專題05《比熱容與機械能與內能的相互轉化》壓軸培優(yōu)題型訓練【十二大題型】TOC\o"1-3"\h\u一．比較不同物質吸熱的情況（共6小題）二．物體吸熱實驗器材的選擇（共2小題）三．物體吸熱實驗用加熱時間反映吸收熱量的多少（共2小題）四．物體吸熱實驗中比較升溫大小判斷吸熱強弱（共3小題）五．物體吸熱實驗的數(shù)據(jù)和圖像分析（共2小題）六．水的比熱容特點及實際應用（共2小題）七．比熱容的計算公式（共2小題）八．利用比熱容的公式計算熱量（共6小題）九．熱平衡方程及其應用（共6小題）十．內燃機工作循環(huán)的計算（共4小題）十一．熱值的簡單計算（共5小題）十二．熱機的效率公式與計算（共3小題）一．比較不同物質吸熱的情況（共6小題）1．兩個同樣的燒杯，內裝溫度、質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；（2）如果它們升高相同的溫度，吸收的熱量多；（3）由此可根據(jù)公式，推出c水c液（填“＞”“＜”或“＝”）（4）根據(jù)以上數(shù)據(jù)可算出c液＝。2．地溝油中含有大量對人體有毒、有害的物質。一些不法商人對其進行簡單的脫水、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，他通過網絡查得優(yōu)質色拉油的密度在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，通過實驗測算出樣品油的密度為0.94g/cm3。（1）小明通過比對測算結果，發(fā)現(xiàn)還不能斷定樣品油是地溝油，原因是。小英認為：比熱容也是物質的一種特性，比較不同物質的比熱容，同樣可以鑒別它們。于是，她量取質量相等的色拉油和樣品油，分別裝入A、B兩個燒瓶內，將兩根阻值相同的電阻絲分別浸入兩個燒瓶內，串聯(lián)后接入電路，如圖所示。（2）實驗中，她通過觀察，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。3．小紅在學習了“比熱容”的有關知識后，知道單位質量的不同物質在升高相同溫度時，所吸收的熱量不同，為了描述物質的這種性質，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，小紅在實驗室利用電熱器加熱，完成了冰的熔化實驗，并描繪出冰的溫度隨加熱時間變化的關系圖線如圖所示。實驗時，冰的質量為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？。（2）CD段水吸收的熱量是J。（3）若規(guī)定“質量為1kg的某種晶體物質在完全熔化時所吸收的熱量叫做該物質的熔化熱”，根據(jù)圖中所給的信息，計算出冰的熔化熱λ。4．小華在家里學習燒飯做菜的過程中，經常要加熱油和水，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有。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）她設計了探究實驗如圖所示電路，三個規(guī)格（選填“相同”或“不相同”）錐形瓶內分別裝有相同，初溫同為16℃的煤油和水，①②③分別表示溫度計序號。（3）為比較水與煤油的比熱容大小，應閉合開關，觀察兩支溫度計（填溫度計序號）示數(shù)的變化。（4）結果支溫度計（填溫度計序號）示數(shù)的變化快，說明小華的猜想是（填“對”或“錯”）。5．在探究“水吸收的熱量與水的質量和水升高的溫度的關系”實驗中，記錄的實驗數(shù)據(jù)如表。實驗次數(shù)質量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）該實驗中，記錄加熱時間有什么意義？。（2）第、、這三次實驗，是探究水吸收的熱量與水的質量的關系。（3）第3次實驗數(shù)據(jù)的特殊作用是：。（4）探究結論是：a.；b.。6．小明在學習“物質的比熱容”時，取相同質量的水和沙子，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）實驗中選用相同的酒精燈加熱，可以認為相同時間內水和沙子相同。（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內升高的溫度有明顯異常，其主要原因是。（4）小明再用50g水和100g水做實驗，以吸收的熱量Q為縱坐標，升高的溫度Δt為橫坐標，分別畫出50g水和100g水的Q﹣Δt圖象。它們都是過原點的直線，即Q＝kΔt．進一步分析，發(fā)現(xiàn)這兩條直線的k值之比與對應水的之比相等。二．物體吸熱實驗器材的選擇（共2小題）7．同學們在做“比較水和沙子的吸熱能力”實驗的場景如圖所示，他們說該實驗有兩種探究方法。（1）實驗方法一的設計如圖中所示：①在實驗中，為了使水和沙子吸收熱量相等采用的方法是；②請你指出該同學的設計思路和實驗裝置中的錯誤和不足。（2）請你設計出第二種實驗方法：①寫出該實驗方法所需要的測量儀器除秒表以外還有；②請寫出該方法的設計思路。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，兩探究小組都設計實驗去驗證。（1）他們在實驗前準備了火柴、酒精燈、燒杯、沙子、水、攪棒、鐵架臺、石棉網，除此之外，還需要、；實驗時使用攪棒的作用是。（2）兩小組獲得的實驗結論分別是：①等質量的沙子和水升高相同的溫度，加熱沙子的時間短；②等質量的沙子和水加熱相同的時間，沙子的溫度上升得多。你認為上述結論能驗證實驗猜想的是（選填“僅是①”、“僅是②”或“①和②”）。三．物體吸熱實驗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驗裝置“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）實驗中用玻璃棒不斷攪拌，目的是讓液體。（2）分析實驗數(shù)據(jù)可知，水的比熱容煤油的比熱容。（3）本實驗中，煤油和水吸熱的多少是通過（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。A．夏天在教室灑水，感到涼爽B．金屬勺裝有塑料手柄C．沙漠地區(qū)晝夜溫差較大。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，某同學做了如下實驗：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。下表是他們的實驗記錄，根據(jù)實驗記錄回答下列問題：燒杯號液體質量/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，所以可以通過比較來比較吸收熱量的多少。（2）分析比較（填燒杯號）燒杯的實驗記錄，可得出的初步結論是：在質量和升高的溫度都相同時，不同物質吸收的熱量不同。（3）分析比較1、2兩燒杯的實驗記錄，可得出的初步結論是：物體溫度升高時吸收熱量的多少與有關。四．物體吸熱實驗中比較升溫大小判斷吸熱強弱（共3小題）11．在探究“比較不同物質吸熱能力”的實驗中，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)采集線與計算機相連接，如圖所示，實驗數(shù)據(jù)記錄在下表中。物質質量/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，還應保證（選填“體積”或“質量”）相同。（2）實驗中物質吸熱的多少是通過來反映的。（3）在實驗過程中控制加熱時間相同，通過比較來研究水和色拉油吸熱能力的差異。（4）在此實驗中，如果要使水和色拉油的最后溫度相同，就要給加熱更長的時間，此時水吸收的熱量（選填“大于”“小于”或“等于”）色拉油吸收的熱量；由實驗可以得出的吸熱能力更弱。（5）通過實驗可以得到不同的物質吸熱能力不同，物質的這種特性用，這個物理量來描述。12．某實驗小組的同學為了研究物質的溫度升高時，吸收熱量的多少與哪些因素有關，做了如下實驗：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，得到如下實驗數(shù)據(jù)：實驗次數(shù)液體質量/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次實驗可得結論：質量相同的不同物質，升高相同的溫度，吸收的熱量（填“相同”或“不同”）（2）比較、次實驗可得結論：同種物質，升高相同的溫度，質量越大，吸收的熱量越多。（3）比較3、4次實驗可得結論：（4）綜上所述，可以得出：物質溫度升高時，吸收熱量的多少與、、有關。（5）該實驗小組獲得探究成功，主要得益于采用了法。13．在“比較不同物質吸熱的情況”的實驗中，將a、b兩種不同的液體分別放入兩個相同的燒杯內，用相同的電加熱器同時加熱，如圖甲所示。在加熱過程中，記錄相關數(shù)據(jù)，并繪制出a、b兩種液體溫度與時間關系的圖象，如圖乙所示。（1）實驗時，選用初溫和均相等的a、b兩種液體。（2）在實驗過程中，控制加熱時間相同，通過比較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，需要給加熱更長的時間。（3）加熱3min，a液體吸收的熱量（填“大于”、“小于”或“等于”）b液體吸收的熱量，的吸熱能力強。（4）若a液體的比熱容為4.2×103J/（kg?℃），則b液體的比熱容為J/（kg?℃）。五．物體吸熱實驗的數(shù)據(jù)和圖像分析（共2小題）14．在探究“比較不同物質吸熱多少”的實驗中，明明設計了如圖甲所示的實驗裝置。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，并記錄實驗過程中的數(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。（2）安裝裝置時，應按照的順序安裝（填“從上到下”或“從下到上”）。實驗中用來比較吸熱多少，這種實驗方法是法。（3）明明記錄的數(shù)據(jù)表格，第一分鐘內，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（填“快”或“慢”）。（4）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可知，相同時，等質量的煤油升溫比水快。由此可以推導出，等質量的水和煤油，升高相同的溫度，吸收的熱量更多。（5）君君對明明的實驗過程十分認可，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），可以計算出煤油的比熱容為J/（kg?℃）。查閱資料后，發(fā)現(xiàn)計算值偏大。河山老師提醒道：過程中煤油溫度比水高，熱損失大，導致溫度升高量偏（填“大”或者“小”）（6）飛飛覺得水在液態(tài)和固態(tài)時的吸熱升溫情況應該相同。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（填“具有”或者“不具有”）內能，熔化過程中，溫度不變，其內能。根據(jù)所測數(shù)據(jù)，飛飛計算出冰的比熱容為2100J/（kg?℃），那么飛飛在圖中忘記標記的冰的初溫應該為℃。15．小華學習做飯的過程中，經常加熱油和水，她猜想油的比熱容比水小。（1）能夠支持她這一猜想的事實是A．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所示的實驗裝置。因此根據(jù)實驗的目的除了圖中的實驗器材以外，還需要的器材有、。此外小華需要向兩個同樣的燒杯里分別倒入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，才能得到結果。（3）實驗中小華是利用來表示物質吸收熱量的多少。（4）實驗結束后，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J/（kg?℃）[水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃）]。六．水的比熱容特點及實際應用（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)動機用水做循環(huán)液進行冷卻 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17．如圖是加熱固體碘的實驗。在加熱過程中，會看見杯內產生紫色的氣體，這是因為固體碘吸熱發(fā)生了（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，這是因為氣態(tài)碘又發(fā)生了（填物態(tài)變化）的原因，生活中（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，冬暖夏涼是因為，在同種吸、放熱條件下，溫度變化小。七．比熱容的計算公式（共2小題）18．如圖所示是用相同的加熱裝置對a、b、c三種物質加熱時它們的溫度隨時間變化的圖象，其中b、c的質量相同。下列對圖象的分析中正確的是（）A．t1﹣t2時間內物質a的溫度不變，內能不變 B．如果a、b是同種物質，b的質量小于a的質量 C．溫度從T1升高到T2時，a物質吸收的熱量比b物質少 D．b物質的比熱容大于c物質的比熱容19．（多選）甲、乙兩個相同的杯子中盛有質量和初溫都相同的水，另有A、B兩個金屬球，其質量和初溫也都相同，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八．利用比熱容的公式計算熱量（共6小題）20．王大剛同學和家人在郊外野餐，用木炭燒水。鐵鍋內裝有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？21．重慶八中的物理興趣小組的同學在研究“沙石和某種液體誰的吸熱本領大”時，選用了兩只完全相同的酒精燈分別給質量都是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？22．小華家使用的是天然熱水器，熱水器的銘牌標識了它的熱效率。表明該熱水器工作時，天然氣完全燃燒所消耗的化學能，有多大比例轉化為水的內能。小華嘗試估測該熱水器的熱效率，以核對銘牌上的數(shù)值是否準確，他把家里自動洗衣機的“水量”設置為10kg，用熱水器輸出的熱水注入到洗衣機，當注入水的質量達到40kg時洗衣機會自動停止注水。已知當時自來水的溫度是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）請你估計該熱水器的熱效率？23．閱讀短文，回答問題。風寒溫度人們都有這樣的體驗：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，頓時感覺周身寒冷，這就是風寒效應。風寒效應會影響人們對冷的感覺，導致人體感覺的溫度與溫度計的示數(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、接觸傳導熱量、冷熱空氣對流和汗液蒸發(fā)等方式散熱。當無風時，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體，可以起到保溫作用；當刮風時，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。風速越大，人體散失的熱量越快、越多，人也就感覺越寒冷?？茖W家提出用風寒溫度描述刮風時人體皮膚感覺的溫度。并通過大量實驗找出了風寒溫度和風速的關系，下表是在氣溫為5℃時，風寒溫度和風速的關系。風速（km/h）010203040風寒溫度（℃）531﹣1﹣3（1）風會使人感覺更寒冷的原因主要是加強了下列哪種散熱方式A．輻射B．傳導C．對流D．汗液蒸發(fā)（2）一個質量為50kg的人散失熱量4.2×105J，如果人體沒有產生相應的熱量，則體溫將下降℃．[人體的比熱容取4.2×103J/（kg?℃）]（3）利用表格給出的數(shù)據(jù)作出風寒溫度﹣﹣風速圖象。（4）當氣溫為5℃，風速為35km/h時，地面的水會結冰嗎？答：。（5）根據(jù)所給數(shù)據(jù)，用T表示風寒溫度，t表示氣溫，v表示風速，請你寫出三者關系的表達式：T＝。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，并用不導熱的泡沫塑料板覆蓋，上面挖一個小孔（如圖所示）?，F(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。25．如圖所示是現(xiàn)在一些城市的道路兩邊安裝的一種“風光互補路燈”，它頭頂小風扇，肩扛太陽能電池板，風扇在風中不停的轉動，儼然一道亮麗的風景。它不需要挖路面埋管鋪設輸電線路，無風有光時，通過太陽能電池板發(fā)電，有風無光時通過風力發(fā)電機發(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，“風光互補路燈”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?℃）、大氣壓強為標準大氣壓）九．熱平衡方程及其應用（共6小題）26．將質量為m0的一小杯熱水倒入盛有質量為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量同溫度的熱水，水溫又上升了2.8℃．不計熱量的損失，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＝1：2027．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℃28．將一杯熱水倒入容器內的冷水中，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℃，若在向容器內倒入同樣一杯熱水，則冷水溫度將會升高（不計熱損失）（）A．10℃ B．4℃ C．6℃以上 D．6℃以下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。經研究表明每焚燒1t垃圾可放出熱量8.4×108J．請同學們計算一下1t垃圾焚燒產生的這些能量（1）相當于完全燃燒多少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%的汽車勻速前進多少km？（汽車勻速前進受到的摩擦力f＝1680N）（3）如果這些能量全部被水吸收，可將多少kg20℃的水在一個標準大氣壓下燒開？[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]。30．在野外施工中，需要把質量為4.2千克的鋁合金構件溫度從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，不計熱損失，請設計一個加熱構件的方案。同學甲設計的方案和運算如下：將鋁合金構件直接放入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件吸收的熱量。根據(jù)熱量計算公式：Q放＝cm1（tl﹣t）、Q吸＝cm2（t﹣t2），將數(shù)值代入計算，得出構件與熱水在達到熱平衡時的溫度t＝56.2℃．顯然，這種方案不能使構件達到規(guī)定的溫度。同學乙設計的方案是把90℃的熱水分成等質量的兩份，讓構件先放入第一份90℃的熱水中，達到熱平衡后取出，再放入第二份90℃的熱水中，再使構件與熱水達到熱平衡。通過計算表明，這一方案可使構件的最后溫度達到61.7℃．問：（1）怎樣才能讓構件達到63℃呢？請寫出你的設計方案。（2）若采用最佳加熱方案，構件最后的溫度可達69.5℃．這一結果啟示我們，工業(yè)上也可以用這一方法用冷水來冷卻某些構件，請簡要說明這種最佳冷卻方案。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的“水量”設為40L，用熱水器輸出的熱水注入洗衣機，當注入水的體積達到40L時洗衣機自動停止注水。已知當時自來水溫度是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）洗衣機里的水吸收的熱量。（2）國家出臺的《家用燃氣快速熱水器能效限定值及能效等級》把燃氣熱水器的能效等級分成了三等：能效最低的為3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%．請通過計算，說明他家熱水器的熱效率值是否達到國家標準。十．內燃機工作循環(huán)的計算（共4小題）32．圖1為四缸發(fā)動機工作原理：內燃機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)動機在做功沖程里，高溫、高壓的燃氣推動活塞向下運動，對外做功，同時將能轉化為能。（2）有一臺四缸發(fā)動機，其主要技術指標如表所示。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到下止點所掃過的容積，又稱單缸排量，它取決于活塞的面積和活塞上下運動的距離（既沖程長）．轉速表示每分鐘曲軸或飛輪所轉的周數(shù)。排量2.0L輸出功率120kW轉速6000r/min①該發(fā)動機在1s內做功J，單缸排量V＝L。②在每個做功沖程里，發(fā)動機做功W＝J。（3）在做功沖程里，燃氣對活塞所做的功可表示為W＝pV，式中p表示燃氣對活塞的壓強，則p＝Pa．（1L＝10﹣3m3）（4）圖2為發(fā)動機在做功沖程中的示意圖。下面給出了公式W＝pV的證明，請將推導過程補充完整（要求各表達式均用S、l或p表示）：設活塞的面積為S，沖程長為l，燃氣對活塞的壓強為p，則燃氣對活塞的壓力F＝，燃氣對活塞所做的功W＝，又根據(jù)數(shù)學知識可知發(fā)動機的單缸排量V＝，故W＝pV。33．若某型號單缸四沖程汽油機的活塞面積取S＝3.0×10﹣3m2，活塞沖程長度為L＝0.06m，某種工作狀態(tài)下做功沖程燃氣的平均壓強為p＝1.0×106Pa，活塞以n＝1500r/min做往復運動，汽油機往復運動兩次，對外做功一次。（1）汽油機在做功沖程中燃氣對活塞的平均壓力是多少？（2）汽油機在此工作狀態(tài)下燃氣每分鐘對活塞做的功是多少？（3）汽油機在此工作狀態(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）汽油機把內能轉化為機械能的效率是多少？（q汽＝4.6×107J/kg、不計摩擦）34．如圖是單缸四沖程汽油機的剖面圖。表中所示的是某品牌轎車汽油發(fā)動機的部分參數(shù)。其中“額定功率”是發(fā)動機工作時的最大機械能功率。“額定轉速”是對應額定功率下發(fā)動機曲軸的轉速?！芭艢饬俊笔前l(fā)動機氣缸的工作容積，是指所有氣缸內活塞從下止點到達上止點所掃過的容積之和。“壓縮比”即氣缸總容積，（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中空氣和汽油的質量比。已知此發(fā)動機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)計算這臺發(fā)動機以額定功率行駛時：（設在排氣沖程中將所有廢氣排出氣缸）①1min內發(fā)動機做的有用功；②一個工作循環(huán)吸入汽油和空氣混合物的體積；③1min吸入汽油的質量；④熱機的效率（保留2位有效數(shù)字）額定功率100kW額定轉速5000r/min排氣量1.8L壓縮比10：1空燃比14：1無鉛汽油93#35．國產某種型單缸四沖程汽油機滿負荷工作時一個做功沖程對外做功120J，飛輪的轉速是1500r/min，每分鐘消耗10g汽油。（1）滿負荷工作時該汽油機的功率是多少？（2）滿負荷工作時這種汽油機把內能轉化為機械能的效率是多少？（汽油的熱值為4.5×107J/kg）十一．熱值的簡單計算（共5小題）36．你聽說過“乙醇汽油”嗎？有這樣一則報道：一個美國農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”去請教了一位科學家。這位科學家既同情他也對他的“異想天開”很感興趣，經過一段時間的研究和考察，這位科學家開發(fā)出了“乙醇汽油”，即用玉米生產乙醇，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正越來越嚴重地困擾著人類。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)上述材料和所學知識分析回答下列問題：（1）乙醇燃燒的過程是能轉化為能的過程。（2）理論上，完全燃燒28g乙醇可以產生8.4×105J的熱量，則乙醇的熱值是J/kg，如果這些熱量完全被水吸收，可以將4kg的20℃的水加熱到℃．（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：。37．已知煤油的比熱容是2.1×103J/（kg?℃），當煤油吸收了4.2×105J的熱量，煤油溫度升高了20℃。（1）煤油的質量為多少？（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?℃）38．質量為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送砂石的機械效率是多少？39．高速鐵路的廣泛應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際運行2.5h，設列車在水平軌道上做勻速直線運動，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）40．閱讀短文，回答問題：從火車到火箭生產的發(fā)展需要強大的動力17世紀，人類發(fā)明了熱機，最早的熱機是蒸汽機，在鍋爐里把水燒成水蒸氣，水蒸氣在氣缸里推動活塞做功。原始的蒸汽機不便于使用……交通運輸?shù)陌l(fā)展迫切需要輕便的熱機。于是，內燃機應運而生，內燃機分為汽油機、柴油機兩大類。汽油機是1876年發(fā)明的，柴油機是1892年發(fā)明的。內燃機行駛時不需要