12-4机械能与内能的相互转化(作业)（解析版）

12.4机械能与内能的相互转化一、单选题1．下列说法正确的是（）A．燃料的热值与燃料燃烧情况无关B．容易燃烧的燃料的热值一定大C．煤的热值大于干木柴的热值，燃烧煤放出的热量比燃烧干木柴放出的热量一定多D．1kg的煤的热值是2kg煤的热值的一半【答案】A【解析】A．燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧情况无关，故A正确；B．热值大小与燃料是否容易燃烧无关，故B错误；C．煤的热值比干木柴大，说明1kg的煤完全燃烧放出的热量比1kg干木柴完全燃烧放出的热量多，本选项的说法中两者质量不一定相等，故C错误；D．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，故D错误。故选A。2．下列实验中，通过做功的方式改变物体内能的是（）A．向饮料中加冰块，饮料温度降低B．盛夏，阳光曝晒路面，路面温度升高C．寒冬，用热水袋暖手，手感到温暖D．用锯锯木头，锯条温度升高【答案】D【解析】A．向饮料中加冰块，饮料温度降低，是通过热传递的方式改变饮料的内能，故A不符合题意；B．阳光曝晒路面，路面温度升高，是通过热传递的方式改变路面的内能，故B不符合题意；C．用热水袋暖手，手感到温暖，是通过热传递的方式改变手的内能，故C不符合题意；D．用锯锯木头，锯条温度升高，是通过做功的方式改变锯条的内能，故D符合题意。故选D。3．关于的理解,下列说法中正确的是A．热值与燃料完全燃烧放出的热量成正比B．若燃料燃烧不充分时，热值将减小C．当燃料未燃烧时,其热值为零D．某种燃料的热值大小与是否充分燃烧无关【答案】D【解析】A.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，与热量无关，不符合题意；B.热值的大小只与燃料的种类有关，与燃烧程度无关，不符合题意；C.热值是燃料的一种特性，与燃料是否燃烧无关，不符合题意；D.热值是由燃料本身特性决定的，与燃料是否充分燃烧无关，符合题意；故选D.【点睛】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．4．对于图中所示的四幅图，下列说法中正确的是（）A．甲图中软木塞飞出时，管内水蒸气的内能减小，温度下降B．乙图中一定质量的冰在熔化过程中，温度升高，内能增加C．丙图中活塞向上运动是内燃机的压缩冲程，将内能转化为机械能D．丁图中小朋友下滑时，重力势能转化为动能，机械能总量不变【答案】A【解析】A．甲图中软木塞飞出时，管内水蒸气的内能减少，转化为木塞的机械能，温度降低，故A正确；B．冰是晶体，乙图中一定质量的冰在熔化过程中，吸收热量，温度不变，内能增加，故B错误；C．丙图中活塞向上运动时，进气门关闭，排气门打开，是内燃机的排气冲程，故C错误；D．丁图中小朋友下滑时，克服摩擦做功，机械能转化为内能，故D错误。故选A。5．如图所示的实验或机器均改变了物体的内能，其中与另外三个改变内能方法不同的是（）A．观察水的沸腾 B．空气推动塞子时，内能减少C．空气被压缩时内能增大 D．内燃机压缩冲程【答案】A【解析】改变内能的两种方法：做功和热传递．选项A是通过热传递的方式改变内能，改变了水的温度；选项B、C、D是通过做功的方式改变内能，A符合题意．6．我们学习了热机的相关知识，图中是汽油机上作的四个冲程的示意图，其中表示做功冲程的是（）A． B．C． D．【答案】C【解析】A．图中一个气门关闭，一个气门打开，活塞向下运动，是吸气冲程，故A不符合题意；B．图中气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，机械能转化为内能，故B不符合题意；C．图中两个气门都关闭，活塞向下运动，是做功冲程，内能转化为机械能，故C符合题意；D．图中一个气门关闭，一个气门打开，活塞向上运动，是排气冲程，故D不符合题意；故选C。7．小明用酒精灯将质量为100g、初温为20℃的水加热到90℃（未沸腾），共燃烧了7g酒精[c水=4.2103J/（kg℃，酒精的热值为q=3107J/kg]。则（）A．水吸收的热量是2.94×107J，效率为14%B．水吸收的热量是2.94×104J，效率为14%C．水吸收的热量是2.94×107J，效率为1.4%D．水吸收的热量是2.94×104J，效率为1.4%【答案】B【解析】AC．水吸收的热量是故A错误；C错误；BD．燃料完全燃烧释放的热量为效率为故B正确；D错误。故选B。8．汽车已经成为现代生活不可缺少的一部分，汽车多数采用汽油机作为发动机，如图是四冲程汽油机的工作循环示意图，下列说法中错误的是（）A．汽油机一个工作循环正确的顺序是：丁甲丙乙 B．甲冲程中的能量转化是：机械能转化为内能C．丙冲程中存在的能量转化是：化学能转化为内能 D．依靠飞轮惯性完成的冲程是：乙、丙、丁冲程【答案】D【解析】A．由图可知，甲是压缩冲程，乙是排气冲程，丙是做功冲程，丁是吸气冲程，故汽油机一个工作循环正确的顺序是丁甲丙乙，故A正确，不符合题意；B．甲是压缩冲程，将机械能转化为内能，故B正确，不符合题意；C．丙是做功冲程，该冲程中将燃料的化学能转化为内能，内能转化为机械能，故C正确，不符合题意；D．吸气冲程、压缩冲程和排气冲程活塞运动靠飞轮的惯性，所以依靠飞轮惯性完成的冲程是甲、乙、丁冲程，故D错误，符合题意。故选D。9．如图为柴油机的四个冲程示意图，但顺序不对，下列相关说法不正确的是（）A．甲图冲程中是吸气冲程，吸进气缸的只有空气B．乙图冲程中燃料释放的能量绝大部分转化为机械能C．在一个工作循环内，正确的顺序是甲→丙→乙→丁D．若它的曲轴转速是1800r/min，则每钟对外做功15次【答案】B【解析】A．甲图：进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，柴油机吸入气缸的只是空气，故A正确，不符合题意；B．乙图：气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，将内能转化为了机械能，大部分能量热散失、用来克服摩擦做功，不是能量绝大部分转化为机械能，故B错误，符合题意；C．丙图：气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，丁图：排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，在一个工作循环内，正确的顺序是甲→丙→乙→丁，故C正确，不符合题意；D．四冲程柴油机的转速为1800r/min，说明1s内汽油机曲轴的转动30r，一个工作循环中，曲轴转动两周，对外做功一次，1s内曲轴转动30r，对外做功15次，故D正确，不符合题意。故选B。10．如图所示，甲、乙、丙三图的装置完全相同，燃料的质量相同，烧杯内液体的初温与质量也相同，不考虑热量损失．下列选择正确的是A．对比甲乙两图，如果燃料2的热值较高，最终乙图液体内能较大B．对比甲丙两图，如果液体b比热容比液体a大，那么要升高相同温度，甲图装置需要时间较长C．对比乙丙两图液体最终升温可以比较两种液体的比热容D．对比乙丙两图，如果液体b最终升温较高，说明燃料1的热值较大【答案】A【解析】A、甲乙两图液体的初温与质量相同，且燃料的质量相同，若燃料2的热值较高，最终燃料2放出的热量多，则乙图液体吸收的热量更多，液体的末温更高，所以内能更大，故A正确；B、甲丙燃料相同，相同时间内放出的热量相同；由Q吸＝cm△t可知，若液体b比热容比液体a大，那么要升高相同温度，液体b需要吸收的热量多，加热时间长，即丙图装置需要时间较长，故B错误；C、通过液体最终升温来比较比热容的大小要控制吸收的热量相等，乙丙两图中燃料种类不同（热值不同），最终放出的热量不相等，液体吸收的热量不相等，不能比较比热容大小，故C错误；D、对比乙丙两图，液体a、b的比热容大小关系未知，如果液体b最终升温较高，液体b吸收的热量不一定多，说明燃料1放出的热量不一定多，故不能说明燃料1的热值较大，故D错误．故选A．11．1964年人类制成了世界上第一盏用海浪发电的航标灯，如图所示是它的气室示意图。它是利用海浪上下起伏的力量将空气吸入气室，压缩后再推入工作室，然后被压缩的空气推动涡轮机带动发电机发电。下列说法正确的是（）A．当K1关闭，K2开启时，空气的内能转化为海水的机械能B．当K1关闭，K2开启时，海水的机械能转化为空气的内能C．当K1开启，K2关闭时，空气的内能转化为海水的机械能D．当K1开启，K2关闭时，空气的内能转化为涡轮机的机械能【答案】D【解析】AB．当K1关闭，K2开启时，空气进入气室，空气内能与海水机械能间不存在转化关系，故AB错误；CD．当K1开启，K2关闭时，压缩空气进入工作室推动涡轮机转运，空气的内能转化为涡轮机的机械能，故C错误，D正确。故选D。12．活塞式打气筒为自行车轮胎打气的过程中，会发现气筒的筒壁发热。筒壁发热现象的产生，有两个方面的原因：a、打气过程中活塞与筒壁之间不断地克服摩擦做功使筒壁的内能增加、温度升高；b、打气时活塞压缩气体做功使气体的内能增加，升温的气体通过热传递使筒壁温度升高。针对哪一个是主要原因问题，小明设计了如下实验：先测出打气前筒壁的温度为t0，再将打气筒不与轮胎相连空打气适量的n次后测出筒壁温度为t1，待筒壁温度恢复t0后，再将打气筒与轮胎相连，在相同的时间内打相同的n次后测出筒壁温度为t2。下列相关说法中正确的一项是（）A．若t2＞t1说明a是主要原因 B．若t1＞t2说明a是主要原因C．若t2-t0＞t1-t0说明b是主要原因 D．若t2-t1＞t1-t0说明b是主要原因【答案】D【解析】将打气筒不与轮胎相连空打气适量的n次后测出筒壁温度为t1，此时筒壁温度变化主要是由因为活塞与筒壁之间不断地克服摩擦做功使筒壁的内能增加、温度升高，此时温度变化量为，将打气筒与轮胎相连，在相同的时间内打相同的n次后测出筒壁温度为t2，此时温度变化是活塞与筒壁之间不断地克服摩擦做功和打气时活塞压缩气体做功使气体的内能增加，升温的气体通过热传递使筒壁温度升高共同作用，此时因打气时活塞压缩气体做功使气体的内能增加，升温的气体通过热传递使筒壁温度升高导致的温度变化量为，即，所以若说明b是主要原因，若说明a是主要原因。故选D。二、填空题13．长征五号运载火箭在海南文昌首飞成功，正式拉开我国载人航天工程“第三步”任务的序幕。火箭使用液态氢作为燃料，主要利用液态氢的_______大；在加速升空的过程中，运载火箭机械能_______（变大/变小/不变）。【答案】热值变大【解析】[1]火箭用液态氢作为燃料是利用其热值大的特点，因为与其它燃料相比较，燃烧相同质量时，液态氢放出的热量更多。[2]火箭加速升空时，质量不变，但速度变大，高度变高，所以动能和重力势能都变大，那么其机械能变大。14．某电动汽车的电源由7000节电池组成，每节电池质量为，给该电源充电时，主要是将________能转化成________能。该电源的能量密度为，则该电源存储的电能为________J，这些电能与完全燃烧________kg汽油释放的能量相等。（）【答案】电化学7.28【解析】[1][2]给该电源充电时，电源相当于用电器，主要是将电能转化成化学能存储起来。[3]该电源存储的电能为[4]根据热值计算公式可知15．如图所示，甲、乙两图中的装置完全相同。燃料1和燃料2的质量都是10g，烧杯内装有质量相同的同种液体。利用甲、乙两图比较不同燃料的热值时，通过比较______就可比较两种燃料燃烧放出热量的大小。能不能根据液体吸收的热量和燃料的质量确定燃料的热值？______，理由是______。【答案】液体升高的温度不能燃料燃烧放出的热量没有完全被液体吸收（或热量有损失）【解析】[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，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断大小，所以利用甲、乙两图比较不同燃料的热值时，应比较液体升高的温度。[2][3]在图甲中，若已知水吸收的热量和酒精的质量，计算出了酒精的热值，这种方法不可靠，因为加热的过程中燃料燃烧放出的热量没有完全被液体吸收。16．某插秧机使用的是四冲程汽油机，如图是汽油机的______冲程，如果该汽油机飞轮的转速是3600r/min，则汽油机每秒钟对外做功_______次；某次插秧机消耗汽油0.21kg，若这些汽油完全燃烧，被46kg、初温为10℃的水全部吸收，则水温升高到______℃。（q汽油=4.6×107J/kg、c水=4.2×103J/(kg·℃)）【答案】做功3060【解析】[1]图中火花塞点火，是做功冲程。[2]飞轮的转速是3600r/min即60r/s，飞轮转动两周，燃气对外做功一次，所以汽油机每秒钟对外做功30次。[3]汽油完全燃烧放热水温升高末温为17．如图1是汽油机的___________冲程，一台四冲程汽油机每秒钟做功20次，则它的飞轮转速为___________r/min；某品牌汽车在某路段以1500N的恒定牵引力匀速行驶80km，牵引力做的功是___________J；如果发动机将获得的机械能用来推进汽车行驶做功的效率为80%，汽车汽油机的能量流程图如图2所示，则此次运行过程中需要完全燃烧___________kg的汽油（汽油的热值为q=5.0×107J/kg）。【答案】排气24001.2×10810【解析】[1]活塞向上运动，右边阀门打开，所以是排气冲程。[2]四冲程汽油机每秒内对外做功20次，因为一个工作循环飞轮转2圈，完成4个冲程，做功1次，所以1s内，飞轮转40圈，1min飞轮转动的圈数为2400圈。[3][4]牵引力对汽车做的功汽油产生的总能量燃烧汽油的质量为18．小明一家驾车旅行，（1）加油时，闻到汽油味，说明分子在______；（2）图示为车发动机的一个冲程，其能量转化情况是______；（3）若车的总质量为1.5t，匀速直线行驶9km，所受阻力为车重的0.1倍，完全燃烧汽油1L，则1L汽油完全燃烧放出的热量是______J，车所受牵引力是______N，车的工作效率是______%。（ρ汽油=0.8×103kg/m3；q汽油=4.5×107J/kg；g取10N/kg）【答案】永不停息地做无规则运动机械能转化为内能1.5×103N37.5%【解析】（1）[1]给汽车加油时，会闻到汽油味，从物理学角度来看，属于扩散现象，这个现象表明这汽油分子在做无则规运动。（2）[2]进气门、排气门关闭，活塞上移，是压缩冲程，机械能转化为内能。（3）[3][4][5]1L汽油质量为1L汽油完全燃烧放出的热量是车重力G=m1g=1500kg×10N/kg=1.5×104N因为匀速，牵引力等于阻力为F=f=0.1G=0.1×1.5×104N=1.5×103N机械功为W=Fs=1.5×103N×9000m=1.35×107J效率为19．某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10kg的水加热，同时绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线，若在6min内完全燃烧了0.2kg的煤，水的比热容为4.2×103J/（kg.℃），煤的热值为3×107J/kg.煤完全燃烧产生的热量________J；在烧水过程中，________热效率最高（选填“0～2min”、“2～4min”或“4～6min”），其值为________.【答案】6×1060～2min63%【解析】试题分析：煤油完全燃烧产生的热量；从图像看出在0—2分钟时，热效率最高；热效率．考点：比热容热值热值效率20．(1)质量为20kg的水，初温20℃，现温度升高50℃需要吸收热量_____J，这些热量如果完全由煤气燃烧来提供，至少需_____kg的煤气。（水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），煤气的热值4.2×107J/kg）。(2)如图所示是小李同学在一个标准大气压下探究某物质熔化时温度随时间变化的图象，第6min时的内能_____第8min时的内能（选填“大于”、“等于”或“小于”）；该物质在CD段的比热容是AB段比热容的_____倍（被加热物质的质量和吸、放热功率不变）。【答案】4.2×1060.1小于2【解析】(1)[1]水吸收的热量：Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg⋅℃)×20kg×50℃=4.2×106J，[2]由题意可知，煤气完全燃烧放出的热量：Q放=Q吸=4.2×106J，由Q放=mq可得完全燃烧煤气的质量：m′===0.1kg。(2)[3]晶体熔化过程要吸收热量，内能增加。所以第6min时的内能小于第8min时的内能；[4]根据图中坐标信息可知，该物质在AB段温度升高10℃，被加热4min；在CD段温度升高5℃，被加热4min；则该物质在AB段吸热与CD段吸热之比为1:1，根据Q=cm△t可得，====，所以该物质在CD段的比热容是AB段比热容的2倍。21．阅读短文，回答问题。内燃机是将燃料燃烧释放出来的内能，转变成有用机械能的一种能量装置。内燃机中的燃料与空气混合、燃烧，产生高温、高压的工作气体，推动活塞通过连杆、曲轴箱向外输出机械功，这一能量转变过程完全在发动机内部完成。内燃机有热效率高、结构紧凑，机动性强，运行维护简便等优点；世界上内燃机的拥有量大大超过任何其他的热力发动机。内燃机对燃料要求高，不能直接燃用劣质燃料和固体燃料；因间歇换气及制造的困难，单机功率的提高受到限制，现代内燃机的最大功率一般小于4万千瓦，而蒸汽机的单机功率可以高达数十万千瓦；内燃机不能反转，其工作过程中产生的噪声和废气严重污染着环境。(1)内燃机工作过程，将燃料燃烧释放出来的__能，转化为有用的__能。(2)蒸汽机__（选填“是”或“不是”）内燃机，内燃机的最大功率不超过__kW。(3)内燃机具有结构紧凑、热效率高、__等优点，不能反转、不能直接燃用劣质燃料和固体燃料等不足；工作过程中产生的__严重污染着环境。【答案】内机械不是4×104机动性强或运行维护简便噪声和废气【解析】(1)[1]内燃机工作过程，燃料燃烧产生高温高压气体，将化学能转化成内能。[2]高温高压气体推动活塞做功，将内能转化成机械能。(2)[3]蒸汽机的燃料不在气缸内燃烧，不是内燃机。[4]由题干中的信息可知，内燃机的最大功率一般小于4万千瓦。(3)[5]由题意知：内燃机具有结构紧凑、热效率高、机动性强，运行维护简便等优点。[6]内燃机工作过程中会产生噪声和废气，严重污染着环境。三、实验题22．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料及烧杯内的液体质量也相同。比较不同物质的比热容，应选择___________两图的装置进行实验；比较不同燃料热值的实验中，同时点燃燃料后，需等待燃料___________（选填“燃烧相同时间”或“充分燃烧完毕”），然后通过观察升高的温度来比较两种燃料热值大小，实验过程是通过___________方式使液体内能增加的。【答案】甲丙充分燃烧完毕热传递【解析】[1]比较不同物质的比热容即比较吸热能力不同，应选择燃料相同、而相同质量的不同物质作为吸热物质，故选用甲丙两图的装置进行实验。[2][3]比较不同燃料热值的实验中，同时点燃燃料后，需等待燃料充分燃烧，通过观察同种液体中温度计示数的上升高低来比较两种燃料热值大小。实验过程中，通过热传递的方式改变液体的内能。23．小明在“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”实验中。实验装置如图甲、乙所示，烧杯盛入适量的水。(1)实验中除了酒精和碎纸片的质量应该相等之外还应保持________相同（举出一条即可）；(2)实验中通过比较_______来比较酒精和碎纸片燃烧放出的热量不同；(3)根据表格中记录的实验数据可知酒精和碎纸片这两种燃料中，热值较大的是_______。燃料加热前的水温/℃燃料燃尽后的水温/℃酒精1535碎纸片1525【答案】烧杯内水的质量水升高的温度酒精【解析】[1]为了比较相同质量的酒精和碎纸片，燃烧时放出热量的多少必须控制二者的质量相等，烧杯内水的质量相等，两个烧杯相同。[2]实验中用酒精和碎纸片燃烧给水加热，可通过水升高的温度来比较酒精和碎纸片放出的热量多少。[3]相同质量的酒精和碎纸片燃烧放热，酒精燃烧放出的热量可以将水的温度升高20℃，碎纸片燃烧放出的热量可以将水的温度升高10℃可见酒精的热值大于碎纸片的热值。24．小明和小辉学习了燃料的热值后，他们一起设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系，他们组装了如图甲和乙所示的装置进行实验，记录结果如表：(1)为了保证实验结论的可靠性，小明和小辉选择了两套完全相同的装置，并且控制油的质量以及水的质量___________。但对于两杯水的初温他们的看法却不同。请将下列他们的想法补充完整。燃料加热前的水温/℃燃料燃尽后水温/℃煤油2544菜籽油2534①小辉认为实验中是直接用___________来表示煤油和菜籽油放出热量的多少。所以，实验中两杯水的初温可以不同。②小明认为因为探究过程中他们采用了___________法，所以只有燃料的种类不同，其他因素都必须控制相同。如果两杯水的初温不同，那么水的蒸发快慢以及水与周围环境的温差都不相同，于是两杯水的___________就不相同，就有可能会出现燃料燃烧放出的热量多，而水吸收的热量少、水温变化低的情况。所以，实验时必须控制水的初温相同。(2)根据他们的实验记录，你认为煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大是___________。【答案】相等水温升高的多少控制变量法散热煤油【解析】(1)[1]为了保证实验结论的可靠性，小明和小辉选择了两套完全相同的装置，并且控制油的质量以及水的质量相等。[2]质量相同的水，温度变化越大，说明吸收热量越多，所以实验中通过水温升高的多少来表示煤油和菜籽油放出热量的多少。[3]要探究不同燃料热值的大小，应使其它条件相同，只有燃料的种类不同，即用到控制变量法。[4]根据热传递的条件，水温与周围环境温度相差越大，越容易发生热传递，若水的初温不同，便可造成水的散热情况不同，所以实验中应控制水的初温相同。(2)[5]根据表格中数据，相同质量的两种燃料燃烧完后，用煤油加热的水温升高较大，说明煤油放出的热量较多，即煤油的热值较大。25．小明用如图所示装置“比较a和b燃料的放热本领”，实验中：(1)所需用来测量的工具除了温度计、秒表之外还需要______；(2)实验前需要控制a和b燃料的______、烧杯中液体的______和______相同；(3)准备实验时发现温度计接触了杯底，需适当调节支架______（A/B）的位置；(4)实验中，在燃料燃烧时记录烧杯中液体温度随时间变化的数据，并将数据描画在坐标图中（如图乙所示）。图像中CD段表示烧杯中液体正在______（填物态变化名称）；由图像可知______（a/b）燃料的热值较大；(5)小明把烧杯中液体吸收的热量作为燃料放出的热量来计算燃料的热值，则计算结果偏______（大/小）。【答案】天平质量质量种类A汽化a小【解析】(1)[1]实验中需要测量的烧杯中液体的质量、温度变化情况以及被加热的时间，因此实验中需要的测量工具有天平、温度计以及秒表。(2)[2][3][4]要比较a、b燃料的放热本领，应该使a、b为不同的燃料，且控制a、b燃料的质量相同、烧杯中液体的质量、种类相同。(3)[5]准备实验时发现温度计接触了杯底，说明固定温度计的支架绑的太低，应适当调节支架A的位置。(4)[6]图像中CD段表示烧杯中液体在不断吸热发生汽化的过程。[7]由乙图可以看出：相同质量的同种液体在被a、b两种燃料加热相同的时间，被a燃料加热的液体温度升高的比较快。由得，被a燃料加热的液体吸收的热量比较多，说明a燃料释放的热量比b燃料多。由于a、b燃料的质量相同，由得，a燃料的热值比较大。(5)[8]燃料放出的热量除了用来加热烧杯中的液体，还有部分被周围空气中、烧杯和加热装置吸收，因此小明把烧杯中液体吸收的热量作为燃料放出的热量来计算燃料的热值，计算结果偏小。26．如图甲所示，是“探究不同物质吸热升温的规律”实验装置，在两个相同的烧杯中，分别装有水和煤油，用相同的酒精灯分别对它们加热相同的时间。实验数据记录画成图象如图乙：（1）实验中应保证水和煤油的__________（选填“质量”或“体积”）相同，实验中选用相同的酒精灯对水和煤油加热相同时间，水吸收的热量__________（选填“大于”、“等于”或“小于”）煤油吸收的热量；（2）对水和煤油加热相同的时间后，可以观察到水升高的温度__________（选填“高于”、“等于”或“低于”）煤油升高的温度；（3）实验表明，______（选填“水”或“煤油”）的吸热能力更强，在物理学中，我们用比热容这一物理量来描述物质的这种特性，已知水的比热容是4.2×103J/（kg⋅℃），请根据图中数据计算出煤油的比热容是__________J/（kg⋅℃）；（4）小明又利用如图丙所示的两套相同装置，分别在两个燃烧皿中放入质量相同的不同燃料，点燃后加热质量相等的水，通过比较燃料__________（选填“燃烧相同时间”或“全部燃烧”）后温度计示数的变化，来判断两种燃料热值的大小。实验数据记录如表：根据表中数据，计算出碎纸片的热值是__________J/kg。燃料加热前水温/℃燃料燃尽时水温/℃燃料的热值/J⋅kg-1酒精25452.4×106碎纸片2535/【答案】质量等于低于水2.1×103全部燃烧1.2×106【解析】(1)[1]在此实验中，在两个相同的烧杯中应加入初温相同、质量相同的水和煤油。[2]用相同的电热器对水和煤油加热相同的时间，加热器放出的热量相同，则物质吸收的热量是相同的。(2)[3]根据表格中的数据可知，质量相同的水和煤油，吸收相同的热量后，煤油升高的温度更高，水的温度更低。(3)[4]根据表中的数据可知，相同质量的水和煤油，水升高的温度小于煤油升高的温度，因此水吸热的能力更强。[5]由图乙知，升高相同的温度，水用的时间是煤油的2倍，即吸收的热量是煤油的2倍，根据，在质量、升温相同的情况下，比热容与Q成正比，故煤油的比热容是×4.2×103J/(kg·℃)=2.1×103JJ/(kg·℃)(4)[6]比较不同燃料热值的实验中，同时点燃料后，需等待燃料完全燃烧，通过观察温度计示数的示数上升来比较两种燃料热值大小。[7]相同质量的酒精和碎纸片燃烧放热，酒精燃烧放出的热量可以将水的温度升高20℃，碎纸片燃烧放出的热量可以将水的温度升高10℃，即酒精完全燃烧放出的热量是碎纸片完全燃烧放出热量的2倍，根据Q=mq可知，酒精的热值是碎纸片的2倍，所以碎纸片的热值为1.2×106J/kg。27．为了比较两种燃料的热值，小明采用如图甲所示的两套完全相同的装置进行实验，烧杯内水的初温和质量相同，实验中忽略热量的损失。(1)实验前调整铁夹A的位置，其目的是使______（石棉网/温度计）处于适当的高度；(2)实验中应控制燃料燃烧的______（时间/质量）相同，根据______比较燃料燃烧放出热量的多少；(3)小明选用了燃料a和燃料b进行实验。当燃料燃尽时，小明记下了各个时刻烧杯中水温，绘制了图乙的图像，则可初步判断燃料______的热值大；(4)另一组的小华也用图甲的两套完全相同的装置进行实验，比较燃料c和燃料d的热值，并重新在烧杯内加入初温和质量相同的水，在燃料烧完后也画出了水的温度随时间变化的图像如图丙所示。燃料c在6min时水就沸腾了，造成水过早沸腾的原因可能是______。分析图像可知燃料c燃烧10min放出的热量______（大于/等于/小于）燃料d燃烧15min放出的热量；(5)你认为根据丙图像______（能/不能）比较两种燃料热值的大小。【答案】石棉网质量温度计上升的示数b水的初温偏高（水的质量偏少或燃料质量偏多等合理给分）大于能【解析】(1)[1]实验时要用火焰的外焰加热；调整铁夹A的位置，其目的是使石棉网处于适当的高度，方便用外焰加热。(2)[2][3]实验中应控制燃料燃烧的质量相同，通过比较温度计上升的示数来比较燃料燃烧放出热量的多少。(3)[4]由图乙知道，当燃料燃尽时，图线b的温度变化大，说明相同质量的a、b燃料完全燃烧时b放出的热量多，则b的热值大。(4)[5]燃料c在6min时水就沸腾了，说明水吸收的热量多，造成水过早沸腾的原因可能是燃料c的燃烧过程比较快。[6]由图丙知道，燃料c燃烧10min放出的热量已经使水沸腾，燃料d燃烧15min放出的热量没有使水沸腾，表明c放出的热量多。(5)[7]由图丙知道，两种燃料全部燃尽时，c燃料使水升高的温度更大，则c的热值大，故能比较热值的大小。28．为了比较两种未知燃料的热值以及两种末知液体的比热容的大小，小明同学设计的实验如图所示，甲、乙、丙三图中装置完全相同。燃料的质量都是10g，烧杯内的液体初温相同，当燃料燃烧完时（烧杯内的液体均未沸腾），立即读取相应温度计的读数，分别为T甲、T乙、T丙，且有T甲>T乙>T丙。（1）在实验中，三个烧杯中a、b液体的______（选填“质量”或“体积”）必须相同；（2）比较不同液体的比热容，应选择______两图进行实验，实验液体a的比热容ca与实验液体b的比热容cb相比，有ca______cb（选填“>”、“=”或“<”）；（3）比较不同燃料的热值，应选择______两图进行实验，实验燃料1的热值q1与实验燃料2的热值q2相比，有q1______q2（选填“>”“=”或“<”）；（4）若在研究不同燃料热值的实验中，记录数据如下表：燃料加热前液体温度（℃）燃料燃尽时液体温度（℃）燃料的热值（J/kg）115352.4×10621525？根据表中数据计算：完全燃烧10g燃料1放出的热量为______J；燃料2的热值是______J/kg，通过实验得到的燃料热值与实际相比要偏______（填“大”或“小”），你认为出现这种情况的主要原因是：______。【答案】质量甲丙<甲乙>2.4×1041.2×106小燃料不可能完全燃烧同时燃料燃烧放出的热量不可能完全被液体吸收【解析】（1）[1]本实验甲与乙是比较不同燃料的热值，燃料燃烧放出的热量的多少是通过比较液体吸热时温度的变化来体现的。因此，要求液体的质量相同。甲与丙比较烧杯中两种液体的比热容大小，要求两种液体的质量也必须相同。（2）[2]比较两种液体的比热容，是在吸收热量、液体质量相同时，比较液体升高的温度；只有燃料质量相同、种类相同，才能保障放出的热量相同。因此，应该选择甲、丙两图进行比较。[3]液体初温相同，末温T甲>T乙>T丙，则吸收相同的热量，液体a升高的温度大，说明它的比热容小，故选<。（3）[4]比较燃料的热值，应该质量相同时，比较它们燃烧时放出热量的多少，而热量的多少是比较吸热物体升高的温度来体现的，要求吸热物体的质量与种类必须相同。所以应该选择甲、乙两图。[5]甲中温度计读数大，说明在甲中液体吸收的热量多，即甲燃料燃烧时放出的热量多。在质量相同时，完全燃烧时放出热量多的燃料的热值大，即燃料1的热值大，故选>。（4）[6]完全燃烧10g燃料1放出的热量为Q=mq=10×10-3kg×2.4×106J/kg=2.4×104J[7]由Q吸=Q放可得，燃料1放出的热量为cam1×(35-15)℃=m2×2.4×106J/kg燃料2放出的热量为cam1×(25-15)℃=m2×q2联立两式可得q2=1.2×106J/kg[8][9]因为燃料不可能完全燃烧同时燃料燃烧放出的热量不可能完全被液体吸收，所以测得的热值会偏小。四、计算题29．我国自主研制的“红旗HQ3”无人驾驶汽车在某段平直公路上进行测试，汽车以18m/s的速度匀速行驶了5min，消耗燃油0.3kg，汽车发动机的牵引力是1000N．已知燃油的热值为4.5×107J/kg。试求：（1）消耗的燃油完全燃烧产生的热量是多少？（2）汽车牵引力所做的功是多少？（3）发动机的效率是多少？【答案】（1）1.35×107J；（2）5.4×106J；（3）40%【解析】解：（1）汽油完全燃烧放出的热量Q放＝mq＝0.3kg×4.5×107J/kg＝1.35×107J（2）汽车匀速行驶的时间t＝5min＝300s汽车运动的距离s＝vt＝18m/s×300s＝5400m汽车发动机所做的有用功W＝Fs＝1000N×5400m＝5.4×106J（3）汽油机的效率答：（1）消耗的燃油完全燃烧产生的热量是1.35×107J；（2）汽车牵引力所做的功是5.4×106J；（3）发动机的效率是40%。30．据报导，上海一对父子在草坪上做“聚光”实验，结果引燃大片草坪。受到行政处罚。当时气温15℃阳光的强度800W/m2枯草的比热容1.5×103J/（kg·℃）枯草的着火点415℃枯草的热值7.5×106J/kg空气的密度1.2kg/m3空气的比热容1.0×103J/（kg·℃）（1）他们用网面积为50cm2的透镜正对阳光，将阳光聚焦在0.lg的枯草上，其他信息见右表，至少经过多少时间可将枯草点燃？（2）若每1m2的草坪上有枯草40g，枯草燃烧产生的热量有10%被近地面5cm内的空气吸收，则大片草坪燃烧后，近地面的这层空气的平均气温