1、.第14單元·內(nèi)能與熱機(jī)進(jìn)步訓(xùn)練班級： 姓名： 1隨著經(jīng)濟(jì)的開展，汽車已成為人們常用的交通工具。一輛使用汽油為燃料的小汽車，在路面程度的高速公路上勻速行駛。如表是當(dāng)小汽車以100km/h的速度行駛時的部分參數(shù)及相關(guān)數(shù)據(jù)。發(fā)動機(jī)功率/W18750百公里油耗/L8汽油的熱值/JL13.375×107勻速行駛10km消耗了0.8L汽油；消耗的燃油完全燃燒放出的熱量為2.7×107J；此時發(fā)動機(jī)的效率是25%。2小明同學(xué)學(xué)習(xí)了燃料的熱值后，自己設(shè)計(jì)一個實(shí)驗(yàn)來比較煤油和菜籽油的熱值的大小關(guān)系。1小明是這樣設(shè)想的：從熱值的概念看，燃料熱值=熱值的大小可由兩個量計(jì)算得出，類比物

2、體運(yùn)動快慢的比較、物體做功快慢的比較，他想比較兩種燃料的熱值大小需要關(guān)注兩個量：一個是燃料完全燃燒放出的熱量。熱量在初中物理中沒有方法直接測量進(jìn)展比較，可以轉(zhuǎn)化為“比較水吸收的熱量。第二個，在實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)控制煤油和菜籽油的質(zhì)量一樣。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想，他組裝了如下圖的裝置進(jìn)展實(shí)驗(yàn)，這兩套裝置除燈中燃料外其余完全一樣。燃料加熱前的水溫/燃料燃盡后水溫/煤油2544菜籽油25342小明記下溫度計(jì)的示數(shù)，點(diǎn)燃燈具開場對水進(jìn)展加熱，當(dāng)燈中燃料燃盡時，又記錄了溫度計(jì)的示數(shù)。實(shí)驗(yàn)記錄如表所示，分析可得：煤油和菜籽油兩種燃料中，熱值較大的是煤油。3小明同學(xué)還設(shè)想：根據(jù)水的質(zhì)量和變化的溫度計(jì)算出水吸收的熱量，

3、它等于燃料燃燒放出的熱量，再除以燃料的質(zhì)量就可以準(zhǔn)確地計(jì)算出兩種燃料熱值的詳細(xì)數(shù)值。他這種設(shè)想不可行的原因是燃料燃燒放出的熱量未全部被水吸收寫出一種即可。3小王學(xué)習(xí)燃料的熱值之后，自己設(shè)計(jì)一個實(shí)驗(yàn)來探究酒精和碎紙片的熱值大小。1實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲、乙所示，你認(rèn)為圖中橫桿、溫度計(jì)、鐵圈、燃具四個器件的安裝順序是由下而上由下而上/由上而下。2為保證實(shí)驗(yàn)結(jié)論的可靠，在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)控制的因素有：酒精和碎紙片的質(zhì)量，兩杯水的質(zhì)量等。3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如表：燃料加熱前水溫燃料燃盡時水溫燃料的熱值 J/kg酒精15352.4×106碎紙片1525？根據(jù)表中數(shù)據(jù)，計(jì)算出碎紙片的熱值是1.2×106J/

4、kg。4通過實(shí)驗(yàn)得到的燃料熱值與實(shí)際相比是偏小選填“大或“小，你認(rèn)為出現(xiàn)這樣情況的主要原因是：存在熱損失或者燃料沒有完全燃燒。5另一組同學(xué)用同樣的裝置進(jìn)展實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中兩種燃料完全燃燒完之前都使得水沸騰了，你能否比較出兩種燃料的熱值？不能能/不能理由：水沸騰后吸熱溫度保持不變，因此無法比較燃料放出熱量的多少，為防止這種情況的出現(xiàn)，你可以對他們組提什么改進(jìn)建議？增加水的質(zhì)量或減少燃料的質(zhì)量。4閱讀短文，答復(fù)以下問題：噴氣發(fā)動機(jī)隨著航天和航空事業(yè)的開展，普通的內(nèi)燃機(jī)已經(jīng)不能提供足夠的動力，人們迫切需要大功率的發(fā)動機(jī)以進(jìn)步飛行器的飛行速度，因此 噴氣發(fā)動機(jī)就應(yīng)運(yùn)而生，它主要有渦輪噴氣發(fā)動機(jī) 和火箭發(fā)

5、動機(jī)。渦輪噴氣發(fā)動機(jī)使壓縮縮后的混合氣體在燃燒室燃燒如圖甲，燃燒后劇烈膨脹的氣體從尾部高速噴出，其目大的反沖推力成為飛機(jī)的推進(jìn)力，減小發(fā)動機(jī)的體積和質(zhì)量，使用高能燃料，可以獲得更人的推進(jìn)力。火箭發(fā)動機(jī)和渦輪噴氣發(fā)動機(jī)非常相似，主要的差異是：火箭自帶燃料和氧化劑如圖乙，渦輪噴氣發(fā)動機(jī)只帶燃料，利用空氣做氧化劑，同渦輪噴氣發(fā)動機(jī)相比較，火箭發(fā)動機(jī)的最大特點(diǎn)是：它自身既帶燃料，又帶氧化劑，靠氧化劑來助燃，不需要從周圍大氣層中汲取氧氣所以它不但能在大氣層內(nèi)也可以在大氣層之外的宇宙真空中工作。火箭發(fā)動機(jī)可用于航天器推進(jìn)，也可用于導(dǎo)彈等在大氣層內(nèi)飛行。迄今為止發(fā)射的人造衛(wèi)星、月球飛船以及各種宇宙飛行器所用

6、的推進(jìn)裝置，都是火箭發(fā)動機(jī)，火箭發(fā)動機(jī)根本都是內(nèi)燃機(jī)。1噴氣發(fā)動機(jī)把燃?xì)獾膬?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，從而提供動力。2據(jù)中央電視臺新聞聯(lián)播報道，2019年4月20日19時41分長征七號火箭搭載“快遞小哥天舟一號圖丙貨運(yùn)飛船成功發(fā)射升空。發(fā)射天舟一號的遙二運(yùn)載火箭使用的燃料主要是液態(tài)氫，這是因?yàn)闅銫。A比熱容大 B凝固點(diǎn)低 C熱值大 D沸點(diǎn)低3噴氣壓縮發(fā)動機(jī)使混合氣體在燃燒室燃燒直到膨脹的氣體再從尾部高速噴出過程中，燃?xì)獾臏囟仁遣粩嘧兓模韵履艽笾路错懭細(xì)鉁囟入S時間而變化的是D。A B C D4渦輪噴氣發(fā)動機(jī)不能能/不能在大氣層外工作；5美F1是有史以來人類制造的推力最大的火箭發(fā)動機(jī)，F(xiàn)1設(shè)計(jì)海平面平均

7、推力約為6.8×106牛，這樣大的豎直向上推力可以在5臺并聯(lián)的時候，將起飛質(zhì)量3000多噸的土星5號火箭在150秒的時間內(nèi)推到約6.4×104米的高度，同時最大速度到達(dá)2.76千米/秒。美F1I火箭發(fā)動機(jī)的設(shè)計(jì)海平面推力的平均功率約為2.9×109W。51在探究物質(zhì)某些屬性的實(shí)驗(yàn)中，有如圖1所示甲、乙、丙三套完全一樣裝置，燃料的質(zhì)量都是10g，燒杯內(nèi)的液體的體積都一樣。比較不同燃料的熱值，應(yīng)選擇甲、丙兩圖進(jìn)展實(shí)驗(yàn)；比較不同物質(zhì)的比熱容，應(yīng)選擇甲、乙兩圖進(jìn)展實(shí)驗(yàn)；題中有一處表述錯誤，請你找出上述的錯誤，并改正。錯誤：燒杯內(nèi)的液體的體積都一樣；改正：燒杯內(nèi)的液體的質(zhì)量

8、都一樣。2某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖2所示的實(shí)驗(yàn)裝置粗略測量蠟燭的熱值q，圖中A為穿有小木棍的容器內(nèi)裝有水，B為下部開了許多通氣孔的罩子。物理量測量值容器中水的質(zhì)量m/g150容器中水的初溫t1/25容器中水的末溫t2/40燃燒前蠟燭的質(zhì)量m1/g20.6燃燒后蠟燭的質(zhì)量m2/g20觀察實(shí)驗(yàn)裝置可知，實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)是通過測量容器中水升高的溫度和水的質(zhì)量間接測量蠟燭燃燒放出的熱量；某次實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)如右表，那么粗略測得這支蠟燭的熱值q=1.575×107J/kg。本實(shí)驗(yàn)測出的熱值會比真實(shí)值更小，造成這一偏向的原因是蠟燭燃燒放出的熱量沒有被水完全吸收寫一條即可。6小明將裝有熱奶的奶瓶放入室溫的水中

9、，容器中的水的初溫約為20，熱奶的溫度約為90，同時，他還利用溫度計(jì)和秒表測出溫度隨時間的變化情況，并作出了水和熱奶的溫度隨時間變化的關(guān)系曲線，如圖2所示。其中曲線是表示熱奶的溫度隨時間的變化情況，大約經(jīng)過14min 時間熱奶和水溫剛好到達(dá)一致。從圖象分析可以看出：熱奶溫度隨時間的變化特點(diǎn)是：隨時間的變化熱奶溫度是先快后慢的降低考慮：1參考這位同學(xué)實(shí)驗(yàn)的圖象，你認(rèn)為沸水放在房間里，溫度自然降低的規(guī)律是A。A先快后慢 B先慢后快 C均勻降低2參考這位同學(xué)記錄的數(shù)據(jù)，假如你要喝一杯奶咖，可以有兩種方式供你選擇：先將燒開的熱咖啡倒入杯中，冷卻5min，然后加一匙冷牛奶；先將燒開的熱咖啡倒入杯中，立即

10、將一匙冷牛奶加進(jìn)杯中，然后冷卻5min你認(rèn)為方式的冷卻效果較好。7某型號汽車在車型測試中，在一段平直的公路上以90km/h的速度勻速行駛了9km，消耗汽油2kg汽油的熱值q汽油=4.5×107 J/kg假設(shè)汽油完全燃燒，汽油機(jī)的效率為40%，那么：1汽油完全燃燒放出的熱量是多少？2該型號汽車在以此速度行駛的過程中，受到的阻力是多大？3結(jié)合汽車內(nèi)燃機(jī)的能量流向圖，你認(rèn)為目前汽車消費(fèi)廠家及用戶們是如何進(jìn)步該車汽油機(jī)的效率？答出兩點(diǎn)即可8如下圖，甲、乙、丙三圖中裝置完全一樣。燃料的質(zhì)量都是10g，燒杯內(nèi)的液體初溫一樣。1比較不同燃料的熱值，應(yīng)選擇甲乙兩圖進(jìn)展實(shí)驗(yàn)；比較不同物質(zhì)的比熱容，應(yīng)選

11、擇甲丙兩圖進(jìn)展實(shí)驗(yàn)；2假設(shè)在研究不同燃料熱值實(shí)驗(yàn)時，記錄數(shù)據(jù)如下表：燃料加熱前液體溫度/燃料燃盡時液體溫度/燃料的熱值/J/kg115352.4×10621525？2根據(jù)表中數(shù)據(jù)計(jì)算：完全燃燒10g燃料1放出的熱量為2.4×104J；燃料2的熱值是1.2×106J/kg。3通過實(shí)驗(yàn)得到的燃料熱值與實(shí)際相比是偏小，你認(rèn)為出現(xiàn)這種情況的主要原因是什么。燃料燃燒釋放的熱量不能全部被液體吸收。9某物理興趣小組的同學(xué)，用煤爐給10dm3的水加熱，同時他們繪制了如下圖的加熱過程中水溫隨時間變化的圖線。假設(shè)在6min內(nèi)完全燃燒了2kg的煤，水的比熱容為4.2×103J

12、/kg，煤的熱值約為3×107J/kg。求：1煤完全燃燒產(chǎn)生的熱量；2經(jīng)過6min時間加熱，水所吸收的熱量；3煤爐燒水時的熱效率。【解答】解：12kg煤完全燃燒產(chǎn)生的熱量Q放=mq=2kg×3×107J/kg=6×107J；210dm3水的質(zhì)量m=V=1kg/dm3×10dm3=10kg；水所吸收的熱量Q吸=cmtt0=4.2×103J/kg×10kg×8020=2.52×106J；3煤爐燒水時的熱效率=×100%=4.2%。答：1煤完全燃燒產(chǎn)生的熱量為6×107J；2經(jīng)過6min時間

13、加熱，水所吸收的熱量為2.52×106J；3煤爐燒水時的熱效率為4.2%。10我國首個大型頁巖氣田涪陵頁巖氣田已如期建成年產(chǎn)能100億立方米，相當(dāng)于建成一個千萬噸級的大油田。頁巖氣是一種清潔新能源，對加快節(jié)能減排和大氣污染防治具有重要意義。頁巖氣的熱值約為3.0×107J/m3問完全燃燒1m3的頁巖氣，能使質(zhì)量100kg的常壓下30的水溫度升高到多少？水的比熱容為4.2×103J/kg【解答】解：1m3的頁巖氣完全燃燒后放出的熱量：Q放=Vq=1m3×3.0×107J/m3=3.0×107J；由Q吸=cmt=Q放得，水的溫度變化量：t

14、=71.4，理論上水的末溫t=t0+t=30+71.4=101.4，在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水在100沸騰，且沸騰后吸熱溫度不變，所以最后水溫為100。答：吸熱后，水溫度可升高到100。11常熟冬天的平均氣溫逐年走低，越來越多的家庭采用“水地暖進(jìn)展供暖。其原理是：在房間地面裝飾層下鋪設(shè)散熱管道，通過管道內(nèi)的熱水散熱進(jìn)步室溫。當(dāng)供水溫度為50時，單位面積的散熱功率與地面裝飾層材料、散熱管材料的對應(yīng)關(guān)系見下表：散熱管地面裝飾層材料陶瓷塑料木地板聚乙烯PERT136.6W/m2103.5W/m293.5W/m2聚丁烯PB125.7W/m296.9W/m290.0W/m21假設(shè)該地暖系統(tǒng)的總水量為2.0&

15、#215;103kg，將全部的水從10加熱至50，水至少需要吸收多少熱量？【c水=4.2×103J/kg】2某家庭木地板的面積為100m2，散熱管材料為聚丁烯PB，供水溫度為50，那么該地暖系統(tǒng)每1分鐘的散熱量為多少焦耳？3假設(shè)該地暖系統(tǒng)中水加熱吸收的熱量約有50%能有效供暖，那么地暖系統(tǒng)中的水用1中方式加熱一次可以給上述家庭供暖多少分鐘？【解答】解：1水吸收的熱量：Q吸=cmtt0=4.2×103J/kg×2×103kg×5010=3.36×108J；2由題知，散熱管材料為聚丁烯、裝飾層材料用木地板時，該家庭地面單位面積上的散熱功率

16、P=90.0W/m2，且該家庭木地板的面積為100m2，該供暖系統(tǒng)1min的散熱量：Q散=90.0W/m2×100m2×60s=5.4×105J；3有效供暖的熱量：Q有效=50%×Q吸=50%×3.36×108J=1.68×108J，可供暖時間：t=311min。答：1水至少需要吸收3.36×108J的熱量；2該地暖系統(tǒng)每1分鐘的散熱量為5.4×105J；3假設(shè)該地暖系統(tǒng)中水加熱吸收的熱量約有50%能有效供暖，那么地暖系統(tǒng)中的水用1中方式加熱一次可以給上述家庭供暖311分鐘。12液化氣爐是人們目前比較普遍

17、的爐具，而電磁爐那么是新一代的智能爐具。為了比較它們的耗能費(fèi)用，小明同學(xué)進(jìn)展了調(diào)查，得出如下兩組數(shù)據(jù)：液化氣爐用氣電磁爐用電熱效率50%熱效率90%液化氣每瓶凈重15Kg額定電壓220V液化氣熱值3.54×107J/kg額定功率1000W當(dāng)?shù)匾夯瘹鈨r格100元/瓶當(dāng)?shù)厥须妰r格0.5元/kWh請問：1假設(shè)小明家每天所需熱量相當(dāng)于把50kg的水從40加熱到100，那么他家一天消耗多少熱量？【C=4.2×103J/kg】2上述熱量假設(shè)靠電磁爐提供，需耗電多少度？假設(shè)靠液化氣提供，需燃燒多少千克的液化氣？3通過計(jì)算，你認(rèn)為使用哪種爐具較經(jīng)濟(jì)？【解答】解：1他家一天需消耗的熱量：Q=

18、mct=50kg×4.2×103J/kg×10040=1.26×107J；2上述熱量假設(shè)靠電磁爐提供，需要消耗的電能：W電=1.4×107J3.9kWh，假設(shè)用液化氣燃燒放熱提供，Q放=2.52×107J，所需液化氣的質(zhì)量：m=0.71kg，3使用電磁爐的費(fèi)用：3.9kWh×0.5元/kWh=1.95元；使用液化氣灶的費(fèi)用：100元/15kg×0.71kg4.7元，1.95元4.7元，使用電磁爐更經(jīng)濟(jì)。答：1他家一天消耗1.26×107J的熱量；2上述熱量假設(shè)靠電磁爐提供，需耗電3.9度；假設(shè)靠液化氣提供

19、，需燃燒0.71kg的液化氣；3通過計(jì)算，使用電磁爐更經(jīng)濟(jì)。13為了比較水和煤油的吸熱才能，小明設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)步驟：A在兩個同樣的燒杯中，分別裝入等體積的水和煤油；B用兩支溫度計(jì)分別測出水和煤油的初溫；C在燒杯中，分別放入功率一樣的電熱器，加熱時間一樣；D用溫度計(jì)分別測出水和煤油的末溫。小聰認(rèn)為：1步驟A存在的錯誤是：裝入等體積的水和煤油，應(yīng)改為裝入等質(zhì)量的水和煤油；2步驟C，加熱時間一樣是為了使水和煤油吸收的熱量一樣。3步驟B和D是為了得出水和煤油的升高的溫度。14現(xiàn)代家庭裝修中有些浴室使用燃?xì)鉄崴魈峁崴》技野惭b了燃?xì)鉄崴鳌ＫM(jìn)入熱水器前的溫度是10，洗澡時熱水器輸出熱水的溫度設(shè)定

20、為40；假如小芳洗一次澡用熱水0.05m3，水的比熱容是4.2×103J/kg求：1所用熱水的質(zhì)量為多少？2水從熱水器中吸收多少熱量？3假設(shè)天然氣完全燃燒釋放熱量的70%被水吸收，需要消耗多少m3的天然氣？天然氣的熱值q=4×107J/m3【解答】解：1=，熱水的質(zhì)量：m=V=1.0×103kg/m3×0.05m3=50kg；2熱水吸收的熱量：Q吸=cmtt0=4.2×103J/kg×50kg×4010=6.3×106J；3天然氣完全燃燒釋放熱量：Q放=9×106J，Q放=Vq，需要天然氣的體積：V=0.

21、225m3。答：1所用熱水的質(zhì)量為50kg；2水從熱水器中吸收6.3×106J的熱量；3假設(shè)天然氣完全燃燒釋放熱量的70%被水吸收，需要消耗0.225m3的天然氣。15空氣能熱水器是通過吸收空氣中的熱量來制造熱水的“熱量搬運(yùn)裝置。其工作原理是：空氣能熱水器在工作時，吸收空氣中的能量Q，消耗的電能為W，通過熱交換使水吸收的熱量為Q吸，即Q吸=Q+W，所以它的熱效率的值可以到達(dá)300%500%某型號空氣能熱水器的熱效率為400%，電功率為1400W，當(dāng)用此熱水器將100kg的水從15加熱到55時水的比熱容為4.2×103J/kg，干木柴的熱值為1.2×107J/kg求

22、：1水吸收的熱量；2水吸收的熱量相當(dāng)于完全燃燒多少千克的干木柴所釋放的熱量；3空氣能熱水器完成上述加熱過程所用的時間。【解答】解：1水吸收的熱量：Q吸=cmtt0=4.2×103J/kg×100kg×5515=1.68×107J；答：水吸收的熱量為1.68×107J；2由題知，Q吸=Q放，需要的干木柴質(zhì)量：m=1.4kg；答：需要完全燃燒1.4kg干木柴；3由題意的=400%，即=400%解得t=3×103s，答：空氣能熱水器用時3×103s。16衛(wèi)星在太空中飛行時，向陽面與背陰面之間的溫度相差250為了保證衛(wèi)星上的設(shè)備正常

23、工作，在衛(wèi)星上安裝了熱管。熱管的傳熱本領(lǐng)是一般金屬的上萬倍，通熱管可以把向陽面的熱量迅速的傳遞到背陰面，使衛(wèi)星個部分均勻受熱。如下圖，熱管是一根密閉的金屬真空管，管內(nèi)襯有一層叫吸液芯的多孔材料，里面裝有酒精或其他液體，熱管就是利用里面所裝物質(zhì)的汽化和液化過程來完成傳熱。請根據(jù)所學(xué)的知識說明熱管的工作過程。【解答】解：在熱管被稱作蒸發(fā)段的一端，工作液體從外界熱源受熱而汽化，流向稱作冷凝段的另一端，將熱量傳給外界受熱體而冷凝；冷凝液沿吸液芯流回蒸發(fā)段，如此不斷循環(huán)，實(shí)現(xiàn)熱量在兩個外部物體間的連續(xù)傳遞。17一種太陽能熱水器，裝有160L的水。1在太陽輻射下，水溫由15升高到65水箱中的水吸收的熱量為多少？不計(jì)熱量損失2假如水吸收的熱量由效率為40%的煤氣灶提供，那么需燃燒多少煤氣。水=1.0×103 J/kg，煤氣的熱值約為 q=4.0×107J/kg。【解答】解：1水的質(zhì)量是，m=V=1.0×103kg/m3×160×103m3=160