【期末冲刺】浙教版科学2022-2023学年上学期九年级专题复习讲义（十六）：热量的计算和汽油机（含答案）

一、比热容和热量的计算
（一）比热容
(1)定义及单位：单位质量的某种物质，温度升高1℃所吸收的热量叫做这种物质的比热容，比热容用符号℃表示，单位为焦/(千克. ℃)，读作焦每千克摄氏度。
（二）热量的计算公式
(1)吸热公式： Q吸=cm( t-to)。
式中C表示物质的比热容，m表示物体的质量，to表示物体加热前的温度,t表示物体加热后的温度,“t-to”表示升高的温度，有时可用△to表示，此时吸热公式可写成Q吸=cm△to
(2)放热公式：Q放=cm (to-t)。
式中c、m的含义不变，to表示物体放热前的温度，t表示物体放热后的温度，“to-t”表示降低的温度，有时可用△to表示，此时放热公式可写成Q放=cm△to
(3)热量计算的一般式： Q=cm△t △t表示温度的变化量。
二、燃料的热值
1.定义：1千克某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值。
2.单位：焦/千克，如木炭的热值是3.4x107焦/千克，它表示1千克木炭完全燃烧时放出的热量是3.4x107焦。
3.热值是燃料的一种特性， 它只与燃料的种类有关，不同燃料的热值一般不同；与燃料的形状质量、体积、是否完全燃烧均无关。
4.燃料完全燃烧放出热量的计算公式： Q放=mq。其中m代表燃料的质量,其单位为千克,q代表燃料的热值，其单位为焦/千克，Q代表热量，其单位为焦。
三、汽油机
吸气冲程---进气门打开，排气门关闭，活塞向下，将空气吸入气缸（汽油机吸入的是汽油和空气的混合物）
压缩冲程---进气门关闭，排气门关闭，活塞向上，压缩气缸里的气体（将机械能转化为内能）
做功冲程---进气门关闭，排气门关闭，活塞向下，气缸里燃料燃烧（将内能转化为机械能，汽油机需要火花塞点火，柴油机压燃）
排气冲程---进气门关闭，排气门打开，活塞向上，将气缸里的气体排出
例1、如图所示，吹足气的气球放手后，在空中飞行一段时间，气球喷气口温度降低。下图所示的热机四冲程与上述能量转化原理相同的是（　　）
A．B． C．D．
例2、用煤炉给的水加热，同时绘制了加热过程中水温随时间变化图线如图所示，若在6min内完全燃烧的煤（水的比热容为，煤的热值为），根据题意，下列判断不正确的是（ ）
A．加热3min水吸收的热量是加热6min水吸收的热量的一半
B．水升高相同的温度，吸收的热量是相同的
C．相同的加热时间里，水升高的温度不同
D．水升温的过程中比热容不变
例3、用燃气灶烧水，燃烧0.5千克的煤气，能使50千克的水从20℃升高到70℃(不计热散失)。已知水的比热容为4.2×103焦/(千克·℃) ，煤气的热值为4.2×107焦/千克。求：
（1）0.5千克煤气完全燃烧放出的热量。
（2）水吸收的热量。
（3）燃气灶烧水的效率。
例4、某学习小组同学想研究酒精灯烧水时的热效率。他们用酒精灯给初温为20℃，质量为100g的水加热，经过一段时间测得水温升高了60℃、消耗了4.2g酒精。已知：水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），酒精的热值为3×107J/kg。求：
（1）此过程中水吸收的热量；
（2）酒精灯烧水时的热效率。
1.十八世纪，瓦特发明的冷凝器蒸汽机推动了人类第一次工业革命。如图为蒸汽机的工作原理：打开阀门A、关闭阀门B，高压蒸汽进入汽缸，推动活塞上行。当活塞达到汽缸顶部时，关闭阀门A、打开阀门B，蒸汽进入冷凝器，汽缸内压强减小，活塞下降，如此循环往复。下列说法错误的是（　　）
A．用水冷凝蒸汽是利用热传递改变内能
B．蒸汽机在整个工作过程中遵循机械能守恒
C．蒸汽机活塞上行过程与汽油机的做功冲程相似
D．蒸汽推动活塞向外做功后，蒸汽的内能会减小
2.如图甲所示，把10℃牛奶放在初温60℃的热水中加热，每隔1分钟测量一下水和牛奶的温度，描绘出它们的温度随时间变化的图像（图乙所示）。下列说法中不正确的是（ ）
A．曲线E表示水的温度随时间的变化规律
B．牛奶吸收热量，温度上升
C．前十分钟内，水变化的温度小于牛奶变化的温度
D．从上述变化过程中可以得出水的比热容比牛奶的比热容大
3.光发动机是一种把光能转化为机械能的装置，主要结构如下图所示。在太阳光照射下，化学反应室内密封着的气态物质N2O4发生反应：N2O4光照O2+2NO，导致室内气压增大；在无光条件下，室内发生“逆向反应”，导致室内气压减小。当窗口有光射入时，活塞移动，该过程相当于下图汽油机四个冲程中的（ ）
A. B. C. D.
4.有一款太阳能热水器，铭牌上的部分参数如表所示。将它安装在阳光充足的水平台面上，并装满水。
型号 JL8801A
水容量/L 80
自身质量/kg 50
（1）某地区（晴天）一天中接收的太阳能3.36×107J，接收的太阳能，如果由燃烧煤气（热值q=4.2×107J/kg）来获得，则需要完全燃烧多少千克煤气？
（2）装满的水质量是多少千克？
（3）若这一天中接收的太阳能有60%被热水器中的水吸收，则可使初温为20℃的水温度升高到多少度 [c=4.2×103J/（kg·℃)]
5．一容器中装有40kg温度是10℃的冷水，若用某一天然气灶把它加热到温度为60℃时，共用了0.6m3的天然气，已知天然气的热值为2.8×107J/m3， 水的比热容4.2×103J/(kg ℃)。
（1）这次加热过程中，水吸收的热量是多少？
（2）0.6m3的天然气完全燃烧释放的热量是多少？
（3）该热水器的实际效率是多少？
1.油电混合动力汽车是指同时装备两种动力源——热动力源(传统的汽油机或者柴油机)与电动力源(电池与电动机)的汽车。混合动力汽车的发动机要使用燃油，在起步、加速时，由于有电动机的辅助，所以可以降低油耗。以下说法不正确的是( )
A．汽油机和柴油机都属于内燃机
B．当油电混合动力汽车的电动机工作时，将电能的一部分转化为机械能
C．汽油机的做功冲程将内能转化为机械能
D．上述汽油机的工作原理示意图中③为压缩冲程
2.如图所示，用相同的加热装置对a、b、c三种物质加热，它们的温度随时间变化的图像，其中a、c质量相同。下列对图像的分析正确的是（　　）
A．t1﹣t2时间内物质a的温度不变，所以内能不变
B．如果a、b是同种物质，b的质量大于a的质量
C．温度从T1升高到T2时，物质a和物质b吸收的热量相等
D．物质b的比热容大于物质c的比热容
3.森林是一所巨大的天然“氧吧”，因为绿色植物在光合作用下可以放出大量的氧气，小明同学为测量地球表面植物吸收太阳能的本领，做了如下实验：用一个脸盆装6kg的水，水面的表面积为0.1m2，经太阳垂直照射15min，温度升高了1℃。请计算：[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]
（1）实验时6kg的水吸收了多少热量？
（2）若地表植物接收太阳能的能力与水相等，每平方米绿色植物每秒接收的太阳能为多少焦耳？
（3）100m2绿地每秒可以放出多少升的氧气？(设绿色植物在光合作用下每吸收103J的太阳能可以放出0.05L的氧气)
4．当今太阳能热水器已经用得非常普遍了，如图所示。已知某太阳能热水器在冬季有效日照时段里，能将5℃、120L水加热到45℃。[水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），水的密度为1.0×103kg/m3]
（1）热水器中水的质量是多少？
（2）在此过程中，水吸收了多少热量？
答案及解析
例1、C
【解析】
A．两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，机械能转化为内能，故A不符合题意；
B．排气门开启，活塞上行，气体流出汽缸，是排气冲程，没有能量转化，故B不符合题意；
C．两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，内能转化为机械能，故C符合题意；
D．进气门开启，活塞下行，气体流入汽缸，是吸气冲程，没有能量转化，故D不符合题意。
例2、A
【解析】
A．同一煤炉在相同时间内放出的热量相同，从图中可知，加热3min时，水升高的温度为20℃左右，从3~6min时水升高的温度为20℃左右，根据Q吸=cmΔt可知，加热3min水吸热不是加热6min水吸热的一半，故A错误，符合题意；
B．根据Q吸=cmΔt可知，在水的质量相同时，水升高相同的温度，吸收的热量是相同的，故B正确，不符合题意；
C．从图中可知，第2min时，水的温度为50℃，上升到70℃后温度上升的越来越慢，原因是水与环境的温度差越大热传递越快，所以水温度上升的速度越来越慢，故C正确，不符合题意；
D．比热容是物质的一种特性，其大小与物质的种类和所处的状态有关，而与物体的温度、质量无关；所以，水在吸热过程中，水的比热容不变。故D正确，不符合题意。
例3、（1）煤气燃烧放出的热量Q=qm=4.2×107焦/千克×0.5千克=2.1×107焦；
（2）水吸收的热量Q吸=c水m水△t水=4.2×103焦/(千克·℃)×50千克×（70℃-20℃）=1.05×107J；
（3）燃气灶的效率。
【解析】（1）根据Q=qm计算煤气放出的热量；
（2）根据Q吸=c水m水△t水计算水吸收的热量；
（3）根据计算燃气灶的效率。
例4、（1）2.52×104J；（2）20%
【解析】
解：（1）此过程中水吸收的热量
Q吸＝c水m水t＝4.2×103J/(kg·℃)×100×10﹣3kg×60℃＝2.52×104J
（2）酒精完全燃烧产生的热量
Q放＝m酒精q＝4.2×10-3kg×3×107J/kg＝1.26×105J
酒精灯烧水时的热效率
答：（1）此过程中水吸收的热量为2.52×104J；
（2）酒精灯烧水时的热效率为20%。
1.B
【解析】
A．由于水和蒸汽存在温度差，蒸汽放出热量，水吸收热量，故A正确，不符合题意；
B．在整个工作过程中部分机械能转化为内能，机械能不守恒，故B错误，符合题意；
C．蒸汽机活塞上行过程蒸汽的内能转化为活塞的机械能，故C正确，不符合题意；
D．物体对外做功内能减小温度降低，故D正确，不符合题意。
2.D
【解析】
A．装有凉奶的奶瓶放在热水中要吸收热量，温度升高，由图乙可知， F 的温度不断升高，因此表示热奶的温度随时间变化的曲线，曲线 E 表示水的温度随时间的变化规律，故A正确，不符合题意；
B．图中所示牛奶吸收热量，温度上升，故B正确，不符合题意；
C．前十分钟内，水温度从60摄氏度到40摄氏度，牛奶温度从20摄氏度以下到40摄氏度 ，水变化的温度小于牛奶变化的温度，故C正确，不符合题意；
D．由于水和热奶的质量关系可能不同，因此我们不能仅凭图象判断水的比热容比牛奶的大，故D错误，符合题意。
3.A
【解析】当窗口有光射入时，化学反应室内气压增大，推动活塞做功向外移动，将内能转化为机械能，据此分析判断。
【解答】A.火花塞点火，为做功冲程，将内能转化为机械能，故A符合题意；
B.进气门打开，为吸气冲程，没有能量转化，故B不合题意；
C.排气门打开，为排气冲程，没有能量转化，故C不合题意；
D.两个气门关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，将机械能转化为内能，故D不合题意。
故选A。
4.（1）需要完全燃烧煤气的煤气质量： ;
（2）装满的水的质量：;
（3）水一天中吸收的热量Q'＝ηQ＝60%×3.36×107J＝ 2.016×107J，
由公式Q＝cmΔt＝cm（t-t0）得：
水升高到的温度：。
【解析】（1）根据公式Q＝qm进行计算；
（2）根据密度公式计算水的质量；
（3）根据热水器的效率，利用公式Q＝cmΔt完成计算。
5．（1）8.4×106J；（2）1.68×107J；（3）50%
【解析】
解：（1）根据吸热公式可知
（2）根据热值公式可知
（3）则该热水器的实际效率是
答：（1）这次加热过程中，水吸收的热量是；
（2）0.6m3的天然气完全燃烧释放的热量是；
（3）该热水器的实际效率是50%。
1.D
【解析】
A．内燃机分为汽油机和柴油机，故A正确，不符合题意；
B．油电混合动力汽车的电动机工作时，除了将内能转化为机械能外，还可以实现一部分电能向汽车的机械能转化，故B正确，不符合题意；
C．在做功冲程中，汽油机将内能转化为机械能，由此获得动力，故C正确，不符合题意；
D．上述汽油机的工作原理示意图中③中，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，高温高压气体推动活塞向下运动，属于做功冲程，故D错误，符合题意。
2.B
【解析】
A．根据图像可知，t1~t2时间内物质a的温度不变，但是由于不断吸热，所以内能增大，故A错误；
B．a、b为同种物质，则比热容相等；当加热时间都为t1时，二者吸收的热量相同，此时升高的温度b小于a。根据Q=cm△t可知，升高的温度与物体质量成反比，即b的质量大于a，故B正确；
C．根据图像可知，从从T1升高到T2时，a用的时间小于b的时间，即物质a吸收的热量小于b，故C错误；
D．根据图像可知，同样升高到T1，b用的时间比c小，即b吸收的热量小于c，但由于不知道bc的质量大小，不能判断bc的比热容大小，故D错误。
3.（1）实验时6kg水吸收的热量为Q＝cmΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×6kg×1℃＝2.52×104J。
（2）每平方米水每秒吸收的太阳能为 ＝280J，
由于地表植物接收太阳能的能力与水相等，所以每平方米绿色植物每秒接收的太阳能为280J。
（3）100m2绿地每秒可以放出氧气 ×0.05L＝1.4L。
【解析】（1）根据公式Q=cm△t计算水吸收的热量；
（2）每平方米水每秒吸收的太阳能=；
（3）首先根据每平方米绿地每秒吸收的太阳能×面积×时间计算出绿地吸收的太阳能，再根据计算出放出氧气的体积。
4．（1）120kg；（2）2.016×107J
【解析】
解：（1）太阳能热水器中水的体积
V=120L=120dm3=0.12m3
水的质量
m=ρV=1.0×103kg/m3×0.12m3=120kg
（2）水吸收热量
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg ℃）×120kg×（45℃-5℃）=2.016×107J
答：（1）热水器中水的质量是120kg；
（2）在此过程中，水吸收了2.016×107J热量。
浙教版科学九年级“期末冲刺”专题复习讲义（十六）
热量的计算、汽油机