1、 第 23 课时 比热容 热机一、选择题1 【2017白银】2016 年 8 月 ，我国发射了全球首颗量子卫星，为纪念墨子，这颗全球首颗量子卫星被命名为“墨子号” 。发射卫星的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2关于比热容，下列说法正确的是( )A500 mL 水比 200 mL 水的比热容大B相同质量的酒精与汽油完全燃烧放出的热量不同，是因为它们的比热容不同C质量相同的铁和铝，吸收相同的热量后 ，铝的温度升高较少，说明铝的比热容比铁大D热水变凉后其比热容变小3 【2016淄博】一杯酒精倒出一半 ，剩余酒精的质量、密度、比
2、热容和热值的变化情况是( )A质量、密度、比热容和热值不变B质量变为原来的一半，密度、比热容和热值不变C质量和密度变为原来的一半，比热容和热值不变D质量和热值变为原来的一半 ，密度和比热容不变4 【2017自贡】关于物质的比热容 ，下列说法中正确的是( )A比热容是物质的一种属性 ，只和物质的种类有关B同种物质质量越大比热容就越大C因为水的比热容较大所以比较适合作冷却剂D物质的状态发生变化时其比热容一般不变5 【2017成都】小明根据下表所提供的数据得出了四个结论，其中正确的是( )几种物质的比热容 /J(kg) 1 水 4.2103 水银 0.14103酒精 2.4103 砂石 约 0.92
3、103煤油 2.1103 铝 0.88103冰 2.1103 铜 0.39103A.液体的比热容一定比固体的比热容大B同种物质发生物态变化后，比热容不变C由于水的比热容大，白天海水温度比沙滩高D2 kg 的水温度升高 50 ，吸收的热量是 4.2105 J6 【2016成都】用相同的电加热器分别加热质量相等的 A 和 B 两种液体( 不计热量损失)，如图 233 是 A 和 B的温度随加热时间变化的图像，下列说法正确的是( )AA 的比热容与 B 的比热容之比为 21BA 的比热容与 B 的比热容之比为 23C都加热 t 时间，B 吸收热量比 A 吸收热量多DA 和 B 升高相同的温度，B 吸
4、收热量较多图 2337 【2017通辽】图 234 是 “长征六号”运载火箭发射场景，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为机械能D使用煤油作燃料，是因为它是可再生能源图 2348 【2017烟台】如图 235 所示，是汽油机工作时的四个冲程，其中属于做功冲程的是( )图 2359某机器的能量流向图如图 236 所示，据此推测该机器可能是( )图 236A热机 B电动机 C发电机 D电热水器10 【2017枣庄】如图 237 是某内燃机工作时的能量流向图，该
5、内燃机的热机效率是( )图 237A25% B35%C40% D75%11 【2017临沂】下列关于如图 238 所示实验的说法，错误的是( )图 238A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12下列有关热机的说法中不正确的是( )A热机工作的过程是将燃料燃烧获得的内能转化成机械能的过程B为了防止热机过热，通常用水来降温 ，是利用水的比热容大的特性C可以采用增大热机功率的方法来增大热机的效率D热机的大量使用会造成环境污染13下列关于热值和热机效率的描述，正确的是( )A使燃料燃烧更充分，可以增大热值B使
6、燃料燃烧更充分，可以提高热机效率C燃料燃烧释放的热量越大，热值越大D热值和热机效率都是定值 ，与外界条件无关14用相同的酒精灯分别对 a、b 两种液体加热(如图 23 9 甲所示) ，根据测得的数据分别描绘出这两种液体的温度随加热时间变化的图像(如图乙所示 )。在相同的时间内两液体吸收的热量相等 ，不计液体热量散失，分别用ma、m b、c a、c b 表示 a、b 两液体的质量和比热容，则结合图中信息做出的下列推断正确的是( )图 239A若 mam b，则 cacb B若 mam b，则 camb二、填空题15 【2017扬州】图 2310， 是汽油机模型，正在进行的是_冲程，该冲程将_能转
7、化为_能。图 231016 【2017重庆 A 卷】世界卫生组织倡导大家饮用烧开后的水。用天然气灶烧水的过程是通过 _(选填“做功”或“热传递”)的方法改变水的内能。在标准大气压下，将 5 kg、初温为 20 的水烧开，需吸收热量_J。水的比热容 c 水 4.210 3 J/(kg)17用两个相同的“热得快”分别给质量、初温都相同的甲、乙两种液体同时加热，两种液体的温度随时间变化的图像如图 2311 所示。根据图像可知，甲液体的比热容_(选填“大于” “等于”或“小于”) 乙液体的比热容。质量为 500 g、初温为 20 的甲液体温度升高到 90 ，吸收的热量为_J。 甲液体的比热容为1.81
8、03 J/(kg)图 231118 【2016连云港】某家庭需要将 50 kg、初温为 10 的水加热到 50 作为生活用水，他们利用煤气灶烧水，需要燃烧 0.8 kg 的煤气。这些水从 10 加热到 50 需要吸收的热量为_J，0.8 kg 的煤气完全燃烧放出的热量为_J，煤气灶烧水的效率为_。c 水 4.2 103 J/(kg)，q 煤气 4.210 7 J/kg图 231219如图 2312 所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花，快速压下活塞，可观察到棉花着火燃烧。此过程中活塞对筒内气体做功，气体的内能_。这与四冲程汽油机的_冲程的能量转化相同。某台汽油机飞轮的转速为 2
9、400 r/min，在 1 min 内，汽油机完成_个工作循环。20科学家发明了一款单缸六冲程内燃机，它每一个工作循环的前四个冲程与单缸四冲程内燃机相同，在第四冲程结束后，立刻向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压的水蒸气，推动活塞再次做功，水蒸气温度_(选填“升高” “降低 ”或“不变”) ，其内能_(选填“增大” “减小”或“不变”)，这样燃烧同样多的燃料获得了更多的机械能，提高了热机的_。为进入下一个工作循环，这款内燃机的第六冲程是_冲程。三、实验探究题21 【2017福建】利用如图 2313 甲所示的实验装置探究“沙子和水的温度变化与吸热的关系” 。操作如下：图 2313(1
10、)在两烧杯中分别装入初温相同且_相等的沙子和水。(2)用相同的酒精灯火焰加热，并用玻璃棒不断搅拌，每隔相同的时间记录一次温度 ，其中某时刻的温度如图乙所示，其示数为_。根据实验数据绘制成温度与时间的关系图像，如图丙所示。(3)实验中，是通过比较_来间接反映沙子和水所吸收的热量的。(4)分析图像可知，对于质量相等的沙子和水，升温较快的是 _；若使两者升高相同的温度，则_吸收的热量较多，由此可见，_的比热容较大。22为比较酒精和碎纸片这两种燃料的热值，小明采用如图 2314 所示的装置进行实验：他将一定质量的酒精和碎纸片分别放入两个燃烧皿中，点燃它们，分别给装有相等质量水的两个相同的烧杯加热，直至
11、酒精和碎纸片完全燃烧。图 2314(1)小明设计了一张记录实验数据的表格，其中两项内容漏写了 ，请你帮他补充完整。温度燃料加热前的水温/ _10 g 酒精_(2)实验后小明根据实验数据利用公式 Qcmt 算出了水吸收的热量 ，结合“10 g 酒精”这一数据，算出了酒精的热值，算出的酒精热值是否可靠，请说明理由： _。23 【2017黔东南州】在探究 “比较不同物质的吸热情况”的实验中，实验装置如图 2315 所示。图 2315(1)实验中应量取质量_的甲、乙两种液体，分别倒入相同的两烧杯中 ，用相同的电加热器加热，当它们吸收相同热量时，通过比较_来判断吸热能力的强弱。(2)通过实验，记录数据如
12、下表所示，从开始加热到 58 时，甲、乙两种液体吸收热量的关系是 Q 甲 _Q 乙 。加热时间/min 0 1 2 3 4甲的温度/ 34 42 50 58 66乙的温度/ 10 22 34 46 58(3)分析实验数据可知_的吸热能力强。24 【2017天水】为了比较两种液体的吸热能力 ，某实验小组用如图 2316 中两个相同的装置做实验，数据记录如下表所示。图 2316物理量 质量 /g 初始温 加热时 最终温物质 度/ 间/min 度/液体 1 50 20 5 45液体 2 50 20 5 68(1)实验过程中，用加热时间相同比较升高的温度的方法来完成探究实验 ，通过分析表中数据可知_(
13、 选填“液体 1”或“液体 2”)的吸热能力较强。(2)这组同学又对甲图中的加热情况进行分析，在某段时间内 ，质量为 m1 的液体 1 温度从 t0 升高到 t，共消耗了质量为 m2 的酒精，液体 1 的比热容为 c，酒精的热值为 q，则这段时间内液体 1 吸收的热量表达式 Q 吸 _ ，酒精完全燃烧放出的热量表达式 Q 放 _， _(选填“大于” “小于”或“等于”)1。(前两个空表达Q 吸Q 放式均用给出的字母表示)25小明在学习“物质的比热容”时，取相同质量的水和沙子，用相同的酒精灯加热，测得它们升高的温度如下表所示，并在图 2317 乙中作出沙子升高的温度随时间变化的图像。加热时间/m
14、in 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5水 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0升高的温度/ 沙子 4.3 7.9 15.2 18.4 21.5图 2317(1)用温度计测量水的初温如图甲所示，其示数为_ 。(2)实验中选用相同的酒精灯加热，可以认为相同时间内水和沙子 _相同。(3)请利用表中数据在图乙中作出表示水升高的温度随时间变化的图像。(4)沙子在 1.01.5 min 内升高的温度有明显异常，其主要原因是_。(5)小明再用 50 g 水和 100 g 水做实验，以吸收的热量 Q 为纵坐标，升高的温度 t 为横坐标，分别画出 50 g 水和 100 g 水的 Qt 图像。它们都是
15、过原点的直线，即 Qkt。进一步分析，发现这两条直线的 k 值之比与对应的水的_之比相等。26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，得到了下表的数据：燃料的质量/g 100 200 300 400Q 木柴 /J 1.3106 2.6106 3.9106 5.2106Q 焦炭 /J 3.0106 6.0106 9.0106 12.0106燃料完全燃烧放出的热量 Q 木炭 /J 3.4106 6.8106 10.2106 13.6106(1)从表中的数据可得到，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)
16、从表中的数据还可以看出，对于同一种燃料，_ 和_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。四、计算题27 【2017聊城】2017 年 5 月 18 日消息，中国科学家首次在南海试采可燃冰取得圆满成功。实现了我国天然气水合物开发的历史性突破。可燃冰清洁无污染、储量巨大，是一种非常理想的新型能源。可燃冰热值很大，是天然气热值的 10 倍以上，若按 15 倍计算。求：c 水 4.210 3 J/(kg)，天然气的热值 q7.010 7 J/m3(1)体积为 0.01 m3 的可燃冰完全燃烧放出的热量。(2)若这
17、些热量的 90%被质量为 100 kg 的冷水吸收，则水升高的温度是多少。28某团队在海拔 3000 多米的高山上野营时，使用铁锅烧水，他们发现把体积为 2 L 的水从 10 加热到 85 时，共消耗了 5 kg 的干木柴 ，已知水的比热容为 4.2103 J/(kg)，干木柴的热值为 1.2107 J/kg。( 水 110 3 kg/m3)(1)求干木柴完全燃烧放出的热量。(2)求水吸收的热量。(3)求铁锅烧水的效率。(4)他们也发现在高山上用铁锅煮马铃薯时，尽管锅里的水沸腾了很长时间 ，但马铃薯还是煮不软，为什么？29莲莲家的汽车尾部标有“2.0T”的字样，其中“T”就是 “涡轮增压” ，
18、是利用高温、高压的废气去冲击“废气涡轮”高速旋转，来带动同轴的“进气涡轮”也高速旋转，从而增加吸气冲程的进气量并增大进气气压，使汽油燃烧更充分，燃气压强更大，同时也减少了废气中的有害物质，达到提高发动机效率和减少废气污染的目的。这辆汽车的最低油耗可达 0.2 kg/(kWh)，已知汽油的热值为 4.6107 J/kg。求：最低油耗是指燃烧最少的汽油获得最大有用功的能量，0.2 kg/(kW h)表示获得 1 kWh 能量消耗 0.2 kg 汽油(1)0.2 kg 的汽油完全燃烧时放出的热量。(2)该汽车发动机的效率最高可达多少。( 写成百分数的形式，小数点后保留一位小数)参考答案1D 2.C
19、3.B 4.C5D 解析 液体的比热容不一定比固体的比热容大，例如冰、铝、铜的比热容就比水银的比热容大，故 A 错误；同种物质状态不同时，比热容会发生变化，例如水和冰是同一种物质的不同状态，它们的比热容就不相同，故 B错误；因为水的比热容较大，白天，相同质量的水和泥土比较，吸收相同的热量，水的温度升高得少，所以白天海水温度比沙滩低，故 C 错误；2 kg 的水温度升高 50 ，吸收的热量 Q 吸 c 水 mt 4.210 3 J/(kg)2 kg50 4.210 5 J，故 D 正确。6A7C 解析 热值是燃料的一种特性，热值的大小只与燃料的种类有关，A 错误；燃气对火箭做功，燃气的内能会减小
20、，B 错误；高温高压的燃气推动火箭升高是把燃气的内能转化为火箭的机械能，C 正确；煤油是不可再生能源，D 错误。8C 9.A 10.B11C 解析 试管口出现的白雾是水蒸气遇冷液化形成的，故 A 不符合题意；木塞冲出的过程是水蒸气对外做功，内能转化为机械能，反映了热机的工作原理，也说明了做功能改变物体的内能，故 B、D 不符合题意，C 符合题意。12C 13.B14B 解析 若 mam b，吸收相同的热量，a 的温度升高得多，由 c 知，a 的比热容较小，b 的比热容Qm t较大，故 A 错误、B 正确。若 cac b，吸收相同的热量，a 的温度升高得多，由 m 知，a 的质量较小，b 的质量
21、Qc t较大，故 C、D 错误。15压缩 机械 内16热传递 1.6810 6解析 用天然气灶烧水的过程中，热量从高温物体传递给水，是通过热传递的方式改变了水的内能。标准大气压下沸水的温度为 100 ，水吸收的热量：Q 吸 c 水 mt 4.210 3 J/( kg)5 kg(100 20 ) 1.6810 6 J。17小于 6.310 4188.410 6 3.3610 7 25%19增加 压缩 1200解析 在空气压缩引火仪玻璃筒底部放一小团干燥的棉花，用力将活塞迅速向下压，棉花燃烧起来，说明活塞对筒内空气做功，使空气的内能增加。本实验中，机械能转化为内能，与内燃机的压缩冲程相似。四冲程汽
22、油机飞轮转速为 2400 r/min，因为一个工作循环飞轮转 2 圈，故 1 min 完成 1200 个工作循环。20降低 减小 效率 排气21(1)质量 (2)39 (3) 加热时间 (4)沙子 水 水解析 (1)采用控制变量法，控制沙子和水的初温相同、质量相等，相同的加热时间，观察沙子和水温度的变化。(2)温度计分度值是 1 ，读数是 39 。(3) 实验中，是通过比较加热时间来间接反映沙子和水所吸收的热量的， 加热时间相同，吸收的热量相等。(4)由题图丙可知，相同的加热时间 ，升温较快的是沙子；由图丙可知，升高相同的温度 ，加热时间较长的是水，即水吸收的热量较多；根据公式 Q 吸 cmt
23、 可知，质量相等，升高的温度相同时，水吸收的热量较多，所以水的比热容较大。22(1)加热后的水温/ 10 g 碎纸片(2)不可靠，因为酒精完全燃烧放出的热量不能全部被水吸收23(1)相等 升高的温度 (2)小于 (3) 甲解析 (1)实验中应量取质量相等的甲、乙两种液体，分别倒入相同的两烧杯中，用相同的电加热器加热，当它们吸收相同热量时，通过比较升高的温度来判断吸热能力的强弱。(2)由表中实验数据可知，从开始加热到 58 ，甲需要的加热时间短，乙需要的加热时间长，甲吸收的热量小于与乙吸收的热量。(3)由表中实验数据可知，质量相同的甲、乙两种液体吸收相同热量 ，甲升高的温度小于乙升高的温度，所以
24、甲物质的吸热能力强。24(1)液体 1 (2)cm 1(tt 0) m 2q 小于解析 (1)由表格中数据可知，质量相同的液体 1 和液体 2 两种物质，加热相同的时间即吸收相同的热量，液体 1温度变化较小，说明液体 1 吸热能力更强。(2)液体 1 吸收的热量表达式 Q 吸 cm 1(tt 0)；酒精完全燃烧放出的热量表达式 Q 放 m 2q；因为酒精完全燃烧释放的热量没有被液体 1 完全吸收，所以 Q 吸 Q 放 ，故 1。Q吸Q放25(1)18 (2)吸收的热量(3)如图所示(4)没有及时用玻璃棒搅拌，沙子受热不均匀(5)质量26(1)不同 多 (2) 热量 质量 热值27解：(1)0.
25、01 m 3 的可燃冰完全燃烧放出的热量为Q 放 q 可燃冰 V15q 天然气 V157.010 7 J/m30.01 m31.0510 7 J。(2) 得 Q 吸 Q 放 90%1.0510 7 J9.4510 6 J，Q吸Q放则水升高的温度t 22.5 。Q吸c水 m 9.45106 J4.2103 J/（kg ） 100 kg28解：(1)5 kg 干木柴完全燃烧放出的热量Q 放 mq5 kg1.210 7 J/kg610 7 J。(2)水吸收的热量Q 吸 cm(t t 0)cV 水 (tt 0)4210 3 J/(kg)210 3 m31103 kg/m3(85 10 )6.310 5 J。(3)铁锅烧水的效率 1.05%。Q吸Q放 6.3105 J6107 J(4)水沸腾了很长时间马铃薯还是煮不软，这是因为海拔高度越高 ，气压越低，沸点也越低，所以不易把马铃薯煮软。29解：(1)0.2 kg 的汽油完全燃烧时放出的热量Q 放 mq0.2 kg4.610 7 J/kg9.210 6 J。(2)完全燃烧 0.2 kg 汽油发动机获得的最大有用功为 W 有 1 kW h3.610 6 J，所以汽车发动机的最大效率为 39.1%。W有Q放 3.6106 J9.2106 J
