苏科版物理九年级上册课课练：12.4 机械能与内能的相互转化　第2课时　热值的概念及计算　（含答案）

[第十二章　四、 机械能与内能的相互转化　第2课时　热值的概念及计算]　
一、选择题
1.一瓶煤油用去一半后,剩下的煤油 (　　)
A.热值不变,密度不变,比热容减小一半
B.热值不变,密度不变,比热容不变
C.热值、密度和比热容都减小一半
D.热值减小一半,密度增大,比热容不变
2.有关热值的概念,下列说法中正确的是 (　　)
A.燃料燃烧时,随着不断放热,它的热值越来越小
B.采取措施使燃料燃烧得更充分,就可以提高燃料的热值
C.任何燃料实际燃烧放出的热量,都比按热值计算出来的数值小
D.煤油的热值比酒精大,就是说煤油完全燃烧时放出的热量比酒精多
3.甲、乙两种燃料完全燃烧时,甲放出的热量多,则(　　)
A.甲燃料的热值一定大于乙燃料的热值
B.甲燃料的质量一定大于乙燃料的质量
C.甲燃料的热值、质量都比乙燃料的大
D.甲燃料的热值可能比乙燃料的热值小
4.利用如图所示的装置比较不同燃料燃烧时放出的热量,下列说法正确的是 (　　)
A.实验时是通过比较加热时间来比较两只烧杯内水吸收热量多少的
B.实验时需要控制两只烧杯内水升高的温度相同
C.实验时要控制酒精和碎纸片的质量相同,两只烧杯内水的质量相同
D.实验时酒精或碎纸片完全燃烧放出的热量全部被水吸收
二、填空题
5.火箭的燃料是液态氢,主要是因为液态氢的热值　　　　.酒精的热值是3.0×107 J/kg,表示的物理意义是　　　　　　　　　　　　　　.酒精未燃烧时,其热值是　　　　　　.
6.在我国实施的“西气东输”工程中,西部的优质天然气被输送到缺乏能源的东部地区.天然气与煤相比,从热学的角度分析它的突出优点是　　　　　　　;从环保角度分析它的突出优点是　 .
7.[2019·哈尔滨] 把质量为2 kg、温度为25 ℃的水加热到75 ℃,水吸收的热量为　　　　J,这些热量相当于完全燃烧　　　　m3的天然气所放出的热量.[c水=4.2×103 J/(kg·℃),q天然气=4.2×107 J/m3]
8.“可燃冰”作为新型能源有着巨大的开发使用潜力.同等条件下,“可燃冰”完全燃烧放出的热量可达煤气的数十倍,这说明“可燃冰”的　　　　很大.若以10倍的关系粗略计算,1 kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量可以使　　　　kg的水温度升高40 ℃.[c水=4.2×103 J/(kg·℃),q煤气=4.2×107 J/kg]
9.食物也是一种“燃料”,淀粉在人体内“燃烧”的热值约为1.75×107 J/kg,同样情况下,脂肪的热值约为4×107 J/kg.假如图你摄入了脂肪食物75 g,则你已摄入了　　　　J热量.青少年每天需要摄入的热量约为1.0×107 J,为满足每天的热量需要,你还需要摄取　　　g淀粉.如图果将1.0×107 J的热量用于加热水,可让质量为10 kg、初温为20 ℃的水温度升高　　　　℃.[标准大气压,c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
10.[2020·盐城] 小华在燃烧皿中放入5 g酒精,对300 g水加热,待酒精燃尽后水温升高了50 ℃.已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),酒精的热值为3.0×107 J/kg.此过程中,酒精燃烧放出的热量为　　　J,水吸收的热量为　　　J,水的内能是通过　　　方式增加的.
11.某同学用如图所示装置测量酒精的热值,他在烧杯中加入300 g水,调好装置后,加热使水温升高50 ℃,水需要吸收的热量为　　　J,他测得此过程中消耗了6 g酒精,利用酒精燃烧放出的热量与水吸收的热量相等,算得酒精的热值q=　　　　J/kg,他查表得到q酒精=3.0×107 J/kg,发现两者偏差较大,你认为其中的原因可能是　　　　　　　　(写出一条即可).[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
　
12.[2020·苏州] 某燃气热水器将20 kg的水从10 ℃加热到60 ℃,完全燃烧了0.21 m3的煤气.水吸收的热量是　　　　J.热水器烧水的效率是　　　　.[已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),煤气的热值为4×107 J/m3]
13.完全燃烧10 g酒精所放出的热量为　　　　　J,若其放出的热量有70%被水吸收,能使10 kg的水从20 ℃升高到　　　　℃.[q酒精=3.0×107 J/kg,c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
14.某出租车在一段时间内消耗了500 g汽油,这些汽油完全燃烧,可放出的热量是　　　　J,若这些热量的30%用来做功,可使牵引力为5×103 N的出租车匀速运动　　　　m.(汽油的热值为4.4×107 J/kg)
三、解答题
15.[2020·聊城] 小华家使用的是天然气热水器,他尝试估测该热水器的效率,以核对铭牌上的数值是否准确.当只有该热水器使用天然气时,把50 kg的水从20 ℃加热到54 ℃,天然气表的示数由1365.05 m3变为1365.17 m3,已知水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值q=7.0×107 J/m3.求
(1)水吸收的热量.
(2)消耗的天然气完全燃烧放出的热量.
(3)该热水器的效率.
16.为比较酒精和碎纸片这两种燃料的热值,小明用如图甲所示的装置进行实验,图中燃烧皿、烧杯a和b、温度计均完全相同,烧杯中盛有质量相同的水,实验时,分别点燃放在两个燃烧皿中的酒精和碎纸片,通过石棉网给烧杯加热,直至酒精和碎纸片完全烧尽.
(1)你认为图中实验装置的器件安装顺序是　　　　　　(选填“由下而上”或“由上而下”),通过比较　　　　　　　　　　　　来比较酒精和碎纸片燃烧放出热量的多少;实验过程中,应在　　　　　　　(选填“燃料燃尽”或“加热相同时间”)时读取温度计示数,测出两烧杯中水加热后的温度.
(2)小明设计了一张记录实验数据的表格,其中①②两项内容漏写了,请你帮他补充完整.
燃料 加热前水温t1/℃ ①　　　　　
10 g酒精
②　　　　　
(3)在实验时,小明发现两支温度计的示数变化不明显,请你分析导致这种现象的可能原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(写一条),为了使两支温度计示数变化明显,请提出你的建议:　.
(4)实验时,小明记下了各个时刻a、b烧杯中的水温,绘制了如图图乙所示的图像,若热量损失相同,则可初步判断　　　　的热值较大.
　　　　　　　　　　　
17.某辆小轿车油箱内装有32 kg汽油,司机小李驾车沿高速公路到某地旅游,路程为300 km.假设轿车是匀速直线行驶,且受到的阻力为920 N.已知汽油完全燃烧产生的内能有30%转化为机械能,汽油的热值为4.6×107 J/kg.求:
(1)汽车到达目的地牵引力所做的功.
(2)通过计算说明汽车在行驶途中是否需要加油.
答案
1.B　2.C　
3.D　 燃料燃烧放热的多少不仅与热值大小有关,还与燃料的质量、燃烧程度有关.
4.C　 实验中,用酒精和碎纸片燃烧给水加热,可通过水升高的温度来比较两只烧杯内水吸收热量的多少,故A错误;
根据控制变量法可知,实验中需要控制水的质量相同,根据水升高的温度判定燃料燃烧放热的多少,故B错误;
实验时要控制酒精和碎纸片的质量相同,两只烧杯内水的质量相同,燃料全部燃尽后,根据水升高的温度判定燃料燃烧放热的多少,故C正确;
实验时酒精或碎纸片完全燃烧放出的热量中有一部分会散失到空气中,有一部分会被烧杯等装置吸收,不能全部被水吸收,故D错误.
5.大　1 kg的酒精完全燃烧释放的热量为3.0×107 J　3.0×107 J/kg
6.热值大　污染小
7.4.2×105　0.01
水吸收的热量:Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(75 ℃-25 ℃)=4.2×105 J;这些热量相当于完全燃烧天然气的体积:V===0.01 m3.
8.热值　2500
1 kg煤气完全燃烧放出的热量:
Q放=mq煤气=1 kg×4.2×107 J/kg=4.2×107 J;
1 kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量:Q放'=Q放×10=4.2×107 J×10=4.2×108 J;
这些热量被水吸收,Q吸=Q放'=4.2×108 J,由Q=cmΔt可得,水的质量:m'===2500 kg.
9.3×106　400　80　 (1)摄入的热量:Q脂肪=m脂肪q脂肪=0.075 kg×4×107 J/kg=3×106 J;
还需要摄取淀粉的质量:m淀粉===0.4 kg=400 g.
(2)如图果将1.0×107 J的热量用于给水加热,由Q=cmΔt知,水升高的温度:
Δt==≈238 ℃.
因为标准大气压下水的沸点为100 ℃,所以最终水的温度将保持100 ℃不变,
则水实际升高的温度:Δt'=100 ℃-20 ℃=80 ℃.
10.1.5×105　6.3×104　热传递
酒精燃烧放出的热量:Q放=mq=5×10-3 kg×3.0×107 J/kg=1.5×105 J.水吸收的热量:Q吸=cm水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×0.3 kg×50 ℃=6.3×104 J.此过程中,水吸收热量,内能增大,是通过热传递的方式改变其内能的.
11.6.3×104　1.05×107　
酒精燃烧放出的热量没有全部被水吸收
水吸收的热量为Q=c水m1(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×0.3 kg×50 ℃=6.3×104 J;由Q=mq可知,酒精的热值为q===1.05×107 J/kg;由于酒精可能没有完全燃烧,且放出的热量没有全部被水吸收,所以测出的数值与表中的数值有较大的差别.
12.4.2×106　50%　 水吸收的热量:Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×20 kg×(60 ℃-10 ℃)=4.2×106 J;这些煤气完全燃烧放出的热量:Q放=qV=4×107 J/m3×0.21 m3=8.4×106 J,热水器烧水的效率:
η=×100%=×100%=50%.
13.3×105　25
酒精完全燃烧放出的热量:
Q放=m酒精q酒精=0.01 kg×3.0×107 J/kg=3×105 J;
由η=×100%得,水吸收的热量:Q吸=ηQ放=3×105 J×70%=2.1×105 J,
由Q吸=cm(t-t0)可知,水升高到的温度:
t=t0+=20 ℃+=25 ℃.
14.2.2×107　1320
汽油完全燃烧放出的热量:Q放=mq=0.5 kg×4.4×107 J/kg=2.2×107 J;汽油燃烧放热用来做有用功的能量:W=30%Q放=30%×2.2×107 J=6.6×106 J;出租车匀速行驶的路程:s===1320 m.
16.(1)由下而上　等质量的水升高的温度　燃料燃尽
(2)①燃料燃尽时水温t2/℃　②10 g碎纸片
(3)水的质量太大(或酒精和碎纸片的质量太小)
减小水的质量(或增加酒精和碎纸片的质量)　
(4)酒精
(1)利用燃烧皿加热时要控制火焰和烧杯之间的距离适当,故图中器件的安装顺序应由下而上.因燃料的热值不能直接测量,但燃料燃烧放出的热量可以被水吸收,从而使水的温度发生变化,所以可以通过等质量水升高的温度来比较燃料热值的大小关系.为便于比较热值大小,需使质量相同的不同燃料尽可能完全燃烧,且在燃料燃尽时读取温度计示数,测出水加热后的温度.
(2)①需要记录加热前水的温度和燃料燃尽时水的温度,从而计算水吸收的热量;
②要比较酒精和碎纸片这两种燃料的热值,根据控制变量法的思想,酒精和碎纸片的质量必须相等,即碎纸片的质量也应为10 g.
(3)温度计的示数变化不明显,可能是因为水的质量太大,或酒精和碎纸片的质量太小(燃料放出的热量太少),则应减小水的质量或增加酒精和碎纸片的质量.
(4)由图乙知,到酒精和碎纸片完全烧尽时,图线a的温度变化大,说明相同质量的酒精和碎纸片完全燃烧时酒精放出的热量多,则酒精的热值大.
15.(1)水吸收的热量:
Q吸=cm水(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×50 kg×(54 ℃-20 ℃)=7.14×106 J.
(2)消耗天然气的体积:
V=1365.17 m3-1365.05 m3=0.12 m3.
消耗的天然气完全燃烧放出的热量:
Q放=qV=7.0×107 J/m3×0.12 m3=8.4×106 J.
(3)该热水器的效率:η=×100%=×100%=85%.
17.(1)因为轿车匀速直线行驶,所以牵引力F=f=920 N,牵引力所做的功:W=Fs=920 N×300×103 m=2.76×108 J.
(2)32 kg汽油完全燃烧放出的热量:Q放=mq=32 kg×4.6×107 J/kg=1.472×109 J,
根据η=×100%可知,可以转化为的机械能(牵引力做功):
W'=Q放η=1.472×109 J×30%=4.416×108 J.
因为4.416×108 J>2.76×108 J,
所以汽车在行驶途中不需要加油.