山西省2020中考物理比热容内能的利用专题复习课件 38页

第 13 课时　 比热容　内能的利用 第一篇　教材梳理 项目 比热容 热值 概念 　 一定 　　　　 的某种物质 , 在温度升高时所吸收的热量与它的质量和所升高的温度的 　　　　 之比 , 用符号 c 表示 , 单位为 J / (kg·℃)  某种 燃料 　 　　　 放出的热量与其质量 ( 固体、液体 ) 或体积 ( 气体 ) 之比 , 用符号 q 表示 , 单位为 J / kg 或 J / m 3  影响因素 　 比热容是物质的一种特性 , 只与物质的种类和状态有关 , 与质量、体积、温度等无关 　 热值是燃料的一种属性 , 只与燃料的种类有关 , 与燃料的形状、体积、质量无关 考点一　比热容与热值 质量 乘积 完全燃烧 （续表） 项目 比热容 热值 热量 的计算 　 Q 吸 = 　 　　   　 Q 放 = 　　 　   　 Q 放 = 　　　　 ( 固体、液体 )  　 Q 放 = 　　　　 ( 气体、液体 )  变式 　 求质量 : m= 　　　 ;  　 求温度差 :Δ t= 　　   　 求质量 : m= 　　　 ;  　 求体积 : V= 　　   cm ( t 0 -t ) cm ( t-t 0 ) mq qV [ 点拨 ] (1) 比热容越大 , 该物质的吸放热能力越强 , 具体表现为质量相等时 , 升高相同的温度 , 吸收的热量多 ; 吸收相同的热量 ( 加热时间相等 ), 温度变化量小。 (2) 水的比热容较大的应用 : ①做冷却剂 ; ②热水袋、暖气片用水作为介质 ; ③调节气候 ( 人工湖 ) 。 考点二　热机及热机效率 1 . 能量转化 燃料的化学能 内能 机械能 2 . 汽油机四个冲程 　　　 冲程   　　　 冲程   　　　 冲程   　　　 冲程   　 说明 : 做功冲程是将 　　 能 转化为 　　　 能 ; 压缩冲程是将 　　　　 能转化 为 　　　　 能。吸气、压缩和排气三个冲程都是靠飞轮的惯性来完成的。   　 1 个工作循环包含 　　　　 个冲程 , 飞轮转 　　　　 圈 , 曲轴转 　　　　 圈 , 活塞往复运动 　　　　 次 , 对外做功 　　　　 次。   　 汽油机与柴油机的区别 : 汽油机的顶部有 　　　　 , 柴油机的顶部有 　　　　 , 另外在工作过程中也略有不同   吸气 压缩 做功 排气 内 机械 机械 内 4 2 2 2 1 火花塞 喷油嘴 3. 热机效率 考点三　能量守恒定律 　　 能量既不会凭空 　　　 , 也不会凭空 　　　　 , 它只会从一种形式 　　　 为其他形式 , 或者从一个物体 　　　　 到另一个物体 , 而在 　　　 和 　　　 的过程中 , 能量的总量 　　 　　 。   产生 消灭 转化 转移 转化 转移 保持不变 探究一　比热容、热值的理解及其相关计算 1 . ( 多选 ) 下列关于热现象的说法正确的是 ( 　　 ) A. 物体的温度越高 , 分子热运动越剧烈 B. 物体温度升高 , 内能一定增加 C. 物体吸收的热量越多 , 其比热容越大 D. 燃料燃烧越充分 , 其热值越大 AB 2 . [2019· 山西适应性训练 ] 生活中处处有物理 , 下 列说法中错误的是 ( 　　 ) A. 塑料吸盘能牢牢地吸在玻璃上 , 说明分子间存在斥力 B. 冬天很冷的时候搓手就感到暖和 , 是通过做功的方式改变内能的 C. 端午节米粽飘香 , 能闻到米粽的香味是由于分子在做无规则运动 D. 夏天在河边觉得沙子热得发烫而水却很清凉 , 是因为水的比热容大 A 3 . 沿海地区昼夜温差较小 , 而内陆沙漠地区的昼夜温差较大 , 这主要是因为海水的比热容 　　　　 , 砂石的比热容 　　　　 , 吸收或放出相同的热量 , 海水温度变化 　　　　 , 砂石温度变化 　　　　 。   大 小 图 13 - 1 小 大 4 . [2019· 苏州 ] 如图 13 - 2 甲所示 , 将质量相等的冰和烛蜡分别装在两个相同的试管中 , 放入装有水的烧杯中加热。绘制出温度随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是 ( 　　 ) A . 图甲中的实验装置 , 安装时应按照 “ 由上到下 ” 的顺序 B . 图甲中两试管放在同一烧杯中加热 , 可以 控制相同时间内冰和烛蜡吸收的热量相同 C . 由图乙可知 , 图线 A 对应物质的内能先增大 后不变再增大 D . 由图乙可知 , 图线 B 对应的物质是冰 图 13 - 2 [ 答案 ] B 　 [ 解析 ] 图甲中的实验装置 , 安装时应按照 “ 由下到上 ” 的顺序 , 故 A 错误 ; 图甲中两试管放在同一烧杯中加热 , 可以控制相同时间内冰和烛蜡吸收的热量相同 ,B 正确 ; 由图乙可知 , 图线 A 对应物质虽然在熔化过程中温度保持不变 , 但是仍然在吸收热量 , 内能继续增大 , 则整个过程其内能一直增大 , 故 C 错误 ; 由图乙可知 , 图线 B 对应的物质是非晶体 , 没有固定的熔点 , 而冰有固定的熔点 , 是晶体 , 故 D 错误。 5 . 某同学用如图 13 - 3 甲所示的实验装置 , 比较不同物质的比热容和探究水沸腾时温度变化的特点。将分别盛有相同质量的水和食用油的两个试管固定在铁架台上 , 温度传感器的探头与水和食用油良好接触 , 将温度传感器与计算机相连 , 计算机上显示的实验图线如图乙所示。 由图乙可知 : 水沸腾时吸热 , 温度 　　　　 ( 选填 “ 升高 ”“ 不变 ” 或 “ 降低 ”); 加热 2 min 水吸收的热量 　　　 ( 选填 “ 大于 ”“ 等于 ” 或 “ 小于 ”) 食用油吸收的热量 ; 食用油的比热容为 　 　　 J / (kg·℃) 。   不变 图 13 - 3 等于 2 . 1×10 3 6 . [2019· 绵阳 ] 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 　　　　 m 3 。已知水的比热容是 4 . 2×10 3 J/(kg·℃), 天然气的热值是 3 . 2×10 7 J/m 3 。   [ 答案 ] 3 . 36×10 5 　 0 . 1 探究二　热机 7 . [2019· 淄博 ] 下列关于如图 13 - 4 所示四幅图的说法正确的是 ( 　　 ) A . 图甲 : 活塞压缩空气 , 硝化棉燃烧 , 此过程与热机的压缩冲程原理相同 B . 图乙 : 瓶内空气推开瓶塞 , 内能减少 , 瓶口出现的 “ 白雾 ” 是汽化现象 C . 图丙 : 抽出玻璃板 , 下瓶中出现红棕色二氧化氮气体 , 表明气体间可以发生扩散现象 D . 图丁 : 悬挂重物不能把两铅块分开 , 说明分子间存在引力 , 没有斥力 图 13 - 4 [ 答案 ] A [ 解析 ] 活塞压缩空气 , 硝化棉燃烧 , 机械能转化为内能 , 此过程与热机的压缩冲程原理相同 , 故 A 正确 ; 瓶内空气推开瓶塞 , 内能减少 , 瓶口出现的 “ 白雾 ” 是液化现象 , 故 B 错误 ; 图丙中 , 上方的二氧化氮气体的密度较大 , 抽去玻璃板后 , 下瓶中出现的红棕色二氧化氮气体 , 可能是扩散现象 , 也可能是重力作用的结果 , 故 C 错误 ; 悬挂重物不能把两铅块分开 , 说明分子间存在引力 , 分子间的引力和斥力是同时存在的 , 故 D 错误。 8 . [2019· 武汉 ] 如图 13 - 5 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 ( 　　 ) A . 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 图 13 - 5 [ 答案 ] 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。 9 . [2019· 成都 ] 如图 13 - 6 是汽车四冲程发动机的一个冲程示意图 , 下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 该冲程是做功冲程 B. 该冲程机械能转化为内能 C. 这种汽车对环境没有污染 D. 此发动机的效率可达 90% 图 13 - 6 A 探究三　能量的转化与守恒 10 . 如图 13 - 7 所示为一种人们设想的永动机 , 高处的水流下时将重力势能转化为动能 , 冲击叶片 , 叶片转动又带动抽水机将水抽到高处 , 从而循环工作 , 这种不消耗能量又不断对外做功的永动机是 　　　　 ( 选填 “ 能够 ” 或 “ 不能够 ”) 永远工作下去的 , 它违背了 　　　　 定律 , 抽水机在工作过程中 , 有部分机械能会转化为 　　　　 , 机械能总量减少。   图 13 - 7 不能够 能量守恒 内能 突破　比较不同物质吸热的情况 【 设计和进行实验 】 1 . 主要器材 : ①测量工具 : 温度计 、 停表 和 天平 ( 选用质量相等的不同物质进行实验 ) 。 ②热源 : 酒精灯或电加热器 ( 电加热器更好 , 因为内部加热 , 相对稳定 , 热损失少 ; 实验中选用 相同热源 是保证 不同物质在相同时间内吸收的热量相同 ) 。 2 . 实验方法 : 转换法 ( 加热相同时间 , 比较 升高的温度 , 或升高相同温度 , 比较 加热时间 ) 和控制变量法 ( 相同热源 , 被加热物质的 质量和初温相同 ) 。 【 数据处理和分析 】 3 . 设计实验数据记录表格 ( 升高相同温度比较加热时间 , 如表一所示 ; 加热相同时间比较温度变化 , 如表二所示 ) 并绘制温度 - 时间图像 , 分析可得出 : ①升高相同的温度 , 加热时间长的物质吸热能力强 ; ②加热相同时间 , 温度变化小的物质吸热能力强。 表一 物质 次数 质量 m/ kg 升高的 温度 Δ t / ℃ 加热的 时间 t/ min 水 1 0 . 1 10 2 2 0 . 2 10 4 食用油 3 0 . 1 10 1 4 0 . 2 10 2 表二 【 交流、反思与评估 】 4 . 改变内能的方式 : 热传递 。热量的计算 : Q 吸 =cm ( t-t 0 ) 。 　 5 . 误差分析 : 实验过程中存在着 热量的损失 。 加热时间 / min 0 0 . 5 1 1 . 5 … 温度 / ℃ 食用油 水 例 在 “ 比较不同物质的吸热能力 ” 的实验中 , 实验装置如图 13-8Ⅰ 甲、乙所示。 图 13-8 (1) 实验中应量取 　　　　 ( 选填 “ 质量 ” 或 “ 体积 ”) 相等的甲、乙两种液体 , 分别倒入相同的烧杯中。   (2) 选用两个相同规格的电加热器加热 , 目的是使甲、乙两种液体在相同时间内 　　　　　　　　 。通过比较 　　　　　 来比较甲和乙两种液体吸收热量的多少。   质量 吸收的热量相同 加热时间 例 在 “ 比较不同物质的吸热能力 ” 的实验中 , 实验装置如图 13-8 Ⅰ 甲、乙所示。 图 13-8 (3) 实验记录的数据如下表所示 , 分析实验数据可知 : 吸收相同热量 , 　　　　 液体升温更高 , 说明 　　　　 液体的吸热能力强 , 　　　　 液体更适合作汽车发动机的冷却液。 加热时间 / min 0 1 2 3 4 甲的温度 / ℃ 30 34 38 42 46 乙的温度 / ℃ 10 18 26 34 42 乙 甲 甲 例 在 “ 比较不同物质的吸热能力 ” 的实验中 , 实验装置如图 13-8 Ⅰ 甲、乙所示。 图 13-8 (4) 如果要使甲、乙两液体升高的温度相同 , 就要给 　　　　　 液体加热更长的时间 , 此时甲液体吸收的热量 　　　　 ( 选填 “ 大于 ”“ 小于 ” 或 “ 等于 ” ) 乙液体吸收的热量。若加热到相同的温度后停止加热 , 冷却相同的时间后 　　　　 液体的末温高。 加热时间 / min 0 1 2 3 4 甲的温度 / ℃ 30 34 38 42 46 乙的温度 / ℃ 10 18 26 34 42 甲 大于 甲 例 在 “ 比较不同物质的吸热能力 ” 的实验中 , 实验装置如图 13-8 Ⅰ 甲、乙所示。 图 13-8 (5) 若甲、乙两液体从如图 Ⅱ 所示的初温分别升高到 40 ℃ 和 35 ℃, 吸收热量之比为 2:1, 则甲、乙两液体的比热容之比为 　　　　 。 加热时间 / min 0 1 2 3 4 甲的温度 / ℃ 30 34 38 42 46 乙的温度 / ℃ 10 18 26 34 42 3 ∶ 2 · 实验拓展 · 该班同学又利用如图 13-9 甲所示的实验装置探究水和煤油的吸热能力。 (6) 在图甲中除了所给的实验器材外 , 还需要的测量工具有天平和 　　　　 。   停表 图 13-9 该班同学又利用如图 13-9 甲所示的实验装置探究水和煤油的吸热能力。 (7) 实验中第 1 、 2 两组同学记录的实验数据如下表 : 通过分析实验数据 , 能够得出的结论是         　 。 质量相同的水和煤油升高相同的温度 , 吸收的热量不同 ( 或质量相同的水和煤油升高相同的温度 , 水吸收的热量多 ) 图 13-9 实验组别 液体 质量 / g 初温 / ℃ 末温 / ℃ 加热时间 / min 1 水 200 25 40 13 . 5 煤油 200 25 40 6 . 5 2 水 200 25 40 12 煤油 200 25 40 5 . 5 该班同学又利用如图 13-9 甲所示的实验装置探究水和煤油的吸热能力。 (8) 图乙是第 1 组同学绘制的 “ 吸收热量 - 时间 ” 和 “ 温度 - 时间 ” 图像 , 能正确描述该实验真实情况的图像是 　　　　 ( 选填序号 ) 。 C 图 13-9 该班同学又利用如图 13-9 甲所示的实验装置探究水和煤油的吸热能力。 (9) 使质量相同的水升高相同的温度 , 加热时间应该相同 , 但 1 、 2 两组的同学在交流实验数据时发现 : 第 1 组的加热时间明显偏长 , 其原因可能是 　　　 　　　　　　　 。 酒精灯的火焰大小不同 ( 答案合理即可 ) 图 13-9 该班同学又利用如图 13-9 甲所示的实验装置探究水和煤油的吸热能力。 (10) 这两组同学对图甲的装置进行了改进 , 将分别装有水和煤油的试管放在同一个烧杯中用水加热 , 如图 13-10 所示 , 而不是用两个酒精灯分别加热 , 这样做的好处是     　　　　　　　　　　　　　　 。   在相同时间内吸收的热量相同 使水和煤油 图 13-9 图 13-10 1 . [2013· 山西 13 题 3 分 ] 如图 13 - 11 所示是内燃机的某冲程工作示意图 , 以下改变内能的方式与此相同的是 ( 　　 ) A . 烤火取暖 B . 搓手取暖 C . 向手 “ 呵气 ” 取暖 D . 用热水袋取暖 图 13 - 11 B 2 . [2012· 山西 14 题 3 分 ] 如图 13 - 12 所示是用电热水壶烧水时的情景 , 下列有关描述正确的是 ( 　　 ) A . 壶盖被水蒸气顶起时能量的转化与热机压缩冲程能量的转化相同 B . 水沸腾时 , 继续通电 , 水的温度会升高 C . 壶盖和壶口上方的 “ 白气 ” 是由水蒸气汽化形成的 D . 烧水过程中 , 电能转化为内能 图 13 - 12 D 3 . [2019· 山西 38 题 2 分 ] 小亮的叔叔承包了村里的鱼塘 , 有人向叔叔推荐了一个一本万利的投资项目 , 设计图纸如图 13 - 13 所示。用水管和水池就可以让水车持续转动 , 带动发电机不断发电。你认为这个投资项目的设计方案 　　　　 ( 选填 “ 可行 ” 或 “ 不可行 ”), 理由是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   图 13 - 13 [ 答案 ] 不可行 　 水管中的水只能达到与水池水面相同的高度 ( 答案合理即可 ) [ 解析 ] 能量不可能凭空产生 , 也不可能凭空消失 , 只会从一种形式转化为另一种形式 , 且能量是守恒的 , 水和发电机运转过程中 , 必然要消耗能量 , 因此不可能实现让水车持续转动的现象。