2017年度中考物理（比热容 热机）一轮复习题 8页

第 30 讲 比热容 热机 考纲要求 备考指津 1.通过实验了解比热容的概念， 尝试用比热容解释简单的自然现 象。 2．从能量转化和守恒角度认识燃 料的热值，会用公式 Q＝mq 及 Q ＝cmΔt 解决热量计算问题。 3．知道四冲程内燃机的构造和工 作原理，知道热机中能量的转化。 科学探究物质的比热容，是近几年中考的热点，主 要考查实验探究能力。对比热容、热值概念的理解， 用比热容知识解释日常生产、生活中的现象，一般 以选择题形式考查；用热量公式 Q＝mq 及 Q＝cmΔt 进行简单计算，往往与其他物理知识综合考查。预 计在今后的中考中，对比热容概念的理解、热量的 计算、热机的工作特点及有关环保问题将是中考的 热点问题。 考点 1 比热容 (1)定义 单位质量的某种物质温度升高(或降低)1 ℃能吸收(或放出)的热量叫做该物质的比热 容。 (2)单位 比热容的单位是焦每千克摄氏度，符号为 J/(kg·℃)。 (3)意义 比热容是物质的一种特性，每种物质都有自己的比热容，它不随质量、体积、温度而改 变，但同一种物质的物态不同，比热容也可以不同，如水和冰。 (4)水的比热容在实际中的应用 水的比热容较大，表明相同质量的水和其他物质吸收(或放出)相同的热量，水的温度升 高(或降低)得小，因此水常用作冷却剂，也用热水来取暖，在自然界中水还能调节气候。 考点 2 热值及热量计算 (1)燃料燃烧时发生的是化学变化，要释放大量的热。燃料燃烧的过程中化学能转化为 内能。 (2)燃料的热值 ①定义：1 kg 某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值。 ②单位：焦/千克，符号 J/kg；气体燃料的热值单位符号为 J/m3。 ③热值的物理意义：酒精的热值为 3.0×107 J/kg，表示 1 kg 酒精完全燃烧所释放的内 能为 3.0×107 J。热值反映了燃料的一种燃烧特性，同种燃料的热值相同，不同种燃料的热 值一般不同。 ④燃料燃烧时放出热量的计算：用 q 表示某种燃料的热值，m 表示某种燃料的质量，Q 表示燃料完全燃烧时放出的热量，则 Q＝mq。其中 m 的单位是 kg，q 的单位是 J/kg，Q 的单 位是 J。利用 Q＝mq 计算燃料燃烧放出的热量是理论值，因为实际情况下燃料不可能完全燃 烧。另外，气体燃料的热值单位符号是 J/m3，则 Q＝Vq。 (3)热量计算 计算公式 吸热公式：Q 吸＝cm(t－t0) 放热公式：Q 放＝cm(t0－t) 应用上述公式进 行计算时，各物理量的单位要统一，且只适用于物体温度改变时吸收 或放出热量的计算，对物态变化的过程不适用。 考点 3 热机及能量守恒 (1)热机 热机是把内能转化为机械能的机器，主要包括蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 (2)内燃机 ①内燃机的工作特点 燃料(汽油、柴油等)在汽缸内燃烧，生成高温高压的燃气，燃气推动活塞做功。 ②工作过程 四冲程内燃机的工作过程是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成的，这四个冲程叫 做一个工作循环。在每个工作循环中，汽缸内的活塞往复两次，曲轴转动两周，在四个冲程 中，只有做功冲程是燃气对外做功，其他三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的 惯性来完成。 a．吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进入汽 缸。 b．压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，机械能转 化为内能。 c．做功冲程：在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高 压的气体，推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功，内能转化为机械能。 d．排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出汽缸。 (3)能量守恒定律 能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一 个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能的总量保持不变。 1．关于比热容，下列说法中正确的是( )。 A．物体的比热容跟物体吸收和放出的热量有关 B．物体的比热容与物体的温度有关 C．物体的比热容与跟物体的质量有关 D．物体的比热容是物体的一种特性，与温度、质量都没有关系 2．若一太阳能热水器内装有100 kg温度为20 ℃的水，阳光照射一天，水温升高到70 ℃， 则热水器内的水吸收了__________ J 的太阳能。〔水的比热容 4.2×103 J/(kg·℃)〕 3．炎热夏天，小丽将装有 0.6 kg 水的塑料瓶放入电冰箱冷藏室，待水降温后饮用。水 由 35 ℃降至 5 ℃过程中放出的热量为多少？〔水的比热容 c＝4.2×103 J/(kg·℃)〕 4．焦炭的热值为 3.0×107 J/kg，它的物理意义是____________________________，完 全燃烧______ kg 的焦炭放出的热量能把 50 kg 水的温度升高 6 ℃。〔不计热量损失，水的 比热容为 4.2×103 J/(kg·℃)〕 5．一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为 3 600 r/min，该柴油机活塞 1 s 对外做功______ 次。若其效率为 40 %，消耗 5 kg的柴油转化成的机械能是______ J。(q 柴油＝4.3×107 J/kg) 用公式法和比例法妙解比热容问题 用公式法解热量计算问题时，要注意首先判断是吸热过程还是放热过程，并找出所求物 理量，然后再列出对应的公式，代入已知物理量的数值，然后进行数学运算并得出结果。例 如用铝壶烧水，除了水吸收热量温度升高外，铝壶同时也吸收热量，温度也随之升高，故烧 开一壶水吸收的热量应是壶、水吸收热量之和。由此可见，在解答物理题时，要认真仔细地 审题，考虑问题应从实际出发，做到全面而周密。 所谓比例法，就是在将计算公式进行适当变形后，代入已知数据，最后求得结果。 【例题】铜块的质量是铅块质量的 2 倍，铜的比热容是铅的比热容的 3 倍，若它们放出 相等的热量，则铜块降低的温度与铅块降低的温度之比是( )。 A．2∶3 B．3∶2 C．1∶6 D．6∶1 解析：根据放热公式 Q 放＝cmΔt 得，Δt＝Q 放 cm ， Δt 铜∶Δt 铅＝ Q 放 c 铜 m 铜 ∶ Q 放 c 铅 m 铅 ＝c 铅 m 铅 c 铜 m 铜 ＝ c 铅 m 铅 3c 铅×2m 铅 ＝1 6 。 答案：C 运用比例法解题时，一般遵循以下步骤： (1)列出各物体吸(放)热方程式，涉及求比热容之比、质量之比、温度差之比的还要进 行公式变形。 (2)根据所求量之比列出比例式。 (3)代入已知数据，计算得出结果。 1．(2011·福建泉州中考)以下交通工具中，常用汽油机作为动力装置的是( )。 A．小轿车 B．载重卡车 C．远洋轮船 D．动车 2．(2011·江苏南京)小明根据所学的物理知识并结合下列表格中的数据，得出以下四 个结论，其中正确的是( )。 物质 密度ρ/(kg·m－ 3)(常温常压下) 熔点t/℃(标准大气压下) 比热容 c/[J·(kg·℃)－1] 冰 0.9×103 0 2.1×103 铝 2.7×103 660 0.88×103 铁 7.9×103 1 535 0.46×103 A.寒冬季节盛有水的水缸放在室外不可能破裂 B．标准大气压下，铝在 660 ℃时一定处于固液共存状态 C．体积相等的铁球和铝球，如果它们的质量相等，铁球可能是实心的 D．质量相等的实心铁块和实心铝块，升高相同的温度，铝块吸收的热量较多 3．(2011·甘肃兰州中考)用两个相同的电热器给质量相同的物质甲和水加热，它们的 温度随加热时间的变化关系如图所示，据此判断物质甲的比热容为( )。 A．2.1×103 J/(kg·℃) B．4.2×103 J/(kg·℃) C．1.2×103 J/(kg·℃) D．条件不足，不能确定 4．(2012·四川成都中考)工厂里的冷却塔大多用水作为冷却物质，是因为水的________ 较大；在古代，人类学会了钻木取火的方法，这是利用________的方式改变物体的内能。 5．(2012·安徽中考)某汽车的散热器用水作冷却剂，散热器中水的质量为 5 kg，水的 温度升高 10 ℃时吸收的热量是________J。〔水的比热容为 4.2×103 J/(kg·℃)〕 6．(2012·山东烟台中考)小明设计了如图所示的实验装置来探究水和食用油的吸热本 领。 (1)写出调整实验器材的方法步骤。 (2)依据小明的探究方案，实验探究过程中，除了选用相同规格的烧杯和酒精灯，还需 要控制不变的量有哪些？ (3)实验探究记录数据如下表。 加热时 间t/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 水的温 度/℃ 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 食用油 的温度 /℃ 30 32.5 35 37.5 40 42.5 47 47.5 50 52.5 55 在 这些数据中，哪一个最可能是由于测量或者记录的疏忽而产生了错误，分析实验数 据，可以得出的结论是什么？ 1．根据表中几种物质的比热容，判断下列说法中不正确的是( )。 物质 比热容/[J·(kg·℃)－1] 物质 比热容 /[J·(kg·℃)－1] 水银 0.14×103 沙石 0.92×103 水 4.2×103 冰 2.1×103 A.制作体温计常用水银作测温物质，原因之一是水银的比热容小 B．北方楼房中的暖气用水作介质，利用了水的比热容大的特性 C．由于水比沙石的比热容大，所以内陆地区的昼夜温差比沿海地区大 D．由于水比冰的比热容大，所以冷却食品时 0 ℃的水比 0 ℃的冰效果好 2．两个相同的容器分别装满了质量相同的甲、乙两种液体。用同一热源分别加热，液 体温度与加热时间关系如图所示，则( )。 A．甲液体的比热容大于乙液体的比热容 B．如果升高相同的温度，两液体吸收的热量相同 C．加热相同的时间，甲液体吸收的热量大于乙液体吸收的热量 D．加热相同的时间，甲液体温度比乙液体温度升高得多 3．关于燃料的热值，以下说法中正确的是( )。 A．燃料的热值与燃料的种类有关系，与燃料的质量和燃烧状况无关 B．燃烧 1 千克某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值 C．燃料燃烧时，质量越大，热值越大 D．燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小 4. 如图所示，这是某四冲程内燃机在工作过程中的一个冲程，由图中情况可判定这个 冲程( )。 A．是吸气冲程 B．是压缩冲程 C．是做功冲程 D．是排气冲程 5．下列说法正确的是( )。 A．气体间、液体间都可以发生扩散现象，而固体间不能 B．用塑料梳子梳理干燥的头发时，头发和梳子会带上同种电荷 C．能量可以从一种形式转化为另一种形式，但转化后能量的总量会减少 D．减少废气带走的热量可以提高内燃机的效率 6．用煤气灶把 1 kg、初温为 20 ℃的水烧到 70 ℃，消耗了 10 g 煤气。已知水的比热 容是 4.2×103 J/(kg·℃)，煤气的热值为 4.2×107 J/kg，则水吸收的热量为______ J，煤 气完全燃烧放出的热量为______ J，煤气灶烧水的效率为______ %。 7．为探究不同物质的吸热能力，选取质量和初温均相同的不同物质 A 和 B，用相同的 酒精灯同时加热相同的时间，温度随时间的变化图象如图所示。在实验中必须使用的测量工 具有停表和______；由图象可判断______物质的比热容大。 8．用图甲所示装置“比较不同液体吸热升温特点”。在两个相同烧杯中分别加入初温、 体积相同的水和食盐水，用相同酒精灯加热直到沸腾。 (1)分别测量出水和食盐水的沸点，发现食盐水的沸点比水高。其中水沸腾时温度计的 局部放大图如乙图所示，水的沸点为______ ℃。 (2)实验中加热食盐水到沸腾需要的时间长，说明食盐水吸收的热量比水______(选填 “多”或“少”)。 (3)能否仅由“加热食盐水到沸腾需要的时间长”得出食盐水比热容大的结论？ 答：______。其原因是：_____________________________________________________。 9．将质量相等、初温相同的水和某种液体在相同的酒精灯下同时分别加热(容器吸热不 计)，每隔 1 min 记录一次它们的温度，并将它们升高的温度随时间变化的关系用如图所示 的图象表示，根据图象回答： (1)哪根直线表示水升高的温度随时间变化的过程？(水的比热容较大) (2)求出这种液体的比热容； (3)要使质量为 300 g 的这种液体温度升高 60 ℃，需要吸收多少热量？[c 水＝4.2×103 J/(kg·℃)] 10．如图为四川省泸州市某风景区山中的一段 盘山公路照片。以汽油为燃料的观光汽 车沿该盘山公路(盘山公路近似处理为斜面)以 36 km/h 的速度匀速行驶，经过 15 min 从山 脚到达山顶；汽车上山时沿路面获得的牵引力恒为 9.2×103 N。已知汽油完全燃烧释放的热 量转化为汽车牵引力做功的效率为 30%，汽油热值 q＝4.6×107 J/kg，问： (1)汽车上山时牵引力的功率为多大？ (2)汽车从山脚到山顶消耗了多少千克的汽油？ 11．用电磁炉烧水时，将 5 kg 的水由 20 ℃加热到 100 ℃需要 20 min。水的比热容是 4.2×103 J/(kg·℃)，电磁炉功率是 2 000 W，试求： (1)水吸收的热量； (2)电磁炉放出的热量； (3)电磁炉烧水的效率。 参考答案 基础自主导学 自主测试 1．D 2．答案：2.1×107 3．答案：7.56×104 J 4．答案：1 kg 的焦炭完全燃烧放出的热量为 3.0×107 J 4．2×10－2 5．答案：30 8.6×107 知能优化训练 中考回顾 1．A 载重卡车和远洋轮船一般采用柴油机作为动力装置，而动车一般采用电动机作动 力装置，只有小轿车一般用汽油机作为动力装置。 2．D 由 Q 吸＝cmΔt，由于铁块的比热容小于铝块的比热容，所以质量相等的实心铁块 和实心铝块，升高相同的温度，铝块吸收的热量较多，选项 D 正确。 3．A 由题图可知，质量相同的甲物质和水在升高相同温度的情况下，用相同的电加热 器加热，加热水所用的时间是甲物质的 2 倍，即水吸收的热量是甲物质的 2 倍，由 Q 吸＝cmΔt 可得，甲物质的比热容 c 甲＝1 2 c 水＝1 2 ×4.2×103 J/(kg·℃)＝2.1×103 J/(kg·℃)。 4．答案：比热容 做功 5．答案：2.1×105 6．答案：(1)调整下面铁夹，使石棉网处于适当的高度；调整上面铁夹，使温度计处于 适当的高度。 (2)水与食用油的质量和初始温度相同。 (3)第 6 min 食用油的温度记录错误。分析表中的数据可知，加热时间相同时，食用油 升高的温度比水多。分析比较水在第 5 min、10 min 和食用油在第 2 min、4 min 的数据可 知，升高相同的温度，水需要加热的时间比食用油的长，进而得出水的吸热本领比食用油大。 模拟预测 1．D 水银的比热容小，在相同情况下，吸热升温快，容易与人体达到热平衡，故体温 计用水银来作测温物质；比热容大的物质还有一个特点就是在温度变化相同的情况下，吸收 或放出的热量多，作为热的介质比较合适，所以 A、B、C 均正确。冷却食品时 0℃的冰比 0 ℃ 的水效果要好，原因是晶体熔化时吸热，温度不变。 2．D 由 Q＝cmΔt 得 c＝ Q mΔt ，由已知图象，等质量的甲、乙两液体加热相同时间即 吸收相同热量，甲升高的温度大，故 c 甲Δt 乙。 3．A 燃料的热值是燃料本身的一种特性，它表示 1 千克燃料完全燃烧放出的热量，燃 料的热值与燃料的种类有关，与燃料的质量和燃烧状况无关。所以正确的选项是 A。 4．B 由进气门和排气门都关闭，活塞向上运动可知，此冲程是压缩冲程。 5．D 扩散的本质是分子的热运动，而分子的热运动是普遍的，只是固体分子间距小， 引力较大，扩散慢；因摩擦而带电的两物体带异种电荷，带电原因是电子的转移；能量间转 化但守恒；废气带走热量，热机效率降低。 6．答案：2.1×105 4.2×105 50 解析：Q 吸＝cmΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(70 ℃－20 ℃)＝2.1×105 J Q 放＝mq＝10×10－3 kg×4.2×107 J/kg＝4.2×105 J η＝Q 吸 Q 放 ×100 %＝2.1×105 4.2×105×100 %＝50 %。 7．答案：温度计 B 解析：要探究物质的吸热能力，可采用吸收相同的热量，比较升高的温度的多少，或升 高相同的温度，比较吸收热量的多少，根据题意知，在相同时间内两种物质吸收的热量相同， 那么只要测出升高温度的多少，即可判断哪种物质吸热能力强，所以还需要用温度计来测温 度，从图象看出，加热相同时间时，A 物质温度升高得多，说明 A 物质吸热本领弱，比热容 小。 8．答案：(1)98 (2)多 (3)不能 实验中没有保持二者质量和升高的温度相同 解析：从温度计的示数可知，此时温度为 98 ℃，即水的沸点是 98 ℃；由于加热水和 食盐水所用的酒精灯相同，在单位时间内放出的热量相等，则对食盐水加热到沸腾所用时间 长，说明食盐水吸收的热量多；仅由“加热食盐水到沸腾需要的时间长”得出食盐水比热容 大的结论是不正确，因为实验中所用的是相同体积的水和食盐水，另外水与食盐水的沸点也 不同，这样在研究的过程中两者的质量与升高的温度均不相同，所以不能得出该结论。 9．答案：(1)B (2)2.52×103 J/(kg·℃) (3)4.536×104 J 解析：(1)由 c＝ Q mΔt 可知：质量相等、初温相同的水和某种液体在相同的酒精灯下同 时分别加热，选取加热相同时间，即吸收相同的热量，温度变化越小则比热容越大，所以确 定 B 为水。 (2) 根 据 Q 液 ＝ Q 水 可 得 c 液 mΔt 液 ＝ c 水 mΔt 水 ， 则 c 液 ＝ c 水 mΔt 水 mΔt 液 ＝ c 水Δt 水 Δt 液 ＝ 4.2×103 J/(kg·℃)×6 ℃ 10 ℃ ＝2.52×103 J/(kg·℃)。 (3)Q1＝c 液 m1Δt＝2.52×103 J/(kg·℃)×0.3 kg×60 ℃＝4.536×104 J。 10．答案：(1)9.2×104 W (2)6 解析：(1)P＝W t ＝F·s t ＝F·v＝9.2×103 N×10 m/s＝9.2×104 W。 (2)由 P＝W t 得 W 牵＝Pt＝9.2×104 W×15×60 s＝8.28×107 J 又 Q 放＝mq，η＝W 牵 Q 放 ＝W 牵 mq 故 m＝W 牵 ηq ＝ 8.28×107 J 0.3×4.6×107 J/kg ＝6 kg。 11．答案：(1)1.68×106 J (2)2.4×106J (3)70% 解析：结合以下思路解答本题： Q 吸＝c 水 m 水Δt,Q 放＝W＝Pt→Q 吸＝ηQ 放 (1)Q＝c 水 m 水(t－t0) ＝4.2×103 J/(kg·℃)×5 kg×(100 ℃－20 ℃) ＝1.68×106 J。 (2)Q 放＝W＝Pt＝2 000 W×20×60 s＝2.4×106 J。 (3)η＝Q 吸 Q 放 ＝1.68×106 2.4×106 ＝70%。 ）