣）V，則V＝1.8L×＝2L＝2×10﹣3m3；③一個工作循環(huán)吸入混合物的質(zhì)量：m混＝ρ混V＝1.35kg/m3×2×10﹣3m3＝2.7×10﹣3kg一個工作循環(huán)吸入汽油的質(zhì)量m油＝m混＝×2.7×10﹣3kg＝0.18×10﹣3kg；汽油機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為5000r/min，1min完成×5000＝2500個工作循環(huán)，1min吸入汽油的質(zhì)量：m總＝2500×0.18×10﹣3kg＝0.45kg；④熱機(jī)的效率：η＝×100%＝×100%≈29%。故答案為：①1min內(nèi)發(fā)動機(jī)做的有用功6×106J；②一個工作循環(huán)吸入汽油和空氣混合物的體積2×10﹣3m3；③1min吸入汽油的質(zhì)量0.45kg；④熱機(jī)的效率為29%。35．國產(chǎn)某種型單缸四沖程汽油機(jī)滿負(fù)荷工作時一個做功沖程對外做功120J，飛輪的轉(zhuǎn)速是1500r/min，每分鐘消耗10g汽油。（1）滿負(fù)荷工作時該汽油機(jī)的功率是多少？（2）滿負(fù)荷工作時這種汽油機(jī)把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是多少？（汽油的熱值為4.5×107J/kg）【答案】見試題解答內(nèi)容【解答】解：（1）因單缸四沖程汽油機(jī)滿負(fù)荷工作時，一個工作循環(huán)飛輪轉(zhuǎn)2圈，完成4個沖程，做功一次，已知飛輪的轉(zhuǎn)速是1500r/min，所以，每分鐘共有750個工作循環(huán)，對外做功750次，則單缸四沖程汽油機(jī)滿負(fù)荷工作1min做的功：W＝120J×750＝9×104J，該汽油機(jī)的功率：P＝＝＝1500W；（2）每分鐘消耗10g汽油，10g汽油完全燃燒釋放的熱量：Q放＝mq＝10×10﹣3kg×4.5×107J/kg＝4.5×105J，滿負(fù)荷工作時這種汽油機(jī)把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率：η＝×100%＝×100%＝20%。答：（1）滿負(fù)荷工作時該汽油機(jī)的功率是1500W；（2）滿負(fù)荷工作時這種汽油機(jī)把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是20%。十一．熱值的簡單計(jì)算（共5小題）36．你聽說過“乙醇汽油”嗎？有這樣一則報(bào)道：一個美國農(nóng)民面對自己家里堆積如山的玉米愁容滿面：玉米售價既低廉又銷路不好。他夢想著將這些有著黃金一樣顏色的東西變成真正的黃金！他不顧大家都譏笑他異想天開，專程為他的“異想天開”去請教了一位科學(xué)家。這位科學(xué)家既同情他也對他的“異想天開”很感興趣，經(jīng)過一段時間的研究和考察，這位科學(xué)家開發(fā)出了“乙醇汽油”，即用玉米生產(chǎn)乙醇，然后以一定比例與汽油混合，就可以供汽車等作為能源使用。石油被稱為“液體黃金”，但是使用傳統(tǒng)能源所帶來的環(huán)境問題以及能源危機(jī)正越來越嚴(yán)重地困擾著人類。所以“乙醇汽油”的開發(fā)和利用或許能給人類開發(fā)新的能源帶來一種新的途徑。請你根據(jù)上述材料和所學(xué)知識分析回答下列問題：（1）乙醇燃燒的過程是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程。（2）理論上，完全燃燒28g乙醇可以產(chǎn)生8.4×105J的熱量，則乙醇的熱值是3×107J/kg，如果這些熱量完全被水吸收，可以將4kg的20℃的水加熱到70℃．（水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃））。（3）使用乙醇汽油作為能源，與使用傳統(tǒng)汽油、柴油等相比具有明顯的好處，請你說出一點(diǎn)：減少環(huán)境污染。【答案】見試題解答內(nèi)容【解答】解：（1）乙醇燃燒時把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；（2）乙醇的熱值：q＝＝＝3×107J/kg；根據(jù)Q吸＝Q放＝cm（t﹣t0）可知，所以水升高的溫度t＝+t0＝+20℃＝70℃；（3）使用乙醇汽油作為能源，與使用傳統(tǒng)汽油、柴油等相比具有明顯的好處：可以降低一氧化碳、碳?xì)浠衔锏任廴疚锱欧牛瑴p少環(huán)境污染；還可以節(jié)省常規(guī)能源。故答案為：（1）化學(xué)；內(nèi)；（2）3×107；70；（3）減少環(huán)境污染。37．已知煤油的比熱容是2.1×103J/（kg?℃），當(dāng)煤油吸收了4.2×105J的熱量，煤油溫度升高了20℃。（1）煤油的質(zhì)量為多少？（2）若這些熱量被10kg的銅塊吸收，則銅塊升高的溫度是多少？（取c銅＝0.4×103J/（kg?℃）【答案】見試題解答內(nèi)容【解答】解：（1）煤油吸收的熱量：Q吸＝4.2×105J，煤油的比熱容c煤油＝2.1×103J/（kg?℃），煤油升高溫度△t煤油＝20℃由Q吸＝cm△t得煤油的質(zhì)量：m煤油＝＝＝10kg；（2）銅塊質(zhì)量m銅＝10kg，比熱容c銅＝0.4×103J/（kg?℃），銅塊吸收熱量：Q吸＝4.2×105J，由Q吸＝cm△t得銅塊升高的溫度：△t銅＝＝＝105℃。答：（1）煤油的質(zhì)量為10kg；（2）若這些熱量被10kg的銅塊吸收，則銅塊升高的溫度是105℃。38．質(zhì)量為3t的載重汽車，額定功率為100kW，車上裝有6t的砂石。汽車先以10m/s的速度在平直公路上以20kW的功率勻速行駛了10min，消耗汽油1.2kg，然后又以額定功率用了2min的時間，將砂石從山坡底運(yùn)送到50m高的坡頂施工現(xiàn)場。g取10N/kg。試問：（1）1.2kg的汽油完全燃燒放出的熱量為多少？（已知汽油的熱值為4.5×107J/kg）（2）汽車在平直公路上勻速行駛時，受到的阻力為多少？（3）汽車從坡底向坡頂運(yùn)送砂石的機(jī)械效率是多少？【答案】見試題解答內(nèi)容【解答】解：（1）汽油燃燒放出的熱量為：Q＝mq＝1.2kg×4.5×107J/kg＝5.4×107J；（2）由P＝可得牽引力做功為：W＝Pt＝20000W×600s＝1.2×107J，由W＝Fs，可得牽引力為：F＝＝＝2000N，由于汽車勻速運(yùn)動，則受到的阻力為f＝F＝2000N；（3）汽車在斜坡上做的有用功為：W有用＝Gh＝mgh＝6000kg×10N/kg×50m＝3×106J，總功為：W總＝P額t＝100000W×2×60s＝1.2×107J，則機(jī)械效率為：η＝＝×100%＝25%。答：（1）1.2kg的汽油完全燃燒放出的熱量為5.4×107J；（2）汽車在平直公路上勻速行駛時，受到的阻力為2000N；（3）汽車從坡底向坡頂運(yùn)送砂石的機(jī)械效率是25%。39．高速鐵路的廣泛應(yīng)用使人們的出行更加便捷。放假期間，銘銘與家人乘坐高鐵從佳木斯到哈爾濱游玩。如圖所示是他們乘坐的“和諧號”高鐵列車，如表是它的部分參數(shù)。滿載時總質(zhì)量1000t車輪與鐵軌接觸總面積0.8m2最高時速200km/h（1）滿載的列車停在水平軌道上時，對軌道的壓強(qiáng)是多少？（2）若佳木斯至哈爾濱的路程為360km，列車從佳木斯到哈爾濱實(shí)際運(yùn)行2.5h，設(shè)列車在水平軌道上做勻速直線運(yùn)動，所受阻力是其滿載時總重力的0.01倍，此過程中牽引力的功率是多少？（3）“和諧號”運(yùn)行1km耗電1.075×108J，若這些電能全部由燃燒柴油來獲得，列車行駛1km至少需要消耗多少千克柴油？（q柴油＝4.3×107J/kg）【答案】（1）滿載的列車停在水平軌道上時，對軌道的壓強(qiáng)是1.25×107Pa；（2）若列車以最高時速行駛，從佳木斯至哈爾濱需要1.8h；此過程中牽引力的功率是4×106W；（3）列車行駛1km需要消耗2.5kg的柴油?！窘獯稹拷猓海?）滿載的列車停在水平軌道上時，對軌道的壓力：F＝G＝mg＝100