沪科版九上物理——第十三章 内能与热机——实验重难点专题——比热容和热机效率
一、单选题
1．（2018九上·武宣月考）甲、乙两种物质，质量之比是2 ：5，比热容之比是3 ：2，升高相同的温度，则吸收热量是（ ）
A．5 ：3 B．3 ：5 C．15 ：4 D．4 ：15
2．（2018九上·鱼台期中）质量和初温都相同的A、B两物体，A的比热容大些，当它们放出相同的热量后，再立即把它们相互接触，不计热量损失和物态变化。则（ ）
A．它们之间不发生热传递 B．B向A传递热量
C．A向B传递热量 D．无法确定
3．（2018九上·大庆月考）水的比热容比煤油的大，如图所示，用规格相同的两试管分别装上质量相同的煤油和水，隔着石棉网同时对两试管加热．图中的哪一个图象能反映实验情况（ ）
A． B．
C． D．
4．（2018九上·长春月考）A、B两物体质量相等，温度均为10℃，甲、乙两杯水质量相等，温度均为50℃，现将A放入甲杯，B放入乙杯，热平衡后，甲杯水温降低了4℃，乙杯水温降低了8℃，则A、B两种物质的比热容之比为（ ）
A．2：3 B．3：5 C．4：9 D．1：2
5．（2018九上·成都月考）质量相同的A、B两金属块,把它们都加热到100℃,然后分别投入装有质量相同、初温都为0℃的C、D两杯水中,测量的结果:金属块A使C杯的水温升高了10℃,金属块B使D杯的水温升高了20℃。设两金属块比热容为CA和CB,则CA与CB的比值为（ ）
A．4：9 B．9:4 C．19:9 D．9:19
6．（2017九上·无锡期中）如图甲，网上曾热销一种“55度杯”，称“能很快将开水变成适饮的温水，而后又能将凉水变成适饮的温水”.为破解此中秘密，无锡市某中学物理小组设计了如图乙模型.设此杯内胆中被封存着300g水，室温20℃；现向杯中倒入200g、100℃开水，摇一摇，杯内水温迅速降至t1，饮用后迅速将200g室温矿泉水倒入该杯，摇一摇，矿泉水的温度可升至t2，若忽略内胆及空间的热能消耗，则t1、t2分别大约为（ ）
A．50℃，50℃ B．52℃，39.2℃
C．40℃，60℃ D．55℃，55℃
二、填空题
7．（2020九上·武汉期中）小明同学用一种加热器将质量为100g的冰持续加热熔化直至沸腾，记录并绘制出温度随时间变化的图象如图所示。根据图象可以看出AB段的比热容 CD段的比热容(选填“大于”、“等于”，或“小于”)，BC段所吸收的热量为 J；如果他用酒精灯加热，从开始加热直到刚好沸腾，消耗了28g酒精，则酒精灯的加热效率是 。(酒精的热值为3.0×107J/kg)
8．（2019九上·鱼台期末）用两个相同的电热器给质量相同的两种液体甲和乙加热，它们的温度随加热时间的变化关系如图所示，如果其中一种物质是水，则另一种物质的比热容为 。
9．（2018九下·潜江月考）小夏在探究“物质的放热能力与哪些因素有关”时，分别用质量相等的水和另一种液体进行了实验，并用图像对实验数据进行了处理，如图所示.实验中，水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等.分析图像可以得出： 物质为水，另一种液体的比热容为 J/(kg·℃).
10．（2018九上·长寿月考）网上曾热销一种“55度杯”，称“能很快将开水变成适饮的温水，而后又能将凉水变成适饮的温水”。为破解此中秘密，一中物理小组设计了如图模型。设此模型杯内胆中封存着300g水，室温20℃；现向杯中倒入200g、100℃开水，摇一摇，热平衡后杯内水温迅速降至t1= ℃；然后将杯内水倒掉，迅速将200g室温某液态物质倒入该杯，摇一摇，这种液态物质的温度可升至44℃，则这种液态物质的比热容为 J/（kg·℃）(c水=4.2×103J/(kg.℃)，忽略整个过程中内胆及空间的热损失)。
11．（2019·广州）
（1）完全燃烧1.4g酒精释放的热量是完全燃烧0.7g酒精释放热量的 倍。0.7g酒精完全燃烧释放的热量是2.1x104J.这些热量全部被100g的液体A吸收，液体的温度升高了50℃；完全燃烧1.4g酒精释放的热量全部被200g的液体A吸收，液体的温度升高了△t= ℃(不考虑散热).
（2）现用如图所示装置加热200g的液体A，燃烧了1.4g酒精，液体升高的温度小于△t，有哪些原因会导致这个结果
12．（2019九上·南海月考）某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为Scm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是 Lmm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为 pPa，飞轮l min转动1800周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），若1min
消耗汽油V L．汽油的密度ρ
kg/m3 ； 汽油的热值为 qJ/kg．则一个做功冲程中燃气对活塞做的功 ；该汽油机的效率为 ．
13．（2018九上·重庆月考）如图，一单缸四冲程汽油机甲，飞轮每分钟转2400转，汽油机的汽缸横截面积为30cm2，活塞冲程长50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为2.0×106Pa，则这种汽油机的功率为 W；且该汽油机一分钟消耗25g汽油，则这种汽油机的效率为 ；汽油机甲与汽油机乙的效率之比为5：4，汽油机甲的功率为乙的2.5倍，那么汽油机甲与乙每小时消耗的油量之比为 。(汽油的热值为4.6×107J/kg)。
14．（2018九上·滕州月考） 2017年5月18日，我国实现全球首次海域可燃冰试采成功．可燃冰与石油一样都是 （填“可再生”或“不可再生”）能源.1m3可燃冰可以释放出175m3的天然气，这些天然气完全燃烧释放出的热量是 J；若这些热量有50%被10吨的水吸收，水的温度能够上升 ℃．（q天然气=3.6×107J/m3，c水=4.2×103J/（kg ℃））
15．（2018九上·武城月考）两台四冲程汽油机在相同时间内，甲做的有用功是乙的 倍，甲机的热机效率是 ，乙机的热机效率是 ，则甲、乙两机消耗的汽油质量之比是 ．
三、实验探究题
16．（2020九上·嘉陵期末）如图所示，小李用装有少量的煤油和酒精的两盏灯，分别给两杯相同的水加热。待煤油和酒精燃尽时，根据水温的变化比较两种燃料的热值大小，请根据小李的方案回答下列问题：
（1）实验前装入灯中的煤油和酒精的 必须相同。
（2）在燃料燃尽前，如果两个烧杯中的水均己沸腾，则该实验 (选填“能”或“不能”)达到小李的目的；
（3）燃料燃尽后，甲温度计的示数比乙温度计的示数高由此判断 （选填“煤油”或“酒精”)的热值大；
（4）该实验也可以粗略测出燃料的热值，与标准的热值相比，该实验测得的热值 (选填“偏大”或“偏小”)，其主要原因是： 。
17．（2020九上·滁州月考）小明利用图甲装置研究某燃料热值。他取少量燃料置于燃烧皿中，测出总质量为30g，点燃后对100g的热水加热4min立即熄灭燃料，再测得燃料和燃烧皿总质量，天平平衡时砝码数量和游码位置如图乙所示，并根据实验数据绘制的水温随时间变化的图像如图丙中a线所示。
（1）如图甲所示，组装实验器材时为了能使温度计液泡与液体充分接触，应调节图中A、B两铁环应先调节 （选填“A”、“B”）铁环；
（2）在第2-4min的过程中，水 （选填“吸”或“不吸”）热；
（3）已知此过程中燃料均匀燃烧放热，所放热量仅60%能被水吸收，则该燃料的热值为 J/kg（水的比热容为4.2 103J（kg ℃），整个过程中忽略水的质量变化）；
（4）若实验装置和热损失比例均不变，利用该燃料加热另一杯水绘出了如图丙中b线，则另一杯水的质量 （选填“大于” “等于”或“小于”）上一杯水质量。
18．（2019九上·苏州月考）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量和初温也相同.
（1）下列说法正确的是___________
A．比较不同液体的比热容，可以选择甲、丙两图
B．比较不同液体的比热容，可以选择乙、丙两图
C．比较不同燃料的热值，可以选择乙、丙两图
D．比较不同燃料的热值，可以选择甲、丙两图
（2）为了研究不同物质的吸热能力，利用其中两幅图进行实验，根据记录的数据做出了两种液体的温度随时间变化的图像，如图所示:
①不同物质吸热的多少是通过 来反映的(选填“温度计示数”或“加热时间”);
②由图可以看出， 液体的比热容较大;
③如果已知B液体的比热容是1.8×103J/(kg·℃)，则A液体的比热容是 J/(kg·℃).
19．（2018九上·黄冈期中）如图所示，甲、乙、丙三图中装置完全相同．燃料的质量都是10 g，烧杯内的液体初温相同．
（1）比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验；比较不同物质的比热容，应选择 两图进行实验．
（2）若在研究不同燃料热值的实验中，记录数据如下表：
根据表中数据计算：完全燃烧10 g燃料1放出的热量为 J；燃料2的热值是 J/kg.
（3）通过实验得到的燃料热值与实际相比要偏 (填“大”或“小”)，你认为出现这种情况的主要原因是： ．
四、计算题
20．（2018九上·黄冈期中）水壶里装有2kg、20℃的水，用天然气炉具将其加热至沸腾，已知天然气的热值为8×107J/m3，大气压强为1标准大气压，c水=4.2×103J/（kg ℃），求：
（1）烧开这壶水，水需要吸收多少热量？
（2）若烧开这壶水消耗的天然气是0.021m3，则天然气炉具的效率是多少？
21．（2019九上·宣州期中）芜湖奇瑞科技有限公司坐落于芜湖经济技术开发区，是集汽车整车及零部件设计、研究、开发、生产加工、销售及售后服务的投资管理公司，该公司某型号专用车在车型测试中，在一段平直的公路上匀速行驶5.6km，受到的阻力是3.0×103N，消耗燃油1.2 kg（假设燃油完全燃烧）。若燃油的热值热值q＝4×107J/kg，求：
（1）专用车牵引力所做的功是多少？
（2）已知热机效率η＝ （式中W为热机在某段时间内对外所做的功，Q为它在这段时间内所消耗的燃油完全燃烧所产生的热量），则该专用车的热机效率是多少？
22．（2021·淄博模拟）某一型号的房车在一段平直公路上匀速行驶了40km，用时30min，车的总质量为4×103kg，受到的阻力为车重的 （假设燃油完全燃烧，燃油密度ρ＝0.8×103kg/m3，燃油热值q为4.5×107J/kg，g取10N/kg）。求：
（1）该房车的行驶速度；
（2）该房车牵引力所做的功；
（3）已知这一过程消耗燃油 ，该房车热机的效率是多少？
23．（2019九上·安徽月考）晶体在熔化的过程中要吸收热量。物理学中把一定质量的0℃冰全部熔化为0℃的水吸收的热量与其质量的比值叫冰的熔化热，用字母λ表示，现用一个热效率为35%的酒精炉加热500g的初温为-20℃的冰，当这些冰从开始熔化到全部熔化为0℃的水，共燃烧了16g的酒精。已知冰的比热容为c冰 ，酒精的热值为 ，试求：
（1）500g的冰温度从-20℃升高到0℃，需要吸收多少J的热量？
（2）这此冰从开始熔化到全部熔化为0℃的水，共吸收多少J的热量？
（3）冰水的熔化热λ冰是多大？
24．（2020九上·姜堰期末）一辆轿车以90kW的恒定功率启动作直线运动，且整个运动过程中受到的阻力不变，速度v与时间t的关系如图所示，试求：
（1）在0~10s时间内汽车发动机做功多少？
（2）汽车匀速行驶时，牵引力为多大？
（3）若燃烧1kg汽油可使汽车匀速行驶4.6km的路程，则汽车发动机的热效率为多少（汽油的热值q=4.6×107J/kg）？
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】热量的计算
【解析】【解答】甲、乙两种物质吸收的热量之比为：。
故答案为：B。
【分析】根据热量公式Q吸＝cmΔt分别列出两种物质吸收热量的表达式，再根据题目中提供的比值代入数据进行计算即可。
2．【答案】C
【知识点】比热容；热传递的概念与方式
【解析】【解答】质量和初温相同，放出相同热量时，比热容大的物体降低的温度少，当温度不同的物体接触时，能量从高温物体传向低温物体，A的比热容大，温度降低的少，热量从A传向B，C符合题意，ABD不符合题意.
故答案为：C.
【分析】在质量、初温、放热相同时，比热容大的温度差小，热传递的条件是温度差。
3．【答案】C
【知识点】比较不同物质吸热的情况实验
【解析】【解答】
A、B. 用规格相同的两试管分别装上质量相同的煤油和水，放在同一只烧杯中加热，相同时间两种液体吸收的热量相同．故A、B图象均错误，不符合题意；
C、D. 因为
水的比热容比煤油的大，所以在质量相同、加热时间相同，即吸收的热量相同时，水温升高的应较低，故C图象正确，符合题意，D图象错误，不符合题意。
故答案为：C。
【分析】
比热容是物质本身的一种特性，同种物质比热相同，不同物质比热一般不同．水和煤油的比热容不同，质量相同，在吸收相同热量时，比热容大的升高的温度较大；在升高相同温度时，比热容大的吸收的热量较多。
4．【答案】C
【知识点】热量的计算
【解析】【解答】(1)物体A放入甲杯水后，它们的共同温度为50℃ 4℃＝46℃，水放出的热量Q放＝c水m水△t水,A吸收的热量Q吸＝cAmA△tA，根据热平衡方程：Q放＝Q吸，即c水m水△t水＝cAmA△tA,代入相关数据得：cA＝ × ，(2)物体B放入乙杯水后，它们的共同温度为50℃ 8℃＝42℃，水放出的热量Q放＝c水m水△t水，B吸收的热量Q吸＝cBmB△tB，根据热平衡方程：Q放＝Q吸，即C水m水△t水＝cBmB△tB，代入相关数据得：cB＝ ×c水m水mB ;(3)∵A、B两物体质量相等,即mA＝mB，∴ ＝4:9.
故答案为：C.
【分析】根据热平衡方程：Q放＝Q吸，利用Q=cm△t计算即可.
5．【答案】A
【知识点】热量的计算
【解析】【解答】因为C的初温度为0℃，金属块A使C杯的水温升高了10℃，C杯中水和A的末温度都为10℃；对于金属块A来说有： ；因为D的初温度为0℃，金属块B使D杯的水温升高了20℃，D杯中水和B的末温度都为20℃；对于金属块B来说有： ；因为 ，则①÷②得： ， ，所以 ，A符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据水的比热容、温度差，结合放出的热量关系，综合分析金属的比热容大小。
6．【答案】B
【知识点】热量的计算
【解析】【解答】热水放出的热量：Q放 =cm（t0 -t），冷水吸收的热量：Q吸=cm（t-t0 ）；
假设热水放出的热量全部被凉水吸收，所以Q吸=Q放，即4.2×103 J/（kg ℃）×0.2kg×（100℃-t1）=4.2×103J/（kg ℃）×0.3kg×（t1 -20℃）；
解得t1 =52℃，速将200g室温矿泉水倒入该杯，摇一摇，矿泉水的温度可升至t2，即4.2×103 J/（kg ℃）×0.3kg×（52℃-t2）=4.2×103 J/（kg ℃）×0.2kg×（t2-20℃）；
解得t2 =39.2℃.B符合题意.
故答案为：B.
【分析】如果涉及到与吸热升温或放热降温有关的，用公式Q=cm△t，分析时要注意确定物体的初温、末温.
7．【答案】小于；3.15×104；10%
【知识点】热量的计算
【解析】【解答】在整个过程中，物质的状态发生了变化、但质量不变，用相同的加热器加热，在相等时间内物质吸收的热量相等，由图象可知，物质在AB段比CD段升温快（AB段图线更陡），即在相同时间内AB段升高的温度多，由 可知，在吸收的热量和质量都相同时， 越大比热容c就越小，所以该物质AB段的比热容小于CD段的比热容。CD段为水的吸热升温过程，水吸收的热量
CD段的加热时间16min-8min=8min
则每分钟吸收的热
BC段所吸收的热量为QBC=6Q=6×5250J=3.15×104J从开始加热一直到刚好沸腾，加热时间为16min，所吸收的热量Q吸总=16Q=16×5250J=8.4×104J
酒精完全燃烧放出的热量Q放=m酒精q=0.028kg×3.0×107J/kg=8.4×105J
则酒精灯的加热效率
【分析】相同时间内液体吸收相同的热量，可以通过加热时间来衡量物体吸热的多少；加热时间相同，温度上升的缓慢，物质比热容大；利用水吸收的热量除以酒精燃烧释放的热量即为加热效率。
8．【答案】1.05×103J/（kg·℃）
【知识点】比热容
【解析】【解答】由图可知，当温度升高60℃时，甲需要5min，而乙需要20min，用相同的电热器加热，即相同的时间吸收的热量相同，所以质量相同的甲和乙升高相同的温度需要吸收的热量的关系为：4Q甲=Q乙，且水的比热容是最大的，当吸收热量相同时，比热容大的温度改变量小，所以乙为水，由公式，得，且4Q甲=Q乙，所以1:4，且C水=C乙=4.2×103J/（kg·℃），则
C甲=1.05×103J/（kg·℃）
故答案为：1.05×103J/（kg·℃）
【分析】（1）用相同的电热器加热，相同的时间吸收的热量相同。（2）热量公式：（3）当吸收热量相同时，比热容大的温度改变量小。（3）水的比热容为：4.2×103J/（kg·℃）
9．【答案】甲；2.1×103
【知识点】比热容；热量的计算
【解析】【解答】（1）时间相等时，两种液体放出的热量相等，由图示可以看出，乙液体的温度降低的快，甲液体温度降低慢；利用热量的计算公式Q吸=cm△t可知，在质量相等、初温相同、放热也相同的情况下，谁的温度降低得快，它的比热容小；所以，甲液体的比热容大，所以若甲、乙两种液体中，一种液体是水，则这种液体一定是甲液体，（2）由图可知：水的初温是60℃，加热15分钟后甲液体的末温是40℃，乙液体的初温是60℃，加热15分钟后甲液体的末温是20℃，则在相同时间内水和乙液体放出的热量相同，由题知，而水和液体的质量相同，即m水=m乙，所以有：c水m水△t=c乙m（60℃-20℃）=4.2×103J/（kg ℃）×m×（60℃-40℃），解得c乙=2.1×103J/（kg ℃）。
故答案为：甲；2.1×103.
【分析】从温度-时间图象得出相关信息，选同样的加热时间，甲和乙吸热相同，根据温度变化的多少判断，温度变化多的比热容小，温度变化少的比热容大；根据甲、乙两种液体的比热容的大小判断出哪一种液体是水.
10．【答案】52；2.1×103
【知识点】热量的计算
【解析】【解答】①热水放出的热量：Q放＝cm(t0 t1),冷水吸收的热量：Q吸＝cm(t1 t0)；假设热水放出的热量全部被凉水吸收，所以Q吸＝Q放，即4.2×103J/(kg ℃)×0.2kg×(100℃ t1)＝4.2×103J/(kg ℃)×0.3kg×(t1 20℃)；解得t1＝52℃。②放入液体后,水温度降低度数△t′＝52℃ 44℃＝8℃，水放出的热量：Q′放＝cm△t＝4.2×103J/(kg ℃)×0.3kg×8℃＝1.008×104J，液体吸收的热量Q′吸＝Q′放＝1.008×104J，液体升高温度：△t″＝44℃ 20℃＝24℃，由Q放＝cm△t得,液体的比热容：c液＝ ＝2.1×103J/(kg ℃).
【分析】根据Q放＝cm(t0 t1)求出热水放出的热量；根据Q吸＝cm(t1 t0)可求出冷水吸收的热量；热水放出的热量全部被凉水吸收，根据Q吸＝Q放，即可解出；根据放入液体后，水温度降低度数△t′，再根据Q′放＝cm△t求出水放出的热量；再根据液体吸收的热量Q′吸＝Q′放，Q放＝cm△t，解得液体的比热容.
11．【答案】（1）2；50
（2）烧杯没有加盖、烧杯壁向外散热、烧杯本身吸热
【知识点】热量的计算
【解析】【解答】（1）因为14.g是0.7g的2倍，所以完全燃烧1.4g消精释放的热量是完全燃烧0.7g酒精释放热量的2倍；
根据公式Q=cm△t得到：
0.7g酒精燃烧放出热量：Q=cm△t ①；
1.4g酒精燃烧放出热量：Q'=cm'△t' ②；
①÷②得到：
即：；
那么：△t'=50℃；
（2）液体温度升高的少，说明热量有损失，可能原因有：烧杯没有加盖、烧杯壁向外散热、烧杯本身吸热。
故答案为：（1）2，50；（2）同解析
【分析】（1）根据公式Q=mq可知，同种燃料完全燃烧放出的热量与质量成正比，据此计算出1.4g酒精燃烧放出的热量；根据公式Q=cm△t列出两种情况下水吸收热量的等量关系式，然后左边计算即可；
（2）液体温度升高的少，说明热量有损失，可以从烧杯没有加盖、烧杯壁向外散热、烧杯本身吸热等角度回答即可。
12．【答案】pSL×10-7J； ×100%
【知识点】热机的效率；有关热机的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】由题可知，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强p=pPa，
燃气对活塞的平均压力为：F=pS=pPa×S×10-4m2=pS×10-4N，
一个做功冲程中燃气对活塞做的功：W=Fs=pS×10-4N×0.001Lm=pSL×10-7J；所用汽油的质量为：m=ρkg/m3 ×V×10-3m3=ρV×10-3kg，
汽油完全燃烧放出的热量Q=mq=ρV×10-3kg×qJ/kg=ρVq×10-3J，
飞轮每转两圈对外做功一次，所以飞轮转动1800周，要对外做功
次=900次，
燃气对活塞做的总功为W总=900 pSL×10-7J，
该汽油机的效率η= 。
【分析】根据F=pS求出燃气对活塞的平均压力，再根据W=Fs求出一个做功冲程中燃气对活塞做的功；根据m=ρV和Q=mq求出汽油完全燃烧放出的热量，再根据飞轮每转两圈对外做功一次，求出对外做功的次数，从而求出燃气对活塞做的总功，最后根据热机效率公式计算出该汽油机的效率η.
13．【答案】6000；31%；2：1
【知识点】热机的效率；内燃机的四个冲程；有关热机的计算
【解析】【解答】 (1)因为P＝2.0×106Pa，S＝30cm2＝30×10 4m2，所以根据公式p＝ ，燃气对活塞的平均压力为：F＝PS＝2.0×106Pa×30×10 4m2＝6000N；因为飞轮转2400转做功次数为 次＝1200次，s＝50mm＝50×10 3m，所以做一次功W＝Fs＝6000N×50×10 3m＝300J，1min做的功为W＝300J×1200＝360000J，则P＝ ＝6000W；(2)发动机所做的功W总＝360000J，汽油完全燃烧放出的热量Q放＝mq＝0.025kg×4.6×107J/kg＝1150000J，则η＝ ×100% 31%；（3）由题知，P甲：P乙＝5：2，η甲：η乙＝5：4，由W＝Pt，Q＝mq及η＝ 得，η＝ ，则 .
【分析】 根据压强计算公式p=求出活塞上的压力，利用W=Fs求出活塞运动一次所做的功；再根据飞轮的转速可求汽油机1s做功的次数；根据功率W=Pt求出汽油机1min做的功，在对应的时间内燃料完全燃烧放出的热量，利用η=即可求出效率；弄清有效功率和总功率的区别及总功率和有效功率的关系，并利用公式将甲、乙的耗油量分别表示出来.
14．【答案】不可再生；6.3×109；75
【知识点】热量的计算；燃料的热值
【解析】【解答】（1）可燃冰与石油一样都是不可再生能源。（2）1m3可燃冰可以释放出175m3的天然气，这些天然气完全燃烧释放出的热量是3.6×107J/m3×175m3=6.3×109J（3）若这些热量有50%被10吨的水吸收，则Q吸=50%Q放=3.15×109J，水的温度能够上升
故答案为：不可再生；6.3×109；75.
【分析】短时间不能得到的能源是不可再生能源，利用燃料的热值和体积的乘积计算燃烧放热的多少，利用热的利用率计算水的吸热，根据水吸收的热、水的质量和比热容计算水的温度差。
15．【答案】
【知识点】热机的效率
【解析】【解答】由热机效率公式 得： ， ， ，又因为 ，即甲、乙两机消耗的汽油质量之比是15：4。
故答案为：15：4
【分析】根据热机效率的计算公式，计算总的能量，当燃料相同时，能量的比值就是燃油质量的比。
16．【答案】（1）质量
（2）不能
（3）煤油
（4）偏小；存在热损失
【知识点】燃料的热值
【解析】【解答】（1）探究酒精和煤油的热值大小时，选取的酒精和煤油的质量相同；（2）如果在燃料燃烧完前，水沸腾了，则无法比较温度差的大小，不能比较燃料热值的大小；（3）燃料燃尽后，若甲的温度计示数高，则甲液体吸收的热量多，则燃料放出的热量多，煤油的热值大；（4）根据水吸收的热量计算燃料的热值，计算结果偏小，是因为存在热损失。
故答案为：（1）质量；（2）不能；（3）煤油；（4）偏小；存在热损失。
【分析】（1）探究热值大小时，选取的燃料质量相同；（2）如果无法比较温度差的大小，不能比较燃料热值的大小；（3）燃料燃尽后，温度计示数高，液体吸收的热量多，则燃料放出的热量多，热值大；（4）根据吸收的热量计算燃料的热值，计算结果偏小，是因为存在热损失。
17．【答案】（1）B
（2）吸
（3）2×106
（4）等于
【知识点】热量的计算；燃料的热值
【解析】【解答】(1)如图甲所示，组装实验仪器时，应根据酒精灯及其火焰的高度先固定图中的B部分，使酒精灯的外焰正好能给烧杯加热，然后再固定图中的A部分，这样可以避免重复调整，应调节图中A、B两铁环应先调节B铁环。(2)在第2-4min的过程中，水处于沸腾状态，温度不变但继续吸热。(3)如图乙可知，天平游码刻度盘的分度值为0.2g，其示数为0.8g，则燃烧后燃料和燃烧皿总质量为
已知此过程中燃料均匀燃烧放热，燃料消耗量为
即
水温由93℃升至99℃，根据吸热公式可知
所放热量仅60%能被水吸收，即
第2-4min水继续吸热但温度不变，联立可得
则该燃料的热值为 (4)设燃料每分钟放出的热量为Q，则根据吸热公式可知图丙中a、b线分别为
联立可得
则
则另一杯水的质量等于上一杯水质量。
【分析】（1）探究不同燃料热值时，组装器材从下到上；（2）对物体加热时，物体吸收热量；（3）根据天平上砝码和游码位置测量质量，根据比热容、质量和温度差计算吸收的热量，结合热效率计算总热，结合燃料的质量计算热值；（4）根据热量和温度差，结合比热容，计算物体的质量比。
18．【答案】（1）A
（2）加热时间；b；0.9×103
【知识点】比热容；燃料的热值；比较不同物质吸热的情况实验
【解析】【解答】(1) AB．为了比较不同液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量和温度的变化相同，通过比较加热时间，进而判断两种液体比热容的大小关系，应选择甲和丙两图进行实验，A符合题意，B不符合题意；
CD．为了比较不同燃料的热值要用不同的燃料，应加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小，应选择甲和乙两图进行实验，CD不符合题意；(2)不同物质吸热的多少是通过加热时间来反映的；由图示图象可知，a和b升高相同的温度，如温度都升到60℃，a需要的是时间是10min，b需要的时间是20min，b需要更长的加热时间，这也就说明了b的吸热能力强一些，a的吸热能力弱，所以b液体的比热容较大；根据Q吸=cm△t可知，在质量和吸收热量一定时，温度的变化值和比热容成反比。我们可以用相同的燃料1加热时间10min，a和b吸收的热量就是相同的，a的温度变化值△t甲=80℃-20℃=60℃，
b的温度变化值△t乙=50℃-20℃=30℃，
据Q吸=cm△t得，a液体吸收的热量：Qa吸=cam△ta，b液体吸收的热量：Qb吸=cbm△tb，则cam△ta=cbm△tb，所以a的比热容： =0.9×103J/（kg ℃）
【分析】（1）比较“不同物质的吸热能力”和“燃料热值”实验，用好控制变量法和转换法是关键；
（2）解决第（2）中第③小题时，可利用方程的思想，选取加热时间10min时a和b吸收的热量相同，建立等式求解。
19．【答案】（1）甲、乙；甲、丙
（2）2.4×104；1.2×106
（3）小；燃料不可能完全燃烧或燃料燃烧放出的热量不可能完全被液体吸收
【知识点】比热容；燃料的热值
【解析】【解答】（1）为了比较热值大小要用不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小，应选择甲乙两图进行实验；为了比较两种液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断两种比热容的大小关系，应选择甲丙两图进行实验；（2）完全燃烧10g燃料1放出的热量：
燃烧燃料2和燃烧燃料1相比，液体升高的温度为2：1，液体吸收热量为2：1，即燃料完全燃烧放出热量2：1，所以热值为2：1，由此得出燃料2的热值是1.2×106J/kg；（3）由于燃料燃烧释放的热量不能全部被液体吸收，使得实验得到的燃料热值偏小．
故答案为：（1）甲乙；甲丙；（2）2.4×104；1.2×106；（3）燃料燃烧释放的热量不能全部被液体吸收．
【分析】本题考查了学生对热值概念、比热容概念的了解与掌握，涉及到控制变量法的应用（料的热值大小不能直接测量，需要通过液体吸收热量的多少来体现燃料燃烧放出热量的多少，而液体吸收热量的多少跟液体的质量和升高的温度有关，因此为了比较热值大小要用不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小；为了比较两种液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断两种比热容的大小关系），根据Q吸=cm△t、Q放=mq结合表格中的数据得出等式求出燃料2的热值.
20．【答案】（1）解：根据Q吸＝cm(t－t0)得Q吸＝cm1(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×200 kg×(100 ℃－25 ℃)＝6.3×107J.
根据Q放＝mq得Q放＝m2q＝6 kg×3.4×107 J/kg＝2.04×108J
答：烧开这壶水，水需要吸收热量为6.3×107J
（2）解：锅炉的效率
×100%＝30.9%
答：若烧开这壶水消耗的天然气是0.021m3，则天然气炉具的效率是30.9%
【知识点】热机的效率
【解析】【分析】根据Q吸＝cm(t－t0)求出吸收的热量，根据Q放＝mq求出放出的热量，根据η=Q吸/Q放求出锅炉的效率.
21．【答案】（1）解：因为专用车匀速行驶，所以牵引力F＝f＝3.0×103N
牵引力做的功W＝Fs＝3.0×103N×5.6×103m ＝1.68×107J
（2）解：燃油完全燃烧所产生的热量：Q＝mq＝1.2kg×4×107J/kg＝4.8×107J
热机效率η＝ ＝ ＝35%
【知识点】燃料的热值；热机的效率；功的计算及应用
【解析】【分析】（1）根据牵引力和力的方向上移动距离的乘积计算做功的多少；
（2）根据燃料的热值和质量的乘积计算燃烧放出的热量，利用热机做功和燃料放出热量的比值计算热机效率。
22．【答案】（1）解：房车在一段平直公路上匀速行驶了40km，用时30min，则该房车的行驶速度
答：该房车的行驶速度是80km/h；
（2）解：车的总质量为4×103kg，受到的阻力为车重的 ，因为房车在做匀速直线运动，所以牵引力等于阻力，牵引力为
则该房车牵引力所做的功
答：该房车牵引力所做的功是2×108J；
（3）解：这一过程消耗燃油 ，则燃油完全燃烧放出的热量
则该房车热机的效率是
答：已知这一过程消耗燃油 ，该房车热机的效率是27.8%。
【知识点】热机的效率；速度公式及其应用；二力平衡的条件及其应用
【解析】【分析】（1）已知汽车的路程和运动的时间，利用速度公式求解速度；
（2）结合汽车受到的阻力与重力的关系求解阻力，汽车匀速运动，水平受力平衡，牵引力等于阻力；求解外力做功，利用外力大小乘以位移在力的方向上移动的距离即可，即W=Fs；
（3）发动机做功为有用功，释放的热量为总功，利用发动机做功除以燃料燃烧释放的热量即为热机效率。
23．【答案】（1）解：500g的冰温度从-20℃升高到0℃需要吸收的热量Q吸1=c冰mΔt=2.1×103J/（kg ℃）×0.5kg×[0℃-（-20℃）]=2.1×104J；
答：500g的冰温度从-20℃升高到0℃，需要吸收2.1×104J的热量
（2）解：16g酒精完全燃烧放出的热量：Q放=qm′=3×107J/kg×0.016kg=4.8×105J，
冰熔化成水共吸收热量Q吸2=Q放×η=4.8×105J×35%=1.68×105J
答：这些冰从开始熔化到全部熔化为0℃的水，共吸收1.68×105J的热量；
（3）解：则冰的熔化热λ冰 。
答：冰水的熔化热是3.36×105J/kg。
【知识点】比热容；热量的计算；燃料的热值
【解析】【分析】（1）结合水的质量和温度的变化量，利用比热容公式求解水吸收的热量即可；
（2）结合酒精的质量，利用热值公式求解酒精释放的热量；
（3）利用水吸收的热量除以酒精是燃烧释放的热量即为用电器的工作效率。
24．【答案】（1）解：在0~10s时间内汽车发动机做功W=Pt=90×103W×10s=9×105J
答：在0~10s时间内汽车发动机做功是9×105J；
（2）解：由图可知，汽车匀速行驶的速度是30m/s，汽车功率不变，由P= =Fv
得汽车牵引力F= =3000N
答：汽车匀速行驶时，牵引力为3000N；
（3）解：燃烧1kg汽油放出的热量Q=mq=1kg×4.6×107J/kg=4.6×107J
汽车匀速行驶4.6km，牵引力做的功W′=Fs=3000N×4.6×103m=1.38×107J
汽车发动机的热效率 =30%
答：汽车发动机的热效率为30%。
【知识点】功率的计算；热量的计算；热机的效率；功的计算及应用
【解析】【分析】（1）利用汽车的功率乘以工作时间即为发动机做功；
（2）结合第一问求解的功率，利用功率除以速度即为前引力大小；
（3）结合燃料的质量，利用热值公式求解燃料释放的热量；发动机做功为有用功，释放的热量为总功，利用发动机做功除以燃料燃烧释放的热量即为热机效率。
1 / 1沪科版九上物理——第十三章 内能与热机——实验重难点专题——比热容和热机效率
一、单选题
1．（2018九上·武宣月考）甲、乙两种物质，质量之比是2 ：5，比热容之比是3 ：2，升高相同的温度，则吸收热量是（ ）
A．5 ：3 B．3 ：5 C．15 ：4 D．4 ：15
【答案】B
【知识点】热量的计算
【解析】【解答】甲、乙两种物质吸收的热量之比为：。
故答案为：B。
【分析】根据热量公式Q吸＝cmΔt分别列出两种物质吸收热量的表达式，再根据题目中提供的比值代入数据进行计算即可。
2．（2018九上·鱼台期中）质量和初温都相同的A、B两物体，A的比热容大些，当它们放出相同的热量后，再立即把它们相互接触，不计热量损失和物态变化。则（ ）
A．它们之间不发生热传递 B．B向A传递热量
C．A向B传递热量 D．无法确定
【答案】C
【知识点】比热容；热传递的概念与方式
【解析】【解答】质量和初温相同，放出相同热量时，比热容大的物体降低的温度少，当温度不同的物体接触时，能量从高温物体传向低温物体，A的比热容大，温度降低的少，热量从A传向B，C符合题意，ABD不符合题意.
故答案为：C.
【分析】在质量、初温、放热相同时，比热容大的温度差小，热传递的条件是温度差。
3．（2018九上·大庆月考）水的比热容比煤油的大，如图所示，用规格相同的两试管分别装上质量相同的煤油和水，隔着石棉网同时对两试管加热．图中的哪一个图象能反映实验情况（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【知识点】比较不同物质吸热的情况实验
【解析】【解答】
A、B. 用规格相同的两试管分别装上质量相同的煤油和水，放在同一只烧杯中加热，相同时间两种液体吸收的热量相同．故A、B图象均错误，不符合题意；
C、D. 因为
水的比热容比煤油的大，所以在质量相同、加热时间相同，即吸收的热量相同时，水温升高的应较低，故C图象正确，符合题意，D图象错误，不符合题意。
故答案为：C。
【分析】
比热容是物质本身的一种特性，同种物质比热相同，不同物质比热一般不同．水和煤油的比热容不同，质量相同，在吸收相同热量时，比热容大的升高的温度较大；在升高相同温度时，比热容大的吸收的热量较多。
4．（2018九上·长春月考）A、B两物体质量相等，温度均为10℃，甲、乙两杯水质量相等，温度均为50℃，现将A放入甲杯，B放入乙杯，热平衡后，甲杯水温降低了4℃，乙杯水温降低了8℃，则A、B两种物质的比热容之比为（ ）
A．2：3 B．3：5 C．4：9 D．1：2
【答案】C
【知识点】热量的计算
【解析】【解答】(1)物体A放入甲杯水后，它们的共同温度为50℃ 4℃＝46℃，水放出的热量Q放＝c水m水△t水,A吸收的热量Q吸＝cAmA△tA，根据热平衡方程：Q放＝Q吸，即c水m水△t水＝cAmA△tA,代入相关数据得：cA＝ × ，(2)物体B放入乙杯水后，它们的共同温度为50℃ 8℃＝42℃，水放出的热量Q放＝c水m水△t水，B吸收的热量Q吸＝cBmB△tB，根据热平衡方程：Q放＝Q吸，即C水m水△t水＝cBmB△tB，代入相关数据得：cB＝ ×c水m水mB ;(3)∵A、B两物体质量相等,即mA＝mB，∴ ＝4:9.
故答案为：C.
【分析】根据热平衡方程：Q放＝Q吸，利用Q=cm△t计算即可.
5．（2018九上·成都月考）质量相同的A、B两金属块,把它们都加热到100℃,然后分别投入装有质量相同、初温都为0℃的C、D两杯水中,测量的结果:金属块A使C杯的水温升高了10℃,金属块B使D杯的水温升高了20℃。设两金属块比热容为CA和CB,则CA与CB的比值为（ ）
A．4：9 B．9:4 C．19:9 D．9:19
【答案】A
【知识点】热量的计算
【解析】【解答】因为C的初温度为0℃，金属块A使C杯的水温升高了10℃，C杯中水和A的末温度都为10℃；对于金属块A来说有： ；因为D的初温度为0℃，金属块B使D杯的水温升高了20℃，D杯中水和B的末温度都为20℃；对于金属块B来说有： ；因为 ，则①÷②得： ， ，所以 ，A符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据水的比热容、温度差，结合放出的热量关系，综合分析金属的比热容大小。
6．（2017九上·无锡期中）如图甲，网上曾热销一种“55度杯”，称“能很快将开水变成适饮的温水，而后又能将凉水变成适饮的温水”.为破解此中秘密，无锡市某中学物理小组设计了如图乙模型.设此杯内胆中被封存着300g水，室温20℃；现向杯中倒入200g、100℃开水，摇一摇，杯内水温迅速降至t1，饮用后迅速将200g室温矿泉水倒入该杯，摇一摇，矿泉水的温度可升至t2，若忽略内胆及空间的热能消耗，则t1、t2分别大约为（ ）
A．50℃，50℃ B．52℃，39.2℃
C．40℃，60℃ D．55℃，55℃
【答案】B
【知识点】热量的计算
【解析】【解答】热水放出的热量：Q放 =cm（t0 -t），冷水吸收的热量：Q吸=cm（t-t0 ）；
假设热水放出的热量全部被凉水吸收，所以Q吸=Q放，即4.2×103 J/（kg ℃）×0.2kg×（100℃-t1）=4.2×103J/（kg ℃）×0.3kg×（t1 -20℃）；
解得t1 =52℃，速将200g室温矿泉水倒入该杯，摇一摇，矿泉水的温度可升至t2，即4.2×103 J/（kg ℃）×0.3kg×（52℃-t2）=4.2×103 J/（kg ℃）×0.2kg×（t2-20℃）；
解得t2 =39.2℃.B符合题意.
故答案为：B.
【分析】如果涉及到与吸热升温或放热降温有关的，用公式Q=cm△t，分析时要注意确定物体的初温、末温.
二、填空题
7．（2020九上·武汉期中）小明同学用一种加热器将质量为100g的冰持续加热熔化直至沸腾，记录并绘制出温度随时间变化的图象如图所示。根据图象可以看出AB段的比热容 CD段的比热容(选填“大于”、“等于”，或“小于”)，BC段所吸收的热量为 J；如果他用酒精灯加热，从开始加热直到刚好沸腾，消耗了28g酒精，则酒精灯的加热效率是 。(酒精的热值为3.0×107J/kg)
【答案】小于；3.15×104；10%
【知识点】热量的计算
【解析】【解答】在整个过程中，物质的状态发生了变化、但质量不变，用相同的加热器加热，在相等时间内物质吸收的热量相等，由图象可知，物质在AB段比CD段升温快（AB段图线更陡），即在相同时间内AB段升高的温度多，由 可知，在吸收的热量和质量都相同时， 越大比热容c就越小，所以该物质AB段的比热容小于CD段的比热容。CD段为水的吸热升温过程，水吸收的热量
CD段的加热时间16min-8min=8min
则每分钟吸收的热
BC段所吸收的热量为QBC=6Q=6×5250J=3.15×104J从开始加热一直到刚好沸腾，加热时间为16min，所吸收的热量Q吸总=16Q=16×5250J=8.4×104J
酒精完全燃烧放出的热量Q放=m酒精q=0.028kg×3.0×107J/kg=8.4×105J
则酒精灯的加热效率
【分析】相同时间内液体吸收相同的热量，可以通过加热时间来衡量物体吸热的多少；加热时间相同，温度上升的缓慢，物质比热容大；利用水吸收的热量除以酒精燃烧释放的热量即为加热效率。
8．（2019九上·鱼台期末）用两个相同的电热器给质量相同的两种液体甲和乙加热，它们的温度随加热时间的变化关系如图所示，如果其中一种物质是水，则另一种物质的比热容为 。
【答案】1.05×103J/（kg·℃）
【知识点】比热容
【解析】【解答】由图可知，当温度升高60℃时，甲需要5min，而乙需要20min，用相同的电热器加热，即相同的时间吸收的热量相同，所以质量相同的甲和乙升高相同的温度需要吸收的热量的关系为：4Q甲=Q乙，且水的比热容是最大的，当吸收热量相同时，比热容大的温度改变量小，所以乙为水，由公式，得，且4Q甲=Q乙，所以1:4，且C水=C乙=4.2×103J/（kg·℃），则
C甲=1.05×103J/（kg·℃）
故答案为：1.05×103J/（kg·℃）
【分析】（1）用相同的电热器加热，相同的时间吸收的热量相同。（2）热量公式：（3）当吸收热量相同时，比热容大的温度改变量小。（3）水的比热容为：4.2×103J/（kg·℃）
9．（2018九下·潜江月考）小夏在探究“物质的放热能力与哪些因素有关”时，分别用质量相等的水和另一种液体进行了实验，并用图像对实验数据进行了处理，如图所示.实验中，水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等.分析图像可以得出： 物质为水，另一种液体的比热容为 J/(kg·℃).
【答案】甲；2.1×103
【知识点】比热容；热量的计算
【解析】【解答】（1）时间相等时，两种液体放出的热量相等，由图示可以看出，乙液体的温度降低的快，甲液体温度降低慢；利用热量的计算公式Q吸=cm△t可知，在质量相等、初温相同、放热也相同的情况下，谁的温度降低得快，它的比热容小；所以，甲液体的比热容大，所以若甲、乙两种液体中，一种液体是水，则这种液体一定是甲液体，（2）由图可知：水的初温是60℃，加热15分钟后甲液体的末温是40℃，乙液体的初温是60℃，加热15分钟后甲液体的末温是20℃，则在相同时间内水和乙液体放出的热量相同，由题知，而水和液体的质量相同，即m水=m乙，所以有：c水m水△t=c乙m（60℃-20℃）=4.2×103J/（kg ℃）×m×（60℃-40℃），解得c乙=2.1×103J/（kg ℃）。
故答案为：甲；2.1×103.
【分析】从温度-时间图象得出相关信息，选同样的加热时间，甲和乙吸热相同，根据温度变化的多少判断，温度变化多的比热容小，温度变化少的比热容大；根据甲、乙两种液体的比热容的大小判断出哪一种液体是水.
10．（2018九上·长寿月考）网上曾热销一种“55度杯”，称“能很快将开水变成适饮的温水，而后又能将凉水变成适饮的温水”。为破解此中秘密，一中物理小组设计了如图模型。设此模型杯内胆中封存着300g水，室温20℃；现向杯中倒入200g、100℃开水，摇一摇，热平衡后杯内水温迅速降至t1= ℃；然后将杯内水倒掉，迅速将200g室温某液态物质倒入该杯，摇一摇，这种液态物质的温度可升至44℃，则这种液态物质的比热容为 J/（kg·℃）(c水=4.2×103J/(kg.℃)，忽略整个过程中内胆及空间的热损失)。
【答案】52；2.1×103
【知识点】热量的计算
【解析】【解答】①热水放出的热量：Q放＝cm(t0 t1),冷水吸收的热量：Q吸＝cm(t1 t0)；假设热水放出的热量全部被凉水吸收，所以Q吸＝Q放，即4.2×103J/(kg ℃)×0.2kg×(100℃ t1)＝4.2×103J/(kg ℃)×0.3kg×(t1 20℃)；解得t1＝52℃。②放入液体后,水温度降低度数△t′＝52℃ 44℃＝8℃，水放出的热量：Q′放＝cm△t＝4.2×103J/(kg ℃)×0.3kg×8℃＝1.008×104J，液体吸收的热量Q′吸＝Q′放＝1.008×104J，液体升高温度：△t″＝44℃ 20℃＝24℃，由Q放＝cm△t得,液体的比热容：c液＝ ＝2.1×103J/(kg ℃).
【分析】根据Q放＝cm(t0 t1)求出热水放出的热量；根据Q吸＝cm(t1 t0)可求出冷水吸收的热量；热水放出的热量全部被凉水吸收，根据Q吸＝Q放，即可解出；根据放入液体后，水温度降低度数△t′，再根据Q′放＝cm△t求出水放出的热量；再根据液体吸收的热量Q′吸＝Q′放，Q放＝cm△t，解得液体的比热容.
11．（2019·广州）
（1）完全燃烧1.4g酒精释放的热量是完全燃烧0.7g酒精释放热量的 倍。0.7g酒精完全燃烧释放的热量是2.1x104J.这些热量全部被100g的液体A吸收，液体的温度升高了50℃；完全燃烧1.4g酒精释放的热量全部被200g的液体A吸收，液体的温度升高了△t= ℃(不考虑散热).
（2）现用如图所示装置加热200g的液体A，燃烧了1.4g酒精，液体升高的温度小于△t，有哪些原因会导致这个结果
【答案】（1）2；50
（2）烧杯没有加盖、烧杯壁向外散热、烧杯本身吸热
【知识点】热量的计算
【解析】【解答】（1）因为14.g是0.7g的2倍，所以完全燃烧1.4g消精释放的热量是完全燃烧0.7g酒精释放热量的2倍；
根据公式Q=cm△t得到：
0.7g酒精燃烧放出热量：Q=cm△t ①；
1.4g酒精燃烧放出热量：Q'=cm'△t' ②；
①÷②得到：
即：；
那么：△t'=50℃；
（2）液体温度升高的少，说明热量有损失，可能原因有：烧杯没有加盖、烧杯壁向外散热、烧杯本身吸热。
故答案为：（1）2，50；（2）同解析
【分析】（1）根据公式Q=mq可知，同种燃料完全燃烧放出的热量与质量成正比，据此计算出1.4g酒精燃烧放出的热量；根据公式Q=cm△t列出两种情况下水吸收热量的等量关系式，然后左边计算即可；
（2）液体温度升高的少，说明热量有损失，可以从烧杯没有加盖、烧杯壁向外散热、烧杯本身吸热等角度回答即可。
12．（2019九上·南海月考）某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为Scm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是 Lmm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为 pPa，飞轮l min转动1800周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），若1min
消耗汽油V L．汽油的密度ρ
kg/m3 ； 汽油的热值为 qJ/kg．则一个做功冲程中燃气对活塞做的功 ；该汽油机的效率为 ．
【答案】pSL×10-7J； ×100%
【知识点】热机的效率；有关热机的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】由题可知，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强p=pPa，
燃气对活塞的平均压力为：F=pS=pPa×S×10-4m2=pS×10-4N，
一个做功冲程中燃气对活塞做的功：W=Fs=pS×10-4N×0.001Lm=pSL×10-7J；所用汽油的质量为：m=ρkg/m3 ×V×10-3m3=ρV×10-3kg，
汽油完全燃烧放出的热量Q=mq=ρV×10-3kg×qJ/kg=ρVq×10-3J，
飞轮每转两圈对外做功一次，所以飞轮转动1800周，要对外做功
次=900次，
燃气对活塞做的总功为W总=900 pSL×10-7J，
该汽油机的效率η= 。
【分析】根据F=pS求出燃气对活塞的平均压力，再根据W=Fs求出一个做功冲程中燃气对活塞做的功；根据m=ρV和Q=mq求出汽油完全燃烧放出的热量，再根据飞轮每转两圈对外做功一次，求出对外做功的次数，从而求出燃气对活塞做的总功，最后根据热机效率公式计算出该汽油机的效率η.
13．（2018九上·重庆月考）如图，一单缸四冲程汽油机甲，飞轮每分钟转2400转，汽油机的汽缸横截面积为30cm2，活塞冲程长50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为2.0×106Pa，则这种汽油机的功率为 W；且该汽油机一分钟消耗25g汽油，则这种汽油机的效率为 ；汽油机甲与汽油机乙的效率之比为5：4，汽油机甲的功率为乙的2.5倍，那么汽油机甲与乙每小时消耗的油量之比为 。(汽油的热值为4.6×107J/kg)。
【答案】6000；31%；2：1
【知识点】热机的效率；内燃机的四个冲程；有关热机的计算
【解析】【解答】 (1)因为P＝2.0×106Pa，S＝30cm2＝30×10 4m2，所以根据公式p＝ ，燃气对活塞的平均压力为：F＝PS＝2.0×106Pa×30×10 4m2＝6000N；因为飞轮转2400转做功次数为 次＝1200次，s＝50mm＝50×10 3m，所以做一次功W＝Fs＝6000N×50×10 3m＝300J，1min做的功为W＝300J×1200＝360000J，则P＝ ＝6000W；(2)发动机所做的功W总＝360000J，汽油完全燃烧放出的热量Q放＝mq＝0.025kg×4.6×107J/kg＝1150000J，则η＝ ×100% 31%；（3）由题知，P甲：P乙＝5：2，η甲：η乙＝5：4，由W＝Pt，Q＝mq及η＝ 得，η＝ ，则 .
【分析】 根据压强计算公式p=求出活塞上的压力，利用W=Fs求出活塞运动一次所做的功；再根据飞轮的转速可求汽油机1s做功的次数；根据功率W=Pt求出汽油机1min做的功，在对应的时间内燃料完全燃烧放出的热量，利用η=即可求出效率；弄清有效功率和总功率的区别及总功率和有效功率的关系，并利用公式将甲、乙的耗油量分别表示出来.
14．（2018九上·滕州月考） 2017年5月18日，我国实现全球首次海域可燃冰试采成功．可燃冰与石油一样都是 （填“可再生”或“不可再生”）能源.1m3可燃冰可以释放出175m3的天然气，这些天然气完全燃烧释放出的热量是 J；若这些热量有50%被10吨的水吸收，水的温度能够上升 ℃．（q天然气=3.6×107J/m3，c水=4.2×103J/（kg ℃））
【答案】不可再生；6.3×109；75
【知识点】热量的计算；燃料的热值
【解析】【解答】（1）可燃冰与石油一样都是不可再生能源。（2）1m3可燃冰可以释放出175m3的天然气，这些天然气完全燃烧释放出的热量是3.6×107J/m3×175m3=6.3×109J（3）若这些热量有50%被10吨的水吸收，则Q吸=50%Q放=3.15×109J，水的温度能够上升
故答案为：不可再生；6.3×109；75.
【分析】短时间不能得到的能源是不可再生能源，利用燃料的热值和体积的乘积计算燃烧放热的多少，利用热的利用率计算水的吸热，根据水吸收的热、水的质量和比热容计算水的温度差。
15．（2018九上·武城月考）两台四冲程汽油机在相同时间内，甲做的有用功是乙的 倍，甲机的热机效率是 ，乙机的热机效率是 ，则甲、乙两机消耗的汽油质量之比是 ．
【答案】
【知识点】热机的效率
【解析】【解答】由热机效率公式 得： ， ， ，又因为 ，即甲、乙两机消耗的汽油质量之比是15：4。
故答案为：15：4
【分析】根据热机效率的计算公式，计算总的能量，当燃料相同时，能量的比值就是燃油质量的比。
三、实验探究题
16．（2020九上·嘉陵期末）如图所示，小李用装有少量的煤油和酒精的两盏灯，分别给两杯相同的水加热。待煤油和酒精燃尽时，根据水温的变化比较两种燃料的热值大小，请根据小李的方案回答下列问题：
（1）实验前装入灯中的煤油和酒精的 必须相同。
（2）在燃料燃尽前，如果两个烧杯中的水均己沸腾，则该实验 (选填“能”或“不能”)达到小李的目的；
（3）燃料燃尽后，甲温度计的示数比乙温度计的示数高由此判断 （选填“煤油”或“酒精”)的热值大；
（4）该实验也可以粗略测出燃料的热值，与标准的热值相比，该实验测得的热值 (选填“偏大”或“偏小”)，其主要原因是： 。
【答案】（1）质量
（2）不能
（3）煤油
（4）偏小；存在热损失
【知识点】燃料的热值
【解析】【解答】（1）探究酒精和煤油的热值大小时，选取的酒精和煤油的质量相同；（2）如果在燃料燃烧完前，水沸腾了，则无法比较温度差的大小，不能比较燃料热值的大小；（3）燃料燃尽后，若甲的温度计示数高，则甲液体吸收的热量多，则燃料放出的热量多，煤油的热值大；（4）根据水吸收的热量计算燃料的热值，计算结果偏小，是因为存在热损失。
故答案为：（1）质量；（2）不能；（3）煤油；（4）偏小；存在热损失。
【分析】（1）探究热值大小时，选取的燃料质量相同；（2）如果无法比较温度差的大小，不能比较燃料热值的大小；（3）燃料燃尽后，温度计示数高，液体吸收的热量多，则燃料放出的热量多，热值大；（4）根据吸收的热量计算燃料的热值，计算结果偏小，是因为存在热损失。
17．（2020九上·滁州月考）小明利用图甲装置研究某燃料热值。他取少量燃料置于燃烧皿中，测出总质量为30g，点燃后对100g的热水加热4min立即熄灭燃料，再测得燃料和燃烧皿总质量，天平平衡时砝码数量和游码位置如图乙所示，并根据实验数据绘制的水温随时间变化的图像如图丙中a线所示。
（1）如图甲所示，组装实验器材时为了能使温度计液泡与液体充分接触，应调节图中A、B两铁环应先调节 （选填“A”、“B”）铁环；
（2）在第2-4min的过程中，水 （选填“吸”或“不吸”）热；
（3）已知此过程中燃料均匀燃烧放热，所放热量仅60%能被水吸收，则该燃料的热值为 J/kg（水的比热容为4.2 103J（kg ℃），整个过程中忽略水的质量变化）；
（4）若实验装置和热损失比例均不变，利用该燃料加热另一杯水绘出了如图丙中b线，则另一杯水的质量 （选填“大于” “等于”或“小于”）上一杯水质量。
【答案】（1）B
（2）吸
（3）2×106
（4）等于
【知识点】热量的计算；燃料的热值
【解析】【解答】(1)如图甲所示，组装实验仪器时，应根据酒精灯及其火焰的高度先固定图中的B部分，使酒精灯的外焰正好能给烧杯加热，然后再固定图中的A部分，这样可以避免重复调整，应调节图中A、B两铁环应先调节B铁环。(2)在第2-4min的过程中，水处于沸腾状态，温度不变但继续吸热。(3)如图乙可知，天平游码刻度盘的分度值为0.2g，其示数为0.8g，则燃烧后燃料和燃烧皿总质量为
已知此过程中燃料均匀燃烧放热，燃料消耗量为
即
水温由93℃升至99℃，根据吸热公式可知
所放热量仅60%能被水吸收，即
第2-4min水继续吸热但温度不变，联立可得
则该燃料的热值为 (4)设燃料每分钟放出的热量为Q，则根据吸热公式可知图丙中a、b线分别为
联立可得
则
则另一杯水的质量等于上一杯水质量。
【分析】（1）探究不同燃料热值时，组装器材从下到上；（2）对物体加热时，物体吸收热量；（3）根据天平上砝码和游码位置测量质量，根据比热容、质量和温度差计算吸收的热量，结合热效率计算总热，结合燃料的质量计算热值；（4）根据热量和温度差，结合比热容，计算物体的质量比。
18．（2019九上·苏州月考）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量和初温也相同.
（1）下列说法正确的是___________
A．比较不同液体的比热容，可以选择甲、丙两图
B．比较不同液体的比热容，可以选择乙、丙两图
C．比较不同燃料的热值，可以选择乙、丙两图
D．比较不同燃料的热值，可以选择甲、丙两图
（2）为了研究不同物质的吸热能力，利用其中两幅图进行实验，根据记录的数据做出了两种液体的温度随时间变化的图像，如图所示:
①不同物质吸热的多少是通过 来反映的(选填“温度计示数”或“加热时间”);
②由图可以看出， 液体的比热容较大;
③如果已知B液体的比热容是1.8×103J/(kg·℃)，则A液体的比热容是 J/(kg·℃).
【答案】（1）A
（2）加热时间；b；0.9×103
【知识点】比热容；燃料的热值；比较不同物质吸热的情况实验
【解析】【解答】(1) AB．为了比较不同液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量和温度的变化相同，通过比较加热时间，进而判断两种液体比热容的大小关系，应选择甲和丙两图进行实验，A符合题意，B不符合题意；
CD．为了比较不同燃料的热值要用不同的燃料，应加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小，应选择甲和乙两图进行实验，CD不符合题意；(2)不同物质吸热的多少是通过加热时间来反映的；由图示图象可知，a和b升高相同的温度，如温度都升到60℃，a需要的是时间是10min，b需要的时间是20min，b需要更长的加热时间，这也就说明了b的吸热能力强一些，a的吸热能力弱，所以b液体的比热容较大；根据Q吸=cm△t可知，在质量和吸收热量一定时，温度的变化值和比热容成反比。我们可以用相同的燃料1加热时间10min，a和b吸收的热量就是相同的，a的温度变化值△t甲=80℃-20℃=60℃，
b的温度变化值△t乙=50℃-20℃=30℃，
据Q吸=cm△t得，a液体吸收的热量：Qa吸=cam△ta，b液体吸收的热量：Qb吸=cbm△tb，则cam△ta=cbm△tb，所以a的比热容： =0.9×103J/（kg ℃）
【分析】（1）比较“不同物质的吸热能力”和“燃料热值”实验，用好控制变量法和转换法是关键；
（2）解决第（2）中第③小题时，可利用方程的思想，选取加热时间10min时a和b吸收的热量相同，建立等式求解。
19．（2018九上·黄冈期中）如图所示，甲、乙、丙三图中装置完全相同．燃料的质量都是10 g，烧杯内的液体初温相同．
（1）比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验；比较不同物质的比热容，应选择 两图进行实验．
（2）若在研究不同燃料热值的实验中，记录数据如下表：
根据表中数据计算：完全燃烧10 g燃料1放出的热量为 J；燃料2的热值是 J/kg.
（3）通过实验得到的燃料热值与实际相比要偏 (填“大”或“小”)，你认为出现这种情况的主要原因是： ．
【答案】（1）甲、乙；甲、丙
（2）2.4×104；1.2×106
（3）小；燃料不可能完全燃烧或燃料燃烧放出的热量不可能完全被液体吸收
【知识点】比热容；燃料的热值
【解析】【解答】（1）为了比较热值大小要用不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小，应选择甲乙两图进行实验；为了比较两种液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断两种比热容的大小关系，应选择甲丙两图进行实验；（2）完全燃烧10g燃料1放出的热量：
燃烧燃料2和燃烧燃料1相比，液体升高的温度为2：1，液体吸收热量为2：1，即燃料完全燃烧放出热量2：1，所以热值为2：1，由此得出燃料2的热值是1.2×106J/kg；（3）由于燃料燃烧释放的热量不能全部被液体吸收，使得实验得到的燃料热值偏小．
故答案为：（1）甲乙；甲丙；（2）2.4×104；1.2×106；（3）燃料燃烧释放的热量不能全部被液体吸收．
【分析】本题考查了学生对热值概念、比热容概念的了解与掌握，涉及到控制变量法的应用（料的热值大小不能直接测量，需要通过液体吸收热量的多少来体现燃料燃烧放出热量的多少，而液体吸收热量的多少跟液体的质量和升高的温度有关，因此为了比较热值大小要用不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小；为了比较两种液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断两种比热容的大小关系），根据Q吸=cm△t、Q放=mq结合表格中的数据得出等式求出燃料2的热值.
四、计算题
20．（2018九上·黄冈期中）水壶里装有2kg、20℃的水，用天然气炉具将其加热至沸腾，已知天然气的热值为8×107J/m3，大气压强为1标准大气压，c水=4.2×103J/（kg ℃），求：
（1）烧开这壶水，水需要吸收多少热量？
（2）若烧开这壶水消耗的天然气是0.021m3，则天然气炉具的效率是多少？
【答案】（1）解：根据Q吸＝cm(t－t0)得Q吸＝cm1(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×200 kg×(100 ℃－25 ℃)＝6.3×107J.
根据Q放＝mq得Q放＝m2q＝6 kg×3.4×107 J/kg＝2.04×108J
答：烧开这壶水，水需要吸收热量为6.3×107J
（2）解：锅炉的效率
×100%＝30.9%
答：若烧开这壶水消耗的天然气是0.021m3，则天然气炉具的效率是30.9%
【知识点】热机的效率
【解析】【分析】根据Q吸＝cm(t－t0)求出吸收的热量，根据Q放＝mq求出放出的热量，根据η=Q吸/Q放求出锅炉的效率.
21．（2019九上·宣州期中）芜湖奇瑞科技有限公司坐落于芜湖经济技术开发区，是集汽车整车及零部件设计、研究、开发、生产加工、销售及售后服务的投资管理公司，该公司某型号专用车在车型测试中，在一段平直的公路上匀速行驶5.6km，受到的阻力是3.0×103N，消耗燃油1.2 kg（假设燃油完全燃烧）。若燃油的热值热值q＝4×107J/kg，求：
（1）专用车牵引力所做的功是多少？
（2）已知热机效率η＝ （式中W为热机在某段时间内对外所做的功，Q为它在这段时间内所消耗的燃油完全燃烧所产生的热量），则该专用车的热机效率是多少？
【答案】（1）解：因为专用车匀速行驶，所以牵引力F＝f＝3.0×103N
牵引力做的功W＝Fs＝3.0×103N×5.6×103m ＝1.68×107J
（2）解：燃油完全燃烧所产生的热量：Q＝mq＝1.2kg×4×107J/kg＝4.8×107J
热机效率η＝ ＝ ＝35%
【知识点】燃料的热值；热机的效率；功的计算及应用
【解析】【分析】（1）根据牵引力和力的方向上移动距离的乘积计算做功的多少；
（2）根据燃料的热值和质量的乘积计算燃烧放出的热量，利用热机做功和燃料放出热量的比值计算热机效率。
22．（2021·淄博模拟）某一型号的房车在一段平直公路上匀速行驶了40km，用时30min，车的总质量为4×103kg，受到的阻力为车重的 （假设燃油完全燃烧，燃油密度ρ＝0.8×103kg/m3，燃油热值q为4.5×107J/kg，g取10N/kg）。求：
（1）该房车的行驶速度；
（2）该房车牵引力所做的功；
（3）已知这一过程消耗燃油 ，该房车热机的效率是多少？
【答案】（1）解：房车在一段平直公路上匀速行驶了40km，用时30min，则该房车的行驶速度
答：该房车的行驶速度是80km/h；
（2）解：车的总质量为4×103kg，受到的阻力为车重的 ，因为房车在做匀速直线运动，所以牵引力等于阻力，牵引力为
则该房车牵引力所做的功
答：该房车牵引力所做的功是2×108J；
（3）解：这一过程消耗燃油 ，则燃油完全燃烧放出的热量
则该房车热机的效率是
答：已知这一过程消耗燃油 ，该房车热机的效率是27.8%。
【知识点】热机的效率；速度公式及其应用；二力平衡的条件及其应用
【解析】【分析】（1）已知汽车的路程和运动的时间，利用速度公式求解速度；
（2）结合汽车受到的阻力与重力的关系求解阻力，汽车匀速运动，水平受力平衡，牵引力等于阻力；求解外力做功，利用外力大小乘以位移在力的方向上移动的距离即可，即W=Fs；
（3）发动机做功为有用功，释放的热量为总功，利用发动机做功除以燃料燃烧释放的热量即为热机效率。
23．（2019九上·安徽月考）晶体在熔化的过程中要吸收热量。物理学中把一定质量的0℃冰全部熔化为0℃的水吸收的热量与其质量的比值叫冰的熔化热，用字母λ表示，现用一个热效率为35%的酒精炉加热500g的初温为-20℃的冰，当这些冰从开始熔化到全部熔化为0℃的水，共燃烧了16g的酒精。已知冰的比热容为c冰 ，酒精的热值为 ，试求：
（1）500g的冰温度从-20℃升高到0℃，需要吸收多少J的热量？
（2）这此冰从开始熔化到全部熔化为0℃的水，共吸收多少J的热量？
（3）冰水的熔化热λ冰是多大？
【答案】（1）解：500g的冰温度从-20℃升高到0℃需要吸收的热量Q吸1=c冰mΔt=2.1×103J/（kg ℃）×0.5kg×[0℃-（-20℃）]=2.1×104J；
答：500g的冰温度从-20℃升高到0℃，需要吸收2.1×104J的热量
（2）解：16g酒精完全燃烧放出的热量：Q放=qm′=3×107J/kg×0.016kg=4.8×105J，
冰熔化成水共吸收热量Q吸2=Q放×η=4.8×105J×35%=1.68×105J
答：这些冰从开始熔化到全部熔化为0℃的水，共吸收1.68×105J的热量；
（3）解：则冰的熔化热λ冰 。
答：冰水的熔化热是3.36×105J/kg。
【知识点】比热容；热量的计算；燃料的热值
【解析】【分析】（1）结合水的质量和温度的变化量，利用比热容公式求解水吸收的热量即可；
（2）结合酒精的质量，利用热值公式求解酒精释放的热量；
（3）利用水吸收的热量除以酒精是燃烧释放的热量即为用电器的工作效率。
24．（2020九上·姜堰期末）一辆轿车以90kW的恒定功率启动作直线运动，且整个运动过程中受到的阻力不变，速度v与时间t的关系如图所示，试求：
（1）在0~10s时间内汽车发动机做功多少？
（2）汽车匀速行驶时，牵引力为多大？
（3）若燃烧1kg汽油可使汽车匀速行驶4.6km的路程，则汽车发动机的热效率为多少（汽油的热值q=4.6×107J/kg）？
【答案】（1）解：在0~10s时间内汽车发动机做功W=Pt=90×103W×10s=9×105J
答：在0~10s时间内汽车发动机做功是9×105J；
（2）解：由图可知，汽车匀速行驶的速度是30m/s，汽车功率不变，由P= =Fv
得汽车牵引力F= =3000N
答：汽车匀速行驶时，牵引力为3000N；
（3）解：燃烧1kg汽油放出的热量Q=mq=1kg×4.6×107J/kg=4.6×107J
汽车匀速行驶4.6km，牵引力做的功W′=Fs=3000N×4.6×103m=1.38×107J
汽车发动机的热效率 =30%
答：汽车发动机的热效率为30%。
【知识点】功率的计算；热量的计算；热机的效率；功的计算及应用
【解析】【分析】（1）利用汽车的功率乘以工作时间即为发动机做功；
（2）结合第一问求解的功率，利用功率除以速度即为前引力大小；
（3）结合燃料的质量，利用热值公式求解燃料释放的热量；发动机做功为有用功，释放的热量为总功，利用发动机做功除以燃料燃烧释放的热量即为热机效率。
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