2017年度中考物理(比热容 热机)一轮复习题

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2017年度中考物理(比热容 热机)一轮复习题

第 30 讲 比热容 热机 考纲要求 备考指津 1.通过实验了解比热容的概念, 尝试用比热容解释简单的自然现 象。 2.从能量转化和守恒角度认识燃 料的热值,会用公式 Q=mq 及 Q =cmΔt 解决热量计算问题。 3.知道四冲程内燃机的构造和工 作原理,知道热机中能量的转化。 科学探究物质的比热容,是近几年中考的热点,主 要考查实验探究能力。对比热容、热值概念的理解, 用比热容知识解释日常生产、生活中的现象,一般 以选择题形式考查;用热量公式 Q=mq 及 Q=cmΔt 进行简单计算,往往与其他物理知识综合考查。预 计在今后的中考中,对比热容概念的理解、热量的 计算、热机的工作特点及有关环保问题将是中考的 热点问题。 考点 1 比热容 (1)定义 单位质量的某种物质温度升高(或降低)1 ℃能吸收(或放出)的热量叫做该物质的比热 容。 (2)单位 比热容的单位是焦每千克摄氏度,符号为 J/(kg·℃)。 (3)意义 比热容是物质的一种特性,每种物质都有自己的比热容,它不随质量、体积、温度而改 变,但同一种物质的物态不同,比热容也可以不同,如水和冰。 (4)水的比热容在实际中的应用 水的比热容较大,表明相同质量的水和其他物质吸收(或放出)相同的热量,水的温度升 高(或降低)得小,因此水常用作冷却剂,也用热水来取暖,在自然界中水还能调节气候。 考点 2 热值及热量计算 (1)燃料燃烧时发生的是化学变化,要释放大量的热。燃料燃烧的过程中化学能转化为 内能。 (2)燃料的热值 ①定义:1 kg 某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值。 ②单位:焦/千克,符号 J/kg;气体燃料的热值单位符号为 J/m3。 ③热值的物理意义:酒精的热值为 3.0×107 J/kg,表示 1 kg 酒精完全燃烧所释放的内 能为 3.0×107 J。热值反映了燃料的一种燃烧特性,同种燃料的热值相同,不同种燃料的热 值一般不同。 ④燃料燃烧时放出热量的计算:用 q 表示某种燃料的热值,m 表示某种燃料的质量,Q 表示燃料完全燃烧时放出的热量,则 Q=mq。其中 m 的单位是 kg,q 的单位是 J/kg,Q 的单 位是 J。利用 Q=mq 计算燃料燃烧放出的热量是理论值,因为实际情况下燃料不可能完全燃 烧。另外,气体燃料的热值单位符号是 J/m3,则 Q=Vq。 (3)热量计算 计算公式 吸热公式:Q 吸=cm(t-t0) 放热公式:Q 放=cm(t0-t) 应用上述公式进 行计算时,各物理量的单位要统一,且只适用于物体温度改变时吸收 或放出热量的计算,对物态变化的过程不适用。 考点 3 热机及能量守恒 (1)热机 热机是把内能转化为机械能的机器,主要包括蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 (2)内燃机 ①内燃机的工作特点 燃料(汽油、柴油等)在汽缸内燃烧,生成高温高压的燃气,燃气推动活塞做功。 ②工作过程 四冲程内燃机的工作过程是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成的,这四个冲程叫 做一个工作循环。在每个工作循环中,汽缸内的活塞往复两次,曲轴转动两周,在四个冲程 中,只有做功冲程是燃气对外做功,其他三个冲程是辅助冲程,要靠安装在曲轴上的飞轮的 惯性来完成。 a.吸气冲程:进气门打开,排气门关闭,活塞向下运动,汽油和空气的混合物进入汽 缸。 b.压缩冲程:进气门和排气门都关闭,活塞向上运动,燃料混合物被压缩,机械能转 化为内能。 c.做功冲程:在压缩冲程结束时,火花塞产生电火花,使燃料猛烈燃烧,产生高温高 压的气体,推动活塞向下运动,带动曲轴转动,对外做功,内能转化为机械能。 d.排气冲程:进气门关闭,排气门打开,活塞向上运动,把废气排出汽缸。 (3)能量守恒定律 能量既不会凭空消失,也不会凭空产生,它只会从一种形式转化为其他形式,或者从一 个物体转移到另一个物体,而在转化和转移过程中,能的总量保持不变。 1.关于比热容,下列说法中正确的是( )。 A.物体的比热容跟物体吸收和放出的热量有关 B.物体的比热容与物体的温度有关 C.物体的比热容与跟物体的质量有关 D.物体的比热容是物体的一种特性,与温度、质量都没有关系 2.若一太阳能热水器内装有100 kg温度为20 ℃的水,阳光照射一天,水温升高到70 ℃, 则热水器内的水吸收了__________ J 的太阳能。〔水的比热容 4.2×103 J/(kg·℃)〕 3.炎热夏天,小丽将装有 0.6 kg 水的塑料瓶放入电冰箱冷藏室,待水降温后饮用。水 由 35 ℃降至 5 ℃过程中放出的热量为多少?〔水的比热容 c=4.2×103 J/(kg·℃)〕 4.焦炭的热值为 3.0×107 J/kg,它的物理意义是____________________________,完 全燃烧______ kg 的焦炭放出的热量能把 50 kg 水的温度升高 6 ℃。〔不计热量损失,水的 比热容为 4.2×103 J/(kg·℃)〕 5.一台单缸四冲程柴油机,飞轮转速为 3 600 r/min,该柴油机活塞 1 s 对外做功______ 次。若其效率为 40 %,消耗 5 kg的柴油转化成的机械能是______ J。(q 柴油=4.3×107 J/kg) 用公式法和比例法妙解比热容问题 用公式法解热量计算问题时,要注意首先判断是吸热过程还是放热过程,并找出所求物 理量,然后再列出对应的公式,代入已知物理量的数值,然后进行数学运算并得出结果。例 如用铝壶烧水,除了水吸收热量温度升高外,铝壶同时也吸收热量,温度也随之升高,故烧 开一壶水吸收的热量应是壶、水吸收热量之和。由此可见,在解答物理题时,要认真仔细地 审题,考虑问题应从实际出发,做到全面而周密。 所谓比例法,就是在将计算公式进行适当变形后,代入已知数据,最后求得结果。 【例题】铜块的质量是铅块质量的 2 倍,铜的比热容是铅的比热容的 3 倍,若它们放出 相等的热量,则铜块降低的温度与铅块降低的温度之比是( )。 A.2∶3 B.3∶2 C.1∶6 D.6∶1 解析:根据放热公式 Q 放=cmΔt 得,Δt=Q 放 cm , Δt 铜∶Δt 铅= Q 放 c 铜 m 铜 ∶ Q 放 c 铅 m 铅 =c 铅 m 铅 c 铜 m 铜 = c 铅 m 铅 3c 铅×2m 铅 =1 6 。 答案:C 运用比例法解题时,一般遵循以下步骤: (1)列出各物体吸(放)热方程式,涉及求比热容之比、质量之比、温度差之比的还要进 行公式变形。 (2)根据所求量之比列出比例式。 (3)代入已知数据,计算得出结果。 1.(2011·福建泉州中考)以下交通工具中,常用汽油机作为动力装置的是( )。 A.小轿车 B.载重卡车 C.远洋轮船 D.动车 2.(2011·江苏南京)小明根据所学的物理知识并结合下列表格中的数据,得出以下四 个结论,其中正确的是( )。 物质 密度ρ/(kg·m- 3)(常温常压下) 熔点t/℃(标准大气压下) 比热容 c/[J·(kg·℃)-1] 冰 0.9×103 0 2.1×103 铝 2.7×103 660 0.88×103 铁 7.9×103 1 535 0.46×103 A.寒冬季节盛有水的水缸放在室外不可能破裂 B.标准大气压下,铝在 660 ℃时一定处于固液共存状态 C.体积相等的铁球和铝球,如果它们的质量相等,铁球可能是实心的 D.质量相等的实心铁块和实心铝块,升高相同的温度,铝块吸收的热量较多 3.(2011·甘肃兰州中考)用两个相同的电热器给质量相同的物质甲和水加热,它们的 温度随加热时间的变化关系如图所示,据此判断物质甲的比热容为( )。 A.2.1×103 J/(kg·℃) B.4.2×103 J/(kg·℃) C.1.2×103 J/(kg·℃) D.条件不足,不能确定 4.(2012·四川成都中考)工厂里的冷却塔大多用水作为冷却物质,是因为水的________ 较大;在古代,人类学会了钻木取火的方法,这是利用________的方式改变物体的内能。 5.(2012·安徽中考)某汽车的散热器用水作冷却剂,散热器中水的质量为 5 kg,水的 温度升高 10 ℃时吸收的热量是________J。〔水的比热容为 4.2×103 J/(kg·℃)〕 6.(2012·山东烟台中考)小明设计了如图所示的实验装置来探究水和食用油的吸热本 领。 (1)写出调整实验器材的方法步骤。 (2)依据小明的探究方案,实验探究过程中,除了选用相同规格的烧杯和酒精灯,还需 要控制不变的量有哪些? (3)实验探究记录数据如下表。 加热时 间t/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 水的温 度/℃ 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 食用油 的温度 /℃ 30 32.5 35 37.5 40 42.5 47 47.5 50 52.5 55 在 这些数据中,哪一个最可能是由于测量或者记录的疏忽而产生了错误,分析实验数 据,可以得出的结论是什么? 1.根据表中几种物质的比热容,判断下列说法中不正确的是( )。 物质 比热容/[J·(kg·℃)-1] 物质 比热容 /[J·(kg·℃)-1] 水银 0.14×103 沙石 0.92×103 水 4.2×103 冰 2.1×103 A.制作体温计常用水银作测温物质,原因之一是水银的比热容小 B.北方楼房中的暖气用水作介质,利用了水的比热容大的特性 C.由于水比沙石的比热容大,所以内陆地区的昼夜温差比沿海地区大 D.由于水比冰的比热容大,所以冷却食品时 0 ℃的水比 0 ℃的冰效果好 2.两个相同的容器分别装满了质量相同的甲、乙两种液体。用同一热源分别加热,液 体温度与加热时间关系如图所示,则( )。 A.甲液体的比热容大于乙液体的比热容 B.如果升高相同的温度,两液体吸收的热量相同 C.加热相同的时间,甲液体吸收的热量大于乙液体吸收的热量 D.加热相同的时间,甲液体温度比乙液体温度升高得多 3.关于燃料的热值,以下说法中正确的是( )。 A.燃料的热值与燃料的种类有关系,与燃料的质量和燃烧状况无关 B.燃烧 1 千克某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值 C.燃料燃烧时,质量越大,热值越大 D.燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小 4. 如图所示,这是某四冲程内燃机在工作过程中的一个冲程,由图中情况可判定这个 冲程( )。 A.是吸气冲程 B.是压缩冲程 C.是做功冲程 D.是排气冲程 5.下列说法正确的是( )。 A.气体间、液体间都可以发生扩散现象,而固体间不能 B.用塑料梳子梳理干燥的头发时,头发和梳子会带上同种电荷 C.能量可以从一种形式转化为另一种形式,但转化后能量的总量会减少 D.减少废气带走的热量可以提高内燃机的效率 6.用煤气灶把 1 kg、初温为 20 ℃的水烧到 70 ℃,消耗了 10 g 煤气。已知水的比热 容是 4.2×103 J/(kg·℃),煤气的热值为 4.2×107 J/kg,则水吸收的热量为______ J,煤 气完全燃烧放出的热量为______ J,煤气灶烧水的效率为______ %。 7.为探究不同物质的吸热能力,选取质量和初温均相同的不同物质 A 和 B,用相同的 酒精灯同时加热相同的时间,温度随时间的变化图象如图所示。在实验中必须使用的测量工 具有停表和______;由图象可判断______物质的比热容大。 8.用图甲所示装置“比较不同液体吸热升温特点”。在两个相同烧杯中分别加入初温、 体积相同的水和食盐水,用相同酒精灯加热直到沸腾。 (1)分别测量出水和食盐水的沸点,发现食盐水的沸点比水高。其中水沸腾时温度计的 局部放大图如乙图所示,水的沸点为______ ℃。 (2)实验中加热食盐水到沸腾需要的时间长,说明食盐水吸收的热量比水______(选填 “多”或“少”)。 (3)能否仅由“加热食盐水到沸腾需要的时间长”得出食盐水比热容大的结论? 答:______。其原因是:_____________________________________________________。 9.将质量相等、初温相同的水和某种液体在相同的酒精灯下同时分别加热(容器吸热不 计),每隔 1 min 记录一次它们的温度,并将它们升高的温度随时间变化的关系用如图所示 的图象表示,根据图象回答: (1)哪根直线表示水升高的温度随时间变化的过程?(水的比热容较大) (2)求出这种液体的比热容; (3)要使质量为 300 g 的这种液体温度升高 60 ℃,需要吸收多少热量?[c 水=4.2×103 J/(kg·℃)] 10.如图为四川省泸州市某风景区山中的一段 盘山公路照片。以汽油为燃料的观光汽 车沿该盘山公路(盘山公路近似处理为斜面)以 36 km/h 的速度匀速行驶,经过 15 min 从山 脚到达山顶;汽车上山时沿路面获得的牵引力恒为 9.2×103 N。已知汽油完全燃烧释放的热 量转化为汽车牵引力做功的效率为 30%,汽油热值 q=4.6×107 J/kg,问: (1)汽车上山时牵引力的功率为多大? (2)汽车从山脚到山顶消耗了多少千克的汽油? 11.用电磁炉烧水时,将 5 kg 的水由 20 ℃加热到 100 ℃需要 20 min。水的比热容是 4.2×103 J/(kg·℃),电磁炉功率是 2 000 W,试求: (1)水吸收的热量; (2)电磁炉放出的热量; (3)电磁炉烧水的效率。 参考答案 基础自主导学 自主测试 1.D 2.答案:2.1×107 3.答案:7.56×104 J 4.答案:1 kg 的焦炭完全燃烧放出的热量为 3.0×107 J 4.2×10-2 5.答案:30 8.6×107 知能优化训练 中考回顾 1.A 载重卡车和远洋轮船一般采用柴油机作为动力装置,而动车一般采用电动机作动 力装置,只有小轿车一般用汽油机作为动力装置。 2.D 由 Q 吸=cmΔt,由于铁块的比热容小于铝块的比热容,所以质量相等的实心铁块 和实心铝块,升高相同的温度,铝块吸收的热量较多,选项 D 正确。 3.A 由题图可知,质量相同的甲物质和水在升高相同温度的情况下,用相同的电加热 器加热,加热水所用的时间是甲物质的 2 倍,即水吸收的热量是甲物质的 2 倍,由 Q 吸=cmΔt 可得,甲物质的比热容 c 甲=1 2 c 水=1 2 ×4.2×103 J/(kg·℃)=2.1×103 J/(kg·℃)。 4.答案:比热容 做功 5.答案:2.1×105 6.答案:(1)调整下面铁夹,使石棉网处于适当的高度;调整上面铁夹,使温度计处于 适当的高度。 (2)水与食用油的质量和初始温度相同。 (3)第 6 min 食用油的温度记录错误。分析表中的数据可知,加热时间相同时,食用油 升高的温度比水多。分析比较水在第 5 min、10 min 和食用油在第 2 min、4 min 的数据可 知,升高相同的温度,水需要加热的时间比食用油的长,进而得出水的吸热本领比食用油大。 模拟预测 1.D 水银的比热容小,在相同情况下,吸热升温快,容易与人体达到热平衡,故体温 计用水银来作测温物质;比热容大的物质还有一个特点就是在温度变化相同的情况下,吸收 或放出的热量多,作为热的介质比较合适,所以 A、B、C 均正确。冷却食品时 0℃的冰比 0 ℃ 的水效果要好,原因是晶体熔化时吸热,温度不变。 2.D 由 Q=cmΔt 得 c= Q mΔt ,由已知图象,等质量的甲、乙两液体加热相同时间即 吸收相同热量,甲升高的温度大,故 c 甲Δt 乙。 3.A 燃料的热值是燃料本身的一种特性,它表示 1 千克燃料完全燃烧放出的热量,燃 料的热值与燃料的种类有关,与燃料的质量和燃烧状况无关。所以正确的选项是 A。 4.B 由进气门和排气门都关闭,活塞向上运动可知,此冲程是压缩冲程。 5.D 扩散的本质是分子的热运动,而分子的热运动是普遍的,只是固体分子间距小, 引力较大,扩散慢;因摩擦而带电的两物体带异种电荷,带电原因是电子的转移;能量间转 化但守恒;废气带走热量,热机效率降低。 6.答案:2.1×105 4.2×105 50 解析:Q 吸=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(70 ℃-20 ℃)=2.1×105 J Q 放=mq=10×10-3 kg×4.2×107 J/kg=4.2×105 J η=Q 吸 Q 放 ×100 %=2.1×105 4.2×105×100 %=50 %。 7.答案:温度计 B 解析:要探究物质的吸热能力,可采用吸收相同的热量,比较升高的温度的多少,或升 高相同的温度,比较吸收热量的多少,根据题意知,在相同时间内两种物质吸收的热量相同, 那么只要测出升高温度的多少,即可判断哪种物质吸热能力强,所以还需要用温度计来测温 度,从图象看出,加热相同时间时,A 物质温度升高得多,说明 A 物质吸热本领弱,比热容 小。 8.答案:(1)98 (2)多 (3)不能 实验中没有保持二者质量和升高的温度相同 解析:从温度计的示数可知,此时温度为 98 ℃,即水的沸点是 98 ℃;由于加热水和 食盐水所用的酒精灯相同,在单位时间内放出的热量相等,则对食盐水加热到沸腾所用时间 长,说明食盐水吸收的热量多;仅由“加热食盐水到沸腾需要的时间长”得出食盐水比热容 大的结论是不正确,因为实验中所用的是相同体积的水和食盐水,另外水与食盐水的沸点也 不同,这样在研究的过程中两者的质量与升高的温度均不相同,所以不能得出该结论。 9.答案:(1)B (2)2.52×103 J/(kg·℃) (3)4.536×104 J 解析:(1)由 c= Q mΔt 可知:质量相等、初温相同的水和某种液体在相同的酒精灯下同 时分别加热,选取加热相同时间,即吸收相同的热量,温度变化越小则比热容越大,所以确 定 B 为水。 (2) 根 据 Q 液 = Q 水 可 得 c 液 mΔt 液 = c 水 mΔt 水 , 则 c 液 = c 水 mΔt 水 mΔt 液 = c 水Δt 水 Δt 液 = 4.2×103 J/(kg·℃)×6 ℃ 10 ℃ =2.52×103 J/(kg·℃)。 (3)Q1=c 液 m1Δt=2.52×103 J/(kg·℃)×0.3 kg×60 ℃=4.536×104 J。 10.答案:(1)9.2×104 W (2)6 解析:(1)P=W t =F·s t =F·v=9.2×103 N×10 m/s=9.2×104 W。 (2)由 P=W t 得 W 牵=Pt=9.2×104 W×15×60 s=8.28×107 J 又 Q 放=mq,η=W 牵 Q 放 =W 牵 mq 故 m=W 牵 ηq = 8.28×107 J 0.3×4.6×107 J/kg =6 kg。 11.答案:(1)1.68×106 J (2)2.4×106J (3)70% 解析:结合以下思路解答本题: Q 吸=c 水 m 水Δt,Q 放=W=Pt→Q 吸=ηQ 放 (1)Q=c 水 m 水(t-t0) =4.2×103 J/(kg·℃)×5 kg×(100 ℃-20 ℃) =1.68×106 J。 (2)Q 放=W=Pt=2 000 W×20×60 s=2.4×106 J。 (3)η=Q 吸 Q 放 =1.68×106 2.4×106 =70%。 )
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