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第23课时比热容热机一、选择题1.2018株洲木炭的热值为3.4107 J/kg,它表示1 kg木炭()A.具有3.4107 J的热量B.具有3.4107 J的内能C.完全燃烧对外做功3.4107 JD.完全燃烧放出热量3.4107 J2.2018益阳关于热机的效率,下列说法正确的是()A.一般情况下柴油机的效率比汽油机的高B.热机的效率越高,在做功同样多的情况下消耗的能量越多C.热机的效率越高说明做功越快D.热机损失的能量中,废气带走的能量较少,主要是由于机械摩擦损失的3.2017临沂下列关于如图23-5所示实验的说法,错误的是()图23-5A.试管口出现的白雾是液化的结果B.该实验基本能反映热机的工作原理C.木塞冲出的过程机械能转化为内能D.该实验可以说明做功能改变物体的内能4.图23-6是四冲程汽油机工作状态示意图,下列说法正确的是()图23-6A.该冲程是内能转化为机械能的过程B.该图表示汽油机的吸气冲程,该冲程是将汽油和空气的混合物进行压缩C.该冲程中汽缸内气体温度升高,分子运动剧烈程度增大D.该冲程中主要是通过热传递的方式改变汽缸内物质的内能5.质量和初温都相同的水和铜块,分别吸收相同的热量后将铜块投入水中(c水c铜,不计热损失),则()A.水的温度升高,铜块的温度降低,且水升高的温度和铜块降低的温度相同B.水的温度降低,铜块的温度升高,且水降低的温度和铜块升高的温度相同C.水的温度升高,铜块的温度降低,且水增加的内能和铜块减少的内能相同D.水的温度降低,铜块的温度升高,且水减少的内能和铜块增加的内能相同6.如图23-7甲、乙所示,相同容器中装了质量都为2 kg的纯净水,用不同电加热器加热,忽略热损失,得到如图丙所示的水温与加热时间的关系图像,已知水的比热容为4.2103 J/(kg)。下列说法正确的是()图23-7A.加热相同时间,两杯水吸收的热量相同B.加热器1和加热器2的功率之比是32 C.吸收相同的热量,甲杯中水的末温比乙杯的高D.加热1 min时,甲容器中的水吸收热量为8.4103 J二、实验题7.2018枣庄某班同学利用如图23-8所示的实验装置探究水和煤油的吸热能力。图23-8(1)在图中除了所给的实验器材外,还需要的测量工具有天平和。加热过程中,水和煤油吸收热量的多少是通过来判断的。(2)实验中第1、2两个小组记录的实验数据如下表。实验组别液体质量/g初温/末温/加热时间/min1水200254013.5煤油20025406.52水200254012煤油20025405.5通过分析实验数据,能够得出的结论是。(3)图23-9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)图23-9(4)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。(5)这两组同学对图23-8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,而不是用两个酒精灯分别加热,如图23-10所示,这样做的好处是。图23-108.如图23-11所示,甲、乙、丙三图中的装置完全相同,燃料的质量都是m1=20 g,烧杯内的液体质量相同均为m2=0.1 kg。图23-11(1)若比较不同燃料的热值:应选择两图进行实验。燃料完全燃烧放出热量的多少是通过来反映的。若图甲烧杯中为水,燃料完全燃烧可使温度计示数升高30 ,本实验根据公式qm1=c水m2t,计算出燃料的热值比其标准值(选填“偏大”“偏小”或“相等”)。(2)若比较不同物质吸热升温的特点:应选择两图进行实验。不同物质吸热的多少是通过来反映的。三、计算题9.2018聊城在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中,用酒精灯给烧杯中的水加热,烧杯中盛有20 质量为100 g的水,在标准大气压下加热至沸腾,假如完全燃烧酒精3 g。水的比热容为4.2103 J/(kg),酒精的热值为3.0107 J/kg(1)求水吸收的热量。(2)求此过程中酒精灯烧水的热效率。(结果精确到0.1%)(3)科学研究表明:1 g的100 的水汽化成同温度的水蒸气需要吸收2.26103 J的热量。水开始沸腾后持续观察沸腾现象,同时发现水的质量减少了5 g,求此过程水汽化成水蒸气所吸收的热量。10.2017常州如图23-12甲所示,标准大气压下,普通煤炉把壶内20 、5 kg水烧开需完全燃烧一定质量的煤,此过程中,烧水效率为28%,为提高煤炉效率,浙江大学创意小组设计了双加热煤炉,如图乙所示,在消耗等量煤烧开壶内初温相同、等量水的过程中,还可额外把炉壁间10 kg水从20 加热至40 ,q煤=3107 J/kg, c水=4.2103 J/(kg),以上过程中,问:(1)普通煤炉完全燃烧煤的质量是多大?(2)双加热煤炉的烧水效率有多大?图23-12四、综合题11.已知某型号的载重汽车在一段平直的高速公路上匀速行驶9.6 km,所用时间是8 min,消耗燃油3 L(假设燃油完全燃烧),汽车发动机在这段时间内的功率为60 kW。若燃油的密度是0.8103 kg/m3,热值为3107 J/kg,求:(1)汽车行驶速度。(2)汽车行驶过程中的牵引力。(3)汽车发动机的效率。参考答案1.D解析 1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量叫这种燃料的热值。木炭的热值是3.4107 J/kg,它的物理意义是1 kg木炭完全燃烧放出的热量是3.4107 J,故A、B、C错误,D正确。2.A解析 柴油机的效率一般要高于汽油机,多用在重型机器上,故A正确。热机效率越高,做的有用功与燃料完全燃烧放出的内能的比值越大,即在做功相同的情况下,消耗的燃料较少,或消耗相同的燃料,做功较多,故B错误。热机效率是有用能量在燃料完全燃烧放出热量中所占的比值,功率是热机做功的快慢,两者没有必然联系,故C错误。在热机的各种能量损失中,废气带走的能量最多。故D错误。3.C4.C5.C解析质量和初温都相同的水和铜块,当它们吸收相同的热量后,由Q=cmt可知,比热容越大,升高的温度越小。由于水的比热容大,所以水升高的温度小;由于初温相同,所以水的末温低。根据热传递的条件,所以质量和初温都相同的水和铜块,当它们吸收相同的热量后,再将铜块投入水中,热量由高温的铜传给低温的水;故铜块内能变小,水的内能增大,因不计热损失,则水增加的内能和铜块减少的内能相同。6.B7.(1)停表加热时间长短(2)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)(3)C(4)酒精灯的火焰大小不同(5)确保在相同时间内水和煤油吸收的热量相同8.(1)甲、丙相同质量的同种液体温度升高的高低(或温度计示数的变化)偏小(2)甲、乙相同质量的不同液体在相同时间内温度升高的高低9.解:(1)标准大气压下水的沸点为100 ,即需将水加热至100 ,水吸收的热量Q吸=c水m水(t-t0)=4.2103 J/(kg)0.1 kg(100 -20 )=3.36104 J。(2)3 g酒精完全燃烧释放的热量Q放=m酒精q酒精=310-3 kg3.0107 J/kg=9104 J,酒精灯烧水的热效率=Q吸Q放=3.36104J9104J37.3%。(3)1 g的100 的水汽化成同温度的水蒸气需要吸收2.26103 J的热量,则5 g的100 的水汽化成同温度的水蒸气需要吸收的热量Q=5 g2.26103 J/g=1.13104 J。10.解:(1)水吸收的热量Q吸=c水m水t=4.2103 J/(kg)5 kg(100 -20 )=1.68106 J;煤需要放出的热量Q放=Q吸=1.68106J28%=6106 J;需要煤的质量m煤=Q放q煤=6106J3107J/kg=0.2 kg。(2)两处水吸收的总热量Q吸=Q吸+c水m水t=1.68106 J+4.2103 J/(kg)10 kg(40 -20 )=2.52106 J;双加热煤炉烧水的效率=Q吸Q放=2.52106J6106J=42%。11.解:(1)汽车行驶的路程s=9.6 km=9600 m,所用时间t=8 min=480 s,汽车的速度v=st=9600m480s=20 m/s。(2)已知汽车的功率P=60 kW=60000 W,根据P=Wt=Fst=Fv可得,汽车的牵引力F=Pv=60000W20m/s=3.0103 N。(3)汽车行驶过程所做的功W=Pt=60103 W480 s=2.88107 J,消耗燃油的质量m=V=0.8103 kg/m3310-3 m3=2.4 kg,2.4 kg燃油完全燃烧放出的热量Q=qm=3107 J/kg2.4 kg=7.2107 J,汽车发动机的效率=WQ=2.88107J7.2107J=40%。7
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