学科王物理中考复习学案.docx

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学科王物理中考复习学案

第八单元　机械能　内能　能源

第19课时　比热容　热机　能的转化和守恒

1.说出比热容的概念,能利用比热容解释生活中常见的物理现象.

2.能运用公式Q=cm（t2-t1）进行简单的计算.

3.说出热机的工作过程及特点,会判断热机是哪一个工作冲程.

4.说出热值的定义和物理意义,会进行简单的计算.

5.说出热机的效率,列举提高热机效率的方法.

6.说出能量守恒定律的内容,能用能量守恒定律解释一些简单的实际问题.

1.水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）,其意义是 　. 

2.培育秧苗时夜间多灌一些水,是利用水的　　　　特性,使秧田的温度不致太低,起到保护秧苗的作用. 

3.热量的计算公式为Q=　　　　,式中Q表示物体吸收或放出的　　　　,单位是焦（J）;c表示物质的　　　　,单位是J/（kg·℃）;m表示物体的质量,单位是　　　　;（t2-t1）表示升高或降低的温度,单位是摄氏度（℃）. 

4.在一个标准大气压下,把1kg水从20℃开始加热到100℃,吸收的热量为　　　　J;如果将水倒掉一半,它的比热容将　　　　（填“变大”“变小”或“不变”）.比热容和物体的质量、温度变化量　　　　（填“有关”或“无关”）. 

5.热机是把　　　　能转化为　　　　能的机器. 

6.如图内燃机工作有四个冲程分别是:

吸气冲程、　　　　冲程、　　　　冲程、排气冲程.在这四个冲程中,活塞往复两次,曲轴转动两周,做功　　　　次. 

7.汽油机的四个冲程中,如图活塞向上运动,此冲程是　　　　,将　　　　能转化为　　　　能;做功冲程是燃气对活塞做功,将　　　　能转化为　　　　能. 

8.热值是物质的特性之一,不同的物质的热值一般不同.完全燃烧3kg无烟煤放出的热量是　　　　J.（无烟煤的热值是3.4×107J/kg） 

9.热机中燃料燃烧所释放能量的主要走向是:

燃料很难完全燃烧损失　　　　能;由于机械转动等,克服摩擦损失　　　　能;机械传热要损失一部分　　　　能;废气排出带走一部分内能;真正转化为对外做有用功的能量. 

10.一台内燃机运行时各种能量损耗大致为:

汽缸散热损失占25%,废气带走的能量占30%,摩擦等机械损耗占10%,则它的机械效率为　　　　. 

11.提高热机效率的主要途径是　　　　:

首先要减少燃烧过程中的热量损失,其次是要尽量简化机械转动部分,选用优良的润滑材料减小　　　　,以减少机械能损失,热机对环境的污染主要是排放的　　　　和　　　　. 

12.指出下列各现象中能的转化或转移情况:

（1）钻木取火　. 

（2）摩擦起电　. 

（3）晒太阳取暖　. 

（4）电水壶烧水　.

【知识网络】单位质量物质的热容量　完全燃烧1kg（1m3气体）的物质释放的热量　吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程　η=

　能量不会凭空产生也不会凭空消灭,它只能从一种形式转化为其他形式,从一个物体转移到另一个物体

【重点积累】1.1kg的水温度在升高1℃时吸收的热量为4.2×103J　2.比热容较大　3.cm（t2-t1）　热量　比热容　千克（kg）　4.3.36×105　不变　无关　5.内　机械　6.压缩　做功　一　7.压缩　机械　内　内　机械　8.1.02×108　9.化学　机械　内　10.35%　11.减少热机工作中的各种能量损失　摩擦　烟尘　废气　12.

（1）机械能转化为内能　

（2）机械能转化为电能　（3）太阳能转化为内能　（4）电能转化为内能　

考点1　比热容

例1　（2014·江苏盐城）小明在学习“物质的比热容”时,取相同质量的水和沙子,用相同的酒精灯加热,测得它们升高的温度如表,并在图乙中作出沙子升高的温度随时间变化的图线.

加热时间

/min

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

温度

/℃

水

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

沙子

4.3

7.9

15.2

18.4

21.5

甲

乙

（1）用温度计测量水的初温如图甲所示,其读数为　　　　　℃. 

（2）实验中选用相同的酒精灯加热,可以认为相同时间内水和沙子　　　　相同. 

（3）请利用表中数据在图乙中作出表示水升高的温度随时间变化规律的图线.

（4）沙子在1.0~1.5min内升高的温度有明显异常,其主要原因是　　　　　. 

（5）小明再用50g水和100g水做实验,以吸收的热量Q为纵坐标,升高的温度Δt为横坐标,分别画出50g水和100g水的Q-Δt图象.它们都是过原点的直线,即Q=kΔt.进一步分析,发现这两条直线的k值与对应水的　　　　　之比相等. 

【点拨】

（1）使用温度计测量液体温度时,先要弄清楚温度计的量程和分度值,读数时视线与液柱最高处所对刻度相垂直,并注意区分温度是零上还是零下.

（2）为了使水和沙子在相同时间吸收相同的热量,实验中,要用两个火焰相同的酒精灯,分别给水和沙子加热;（3）在图象中找出表格中的数据所对应的点,然后用平滑的曲线连接;（4）沙子受热不均匀,会导致沙子的温度变化不均匀.（5）根据Q=cmΔt可知,Q=kΔt中的k=cm,据此推导得出结论.

【解析】

（1）由图知:

温度计的分度值为1℃;“20”在“10”的上方,液柱最高处在两者之间,所以显示的温度高于0℃,为18℃.

（2）小杰选用了两个火焰相同的酒精灯,分别给水和沙子加热,这样做的目的是使水和沙子在相同时间吸收相同的热量;（3）水升高的温度随时间变化规律的图线;（4）由于沙子在1.0~1.5min内受热不均匀,会导致沙子升高的温度有明显异常;（5）根据Q=cmΔt可知,Q=kΔt中的k=cm,则有k1=cm1,k2=cm2,因为

所以

即这两条直线的k值与对应水的质量之比相等.

【答案】

（1）18　

（2）吸收的热量　（3）图象如图　（4）沙子受热不均匀　（5）质量

【举一反三】

1.（2014·江苏南京）下表是一些物质的比热容[J/（kg·℃）]:

水

4.2×103

铝

0.88×103

煤油、冰

2.1×103

干泥土

0.84×103

沙石

0.92×103

铜

0.39×103

　　根据表中数据,下列判断正确的是（　　）.

A.物质的比热容与物质的状态无关

B.100g水的比热容是50g水的比热容的两倍

C.质量相等的铝块和铜块吸收相同的热量,铜块温度变化较大

D.寒冬季节,放在室外盛有水的水缸会破裂,主要是因为水的比热容较大

2.（2014·吉林长春）在“比较不同物质吸热能力”的实验中,将甲、乙两种不同的液体分别放入两个相同的烧杯内,用相同的电加热器同时加热.记录相关数据,并绘制出如图所示的图象.（不计热量损失）

（1）实验时,选用初温和　　　　均相等的甲、乙两种液体. 

（2）加热10min,甲吸收的热量　　　　（填“大于”“小于”或“等于”）乙吸收的热量,甲液体的沸点是　　　　℃. 

（3）乙液体的比热容是甲液体比热容的　　　　倍. 

3.（2014·山东烟台）在“探究水和食用油吸热能力”的实验中,小明猜想物体温度升高吸收热量的多少可能与质量和物质的种类有关,为了验证猜想,同组的同学经过讨论,制定了两个方案:

a.让研究对象升高相同的温度,然后比较它们吸收热量的多少.

b.让研究对象吸收相同的热量,然后比较它们升高温度的高低.

（1）实验室准备了两个规格相同的电加热器、两支温度计、烧杯、秒表、适量的水和食用油,为了完成实验,还需要　　　　. 

（2）两方案中水和食用油吸热多少是通过　　　　　　　　　来反映的. 

（3）从两个方案中任选一个设计实验数据记录表.

【小结】要比较不同物质的吸热能力,有两种办法:

（1）让质量相同的不同物质加热相同的时间（用相同的加热装置,加热时间就表示了吸收热量的多少）,看温度的变化值,温度变化值大的物质吸热能力弱;

（2）将质量相同的不同物质加热到相同的温度,比较加热时间的不同,加热时间长的物质吸热能力强.

考点2　热值、热量的计算

例2　（2014·辽宁鞍山）某家庭需要将50kg、10℃的水加热到50℃作为生活用水,他们利用煤气灶烧热水时,需要燃烧0.8kg的煤气.已知煤气的热值q=4.2×107J/kg.水的比热容为c=4.2×103J/（kg·℃）.求:

（1）把50kg、10℃的水加热到50℃需吸收的热量;

（2）0.8kg的煤气完全燃烧时放出的热量;

（3）煤气灶烧水的效率.

【点拨】

（1）知道水的质量、水的比热容和水的初温和末温,利用吸热公式求水吸收的热量;

（2）知道煤气的质量和煤气的热值,利用Q放=mq计算煤气完全燃烧放出的热量;（3）水吸收的热量是有用的能量,煤气完全燃烧放出的热量为总能量,利用效率公式求燃气灶烧水的效率.

【解析】

（1）水吸收的热量:

Q吸=cmΔt=4.2×103J/（kg·℃）×50kg×（60℃-20℃）=8.4×106J;

（2）0.8kg煤气完全燃烧放出的热量:

Q放=mq=0.8kg×4.2×107J/kg=3.36×107J;（3）燃气灶烧水的效率:

η=

=25%.答:

（1）水吸收的热量为8.4×106J;

（2）0.8kg煤气完全燃烧放出的热量为3.36×107J;（3）燃气灶烧水的效率为25%.

【答案】

（1）8.4×106J　

（2）3.36×107J　（3）25%

【举一反三】

4.（2014·湖南邵阳）某热水器内装有100kg的水,将这些水从20℃加热到70℃,水吸收的热量为[已知c水=4.2×103J/（kg·℃）]（　　）.

A.2.1×106JB.2.1×107J

C.8.4×106JD.8.4×107J

5.（2014·黑龙江绥化）用两个相同的“热得快”,分别给质量、初温都相同的甲、乙两种液体同时加热,两液体的温度随时间变化关系的图象如图.根据图象可知,甲液体的比热容　　　　乙液体的比热容（选填“大于”、“小于”或“等于”）.如果乙液体是水,那么质量为500g,初温为20℃的乙液体吸收1.89×105J的热量,乙液体的温度升高了　　　　℃（气压为一标准大气压）. 

6.（2014·湖北宜昌）随着人们生活水平的提高,越来越多的家庭采用“水地暖”进行取暖.其原理是以温度不高于60℃的热水为热媒,在埋置于地面以下填充层中的管道内循环流动,加热整个地板,通过地面以热传递方式向室内供热的一种供暖方式（如图所示）.

（1）某房间一段时间内循环流动的水质量为1000kg,进水温度为55℃,出水温度为40℃.这段时间里水向外界放出多少热量?

[水的比热容为4.2×103J/（kg℃）]

（2）“水地暖”以水为媒介,是因为水的比热容较大,请具体说明为什么要利用这一特性.

【小结】吸热公式Q吸=cmΔt、燃料燃烧放热公式Q放=mq、效率公式η=

在计算时单位要采用国际单位,由于数据太大,计算时采用科学计数法,可以减少计算错误.

考点3　内燃机、热机效率

例3　（2014·江西南昌）某汽车的最低油耗可达0.2kg/（kW·h）.最低油耗是指燃烧最少的汽油获得最大有用功的能量.[温馨提示:

0.2kg/（kW·h）表示获得1kW·h的能量需要消耗0.2kg汽油].已知汽油的热值为4.6×107J/kg,请你通过这些数据写出判断该汽车发动机最高效率的办法.

【点拨】根据Q=mq计算出汽油完全燃烧放出的热量,即为总功,W=1kW·h=3.6×106J得出有用功,再可根据机械效率的概念计算出机械效率.

【解析】Q总=mq=0.2kg×4.6×107J/kg=9.2×106J,W有用=1kW·h=3.6×106J,η=

×100%≈39%.

【答案】39%

【举一反三】

7.（2014·江苏扬州）下列关于“热机”的说法中,正确的是（　　）.

A.通过技术改进,热机效率可达100%

B.做功冲程将机械能转化为内能

C.热机常用水做冷却剂,是因为水的沸点高

D.火箭发动机属于热机

8.（2014·贵州黔东南）如图所示为汽油机工作过程中某一冲程的示意图,此图是　　　　冲程,有一种单缸汽油机在原有四冲程的基础上增加两个冲程,成为六冲程汽油机,也就是在原有四冲程汽油机完成排气冲程后向气缸内喷水,水在气缸内汽化成水蒸气,水蒸气膨胀对外做功,这种汽油机一个工作循环有六个冲程,做功　　　　次,这种汽油机这样设计的目的是　　　　　　　　　. 

9.一天,小明乘坐他爸爸的汽车走亲戚,他从公路交通牌上看到,汽车在一段平直的路段上行驶了5km,这段路程内汽车速度计的指针一直停在如图所示位置.已知他们家的汽车以100km/h匀速行驶100km的耗油量是6.0L,所加汽油是93#汽油（该汽油的热值约为4.5×107J/kg,密度约为0.7×103kg/m3）,汽车发动机的效率30%.问:

（1）汽车在这段时间内的耗油量是多少千克?

（2）发动机的实际功率是多少瓦特?

（3）汽车行驶过程中受到的阻力是多大?

10.提高热机效率是“节能减排”的一个重要途径.如果汽油机的效率从η1=30%提高到η2=36%,那么一辆轿车在汽油机效率为30%时,消耗一定质量汽油,能够在平直道路上匀速行驶10km;当效率变为36%后,在相同道路情况下,以相同速度匀速行驶,并消耗相同质量汽油的情况下,能够行驶多少千米?

【小结】在计算热机效率时,要注意燃烧燃料产生的热量为总功,而将内能转化为机械能为有效功,因此效率公式为η=

.

考点4　能的转化和守恒定律

例4　（2014·江苏扬州）小明对“能源可持续发展”这一章进行了总结性反思,其中正确的是（　　）.

A.能量是守恒的,不会有能源危机

B.能量转化和转移具有方向性

C.核电站不会产生任何污染

D.太阳能只能转化成电能和内能

【点拨】

（1）能量可以相互转化或转移,但转化后的能源不一定能被利用;

（2）能量在转化中具有方向性,即由电能转化为内能,但内能不能全部转化成电能;能量的传递是从高温物体传向低温物体,但不能够从低温物体传递到高温物体,故能量的转移也是有方向性的;

（3）核电站的建设与运行若有疏漏会造成环境污染,其主要危害在于核燃料和核废料都具有放射性;

（4）太阳能的利用方式有多种,①直接被物体吸收转化为内能,如太阳能热水器;②将太阳能转化为化学能,如植物的光合作用;③太阳能可以转化为电能,如太阳能电池等.

【解析】A.能量在使用中发生转化和转移,总量是不会变化的,但能源不是取之不尽用之不竭;也会发生危机,所以A说法错误;B.能量转化和转移过程是具有方向性,所以B说法正确;C.核电站的建设与运行若有疏漏会造成环境污染,核废料具有放射性,所以C说法错误;D.太阳能的利用方式有多种,可以转化为内能,化学能,电能等,所以D说法错误.故选B.

【答案】B

【举一反三】

11.（2014·四川巴中）关于能源利用说法中正确的是（　　）.

A.煤、石油、太阳能都是不可再生资源

B.风能、太阳能是绿色能源应大力开发利用

C.核电站是利用原子核聚变所释放的能量来发电

D.火箭发射利用的燃料是液态氢,是因为它含有的热量多

12.（2014·广东佛山）如图所示,关于能源的描述,正确的说法是（　　）.

A.太阳能属于可再生能源B.地热能属于化石能源

C.工厂燃烧的煤属于二次能源D.大亚湾核电站利用核聚变发电

13.（2014·江西南昌）能量守恒定律:

能量既不会凭空消灭,也不会凭空产生,它只会从一种形式　　　-为其他形式,或者从一个物体　　　　到其他物体,在这些变化过程中,能量的总量保持不变.能源是人类社会生存和发展的重要物质,你熟悉的能源中,　　　　　属于可再生能源,　　　　　　属于不可再生能源（各举一例）. 

14.汽车在刹车过程中,因摩擦将　　　　能转化为地面、轮胎和空气的　　　　.转化后,这些能将无法再自动转化为使汽车行驶所需要的能量,这种现象说明能量的转化具有　　　　　性,但在能量的转化或转移过程中,能的总量保持　　　　　. 

【小结】判断能量的转化,我们主要看它要消耗什么能量,得到什么能量.并且判断能量转化方式是转移还是转化.

参考答案与解析

【举一反三】

1.C　解析:

A.水和冰是同一种物质,但比热容不同,说明比热容与物质的状态有关,此选项错误;B.比热容是物质本身的一种特性,同种物质状态一定时,比热容一定,与质量大小无关,此选项错误;C.质量相等的铝块和铜块吸收相同的热量,由于铜的比热容较小,由公式Δt=

知,铜块温度变化较大,此选项正确;D.水结冰时,体积膨胀密度变小,所以冬天放在室外盛有水的水缸会破裂,与水的比热容大小无关,此选项错误.故选C.

2.

（1）质量　

（2）等于　60　（3）2

解析:

（1）要研究两种液体的吸热本领,应控制两个烧杯中所装的甲、乙两种液体的初温相同、质量相等;

（2）根据图象可知,加热10min,甲的温度变化量大于乙温度的变化量,甲吸收的热量等于乙吸收的热量;根据图象可知,当甲加热到60℃时,甲开始沸腾,并且温度保持60℃不变,因此甲液体的沸点是60℃;（3）根据图象可知,甲加热10min温度的变化量等于乙加热20min温度的变化量,即Q甲=

Q乙,Δt甲=Δt乙,并且m甲=m乙;由Q=cmΔt可,

即

由则c乙=2c甲.

3.

（1）天平　

（2）加热时间　（3）让研究对象升高相同的温度,然后比较它们吸收热量的多少,设计表格如图.

表1:

让研究对象升高相同的温度

次数

物质

质量/g

升高的温

度/℃

加热时

间/min

1

食用油

50

10

2

食用油

100

10

3

水

50

10

表2:

让研究对象吸收相同的热量

次数

物质

质量

/g

加热时

间/min

初温度

t1/℃

末温

度t2/℃

升高的

温度/℃

1

食用油

50

10

2

食用油

100

10

3

水

50

10

解析:

（1）实验还需要用天平测水与油的质量.

（2）相同的酒精灯加热相同的时间,酒精灯放出的热量就是相等的,水和食用油吸收的热量也就是相等的,水和食用油吸热的多少是通过加热时间来反映的.（3）①探究与物质的种类的关系,要控制水和食用油升高的温度和质量相同,然后比较需要加热时间的长短,若加热时间相同,说明物体吸收的热量与物质的种类无关,若加热时间不同,说明物体吸收的热量与物质的种类有关;②给质量相同的水和食用油加热相同的时间（物体吸收的热量相同）,比较升高温度的高低,若相同,说明相同质量的不同的物质,吸收相同的热量,温度变化相同,若不相同,说明相同质量的不同的物质,吸收相同的热量,温度变化不相同.

4.B　解析:

Q吸=cmΔt=4.2×103J/（kg·℃）×100kg×（70℃-20℃）=2.1×107J.故选B.

5.小于　80　解析:

（1）由图象可以看出:

在相等时间内,液体甲温度变化量大,则甲液体温度升高较快;而两个加热器相同、加热时间相等时,两种液体吸收的热量相等,由公式Q吸=mcΔt可知,在质量相等、初温相同、吸热也相同的情况下,温度升高快的液体比热容小,所以甲的比热容小,乙的比热容大;

（2）根据Q吸=cm（t-t0）得:

t=

+t0=1.89×

×103J/（kg·℃）×0.5kg+20℃=110℃>100℃,则乙液体的温度升高到100℃,Δt=100℃-20℃=80℃.

6.

（1）水释放的热量:

Q=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg·℃）×1000kg×（55℃-40℃）=6.3×107J;

（2）由热量公式:

Q=cmΔt可知,由于水的比热容c较大,在温度变化量Δt一定时,相等质量的水释放的热量较多.

7.D　解析:

A.无论科技如何发展,热机的效率可以提高,总存在摩擦、要做额外功,效率一定不会达到100%,此选项错误;B.做功冲程中的能量转化是内能转化为机械能,此选项错误;C.热机常用水做冷却剂,是因为水的比热容大,此选项错误;D.热机是把内能转化为机械能的装置,火箭属于热机,此选项正确.故选D.

8.压缩　2　提高热机的效率（节约能源）.

解析:

①图中的气门都关闭,活塞向上运行,气缸容积减小,是压缩冲程;②比原有的四冲程汽油机多做一次功,因此六冲程中共做功两次,因为是利用排气冲程后的余热,所以大大的提高了热机的效率,节约了能源.

9.

（1）汽车在经济耗油量下行驶5km实际用油V=

×5km=0.3L=3×10-4m3;由ρ=

得消耗汽油的质量:

m=ρV=0.7×103kg/m3×3×10-4m3=0.21kg;

（2）这段时间内消耗的汽油释放的总热量为Q=4.5×107J/kg×0.21kg=9.45×106J,汽车发动机做的功为W=Q×30%=2.835×106J,由v=

得汽车行驶5km所用的时间:

t=

=0.05h=180s,发动机的实际功率:

P=

=1.575×104W;（3）由W=Fs,地汽车发动机牵引力:

F=

=567N,由于汽车匀速运动,由力的平衡可知,汽车行驶中受到的阻力等于发动机牵引力,所以阻力f=F=567N.

10.12km　解析:

设汽油的热值为q,汽油的质量为m,汽车的牵引力为F（汽车两次都是匀速直线运动,牵引力等于摩擦力,而摩擦力不变,所以牵引力不变）,热机效率为30%时汽车行驶的距离为s1,热机效率为36%时汽车行驶的距离为s2,则汽油完全燃烧放出的热量为:

Q=mq,热机效率为30%时汽车牵引力所做的功:

W1=Fs1=F×10km,热机效率为36%时汽车牵引力所做的功:

W2=Fs2,根据题意得:

η1=

则W1=Qη1⇒F×10km=mq×30%,①,η2=

则W2=Qη2⇒Fs2=mq×36%,②由于①式和②式中的F、m、q都相同,所以用

可得

解得s2=12km.

11.B　解析:

A.煤、石油使用之后在短时间内无法在自然界中再次产生所以是不可再生能源,所以A错误;B.风能、太阳能属于可再生能源,使用起来环保无污染,所以B正确;C.核电站是利用原子核裂变所释放的能量来发电,所以C错误;D.火箭发射利用的燃料是液态氢,是因为它的热值高,所以D错误.故选B.

12.A　解析:

A.太阳能取之不尽属于可再生能源,所以A说法正确;B.地热能属于天然能源,所以B说法错误;C.煤炭是一次能源,所以C说法错误;D.核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的,所以D说法错误.故选A.

13.转化　转移　太阳能　石油

解析:

能量守恒定律:

能量既不会凭空消灭,也不会凭空产生,它只会从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到另一个物体上,在转移和转化过程中,能的总量保持不变.

煤和石油是动植物体经过亿万年的时间形成的,是不可再生能源;天然气是在开采石油的同时得到的,也是不可再生能源.太阳能可以源源不断的得到,是可再生能源.

14.机械　内能　方向　不变

解析:

汽车在刹车过程中,因摩擦将机械能转化为地面、轮胎和空气的内能.转化后,这些能将无法再自动转化为使汽车行驶所需要的能量,这种现象说明能量的转化具有方向性,但在能量的转化或转移过程中,能的总量保持不变.