第15講 機械能與內(nèi)能計算專題（解析版）

第15講機械能與內(nèi)能計算專題進一步掌握比熱容的應(yīng)用及吸放熱計算進一步掌握熱值的計算進一步掌握熱機及熱機效率計算比熱容比熱容在熱傳遞過程中，傳遞能量的多少叫做熱量。溫度不同的兩個物體相互接觸，高溫物體內(nèi)能減少，低溫物體內(nèi)能增大；對物體做功時，物體內(nèi)能會增大，物體對外做功時，物體內(nèi)能會減少。比熱容是物質(zhì)的一種特性，與物質(zhì)的種類和狀態(tài)有關(guān)，與物質(zhì)的質(zhì)量、溫度和吸熱、放熱的多少無關(guān)。水的比熱容是4.2×103J/(kg·℃)，表示的物理意義是：1千克的水溫度升高1℃吸收的熱量是4.2×103J。熱量的簡單計算熱量的計算：(1)吸熱：Q吸=cm△t=cm(t-t0)；(2)放熱：Q放=cm△t=cm(t0-t)其中：Q吸—吸收的熱量，單位：焦(J)，Q放—放出的熱量。c—比熱容，單位：焦每千克攝氏度(J/(kg·℃))m—質(zhì)量，單位：千克(kg)△t—變化的溫度(升高或降低的溫度)，單位：攝氏度(℃)；t0—初始溫度、t—末溫。內(nèi)燃機的工作原理汽油機：四沖程汽油機的結(jié)構(gòu)—汽缸、活塞、連桿、曲軸、進氣門、排氣門、火花塞。沖程—活塞在氣缸內(nèi)往復(fù)運動時，從汽缸的一端運動到另一端的過程，叫做一個沖程。汽油機的工作過程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。吸氣沖程—靠慣性運動，吸進汽油與空氣的混合物；壓縮沖程—外界對氣體做功，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，氣體溫度升高；做功沖程—化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，氣體溫度升高，氣體對外做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；排氣沖程—靠慣性運動，排出廢氣。柴油機：四沖程柴油機的結(jié)構(gòu)—汽缸、活塞、連桿、曲軸、進氣門、排氣門、噴油嘴。柴油機的工作過程與汽油機幾乎一樣，但有三個區(qū)別：1)吸氣沖程：汽油機吸進的是汽油和空氣的混合物，柴油機吸進的僅僅是空氣；2)壓縮沖程：汽油機壓縮的是汽油和空氣的混合物，汽油機壓縮的僅僅是空氣；3)做功沖程：汽油機用火花塞點火，柴油機用噴油嘴噴油。內(nèi)燃機一次工作循環(huán)包括4個沖程、飛輪轉(zhuǎn)動2圈、活塞往復(fù)2次以及1次對外做功熱值熱值(q)：1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫熱值；熱值單位是：J/kg。對于熱值的概念，要注重理解三個關(guān)鍵詞：“1kg”、“某種燃料”、“完全燃燒”。1kg是指燃料的質(zhì)量，如果燃料的質(zhì)量不是1kg，那么該燃料完全燃燒放出的熱量就不等于熱值的數(shù)值；某種燃料是指熱值與燃料的種類有關(guān)；完全燃燒意思是燃料要完全燒盡，否則1kg燃料燃燒過程中，化學能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能就不是該熱值所確定的值。熱值反映的是某種物質(zhì)的一種燃燒特性，同時反映出不同燃料燃燒過程中，化學能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能的本領(lǐng)大??；也就是說，它是燃料本身的一種特性，只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的形態(tài)、質(zhì)量、體積等均無關(guān)。熱機效率熱機的效率：用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比，叫熱機的效率。熱機的效率是熱機性能的一個重要指標。公式：在熱機的各種損失中，廢氣帶走的能量最多，設(shè)法利用廢氣的能量，是提高燃料利用率的重要措施。注意：熱機能量的損失：①燃料未完全燃燒(完全燃燒條件：充足空氣，研磨成細顆粒)；②廢氣排出帶走能量(廢氣的利用)；③克服磨擦，消耗能量(使用潤滑劑，減小摩擦)能量轉(zhuǎn)化與守恒能量守恒定律：能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，能量的總量保持不變。能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天體，小到原子核，也無論是物理學問題還是化學、生物學、地理學、天文學的問題，所有能量轉(zhuǎn)化的過程，都遵從能量守恒定律。定律中能的轉(zhuǎn)化，是指通過做功，能的形式發(fā)生了變化，一種形式的能轉(zhuǎn)化為另一種形式的能。如鉆木取火，就是通過克服摩擦做功，使機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。能的轉(zhuǎn)移，是指同一種能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體上，能的形式?jīng)]有變化，如熱傳遞過程中，內(nèi)能從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體。知識點一：比熱容特性及計算【探究重點】比熱容定義式：比熱容是物質(zhì)的一種特性，與物質(zhì)的種類和狀態(tài)有關(guān)，與物質(zhì)的質(zhì)量、溫度和吸熱、放熱的多少無關(guān)?！纠}精講】（2022·江蘇揚州·一模）用某煤氣灶將質(zhì)量為5kg的水從20°C加熱到100°C，水吸收的熱量為______J，若消耗的煤氣質(zhì)量為0.16kg，煤氣灶燒水時的效率為______。[c水＝4.2×103J/(kg?°C)，q煤氣＝4.2×107J/kg]【答案】

1.68×106J

25%【解析】[1]水吸收的熱量[2]消耗的煤氣質(zhì)量為0.16kg，則煤氣釋放的熱量則煤氣灶燒水時的效率【鞏固訓練】為了測定熔爐內(nèi)的溫度，先將質(zhì)量為的銅球投入熔爐里相當長的時間后取出，并立即投入到質(zhì)量為、溫度為的水中，結(jié)果水溫升高到．則此熔爐的溫度約為[不計熱損失，]A． B． C． D．【答案】D【解析】根據(jù)得，水吸收的熱量：，根據(jù)題意知：Q放=Q吸，則熔爐內(nèi)的溫度：．知識點二：物質(zhì)吸放熱計算熱量的計算公式：用c表示物質(zhì)的比熱容，用m表示物體的質(zhì)量，用t表示物體的末溫，用t0表示物體的初溫，則物體溫度升高時，所吸收的熱量Q吸=cm(t–t0)：物體溫度降低時，所放出的熱量Q放=cm(t0–t)，若用Δt表示物體溫度的變化，則上述兩個公式可統(tǒng)一表示為Q＝cmΔt。應(yīng)用熱量的計算公式解題時，公式中各物理量的單位要統(tǒng)一，即比熱容c的單位是J/(kg·℃)，質(zhì)量m的單位是kg，溫度的單位是℃，熱量的單位是J。熱量公式Q＝cmΔt適用于物體溫度變化過程中，物體所吸收或放出熱量的計算，物態(tài)變化過程中，物體所吸收或放出的熱量不能用Q＝cmΔt計算。運用熱量計算公式解題時要注意明確“初溫”、“末溫”、“溫度升高到”、“溫度升高了”、“溫度降低到”、“溫度降低了”的含義?！咎骄恐攸c】熱量的計算公式：用c表示物質(zhì)的比熱容，用m表示物體的質(zhì)量，用t表示物體的末溫，用t0表示物體的初溫，則物體溫度升高時，所吸收的熱量Q吸=cm(t–t0)：物體溫度降低時，所放出的熱量Q放=cm(t0–t)，若用Δt表示物體溫度的變化，則上述兩個公式可統(tǒng)一表示為Q＝cmΔt?！纠}精講】（2022·江蘇鎮(zhèn)江·三模）人類發(fā)展史也是利用燃料的歷史，干木柴、煤的放熱本領(lǐng)不同，是因為它們的_______（選填“熱值”“熱量”或“溫度”）不同，完全燃燒0.28m2的天然氣可放出_______J的熱量，這些熱量若全部被水吸收，可讓_______kg的水溫度升高20°C[已知天然氣熱值q=3.0×107J/m3，水的比熱容c=4.2×103]/（kg．°C）]?！敬鸢浮?/p>

熱值

100【解析】[1]單位質(zhì)量的某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值，它表示燃料的放熱本領(lǐng)強弱，干木柴、煤的放熱本領(lǐng)不同，是因為它們的熱值不同。[2]完全燃燒0.28m2的天然氣可放出的熱量[3]水的質(zhì)量【鞏固訓練】(2020·湖北省荊州市)某沙石的比熱容約為0.9×103J/(kg·℃)。若將50kg的沙石從20℃加熱到80℃，需要吸收______J的熱量；若這些熱量由熱值為3.0×107J/kg的酒精燃燒來提供(不計熱損失)，需要完全燃燒______g酒精?！敬鸢浮?1).2.7×106(2).90【解析】[1]沙石吸收的熱量為[2]不計熱損失，即酒精完全燃燒放出的熱量完全被沙石吸收，則需要完全燃燒酒精的質(zhì)量為知識點三：熱值計算內(nèi)能的獲得——燃料的燃燒——化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。熱值定義：1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值。單位：J/kg公式：Q＝mq(q為熱值)。煤氣的熱值是3.9×107J/m3，它表示：1m3煤氣完全燃燒放出的熱量是3.9×107J。火箭常用液態(tài)氫做燃料，是因為：液態(tài)氫的熱值大，體積小便于儲存和運輸?！咎骄恐攸c】燃料完全燃燒釋放出的熱量公式為：Q放=mq。氣體燃料完全燃燒釋放出的熱量公式也可為：Q放=qV。推導過程如下：說明：①Q(mào)放=mq對固體、液體、氣體、均適用；Q放=qV只對氣體適用。②兩個公式的得出都是根據(jù)熱值的定義式得到的。其中，Q放表示燃料完全燃燒放出的熱量，單位是J；q表示燃料的熱值，單位是J/kg；m表示質(zhì)量，單位是kg。V表示體積，單位是ｍ3。【例題精講】（2022·江蘇鹽城·模擬預(yù)測）可燃冰是一種新能源，它是水和天然氣在高壓低溫下形成的類似冰狀結(jié)晶物質(zhì)，主要成分是甲烷，我國可燃冰的開采技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平，用燃氣鍋爐燒水時，將500kg初溫20℃的水加熱到100℃，共燃燒了0.1m3的可燃冰，這個過程中水吸收的熱量為______J。完全燃燒0.1m3可燃冰放出的熱量為______J，燃氣鍋爐燒水時的效率為______。[c水=4.2×103J/（kg·℃），可燃冰熱值q=6.0×109J/m3]【答案】

1.68×108

6.0×108

28%【解析】[1]水吸收的熱量Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×500kg×(100℃-20℃)=1.68×108J[2]完全燃燒0.1m3可燃冰放出的熱量Q放=Vq=0.1m3×6.0×109J/m3=6.0×108J[3]燃氣鍋爐燒水時的效率=28%【鞏固訓練】(2020安徽)某同學家使用燃氣熱水器，平均每天需將100kg的水從18℃加熱到58℃。若天然氣完全燃饒放出熱量的70%被水吸收，則熱水器平均每天消耗天然氣________m3。[c水=4.2×103J/(kg?℃)，q天然氣=4.0×107J/m3]。【答案】0.6【解析】用燃氣熱水器給水加熱，水吸收的熱量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg?℃)×100kg×(58℃-18℃)=1.68×107J燃燒天燃氣放出的熱量則每天消耗的天然氣的質(zhì)量知識點四：內(nèi)燃機計算燃料的利用率：被我們利用了的熱量與燃料完全燃燒釋放出的總能量的比值。公式：η=影響燃料利用率的因素有：一是燃料不可能完全充分燃燒，二是燃料燃燒放出的熱量大部分被散失掉了，只有一小部分被有效利用。熱機的效率：用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的熱量之比，η=<1。提高熱機效率的主要途徑：①使燃料充分燃燒；②盡量減少各種損失；③在熱機的時間和制造上，采用先進的技術(shù)；④保證良好的潤滑，較小摩擦阻力。【探究重點】內(nèi)燃機一次工作循環(huán)包括4個沖程、飛輪轉(zhuǎn)動2圈、活塞往復(fù)2次以及1次對外做功口訣“4221”【例題精講】（2022·江蘇·揚州中學教育集團樹人學校一模）小華家在偏遠的農(nóng)村，還沒用上天然氣，使用的是瓶裝液化氣．如果每瓶中裝入20kg液化氣，液化氣的熱值取4.2×107J/kg，則每瓶液化氣全部燃燒放出的熱量是_______J，若放出的熱量有50%被利用，在1標準大氣壓下可把_______kg的水從20℃加熱至沸騰[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]．一次燒水過程中，水燒開后，她看到鍋蓋向上跳動，其原因是水蒸氣的________能轉(zhuǎn)化為鍋蓋_________能．【答案】

8.4×108

1.25×103

內(nèi)

機械【解析】由Q放=qm知道每瓶液化氣全部完全燃燒放出的熱量是：Q放=20kg×4.2×107J/kg=8.4×108J根據(jù)題意被水吸收的熱量：Q吸=50%Q放=cmΔt，所以從20℃加熱至沸騰的水的質(zhì)量是；水燒開后，她看到鍋蓋向上跳動，其原因是水蒸氣體積膨脹推動活塞做工內(nèi)能轉(zhuǎn)化為鍋蓋的機械能．【鞏固訓練】(2021·山東棗莊市中考真題)如圖是四沖程汽油機的某個沖程，由圖可看出它正處于______沖程，該沖程將機械能轉(zhuǎn)化為______能，若該汽油機飛輪的轉(zhuǎn)速是60r/s，則汽油機每秒鐘對外做功______次?！敬鸢浮繅嚎s；內(nèi)；30。【解析】[1]如圖，進氣門、排氣門都關(guān)閉，活塞向上運動，它正處于壓縮沖程。[2]此過程中活塞壓縮氣缸內(nèi)的氣體，對氣體做功，使氣體內(nèi)能增加，將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。[3]若該汽油機飛輪的轉(zhuǎn)速是60r/s，飛輪轉(zhuǎn)2圈做一次功，則汽油機每秒鐘對外做功30次。知識點五：能量守恒及熱機效率計算各種形式的能量有：電能、熱能、化學能、生物能，機械能(包括動能和勢能)、光能、太陽能、水能、風能，原子核能、地熱能、潮汐能等。能量的相互轉(zhuǎn)化實質(zhì)上是能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化過程，包括“消耗能量”“利用能量”和“獲得能量”。能量的轉(zhuǎn)化普遍存在，如動能轉(zhuǎn)化為勢能，化學能轉(zhuǎn)化為電能，生物能轉(zhuǎn)化為勢能，電能轉(zhuǎn)化為光能和熱能等。在一定條件下，各種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移。在熱傳遞過程中，高溫物體的內(nèi)能轉(zhuǎn)移到低溫物體。運動的甲鋼球碰擊靜止的乙鋼球，甲球的機械能轉(zhuǎn)移到乙球。在自然界中能量的轉(zhuǎn)化也是普遍存在的。小朋友滑滑梯，由于摩擦而使機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；在氣體膨脹做功的現(xiàn)象中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；在水力發(fā)電中，水的機械能轉(zhuǎn)化為電能；在火力發(fā)電廠，燃料燃燒釋放的化學能，轉(zhuǎn)化成電能；在核電站，核能轉(zhuǎn)化為電能；電流通過電熱器時，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；電流通過電動機，電能轉(zhuǎn)化為機械能。能量守恒定律：能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。【探究重點】如果物體吸收的熱量只吸收了燃料完全燃燒的80%，則可列方程Q吸=80%Q放，燃料的熱效率問題也可迎刃而解。熱機的效率：用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比。熱機的效率是熱機性能的一個重要指標。汽車發(fā)動機的效率、飛機發(fā)動機的效率、輪船發(fā)動機的效率均屬于熱機的效率，其公式為：η=。爐具的熱效率：天然氣燃燒放出的熱量是爐具提供的總熱量，Q總=Q放，水吸收的熱量是有用的熱量Q有=Q吸，則η=。電熱水器的效率：電熱絲所產(chǎn)生熱量為Q總，總=Q放，水需要吸收熱量為Q有，有=Q吸，則η=。熱機效率較低的原因：①燃料在氣缸中不可能完全燃燒，燃料的化學能不能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，②在排氣沖程時廢氣帶走了大部分的熱量，③機器發(fā)熱要散失一部分熱量，④熱機在運轉(zhuǎn)時各部件之間存在摩擦，克服摩擦做功消耗一部分能量。【例題精講】（2022·江蘇連云港·模擬預(yù)測）某燃氣熱水器將的水從加熱到，完全燃燒了的煤氣。水吸收的熱量是__J。熱水器燒水的效率是__。（已知水的比熱容為，煤氣的熱值為）【答案】

【解析】[1]根據(jù)吸熱公式可知水吸收的熱量為[2]這些煤氣完全燃燒放出的熱量為則熱水器燒水的效率為【鞏固訓練】(2020·江蘇省無錫市)某輛行駛的小轎車，其正常工作時的能量轉(zhuǎn)化情況如圖所示，若輸入的化學能為2000J，輸出的動能為300J．則輸出的內(nèi)能和聲能共計J；輸出的有用能量是動能，則小轎車正常工作時的效率為?！敬鸢浮?700；15%?！窘馕觥拷猓?1)由圖知，輸入的化學能E＝2000J，輸出的動能E1＝300J輸出的內(nèi)能和聲能：E2＝E﹣E1＝2000J﹣300J＝1700J；(2)小轎車正常工作時的效率：η＝＝×100%＝15%。如圖是用相同的加熱裝置對a、b、c(已知質(zhì)量關(guān)系為Mb=Mc)三種物質(zhì)加熱至沸騰時它們的溫度隨時間變化的圖象。下列對圖象的分析正確的是()。A．b的比熱容大于c的比熱容；B．t1-t2時間內(nèi)物質(zhì)a的溫度不變，內(nèi)能不變；C．溫度從T1升高到T2時，a物質(zhì)吸收的熱量比b多；D．如果a、b是同種物質(zhì)，b的質(zhì)量大于a的質(zhì)量【答案】D?！窘馕觥緼．由圖可知給b、c加熱相同時間時，b的溫度變化量比c大，已知它們質(zhì)量相同，根據(jù)可判斷b的比熱容比c小，故A錯誤；B．由圖可知t1-t2時間內(nèi)物質(zhì)a已經(jīng)沸騰，沸騰過程中溫度不變，持續(xù)吸熱，內(nèi)能增加，故B錯誤；C．由圖可知溫度從T1升高到T2時，a需要加熱的時間比b短，所以a物質(zhì)吸收的熱量比b少，故C錯誤；D．由圖可知，a、b的沸點相同，但是b沸騰所需要的加熱時間比a多，若a、b是同種物質(zhì)，可能原因是b的質(zhì)量大于a的質(zhì)量，故D正確。故選D。(2020涼山)下列關(guān)于內(nèi)能、熱量、溫度和做功的說法中不正確的是()A．溫度高的物體把溫度傳給溫度低的物體B．某鐵塊溫度降低，內(nèi)能一定減小C．物體吸熱，溫度不一定升高D．一個物體溫度升高，可能是外界對物體做功【答案】A【解析】A．熱傳遞過程中傳遞的是熱量，不是溫度，溫度是狀態(tài)量，不能傳遞，故A錯誤，A符合題意；B．同一物體分子個數(shù)是一定的，當溫度降低時，分子的熱運動越緩慢，則分子的動能就越小，從而物體的內(nèi)能減小，由于鐵塊的質(zhì)量不變，因此鐵塊的溫度降低，內(nèi)能一定減小，故B正確，B不符合題意；C．晶體在熔化過程繼續(xù)吸熱，但溫度不變，故C正確，C不符合題意；D．物體溫度升高，可能吸收了熱量，也可能是對它做了功，故D正確，D不符合題意。故選A。(2020·陜西科技大學咸陽強華學校九年級月考)鐵的比熱容大于銅的比熱容，質(zhì)量相等的鐵塊和銅塊放出了相等的熱量，則A．銅塊的末溫高B．鐵塊的末溫高C．銅塊的溫度降低得多D．鐵塊的溫度降低得多【答案】C【解析】試題分析：根據(jù)吸放熱公式Q=cmΔt可知，當質(zhì)量和放熱都相同時，溫度的變化量與比熱容成反比，由于鐵的比熱容大于銅的比熱容，所以鐵溫度的變化量小于銅溫度的變化量，由于放熱時，溫度都是降低的，所以銅塊的溫度降低得多，故應(yīng)選C．(2020泰州)將熱水倒進玻璃杯中，玻璃杯會變熱，下列說法正確的是()A．水將溫度傳給了玻璃杯B．水含有的熱量減少C．玻璃杯增加的內(nèi)能大于水減少的內(nèi)能D．能的總量保持不變【答案】D【解析】A．溫度是指物體冷熱的程度，溫度不能傳遞；將熱水倒進玻璃杯中，玻璃杯會變熱，是水將熱量傳給玻璃杯，故A錯誤；B．熱量是一過程量，只能用“吸收”和“放出”描述，不能用“含有”描述，故B錯誤；C．將熱水倒進玻璃杯中，溫度高的熱水放出熱量，溫度低的玻璃杯吸收熱量，水的內(nèi)能減少，玻璃杯的內(nèi)能增大；此過程中，熱水放出的熱量會有一部分被空氣吸收，玻璃杯不能完全吸收熱水放出的熱量，所以玻璃杯增加的內(nèi)能小于水減少的內(nèi)能，故C錯誤；D．根據(jù)能量守恒定律可知，某種形式的能量減少，一定有其他形式的能量增加，能的總量保持不變，故D正確。故選D。(2020泰州)2020年6月23日上午，長征三號火箭將北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星送入太空預(yù)定軌道?；鸺诖髿鈱又懈咚亠w行時，外殼與空氣劇烈摩擦，將__________能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能會使外殼溫度升高，為防止內(nèi)部溫度過高，火箭采用__________(選填“導熱性”或“隔熱性”)好的新型陶瓷作為防護層。【答案】機械隔熱性【解析】[1]火箭在大氣層中高速飛行時，外殼與空氣劇烈摩擦，克服摩擦做功，火箭的機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，從而使外殼溫度升高。[2]火箭在大氣層中高速飛行時，外殼與空氣劇烈摩擦，會產(chǎn)生大量的熱量，從而使火箭的溫度升高，為防止內(nèi)部溫度過高，火箭應(yīng)該采用隔熱性好的新型陶瓷作為防護層。(2020雅安)小紅在實驗室用酒精燈把質(zhì)量是0.1kg，初溫是60℃的水加熱到100℃，則水吸收的熱量是_____J；該過程中是利用了_______方式使水的內(nèi)能增加。[c水=4.2×103J/(kg·℃)]?！敬鸢浮?.68×104熱傳遞【分析】已知水的質(zhì)量、比熱容、初溫和末溫，利用Q吸=c水m水(t-t0)計算水吸收的熱量；改變內(nèi)能的方式有兩種：做功和熱傳遞?！窘馕觥縖1]水吸收的熱量[2]酒精燃燒放出熱量來給水加熱，采用的是熱傳遞的方法使水的內(nèi)能增加。(2020江蘇連云港)沿海地區(qū)晝夜溫差比內(nèi)陸地區(qū)晝夜溫差小是因為水______。質(zhì)量為10kg的水溫度升高20℃所吸收熱量為______J(c水=4.2×103J/(kg·℃))?！敬鸢浮?1)比熱容大(2)8.4×105J【解析】(1)因為水的比熱容較大，白天，相同質(zhì)量的水和泥土比較，吸收相同的熱量，水的溫度升高的少；夜晚，放出相同的熱量，水的溫度降低的少，使得沿海地區(qū)晝夜的溫差小。(2)水吸收熱量Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×10kg×20℃=8.4×105J(2021年內(nèi)蒙古赤峰市中考物理試題)把1kg的水從60℃開始加熱至沸騰，溫度隨時間變化的圖像如圖所示，由圖像可知，水的沸點是______℃，沸騰過程的特點是______；這些水由60℃加熱至90℃需要吸收的熱量是______J。()【答案】98繼續(xù)吸熱，溫度保持不變【詳解】[1]液體沸騰時保持不變的溫度叫沸點，由圖像可知，水的沸點是98℃。[2]從時刻開始，雖繼續(xù)加熱，但水的溫度保持不變，故沸騰過程的特點是繼續(xù)吸熱，溫度保持不變。[3]這些水由60℃加熱至90℃需要吸收的熱量是(2021·湖北中考真題)使用清潔能源天然氣有助于國家提出的2060年前實現(xiàn)碳中和的目標。小明同學用他家的天然氣灶將質(zhì)量為2kg，初溫為15℃的水加熱到95℃，水吸收的熱量是_______J：若此過程的熱效率為40%，則此過程消耗天然氣_______m3。(水的比熱容為4．2103J/(kg·℃)，天然氣熱值為4.2107/m3)【答案】【詳解】[1]水吸收的熱量是故水吸收的熱量是。[2]若此過程的熱效率為40%，則天然氣的釋放的熱量為則天然氣的體積為則天然氣的體積為。(2021·廣西中考真題)若汽車在平直公路上內(nèi)勻速行駛了，消耗汽油。發(fā)動機的輸出功率為。汽油熱值為。求：(1)汽車行駛的速度；(2)汽車牽引力做的功；(3)汽車發(fā)動機的效率。【答案】(1)；(2)；(3)【詳解】解(1)汽車行駛的速度(2)汽車牽引力做的功(3)汽油完全燃燒釋放的熱量為汽車發(fā)動機的效率(2020龍東)目前長沙城區(qū)的老居民小區(qū)正在進行水路改造，改造中用到了一種打孔工具——沖擊鉆。沖擊鉆工作時，鉆頭在電動機的帶動下不斷地沖擊墻壁，打出圓孔，如圖所示。沖擊鉆在工作過程中，其能量轉(zhuǎn)化關(guān)系是()A．內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能B．內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能C．只有機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化D．有電能、機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化【答案】D【解析】沖擊鉆工作時，鉆頭在電動機的帶動下，先將電能轉(zhuǎn)化為機械能；當鉆頭在電動機的帶動下不斷地沖擊墻壁時，部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以沖擊鉆在工作過程中，其能量轉(zhuǎn)化關(guān)系是：有電能、機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化，故選D。(2021年貴州省遵義市中考物理試題)有人設(shè)想的“永動機”如圖所示。下列對該裝置開始轉(zhuǎn)動后的分析正確的是()A．裝置所具有的機械能始終不變B．如果沒有能量補充，裝置最終會停下來C．根據(jù)能量守恒定律，裝置可以一直轉(zhuǎn)動下去D．裝置中小球的動能和重力勢能不會相互轉(zhuǎn)化【答案】B【詳解】ABC．由于裝置運轉(zhuǎn)過程中需要克服摩擦做功，裝置所具有的機械能會不斷減小，如果沒有能量補充，裝置最終會停下來，故AC錯誤，B正確；D．裝置中小球的動能和重力勢能不斷地發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，故D錯誤。故選B。兩個相同的容器中分別裝滿了質(zhì)量相同的甲、乙兩種液體，用同一熱源分別加熱。液體溫度與加熱時間關(guān)系如圖所示，根據(jù)圖象分析()。A．如果升高相同的溫度，兩液體吸收的熱量相同；B．甲液體的比熱容小于乙液體的比熱容；C．甲液體的內(nèi)能比乙的大；D．加熱時間越長，液體分子運動越慢【答案】B?！窘馕觥緼、由圖象可以看出：升高相同溫度時，甲需要的時間較短，也就是甲需要的熱量少。故A錯誤；B、已知兩種液體質(zhì)量相等，相同熱源加熱說明相同時間提供的熱量相等。由圖象可以看出：在吸收熱量相同時，甲液體升高的溫度更大，由公式知，甲液體比熱較小。故B正確；C、兩種液體雖然質(zhì)量和初溫度相同，但是不同物質(zhì)，內(nèi)能多少不能比較。故C錯誤；D、加熱時間越長，內(nèi)能越大，液體分子運動越劇烈，故D錯誤。故選：B。(2020鄂州)夜幕下的廣場，孩子們都喜歡騎上能發(fā)光的滑板車遛彎，這種滑板車在人的助力下可以滑行起來，同時輪子會發(fā)光，停下來時就不發(fā)光。關(guān)于這種滑板車發(fā)光的原理，從能量轉(zhuǎn)化的角度分析正確的是()A．機械能轉(zhuǎn)化為電能，再轉(zhuǎn)化為光能B．電能轉(zhuǎn)化為機械能，再轉(zhuǎn)化為光能C．機械能轉(zhuǎn)化為光能，再轉(zhuǎn)化為電能D．光能轉(zhuǎn)化為機械能，再轉(zhuǎn)化為電能【答案】A【解析】人運動時具有機械能，而輪子發(fā)光需要電能，所以滑板車發(fā)光的能量轉(zhuǎn)化是：機械能轉(zhuǎn)化為電能，電能再轉(zhuǎn)化為光能。故A正確，BCD錯誤。故選A。(2020棗莊)關(guān)于熱機的效率，下列說法正確的是()A．在做功同樣多的情況下，熱機的效率越高消耗的燃料越多B．一般情況下柴油機的效率比汽油機的高C．熱機的效率越高說明做功越快D．熱機損失的能量中，廢氣帶走的能量較少，主要是由于機械摩擦損失的【答案】B【解析】A．熱機的效率越高，做有用功與燃料完全燃燒放出的熱量的比值越大，即在做功相同的情況下，消耗的燃料較少，或消耗相同的燃料，做功較多，故A錯誤。B．一般情況下柴油機的效率比汽油機的高，多用在重型機器上，故B正確；C．熱機的效率是有用功與燃料完全燃燒放出的熱量的比值，熱機的效率越高說明有用功占的比值越大，功率表示做功的快慢，功率越高說明做功越快，效率和功率是兩個不同的物理量，二者之間沒有必然聯(lián)系，故C錯誤；D．根據(jù)內(nèi)燃機的能量流向，熱機損失的能量中，廢氣帶走的能量較多，故D錯誤。故選B。(2020·江蘇省蘇州吳江市松陵第一中學)如圖1所示，用相同規(guī)格的加熱器給初溫均為60℃的甲、乙兩種液體加熱(m甲＞m乙)至沸騰。若不考慮熱量的損失，液體的溫度﹣加熱時間的圖線如圖2所示。則下列說法正確的是()A．液體的沸點與質(zhì)量有關(guān)B．甲液體的內(nèi)能先增加后不變C．甲液體的比熱容比乙液體的小D．加熱到3min，甲液體吸收熱量更多【答案】C【解析】A．液體的沸點與氣壓的大小有關(guān)，與液體的質(zhì)量無關(guān)，故A錯誤；B．甲物體一直在吸收熱量，所以內(nèi)能一直在增加，故B錯誤；C．由圖2可知，在1min內(nèi)，甲乙變化圖象是重合的，即甲乙吸收相同的熱量，升高相同的溫度，由于甲的質(zhì)量大于乙的質(zhì)量，根據(jù)可知，甲的比熱容小于乙的比熱容，故C正確；D．加熱時間相同，則吸收的熱量相同，故D錯誤。故選C。(2020南充)若一輛小汽車一年行駛一萬公里，消耗1t汽油，這次汽油完全燃燒放出________J的熱量；某次行駛過程中，該汽車汽油機曲軸的轉(zhuǎn)速為3600r/min，在1s內(nèi)汽油機對外做功________次(q汽=4.6×107J/kg)。【答案】30【解析】[1]這次消耗的汽油為，根據(jù)公式可算出汽油完全燃燒放出的熱量為故汽油完全燃燒放出的熱量為。[2]該汽車汽油機曲軸的轉(zhuǎn)速為，內(nèi)燃機做一次功，曲軸轉(zhuǎn)動兩次，某次行駛過程中，該汽車汽油機曲軸1s內(nèi)轉(zhuǎn)動60次，則該汽車1s內(nèi)油機對外做功30次。(2020綿陽)川人愛吃辣，色香味俱佳的紅油辣子是川人家常必備。紅油辣子制作關(guān)鍵是對油溫的控制，用菜油制作紅油辣子的最佳溫度為150℃。用沼氣將0.1kg菜油從室溫17℃加熱到制作紅油辣子的最佳溫度，則菜油吸收了_______J的熱量，燃燒了________m3的沼氣。已知沼氣燃燒釋放的熱量有50%被菜油吸收，沼氣熱值取1.9×107Ｊ/m3，?。悴擞?2.0×103J·(kg·℃)-1?！敬鸢浮?.66×1042.8×10-3【解析】[1]采油吸收的熱量為[2]燃燒沼氣需要釋放的熱量為需要燃熱的沼氣體積為(2021年貴州省遵義市中考物理試題)如圖所示是某種固態(tài)物質(zhì)加熱變成液態(tài)時溫度隨時間變化的曲線，由圖可知，該物是___________(選填“晶體”或“非晶體”)，該物質(zhì)在CD段的比熱容___________AB段的比熱容?！敬鸢浮烤w大于【詳解】[1]從圖中可以看出，該物質(zhì)熔化過程中溫度保持0℃不變，所以該物質(zhì)是晶體。[2]該物質(zhì)在CD段與AB段的質(zhì)量相等。從圖中可以看出，該物質(zhì)在CD段被加熱的時間與AB段被加熱的時間一樣多，說明該物質(zhì)在CD段吸收的熱量與AB段吸收的熱量一樣多，物質(zhì)在CD段升高的溫度比AB段升高的溫度少。由得，該物質(zhì)在CD段的比熱容大于AB段的比熱容。(2021年黑龍江省龍東地區(qū)中考物理試題)小琦家新安裝了一臺容積為0.5m3的太陽能熱水器，加滿水后，經(jīng)過4h陽光的照射水溫由原來的25℃升高到45℃(已知:水的比熱容c=4.2×103J/(kg·℃)、焦炭的熱值q=3.0×107J/kg、水的密度ρ=1.0×103kg/m3)。問:(1)在這4h內(nèi)水吸收的熱量為多少焦耳?(2)若這些熱量由效率為20%的火爐燃燒焦炭來提供，則需要燃燒多少千克的焦炭?【答案】(1)；(2)【詳解】解(1)水吸收的熱量為(2)燃燒焦炭所釋放的能量需要燃燒焦炭的質(zhì)量為(2021年江蘇省徐州市中考物理試題)閱讀文，回答文后問題。航速優(yōu)化化石燃料的廣泛應(yīng)用加快了人類文明的進程，但同時也污染了環(huán)境.因為大量燃燒化石燃料使大氣中CO2濃度增加，引起溫室效應(yīng)而導致全球變暖。人們意識到環(huán)境保護的重要性，開始從各個方面著手減少碳排放．船舶航行大多使用柴油發(fā)動機，航行時受到的阻力通常和航行速度的平方成正比。降低航速可以大大減小航行阻力，發(fā)動機對推進設(shè)備做功的功率即推進功率就會大大減小，從而減少燃油消耗。但航速不是越小越好，因為船舶航行過程中除了推進設(shè)備，還有其他輔助設(shè)備工作，需要發(fā)動機做功。航速減小后，一段航程所需的航行時間就會延長，雖然推進功減少，但輔助功增加了。發(fā)動機要做的功