《热机效率和环境保护》培优练习
由热值的定义可知，热值q=Qm，式中m是燃料的质量，Q是燃料完全燃烧放出的热量，那么( )
A. 热值的大小与Q成正比 B. 热值的大小与m成反比 C. 热值的大小与Q、m都有关，由Q与m共同决定 D. 热值的大小与Q、m都无关，由燃料的种类决定
如图，是酒精灯给试管中的水加热，一段时间后橡皮塞被冲开，下列说法正确的是( )
A. 酒精灯中酒精的质量越大，酒精的热值越大 B. 酒精燃烧放出的热量能全部被试管中的水吸收 C. 试管中水的内能是通过热传递的方式增加的 D. 橡皮塞被冲开的过程与内燃机的压缩冲程都是内能转化为机械能的过程
下列说法正确的是( )
A. 热机消耗的燃料越多，效率就越低 B. 热传递中温度总是从热的物体传给冷的物体 C. 同一物体，温度降低的越多，放出热量就越多 D. 人体内水的比例很高，有助于调节体温，以免温度变化太快对身体造成危害
厦门市出租车采用天然气来代替燃油，减小了污染，而且降低运营成本.某出租车在一段时间内消耗了500g天然气，若这些天然气完全燃烧，可放出______ J的热量(天然气的热值为4.2×107J/kg).这些热量可使1吨的水温度升高______ ℃.(水的比热容为4.2×103J/(kg?℃)
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)4.2g酒精完全燃烧放出的热量； (3)酒精灯烧水时的热效率。
答案和解析
【答案】
1. D 2. C 3. D
4. 2.1×107；5??
5. 解： (1)m水=100g=0.1kg， 水吸收的热量： Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×0.1kg×60℃=2.52×104J； (2)酒精完全燃烧产生的热量： Q放=mq=0.0042kg×3×107J/kg=1.26×105J； (3)酒精灯烧水时的热效率： η=Q吸Q放×100%=2.52×104J1.26×105J×100%=20%。 答：(1)此过程中水吸收的热量是2.52×104J； (2)4.2g酒精完全燃烧放出的热量是1.26×105J； (3)酒精灯烧水时的热效率是20%。??
【解析】
1. 解： 热值是质量为1kg的燃料完全燃烧时所释放出的热量；热值是燃料本身的特性，热值的大小只与燃料的种类有关，与燃烧程度无关、与燃料的质量和放出的热量无关，故D正确、ABC错误； 故选：D． 热值是燃料的一种特性，它代表燃料性能的优劣，热值的大小与燃料的种类有关，与燃烧程度、质量的多少以及是否燃烧等均无关． 知道热值是燃料的一种特性(只与燃料的种类有关，与燃烧程度无关、与燃料的质量和热量无关)是解决此类问题的关键．
2. 解： A、燃料的热值仅与燃料的种类有关，燃料的质量无关，故A错误； B、酒精燃烧放出的热量要散失到空气中一部分，被试管吸收一部分，所以酒精燃烧放出的热量不能全部被试管中的水吸收，故B错误； C、加热过程中，通过热传递的方式增加水的内能，故C正确。 D、塞子冲出时，是试管内气体的内能转化为塞子增加的机械能，与内燃机的做功冲程能量转化相同，故D错误。 故选：C。 (1)1kg某种燃料完全燃烧放出的能量，叫做这种燃料的热值。热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关； (2)酒精燃烧放出的热量要散失到空气中一部分，被试管吸收一部分，水吸收一部分，据此分析； (3)用酒精灯加热的过程中，酒精的化学能转化为试管和水的内能，属热传递的方式； (4)当水沸腾时产生大量的水蒸气，试管内的气体压强增大，就会将塞子冲出，水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能减小，转化为塞子的机械能。 本题考查了影响热值的因素、改变内能的方式以及能的转化，综合性强。
3. 解：A、热机消耗的燃料多、燃烧放出的热量多，但用来做有用功的能量可能更多，即效率可能更高，所以据消耗燃料的多少是不能判断热机效率大小的，故A错误； B、热传递中，热量总是从温度高的物体传递给温度低的物体，传递的不是温度，故B错误； C、由Q=cm△t可知，没有外界做功时，同一物体，温度降得越多，放出的热量就越多，若物体的状态，c液随之改变，故C错误； D、生物体内水的比例很高，在外界环境温度升高时，生物体即使吸收较多的热量，由于水的比热容较大，体温不会升的过高；同理在在外界环境温度降低时，由于水的比热容较大，即使放出较多的热量，体温也不会过低，所以生物体内的水分有助于调节生物体自身的温度，以免温度变化太快对生物体造成损害。故D正确。 故选：D。 (1)热机的效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比。比值越大，则效率越高。 (2)热传递过程中，传递的是热量； (3)根据Q=cm△t可知，质量、比热容一定时，放出热量与温度的关系； (4)相同质量的水和其它物质比较，吸收或放出相同的热量，水的温度升高或降低的少；升高或降低相同的温度，水吸收或放出的热量多。 本题考查了热机的效率概念的了解、还考查学生对温度、热量与内能的关系、热传递的实质以及水的比热容的特点以及在生活中的应用，是热学的难点，是中招的热点。
4. 解：天然气完全燃烧放出的热量： Q放=m气q=0.5kg×4.2×107J/kg=2.1×107J； 根据题意可知，Q吸=Q放=2.1×107J， 由Q吸=cm水△t得，△t=Q吸cm水=2.1×107J4.2×103J/(kg?℃)×1000kg=5℃． 故答案为：2.1×107；5． 根据Q放=m气q求出天然气完全燃烧放出的热量；根据Q吸=cm水△t变形求出水升高的温度． 此题主要考查的是学生对热值和热量计算公式的理解和掌握，基础性题目．
5. (1)知道水的质量、比热容和温度变化，利用吸热公式求水吸收的热量； (2)已知酒精的质量和热值，利用Q=mq可求酒精完全燃烧产生的热量； (3)烧水时的热效率等于水吸收的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比。 本题考查了学生对吸热公式、燃料完全燃烧放热公式的掌握和运用，熟记相关的计算公式是本题的关键。
《热机效率和环境保护》基础练习
利用如图所示的装置，运用控制变量法，通过观察现象即可比较酒精和碎纸热值的大小，为完成实验，要求( )
A. 酒精和碎纸的质量相同，两只烧杯内水的质量相同 B. 酒精和碎纸的质量不同，两只烧杯内水的质量不同 C. 酒精和碎纸的质量相同，两只烧杯内水的质量不同 D. 酒精和碎纸的质量不同，两只烧杯内水的质量相同
划分优质煤和劣质煤的主要依据是( )
A. 热值 B. 密度 C. 硬度 D. 颜色
甲乙两台柴油机，甲的效率低于乙的效率，意义是( )
A. 甲的功率大于乙的功率 B. 乙将燃料燃烧放出的能变成有用功的那部分能的比例比甲大 C. 甲消耗的燃料多于乙消耗的燃料 D. 工作相同时间甲消耗的燃料一定比乙少
关于热机的效率，下列说法中正确的是( )
A. 热机做的有用功越多，效率一定越高 B. 热机消耗的燃料越少，效率一定越高 C. 热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高 D. 热机做功越快，效率一定越高
如图为某汽车内燃机燃料燃烧所释放能量的流向图，根据图中给出的信息，该内燃机的效率为( )
A. 20% B. 30% C. 40% D. 50%
如图是“长征六号”运载发射场景，它首次采用了我国最新研制的大推力液氧煤油发动机。下列说法正确的是( )
A. 煤油燃烧得越充分，其热值就越大 B. 燃气对火箭做功，燃气的内能会增加 C. 高温高压的燃气推动火箭升空把内能转化成机械能 D. 使用煤油作燃料，是因为它是可再生能源
某汽油机用来做有用功的那部分能量是燃料完全燃烧所放出能量的四分之一，则此汽油机的热机效率是( )
A. 20% B. 25% C. 50% D. 75%
小明放学回家，看到妈妈正在做饭，小明的以下分析正确的是( )
A. 回到家中就能闻到饭菜香味是分子无规则运动的结果 B. 用高压锅煮饭，熟得比较快，是因为气压越大，水的沸点越低 C. 用燃气灶炒菜，燃料燃烧时将内能转化为化学能 D. 盛热汤的碗很烫，是因为热汤把温度传给了碗
2016年8月。我国发射了全球首颗量子卫星，为纪念墨子，这个全球首颗量子卫星被命名为“墨子号”。发射卫星和火箭常使用液态氢作为燃料，主要是因为液态氢具有( )
A. 较小的密度 B. 较大的比热容 C. 较低的沸点 D. 较高的热值
二、填空题
“西气东输”工程已全线竣工，输送的燃料为天然气，这是利用了燃气______ 较大的特性，而且使用天然气时对环境无污染.使用天然气做饭，天然气用掉一部分后，剩余天然气的热值______ (选填“变大”、“变小”或者“不变”)．
氢能源具有来源广、热值高、无污染等优点，火箭中运用了液态氢做燃料。已知氢气的热值为1.4×108J/m3，表示的意义是______。完全燃烧5m3氢气放出的热量是______J.若一罐氢气用去了一半，则剩余氢气的热值______(填“增大”“减小”或“不变”)。
如图所示是一种新能源--可燃冰，2017年5月18日，我国在南海开采可燃冰获得成功！1m3可燃冰可分解释放约168m3的天然气。可燃冰属于______(选填“可“或“不可”)再生能源。完全燃烧168m3的天然气可以释放的热量为______J，若这些热量全部被水吸收，可以将质量为______t的水由20℃加热到70℃[q天然气=4×107J/m3,c水=4.2×103J/(kg?℃)]。
小明和小华分别利用图甲所示的相同装置探究水沸腾时温度变化的特点，当水温到90℃后，每隔0.5min记录一次温度并绘制出了如图乙所示的水温与时间关系的图象． (1)小明实验中发现烧杯中水沸腾后温度计示数稳定不再上升.由此得出的结论是：水在沸腾过程中虽然继续吸热，但______ ． (2)分析图乙可知，小华将水加热至沸腾的时间明显较长，最有可能的原因是______ ． (3)小华使用酒精灯加热过程中消耗了10g酒精，则10g酒精完全燃烧时放出的热量是______ J.(酒精的热值是3.0×l07J/kg) (4)小华改进实验不足并收集多组数据是为了______ (选填“A”或“B”)． A.减少实验误差?? B.寻找普遍的规律．
福建新龙马汽车有限公司是一家大型的专用汽车生产基地。该厂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5km，受到的平均阻力是3.0×103N，消耗燃油1.5kg(假设燃油完全燃烧).若燃油的热值q=3.3×107J/kg，求： (1)专用车牵引力所做的功； (2)燃油放出的热量； (3)该专用车的热机效率。
某家庭用燃气热水器将质量为100kg，温度为20℃的自来水加热到50℃，消耗的天然气体积为1m3(假设天然气完全燃烧)。已知水的比热容为4.2×103J/(kg?℃)，天然气的热值为3.2×107J/m3.求： (1)天然气完全燃烧放出的热量； (2)水吸收的热量； (3)该热水器工作时的效率。
答案和解析
【答案】
1. A 2. A 3. B 4. C 5. C 6. C 7. B 8. A 9. D
10. 热值；不变??
11. 1m3氢气完全燃烧放出的热量是1.4×108J；7.0×108；不变??
12. 不可；6.72×109；32??
13. 温度不变；杯中水的质量过大；3×105；B??
14. 解： (1)因为专用车匀速行驶，在水平方向上受平衡力的作用， 所以F=f=3.0×103N。 牵引力所做的功： W=Fs=3.0×103N×5×103m=1.5×107J； (2)消耗燃油的质量：m=1.5kg， 燃油完全燃烧放出的热量： Q放=mq=1.5kg×3.3×107J/kg=4.95×107J； (3)该专用车的热机效率： η=WQ放×100%=1.5×107J4.95×107J×100%≈30%。 答：(1)专用车牵引力所做的功为1.5×107J； (2)燃油完全燃烧放出的热量为4.95×107J； (3)该专用车的热机效率是30%。??
15. 解：(1)天然气完全燃烧放出的热量： Q放=Vq=1m3×3.2×107J/m3=3.2×107J； (2)水吸收的热量： Q吸=cm(t?t0) =4.2×103J/(kg?℃)×100kg×(50℃?20℃) =1.26×107J； (3)该热水器的效率： η=Q吸Q放×100%=1.26×107J3.2×107J×100%=39.4%。 答：(1)天然气完全燃烧放出的热量为3.2×107J； (2)水吸收的热量为1.26×107J； (3)该热水器工作时的效率为39.4%。??
【解析】
1. 解： (1)实验时为了控制变量，应用天平分别测出等质量的酒精和碎纸屑，将其放入装置中的燃烧皿内； (2)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，从而使相同质量的水温发生变化；所以可以通过温度计示数的变化(水升高的温度)来比较燃料热值的大小关系； 通过以上分析可知，实验中要控制酒精和碎纸的质量相同，两只烧杯内水的质量相同，故A正确。 故选：A。 (1)由Q放=mq可知，燃料燃烧释放的热量既与燃料的质量多少有关，又与燃料的热值大小有关，所以在设计实验时应控制质量相同； (2)由于燃料的热值不能直接测量，所以通过相同质量的水温升高的度数大小来体现燃料的热值大小。 本题考查了比较酒精与纸的热值大小实验，实验应用了控制变量法，知道实验原理、正确应用控制变量法即可正确解题。
2. 解：热值是燃料的一种特性，常用热值来区分煤炭的优劣，而两者的密度、硬度和颜色区别很小，不易区分，故A正确、BCD错误． 故选A． 热值是燃料的一种特性，它代表燃料的优劣，热值越大的燃料在完全燃烧相同质量的燃料时放出的热量越多． 本题考查了学生利用所学知识解决实际问题的能力，知道热值是燃料的一种特性是本题的关键．
3. 解：A、功率是表示物体做功快慢的物理量，与热机的效率是完全不同的概念，故A错误； B、甲柴油机的效率比乙柴油机的效率低，说明乙柴油机用来做有用功的能量占总能量的百分比大，故B正确； C、虽然甲的效率比乙低，但不清楚两台柴油机做功多少的情况下，无法确定谁消耗的燃料多，故B错误； D、相同时间内消耗燃料的多少与功率有关，与效率无关，故D错误． 故选B． 热机的效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比.比值越大，热机的效率越高． 此题主要考查了热机效率的概念，是一道很好的基础性题目．
4. 解：热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比；当热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高；当热机消耗的燃料一定，做的有用功越多，效率就一定越高；故选项A、B错误； 热机做功越快，表示热机的功率越大，与效率无关；故选项D错误； 故选：C。 热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比。功率是表示物体做功快慢的物理量。 本题主要考查了热机的效率以及影响热机效率的因素，并且考查了热机效率与功率的区别。
5. 解：由图可知，有用的机械能W=400J，燃料燃烧所释放能量E=200J+400J+400J=1000J， 内燃机的效率η=WE×100%=400J1000J×100%=40%． 故选C． 热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比． 本题主要考查了热机的效率的概念，关键要明白总能量等于用来做有用功的能量与浪费的能量之和．
6. 解：A、热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，所以煤油燃烧过程中，其热值大小不变，故A错误； B、燃气对火箭做功，内能转化为机械能，燃气的内能会减小，故B错误； C、燃气对火箭做功，内能转化为机械能，故C正确； D、煤油从石油中提炼出来，所以煤油是不可再生能源，故D错误。 故选：C。 (1)燃料燃烧的过程是将化学能转化为内能的过程； (2)热值是物质的一种特性，与质量的大小无关； (3)内燃机在做功冲程的能量转化是内能转化为机械能的冲程，内能将减小； (4)煤、石油、天然气都属于化石能源，是不可再生能源。 本题考查了能量转化的判断、热值的理解、以及改变内能的方式，属于综合性题目。
7. 解：热机的效率是用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比， 由题意知，内燃机的热机效率η=W有用W总×100%=14W总W总×100%=25%． 故选：B． 内燃机的有用功与总功的比值，即有用功占总功的百分比是内燃机的热机效率． 本题主要考查了热机效率的计算，是一道基础题，知道热机效率的概念是正确解题的关键．
8. 解： A、能闻到饭菜的香味是分子的无规则运动产生扩散的结果，故A正确； B、用高压锅煮饭，熟得比较快，是因为液体的沸点随气压增大而升高，故B错误； C、燃气灶是通过燃料的燃烧放出热量，将燃料化学能转化为内能，故C错误； D、盛热汤的碗很烫，是因为热汤把热量传给了碗，故D错误。 故选：A。 (1)构成物质的分子总在做永不停息的无规则运动，生活中的扩散现象就说明了分子的运动； (2)液体的沸点与气压有关，气压越高，沸点就越高； (3)燃料燃烧时，燃料的化学能转化为内能； (4)在热传递过程中传递的是热量。 本题主要考查了与热学有关的几个现象，有一定综合性，但总体难度不大。
9. 解： 发射卫星的火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量，故D正确。 故选：D。 热值是指1千克的某种燃料完全燃烧后释放的能量，热值越大的燃料在完全燃烧相同质量的燃料时，释放出的热量越多，所以在选择火箭燃料时首先应该考虑燃料热值的大小。 本题考查学生对热值定义的掌握情况，需要根据火箭的具体应用来分析。
10. 解： (1)天然气与其它燃料相比较，天然气的热值大，燃烧时产生废气污染小，所以选择使用天然气； (2)热值是燃料的一种特性，与质量的大小无关.当天然气用掉一部分后，剩余天然气的热值不变． 故答案为：热值；不变． (1)根据天然气和与其它燃料的热值大小分析； (2)热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关． 本题主要考查了学生对热值的特性的掌握和运用，难度不大．
11. 解： 氢气的热值为1.4×108J/m3，表示的物理意义是：1?m3的氢气完全燃烧放出的热量是1.4×108J； 完全燃烧5m3的氢气可放出热量： Q=Vq=5m3×1.4×108J/m3=7×108J； 因为热值是燃料的一种性质，只与燃料的种类和状态有关，故一罐氢气用去了一半，则剩余氢气种类不变，热值不变，所以剩余氢气热值为1.4×108J//m3。 故答案为：1m3氢气完全燃烧放出的热量是1.4×108J；7×108；不变。 (1)热值的定义是：1kg某种燃料完全燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值； (2)知道氢的热值和质量，根据Q=mq求出氢气完全燃烧放出的热量； (3)热值跟燃料的种类有关，跟燃料是否完全燃烧，质量多少都没有关系。 解决此类问题要结合热值的物理意义及热量的计算公式进行求解。
12. 解： (1)“可燃冰”开发使用后，会越来越少，不可能在短期内从自然界得到补充，所以“可燃冰”属于不可再生能源； (2)由题知，1m3可燃冰分解后，可释放出约168m3天然气， 这些天然气完全燃烧产生热量：Q放=Vq=168m3×4×107J/m3=6.72×109J， (3)由题知，水吸收的热量：Q吸=Q放=6.72×109J， 由Q吸=cm(t?t0)可得加热水的质量： m=Q吸c(t?t0)=6.72×109J4.2×103J/(kg?°C)×(70°C?20°C)=32000kg=32t。 故答案为：不可；6.72×109；32。 (1)可以在自然界中源源不断的获得的能源叫可再生能源；如风能、水的动能、太阳能、生物质能； (2)根据1m3可燃冰分解后，可释放出约168m3天然气，利用Q放=Vq求完全燃烧168m3的天然气放出的热量； (2)由题知Q吸=Q放，求出水吸收的热量；再根据Q吸=cm△t公式变形可求得可使多少kg的水从20℃加热至70℃。 本题考查了学生对燃料分类、燃料的热值、燃料完全燃烧放热公式、吸热公式的掌握和运用，因条件已给出，难度不大。
13. 解：(1)由沸腾特点可知，虽然继续吸热，但温度不变； (2)由图象知小明3min水沸腾，小华6min水沸腾，俩人所用酒精灯相同，初温都是90℃，故最可能的原因是杯中水的质量过大； (3)利用公式Q放=mq=0.01kg×3.0×107J/kg=3×105J； (4)收集数据是为了作图，通过图象，寻找出普遍规律． 故答案为：(1)温度保持不变；(2)杯中水的质量过大；(3)3×105；(4)B． (1)水沸腾特点是达到沸点，继续吸热，虽继续吸热，温度保持不变； (2)将水加热至沸腾的时间与水的质量，水的初温，酒精灯的火焰有关；有图象知初温都是90℃，同一个酒精灯，所以应是水的质量大的缘故； (3)利用公式Q放=mq求结果； (4)有图乙可知，是记录数据作图，发现继续加热，达到沸点，温度不变，所以是为了验证水沸腾的普遍规律． 本题考查水沸腾的特点；判断加热时间过长的原因；公式Q放=mq的运算；对收集的数据图象进行分析；是一道基础题．
14. (1)专用车匀速运动，车受到的牵引力和阻力为一对平衡力，知道阻力可求牵引力大小；又知道车行驶的路程，利用W=Fs求专用车牵引力所做的功(有用能量)； (2)已知燃油的热值和燃油的质量，利用燃料完全燃烧放热公式Q放=mq求燃油放出的热量(总能量)； (3)利用效率公式求该专用车的热机效率。 本题涉及的物理知识多，有力学知识二力的平衡、力做功，热学知识热量的计算以及效率等知识点，学生要熟练掌握物理公式，并灵活的运用到计算中去。
15. (1)知道消耗天然气的体积和热值，根据Q放=mq求出天然气完全燃烧放出的热量； (2)知道水的质量、初温、末温以及比热容，根据Q吸=cm(t?t0)求出水吸收的热量； (3)水吸收的热量跟天然气完全燃烧放出的热量之比等于燃气灶的效率。 本题主要考查了燃料完全燃烧放热公式Q放=Vq、Q吸=cm△t=cm(t?t0)和效率公式的掌握和运用，属于基础题目。
《第四节 热机效率和环境保护》提高练习
一、单选题
下列说法中错误的是( )
A. 温度为0℃的物体一定有内能 B. 燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多 C. 物体内能增大，可能从外界吸收了热能，也可能外界对物体做了功 D. 烈日当空的海边，沙子烫脚而海水凉凉的，这是由于水的比热容大于沙石的比热容
燃烧煤炭易造成环境污染，氢是一种自然界中储量巨大的清洁能源.已知：无烟煤的热值是3.4×107J/kg，氢的热值是1.4×108J/kg.下列说法正确的是( )
A. 燃烧1kg的无烟煤，放出的热量为3.4×107J B. 完全燃烧1kg的氢，放出的热量为1.4×108?J/kg C. 1kg的氢和无烟煤均完全燃烧，氢放出的热量为无烟煤的四倍以上 D. 氢和无烟煤均完全燃烧，放出相同的热量，氢的质量为无烟煤的两倍以上
对于燃料的热值，下列说法中正确的是( )
A. 燃料的热值跟燃料的质量成反比 B. 燃料的热值跟燃料的质量成正比 C. 燃料的热值与燃料的体积有关 D. 燃料的热值跟燃料燃烧放出的热量无关
下列说法正确的是( )
A. 热机消耗的燃料越多，效率就越低 B. 热传递中温度总是从热的物体传给冷的物体 C. 同一物体，温度降低的越多，放出热量就越多 D. 人体内水的比例很高，有助于调节体温，以免温度变化太快对身体造成危害
如图，是酒精灯给试管中的水加热，一段时间后橡皮塞被冲开，下列说法正确的是( )
A. 酒精灯中酒精的质量越大，酒精的热值越大 B. 酒精燃烧放出的热量能全部被试管中的水吸收 C. 试管中水的内能是通过热传递的方式增加的 D. 橡皮塞被冲开的过程与内燃机的压缩冲程都是内能转化为机械能的过程
二、填空题
煤改气是一项利国利民的工程，“清洁供暖，温暖过冬”是今年我国北方供暖明确提出一口号。天然气的热值约为3.5×107J/m3，天然气的价格为2.5元/m3，一位用户若用天然气取暖，每年冬天需要花费约2000元，则所消耗的天然气完全燃烧可放出_____J的热量。
厦门市出租车采用天然气来代替燃油，减小了污染，而且降低运营成本.某出租车在一段时间内消耗了500g天然气，若这些天然气完全燃烧，可放出______ J的热量(天然气的热值为4.2×107J/kg).这些热量可使1吨的水温度升高______ ℃.(水的比热容为4.2×103J/(kg?℃)
“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达到煤气的数十倍，这说明“可燃冰”的______ 很大.若以10倍的关系粗略计算，1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量可以使______ kg的水升高40℃.(c水=4.2×103J/(kg?℃),q煤气=4.2×l07J/kg)。
汽车发动机工作时，当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率______(选填“升高”、“不变”或“降低”).发动机散热器常用水做冷却剂，这是因为水的______大.对于四冲程汽油机，将机械能转为内能的是______冲程。
汽车行驶在水平地面上，若汽油机飞轮的转速为20r/s，则在1min内汽油机完成______个工作循环。若汽车行驶过程中消耗汽油2kg，则这些汽油完全燃烧能放出______J的热量。在紧急刹车时，刹车片会发烫，这是通过______的方式增加物体内能的，但转化得到的内能不可能再转化为机械能，这是因为能量的转化具有______性。(汽油的热值为4.6×107J/kg)
三、实验探究题
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，烧杯内的液体质量也相同。
(1)比较不同燃料的热值，应选择________两图进行实验，实验时要观察________比较两种燃料的热值大小；比较不同物质的比热容，应选择________两图进行实验，实验通过________反映物体吸热的多少。
(2)比较不同物质的比热容，选用上图合适装置加热相等一段时间后，液体a升温多，由此可知：质量相同的液体a与b，升高相同的温度时，液体a吸收的热量________(选填“大于”或“小于”)液体b吸收的热量。
(3)若甲图烧杯中为50ml的水，10g酒精完全燃烧，温度计示数升高了20℃，求： ①水吸收的热量是________J； ②若酒精完全燃烧放出的热量全部被水吸收，酒精的热值是________J/kg；
③算出的热值比标准值________(选填“偏大”、“偏小”或“一样”)。
木柴、焦炭、木炭等都是常用的燃料，对它们取不同质量进行完全燃烧，得到了如表的数据：
燃料的质量/g
100
200
300
400
燃料完全燃烧放出的热量
Q木柴/J
1.3×106
2.6×106
3.9×106
5.2×106
Q焦炭/J
3.0×106
6.0×106
9.0×106
12.0×106
Q木炭/J
3.4×106
6.8×106
10.2×106
13.6×106
(1)从表中的数据可以得到，相同质量的不同燃料，它们完全燃烧所释放的热量是______ 的；对于同一种燃料，质量越大，完全燃烧所释放的热量越______ 。 (2)从表中的数据还可以看出，对于同一种燃料热量和质量的比值是不变的，这个不变的比值，反映了燃料本身的一种性质，物理学中把它称之为______ ，它是用来描述燃料完全燃烧时，释放热量能力大小的物理量。 (3)完全燃烧0.01m3的天然气放出的热量是______ _J；如果这些热量完全用于加热水，可使______ ?kg的水温度升高10℃；实际加热这些水所燃烧的天然气比上述要多许多，原因是用燃气灶烧水时，除了水吸收的热量外，一部分传给了盛水的容器，另外一部分传给了______ ??(答一个即可).[q天然气=4.2×107J/m3,c水=4.2×103J/(kg?℃)] (4)在烧水过程中，人们关心的是燃烧天然气所放出的热量中有多少被水吸收，为了衡量水吸收的热量在完全燃烧天然气放出的热量中所占比例，物理中引入______ 来描述，我们总是希望它的值越大越好。
四、计算题
小芳家浴室里使用天然气提供热水.已知水进入热水器前的温度是10℃，洗澡时热水器输出热水的温度设定为40℃，如果小芳洗一次澡用热水0.06m3，水的比热容是4.2×103J/(kg?℃).求： (1)所用热水的质量为多少？ (2)这些水从热水器中吸收多少热量？ (3)若天然气完全燃烧释放热量的70%被水吸收，则需要消耗多少立方米的天然气？(天然气的热值q=4×107J/m3)
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)4.2g酒精完全燃烧放出的热量； (3)酒精灯烧水时的热效率。
汽油发动机每一个工作循环活塞经历四个冲程，带动曲轴转动两圈.一台汽油机，活塞面积是50cm2，活塞行程是25cm，做功冲程燃气产生的平均压强为8×105Pa，若飞轮的转速是2000转/分钟，效率为30%，求： (1)做功冲程中，燃气对活塞的平均压力是多少？ (2)做功冲程中，平均压力做多少功？ (3)汽油机在1小时内要消耗多少在汽油？(汽油的热值为4.6×107J/kg)
答案和解析
【答案】
1. B 2. C 3. D 4. D 5. C
6. 2.8×1010??
7. 2.1×107；5??
8. 热值；2500??
9. 降低；比热容；压缩??
10. 600；9.2×107；做功；方向??
11. (1)甲乙??升高的温度??甲丙??加热时间
(2)小于
(3)①4.2×103?
②4.2×105?
③偏小
??
12. (1)不同；多 (2)热值 (3)4.2×105；10；空气 (4)热效率??
13. 解： (1)由ρ=mV可得， 热水的质量：m=ρV=1.0×103kg/m3×0.06m3=60kg； (2)热水吸收的热量： Q吸=cm(t?t0)=4.2×103J/(kg?℃)×60kg×(40℃?10℃)=7.56×106J； (3)天然气完全燃烧释放热量： Q放=Q吸η=7.56×106J70%=1.08×107J， 由Q放=Vq，可得， 需要天然气的体积： V=Q放q=1.08×107J4×107J/m3=0.27m3。 答：(1)所用热水的质量为60kg； (2)水从热水器中吸收7.56×106J的热量； (3)若天然气完全燃烧释放热量的70%被水吸收，需要消耗0.27m3的天然气。??
14. 解： (1)m水=100g=0.1kg， 水吸收的热量： Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×0.1kg×60℃=2.52×104J； (2)酒精完全燃烧产生的热量： Q放=mq=0.0042kg×3×107J/kg=1.26×105J； (3)酒精灯烧水时的热效率： η=Q吸Q放×100%=2.52×104J1.26×105J×100%=20%。 答：(1)此过程中水吸收的热量是2.52×104J； (2)4.2g酒精完全燃烧放出的热量是1.26×105J； (3)酒精灯烧水时的热效率是20%。??
15. 解：(1)由p=FS可得，燃气对活塞的平均压力： F=pS=8×105Pa×50×10?4m2=4000N； (2)做功冲程中，平均压力做的功： W=Fs=4000N×25×10?2m=1000J； (3)因飞轮的转速是2000r/min，即飞轮1min转2000r，对外做功1000次， 所以，1小时内汽油机对外做功60×1000=60000次， 汽油机在1小时内做的总功： W总=60000×1000J=6×107J， 由η=WQ放可得，汽油完全燃烧放出的总能量： Q放=W总η=6×107J30%=2×108J， 由Q放=mq得，完全燃烧汽油的质量： m=Q放q=2×108J4.6×107J/kg≈4.35kg。 答：(1)做功冲程中，燃气对活塞的平均压力是4000N； (2)做功冲程中，平均压力做了1000J的功； (3)汽油机在1小时内要消耗4.35kg的汽油。??
【解析】
1. 解： A、一切物体在任何时候都具有内能.所以0℃度以下的物体也有内能，故A正确； B、燃料燃烧放出热量的多少不但与燃料的热值有关，还与燃料燃烧的程度及其质量有关，故B错误； C、物体内能增大，可能从外界吸收了热量，也可能外界对物体做了功，故C正确； D、烈日当空的海边，沙子烫脚而海水凉凉的，这是由于水的比热容比沙子的大，吸收相等的热量，水升高的温度较小，水的温度较低，故D正确。 故选B。 (1)一切物体在任何时候都具有内能； (2)燃料燃烧放出热量的多少与燃料的热值、燃烧的程度及其质量有关； (3)改变内能的方法有做功和热传递，它们在改变内能上是等效的； (4)水的比热容比沙子的大，吸收或放出相等的热量，水的温度变化较低。 本题考查了内能、热值的概念、改变内能的方法，比热容的应用，有一定综合性，都属热学基础知识。
2. 解： A、完全燃烧1kg的无烟煤，放出的热量为3.4×107J，故A错误； B、完全燃烧1kg的氢，放出的热量为1.4×108J，故B错误； C、1kg的氢和无烟煤均完全燃烧，氢放出的热量为无烟煤的n=1.4×108J3.4×107J≈4.1倍，故C正确； D、氢的热值为无烟煤热值的4.1倍，所以氢和无烟煤均完全燃烧，放出相同的热量，氢的质量为无烟煤的14，故D错误。 故选C。 (1)根据热值定义(1kg某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值)回答； (2)根据燃料完全燃烧放热公式Q放=mq进行分析。 本题考查了燃料热值的意义、燃料完全燃烧放热公式Q放=mq的应用，属于基础题目。
3. 解： 燃料的热值是燃料的一种特性，只决定于燃料的种类，与质量、体积、燃烧情况以及燃料燃烧放出的热量多少等无关，A、B、C不符合题意，D正确。 故选D。 热值是燃料的一种特性，它代表燃料性能的优劣，热值的大小与燃料的种类有关，与燃烧程度、质量的多少以及是否燃烧等均无关。 本题的解题关键是知道热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关。
4. 解：A、热机消耗的燃料多、燃烧放出的热量多，但用来做有用功的能量可能更多，即效率可能更高，所以据消耗燃料的多少是不能判断热机效率大小的，故A错误； B、热传递中，热量总是从温度高的物体传递给温度低的物体，传递的不是温度，故B错误； C、由Q=cm△t可知，没有外界做功时，同一物体，温度降得越多，放出的热量就越多，若物体的状态，c液随之改变，故C错误； D、生物体内水的比例很高，在外界环境温度升高时，生物体即使吸收较多的热量，由于水的比热容较大，体温不会升的过高；同理在在外界环境温度降低时，由于水的比热容较大，即使放出较多的热量，体温也不会过低，所以生物体内的水分有助于调节生物体自身的温度，以免温度变化太快对生物体造成损害。故D正确。 故选：D。 (1)热机的效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比。比值越大，则效率越高。 (2)热传递过程中，传递的是热量； (3)根据Q=cm△t可知，质量、比热容一定时，放出热量与温度的关系； (4)相同质量的水和其它物质比较，吸收或放出相同的热量，水的温度升高或降低的少；升高或降低相同的温度，水吸收或放出的热量多。 本题考查了热机的效率概念的了解、还考查学生对温度、热量与内能的关系、热传递的实质以及水的比热容的特点以及在生活中的应用，是热学的难点，是中招的热点。
5. 解： A、燃料的热值仅与燃料的种类有关，燃料的质量无关，故A错误； B、酒精燃烧放出的热量要散失到空气中一部分，被试管吸收一部分，所以酒精燃烧放出的热量不能全部被试管中的水吸收，故B错误； C、加热过程中，通过热传递的方式增加水的内能，故C正确。 D、塞子冲出时，是试管内气体的内能转化为塞子增加的机械能，与内燃机的做功冲程能量转化相同，故D错误。 故选：C。 (1)1kg某种燃料完全燃烧放出的能量，叫做这种燃料的热值。热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关； (2)酒精燃烧放出的热量要散失到空气中一部分，被试管吸收一部分，水吸收一部分，据此分析； (3)用酒精灯加热的过程中，酒精的化学能转化为试管和水的内能，属热传递的方式； (4)当水沸腾时产生大量的水蒸气，试管内的气体压强增大，就会将塞子冲出，水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能减小，转化为塞子的机械能。 本题考查了影响热值的因素、改变内能的方式以及能的转化，综合性强。
6. 【分析】
根据每年冬天的花费计算出消耗的天然气的体积，再根据热值计算出天然气放出的热量。
本题主要考查了学生对热值的相关计算的相关知识的理解和运用能力。
【解答】
由题意可知，消耗的天然气的体积为：V=2000元2.5元/m3=800m3，
天然气完全燃烧放出的热量为：Q=qV=3.5×107J/m3×800m3=2.8×1010J。
故答案为：2.8×1010。
7. 解：天然气完全燃烧放出的热量： Q放=m气q=0.5kg×4.2×107J/kg=2.1×107J； 根据题意可知，Q吸=Q放=2.1×107J， 由Q吸=cm水△t得，△t=Q吸cm水=2.1×107J4.2×103J/(kg?℃)×1000kg=5℃。 故答案为：2.1×107；5。 根据Q放=m气q求出天然气完全燃烧放出的热量；根据Q吸=cm水△t变形求出水升高的温度。 此题主要考查的是学生对热值和热量计算公式的理解和掌握，基础性题目。
8. 解：(1)在同等条件下，包含质量相同，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，说明“可燃冰”的热值很大； (2)1kg煤气完全燃烧放出的热量： Q放=mq=1kg×4.2×l07J/kg=4.2×l07J， 1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量： Q放'=Q放×10=4.2×l07J×10=4.2×l08J； 由Q=cm△t可得， m'=Q放'c△t=4.2×108J4.2×103J/(kg?°C)×40°C=2500kg。 故答案为：热值；2500。 (1)1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫这种燃料的热值； (2)利用Q放=mq求出1kg煤气完全燃烧放出的热量，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的10倍，据此求水的质量。 本题考查了学生对燃料的热值、燃料完全燃烧放热公式掌握和运用，难度不大，是一道基础题。
9. 解： (1)汽车发动机工作时将内能转化为机械能，冒“黑烟”说明燃烧不充分，用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出的总能量的比值就小，所以效率降低； (2)用水做冷却剂是因为水的比热容较大，在相同条件下能吸收更多的热量。 (3)压缩冲程是活塞向上运动，压缩空气，对空气做功，机械能转化为内能。 故答案为：降低；比热容；压缩。 (1)热机工作的过程中内能转化为机械能；热机的效率是指用来做有用功的能量占燃料完全燃料放出的总能量的百分比，据此结合现象可分析对效率的影响； (2)水具有比热容较大的特性，这是常被选做冷却剂的原因。 (3)压缩冲程是将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能。 本题主要考查了热机工作时能量的转化以及对热机效率、比热容概念的理解，属于基础题目。
10. 解：汽油机飞轮的转速为20r/s，则在1min内转动的圈数是1200转，因为四冲程内燃机曲轴转一圈，完成2个冲程，所以此时共完成2400个冲程，由于1个工作循环中包括4个冲程，所以完成600个工作循环； 2kg汽油完全燃烧产生的热量： Q放=mq=2kg×4.6×l07J/kg=9.2×l07J。 刹车片发热，是刹车片克服摩擦做功，使刹车片的内能增加、温度升高，是通过做功途径改变物体内能； 电灯发光、汽车制动过程中产生的内能散失在空气中，无法自动转化为电能或机械能，这些现象均说明能量的转化是具有方向性的。如内能是从高温物体转移向低温物体的；植物生长的过程中，总是按照生根、开花、结果这样的方向进行的，而不可能相反。 故答案为：600；??9.2×107；做功；方向； (1)四冲程内燃机曲轴转一圈，完成2个冲程，活塞往复1次，1个工作循环中包括4个冲程并对外做功1次。 (2)知道汽油的质量和热值，利用Q放=mq求汽油完全燃烧产生的热量。 (3)改变内能的方法：一是做功，对物体做功(克服摩擦做功、压缩气体做功)，物体内能会增加；物体对外做功，物体内能会减少；二是热传递。 (4)能量转化和转移是有方向性的，并且能量在转化或转移的过程中总量保持不变。 此题以常见的汽车为载体综合考查了能量的转化和能量的方向性、物体内能的改变、燃料的热值和有关热机的计算，考查非常全面，要求学生熟练掌握所学知识。
11. 【分析】
(1)燃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，温度计的示数变化相同时，通过比较加热时间比较吸热多少，进而判断两种比热容的大小关系；? (2)根据a、b液体吸收热量的多少，判断a、b液体比热的大小，然后根据比热大小，分析判断质量相同的液体a与b，升高相同的温度时，a与b吸收热量的关系；? (3)①知道水的体积，求出水的质量；根据水的质量、水的比热容、水的初温和末温，利用吸热公式Q吸=cm△t求水吸收的热量；? ②根据公式Q=qm计算酒精的热值；? ③在此实验中，酒精燃烧放出的热量大部分未被水吸收。? 本题是一道关于物质比热容的实验，实验中应用了控制变量法，熟练应用控制变量法、熟练应用燃烧值公式即可正确解题。
【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，通过液体升高的温度得出吸热多少，进而判断热值大小，应选择甲和乙两图进行实验； 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，让液体的质量和温度的变化相同，通过比较加热时间(即比较吸收热量的多少)，进而判断两种比热容的大小关系，应选择甲和丙两图进行实验； (2)比较不同物质的比热容，选用甲、丙两实验，加热相同一段时间，两种液体吸收的热量相等；液体a升温多，由c=Qm△t可知，a的比热容小； a的比热容小，质量相同的液体a与b，在升高相同的温度时，由Q吸=cm△t可知，液体a吸收的热量小于液体b吸收的热量。 (3)①50ml水的质量为：m=ρ水V=1×103kg/m3×50×10?6m3=0.05kg； 水吸收的热量：Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×0.05kg×20℃=4.2×103J； ②根据题意可知，Q吸=Q放，由Q放=qm可知， 酒精的热值为：q=Q放m=4.2×103J0.01kg=4.2×105J/kg； ③酒精完全放出的热量并没有全部被水吸收，所以算出的热值比标准值偏小。 故答案为：(1)甲乙；升高的温度；甲丙；加热时间；
(2)小于； (3)①水吸收的热量为4.2×103J；
②酒精的热值为4.2×105J/kg；
③偏小。
12. 【分析】 (1)1kg某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值；热值是燃料的一种特性； (2)热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度、放出热量的多少以及燃烧温度的高低等均无关； (3)天然气完全燃烧放出的热量利用Q=Vq计算，后利用Q=cm△t的变形公式计算水的质量； (4)物理学中，把有效利用的热量在总热量中所占比例叫做热效率。 本题属于热现象的综合题，需要熟练掌握热值、热效率的概念以及吸热公式。 【解答】 (1)由表格中数据可知，完全燃烧质量相同的木材、焦炭、木炭放出的热量不同；对于同一种燃料，质量越大，完全燃烧所释放的热量越多； (2)对于同一种燃料，完全燃烧放出的热量与燃料的质量成正比，即放出热量与质量的比值不变；物理学中用热值表示燃料的这一特性； (3)完全燃料0.01m3的天然气放出的热量：Q放=Vq=0.01m3×4.2×107J/m3=4.2×105J； 由于Q吸=Q放，由Q=cm△t得水的质量：m=Q吸c△t=4.2×105J4.2×103J/(kg?℃)×10℃=10kg； 天然气完全燃烧放出的热量一部分被水吸收，还会被容器、空气吸收； (4)为了衡量水吸收的热量在完全燃烧天然气放出的热量中所占比例，物理中引入的是热效率的概念。 故答案为：(1)不同；多；(2)热值；(3)4.2×105；10；空气；(4)热效率
13. (1)由m=ρV可以求出热水的质量； (2)由Q吸=cm(t?t0)可以求出热水吸收的热量； (3)据热水吸收的热量和天然气完全燃烧释放热量的吸收率，可得出天然气释放的热量，再利用Q放=qV就能计算出天然气的体积。 此题是一综合型的题目，涉及的力学、热学，包括质量的计算、热量的计算等，考查学生的综合应用能力及应用物理知识解决实际问题的能力，体现了物理与生活相联系的思想，属于中档题。
14. (1)知道水的质量、比热容和温度变化，利用吸热公式求水吸收的热量； (2)已知酒精的质量和热值，利用Q=mq可求酒精完全燃烧产生的热量； (3)烧水时的热效率等于水吸收的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比。 本题考查了学生对吸热公式、燃料完全燃烧放热公式的掌握和运用，熟记相关的计算公式是本题的关键。
15. (1)知道活塞的横截面积和燃气对活塞的平均压强，根据F=pS求出燃气对活塞的平均压力； (2)根据W=Fs求出平均压力做的功； (3)飞轮的转速是2000r/min，意思是飞轮1min转2000r，对外做功1000次，据此求出汽油机在1小时内平均压力做的总功，根据η=WQ放×100%求出汽油完全燃烧释放的热量，根据Q放=mq求出汽油的质量。 本题考查了压强公式、做过公式、效率公式、燃料完全燃烧释放热量公式的应用，要注意在四冲程汽油机中，一个工作循环，曲轴转两圈，对外做功一次。
