比热容热机课时训练2032.docx

课时训练16　比热容　热机
基础过关
一、选择题
1.[2018·淄博]下列实例中与“水的比热容较大”这一特性无关的是 (　　)
A.让热水流过散热器供暖
B.用循环水冷却汽车发动机
C.沿海地区昼夜温差较小
D.夏天在房间内洒水降温
2.[2018·滨州]如图K16-1所示是内燃机工作循环中的一个冲程,它是 (　　)

图K16-1
A.压缩冲程,将化学能转化为内能
B.压缩冲程,将机械能转化为内能
C.做功冲程,将内能转化为机械能
D.做功冲程,将机械能转化为内能
3.[2018·淄博]关于热和能,下列说法正确的是 (　　)
A.热传递过程中,内能大的物体放出热量
B.热机做功冲程中,内能转化为机械能
C.物体内能减少,温度一定降低
D.燃料的热值越大,燃烧时放出的热量越多
4.[2018·桂林]经常下厨的小关发现,同时用相同的锅和燃气灶加热质量相等、初温相同的水和食用油,油的温度总是升高得快些,这是因为 (　　)
A.水的比热容小,吸热后温度升高得慢
B.油的比热容小,吸热后温度升高得快
C.在相同的时间内,水吸收的热量较多
D.在相同的时间内,油吸收的热量较多
5.[2017·株洲]图K16-2为海风形成的示意图。海风形成的根本原因是:与海洋相比,陆地的 (　　)

图K16-2
A.比热容较小,在相同日照条件下升温较快,气温较高
B.比热容较小,在相同日照条件下升温较慢,气温较低
C.比热容较大,在相同日照条件下升温较快,气温较高
D.比热容较大,在相同日照条件下升温较慢,气温较低
6.[2018·菏泽]关于热学知识,下列说法错误的是 (　　)
A.寒冷的冬天,双手互搓会使手的温度升高,这是用做功的方式改变内能
B.刚煮熟的鸡蛋放在冷水中,鸡蛋的温度降低
C.汽油机的压缩冲程是把内能转化为机械能
D.用水作为汽车发动机的冷却剂,是因为水的比热容较大
7.[2018·常德]在生活中热现象随处可见,下列说法中不正确的是 (　　)
A.端午米粽飘香,能闻到米粽的香味是由于分子做无规则运动
B.夏天在河边觉得沙子热得发烫而水却很清凉,是因为水的比热容大
C.塑料吸盘能牢牢吸在玻璃上,说明分子间存在引力
D.冬天很冷的时候搓手就感到暖和,是用做功的方式改变内能
8.[2018·达州]对于图K16-3中所示的四幅图,下列说法正确的是 (　　)

图K16-3
A.图甲中软木塞飞出时,管内水蒸气的内能增加
B.图乙中两个压紧的铅块能吊起钩码,主要是因为分子间存在引力
C.图丙中活塞向上运动是内燃机的做功冲程
D.图丁中小朋友下滑时,内能转化为机械能
9.[2018·成都]小李家使用的燃气热水器,将30 kg的水从20 ℃加热到45 ℃,消耗了0.15 m3的天然气。已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值为4×107 J/m3,则下列与该过程有关的计算结果和分析正确的是 (　　)
A.水吸收的热量与水的末温成正比
B.水吸收的热量是3.15×105 J
C.热水器的能量转化效率是52.5%
D.热水器的能量转化效率与环境温度无关
10.[2018·泰安]某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9 km,用时5 min45 s,消耗燃油1.5 kg,已知汽车的牵引力是2000 N,燃油的热值为4.6×107 J/kg,假设燃油完全燃烧。通过计算可知,下列结果正确的是 (　　)
①汽车行驶速度是20 km/h
②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.9×107 J
③汽车牵引力做功的功率是30 kW
④汽车发动机的效率是20%
A.只有①和② B.只有②和③
C.只有①和④ D.只有②和④
二、填空题
11.[2018·南充]某台汽油机飞轮的转速为1800 r/min,在1 s内,汽油机完成了　　　　个工作循环。如果汽油机在一段时间内消耗了500 g汽油,若这些汽油完全燃烧,可放出热量　　　J。(q汽油=4.6×107 J/kg) 
12.[2018·济宁]将盛有凉牛奶的瓶子放在热水中(如图K16-4甲所示),通过　　　　方式改变牛奶的内能。图乙是250 g牛奶与热水的温度随时间变化的图像,则牛奶在加热过程中吸收的热量为　　　　　J。[c牛奶=2.5×103 J/(kg·℃)] 

图K16-4
13.[2018·连云港]天然气热水器将40 kg的水由22 ℃加热到42 ℃,水的内能增加了　　　　J,水内能的增加是通过　　　　方式实现的。若天然气燃烧放出的热量有84%被水吸收,需要消耗　　　　kg的天然气。[已知c水=4.2×103 J/(kg·℃),q天然气=4×107 J/kg] 
14.[2018·南京]天然气已经被广泛利用,它是一种　　　　(选填“可”或“不可”)再生能源,完全燃烧0.07 m3天然气释放的热量为　　　J,若这些热量的30%被水吸收,可以将4 kg的水由20 ℃加热到　　　℃。[q天然气=4×107 J/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃)] 
15.[2018·绵阳] 2018年5月8日,全球首条智能轨道快运系统在湖南株洲试开通。该智能轨道快运列车使用新能源的快充钛酸锂电池,电池容量为170 kW·h,满载时电耗为4 kW·h/km,最高运行速度为70 km/h。该电池充满电时储存的能量与质量是　　　kg的汽油完全燃烧放出的热量相同(结果保留一位小数);若列车满载匀速行驶电动机驱动列车的效率为75%,则列车匀速行驶过程中受到的平均阻力大小是　　　N。(汽油的热值是4.6×107 J/kg) 
三、实验探究题
16.[2018·常德]在“比较不同物质吸热的情况”的实验中,加热相同质量的水和煤油,使它们升高相同的温度,比较它们吸收热量的多少,看这两种物质的吸热情况是否存在差异。

图K16-5
(1)为了得到质量相同的水和煤油,在实验室里通常使用的测量工具是　　　　。 
(2)在相同条件下用相同的电加热器分别给水和煤油加热,要使水和煤油升高相同的温度,对　　　　(选填“水”或“煤油”)加热的时间更长。 
(3)根据实验数据,小明作出了水和煤油的温度随时间变化的图像,如图K16-5丙所示。由图像可知,水的温度随时间变化的图像是　　　　(选填“a”或“b”),煤油的比热容为　　　　J/(kg·℃)。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)] 
(4)若电加热器上标有“220 V　500 W”字样,则一个电加热器正常工作10 min,消耗的电能为　　　　J。 
四、计算题
17.[2018·聊城]在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中,用酒精灯给烧杯中的水加热,烧杯中盛有20 ℃、质量为100 g的水,在标准大气压下加热至沸腾,假如完全燃烧酒精3 g。[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),酒精的热值为3.0×107 J/kg]
(1)求水吸收的热量。
(2)求此过程中酒精灯烧水的热效率。(结果精确到1%)
(3)科学研究表明:1 g、100 ℃的水汽化成同温度的水蒸气需要吸收2.26×103 J的热量。水开始沸腾后持续观察沸腾现象,同时发现水的质量减少了5 g,求此过程水汽化成水蒸气所吸收的热量。

能力培优
18.[2018·南京]如图K16-6甲所示是“探究不同物质吸热升温的现象”的实验装置,两个相同的易拉罐中分别装有质量和初温都相同的a、b两种液体,用相同的装置加热,根据记录的实验数据绘制的温度与时间的关系图像如图乙所示,下列说法中正确的是 (　　)

图K16-6
A.组装器材时,先固定上面铁圈的高度
B.升高相同温度,a液体吸收的热量更多
C.a液体的比热容小于b液体的比热容
D.不添加器材,利用本实验装置还可以比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量
19.[2018·达州]如图K16-7所示是小明同学在标准大气压下探究某物质熔化时温度随时间变化的关系图像,第6 min时的内能　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)第8 min时的内能;该物质在CD段的比热容是AB段比热容的　　倍。(被加热的物质和吸、放热功率不变) 

图K16-7
20.[2018·抚顺]图K16-8是一辆警车,空车质量为2.72 t。某次执行任务时,警车以108 km/h的速度沿水平路面匀速直线行驶时的输出功率为60 kW。(g取10 N/kg)
(1)车上警察的总质量为280 kg,轮胎与路面接触的总面积为1000 cm2,车静止时对水平路面的压强是多少?
(2)警车以108 km/h的速度水平匀速直线行驶时,所受阻力是多少?
(3)若警车发动机的效率为40%,则以60 kW的输出功率行驶10 min,消耗多少千克的柴油?(柴油的热值取4.0×107 J/kg)

图K16-8

参考答案
1.D　[解析] 夏天在房间内洒水降温是利用水蒸发吸热的原理,与水的比热容无关,故选D。
2.C　3.B　4.B　5.A
6.C　[解析] 搓手时克服摩擦做功,是通过做功的方式改变物体内能的,A正确,不符合题意;刚煮熟的鸡蛋温度高于冷水的温度,放入冷水后,鸡蛋放出热量,温度降低,B正确,不符合题意;汽油机的压缩冲程,机械能转化为内能,C错误,符合题意;水的比热容比较大,常用来做冷却剂,D正确,不符合题意。
7.C　8.B
9.C　[解析] 根据公式Q吸=cmΔt可知,水吸收的热量与水温度的变化量成正比,故A错误。水吸收的热量Q吸=c水m水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×30 kg×(45 ℃-20 ℃)=3.15×106 J,故B错误。天然气放出的热量Q放=Vq=0.15 m3×4×107 J/m3=6×106 J,η=Q吸Q放=3.15×106J6×106J=52.5%,故C正确。热水器的能量转化效率与环境温度有关,故D错误。
10.D　[解析] 汽车行驶的速度为v=st=6900m345s=20 m/s=72 km/h,故①错误;消耗的燃油完全燃烧放出热量Q=qm=4.6×107 J/kg×1.5 kg=6.9×107 J,故②正确;汽车牵引力的功率P=Fv=2000 N×20 m/s=40×103 W=40 kW,故③错误;汽车发动机的效率η=WQ=FsQ=2000N×6900m6.9×107J=20%,故④正确。故选D。
11.15　2.3×107
[解析] 汽油机的一个工作循环飞轮转2圈,该飞轮的转速为1800 r/min,则每秒转数n=180060=30,完成15个工作循环,汽油燃烧放出的热量Q=mq汽油=0.5 kg×4.6×107 J/kg=2.3×107 J。
12.热传递　1.25×104
13.3.36×106　热传递　0.1
[解析] 水吸收的热量Q吸=c水m1(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×40 kg×(42 ℃-22 ℃)=3.36×106 J;
天然气放出的热量Q放=Q吸η=3.36×106J84%=4×106 J,需要天然气的质量m2=Q放q天然气=4×106J4×107J/kg=0.1 kg。
14.不可　2.8×106　70
[解析] 天然气是不可再生能源;完全燃烧0.07 m3天然气释放的热量Q放=q天然气V=4×107 J/m3×0.07 m3=2.8×106 J;水吸收的热量Q吸=ηQ放=30%×2.8×106 J=8.4×105 J,水升高的温度Δt=Q吸c水m=8.4×105J4.2×103J/(kg·℃)×4kg=50 ℃,则水的末温t=t0+Δt=20 ℃+50 ℃=70 ℃。
15.13.3　1.08×104
[解析] 电池充满电时储存的能量W=170 kW·h=6.12×108 J,则完全燃烧汽油的质量m=Qq=Wq=6.12×108J4.6×107J/kg≈13.3 kg;满载时电耗为4 kW·h/km,且其效率为75%,则每行驶1 km做的有用功为W有=ηW'=75%×4×3.6×106 J=1.08×107 J,由于电动车匀速行驶,所以所受阻力等于车的牵引力,即f=F=W有s=1.08×107J1000m=1.08×104 N。
16.(1)天平　(2)水　(3)a　2.1×103　(4)3×105
17.解:(1)水吸收的热量
Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×0.1 kg×(100 ℃-20 ℃)=3.36×104 J。
(2)3 g酒精完全燃烧放出的热量
Q=q酒精m酒精=3.0×107 J/kg×3×10-3kg=9×104 J,
效率η=Q吸Q=3.36×104J9×104J≈37%。
(3)水汽化成水蒸气所吸收的热量
Q'=2.26×103 J/g×5 g=1.13×104 J。
18.C　[解析] 组装器材时,应先放上酒精灯,固定下面铁圈的高度,再在下面铁圈上放上易拉罐,最后固定上面铁圈的高度,故A错误;由题图乙可知,升高相同的温度,a液体加热时间短,吸收的热量少,故B错误;两液体的质量和初温均相同,用相同的装置加热,在相等的时间内吸收的热量相等,而a液体上升的温度更多,根据Q=cmΔt可知,a液体的比热容小于b液体的比热容,故C正确;要比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量,必须至少用到两种燃料,不添加器材,利用本实验的装置无法完成,故D错误。
19.小于　2
[解析] 由图像可知,BC段温度不随时间的变化而变化,且整个图像是上升的趋势,因此这是晶体的熔化图像。BC段是该晶体的熔化过程,晶体熔化时吸收热量,温度不变,内能增加,因此第6 min时的内能小于第8 min时的内能;根据Q吸=cm(t-t0),有cABm[0 ℃-(-10 ℃)]=cCDm(5 ℃-0 ℃),解得cCDcAB=21,即CD段比热容是AB段比热容的2倍。
20.解:(1)车静止时对水平路面的压力
F=G总=(2.72×103 kg+280 kg)×10 N/kg=3×104 N,
车静止时对水平路面的压强p=FS=3×104N1000×10-4m2=3×105 Pa。
(2)v=108 km/h=30 m/s,P=60 kW=60000 W;
匀速行驶时,警车水平方向受力平衡,所受阻力等于牵引力,
即f=F牵=Pv=60000W30m/s=2000 N。
(3)警车做的功W=Pt=60000 W×10×60 s=3.6×107 J,
需要车燃烧柴油释放的能量Q=Wη=3.6×107J40%=9×107 J,
消耗柴油的质量m=Qq=9×107J4.0×107J/kg=2.25 kg。