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初中物理复习 内能利用·热机·热机效率

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初中物理复习 内能利用热机热机效率 初中 物理 复习 内能 利用 热机 效率
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内能利用热机热机效率模块一内能利用一、知识点1.燃料的热值:热值是燃料的特性,不是所有物质都具有的特性。它反映的是燃料燃烧过程中所释放热量本来大小的物理量。(1)表示相同质量的燃料完全燃烧时放出的热量不同。(2)燃料燃烧发热计算公式:Q=mq, m为燃料质量,q为热值。单位为J/kg(焦每千克)(3)物理意义:酒精的热值是,它表示:1kg酒精完全燃烧放出的热量是 煤气的热值是,它表示:1m3煤气完全燃烧放出的热量是2.内能的利用方式(1)利用内能来加热:实质是热传递。热量从高温物体传向低温物体,低温物体吸热,温度升高;高温物体放热,温度降低。(2)利用内能来做功:实质是内能转化为机械能,即能量的转化。二、例题精讲【例1】★(2007•乐山)三口之家分别单独使用不同燃料时的平均月消耗量分别为:干木柴约150kg,无烟煤约50kg,煤气约30kg,天然气约15kg,这四种燃料中哪一种的热值最高?(  )A.干木柴B.无烟煤C.天然气D.煤气考点:燃料的热值.解答:单独使用不同燃料时放出的热量是相同的,根据公式Q=mq可知,在放出热量相同时,热值和燃烧燃料的质量成反比,因为燃烧天然气的质量最小,所以其热值最高.答案:C【测试题】燃烧2kg某种燃料放出3.6107J的热量,则这种燃料的热值为(  )A.1.8107JB.3.6107JC.7.2107JD.以上都不正确考点:燃料的热值.解答:燃烧2kg某种燃料放出3.6107J的热量,由于没有说明燃料完全燃烧,所以无法计算燃料的热值.答案:D【例2】★★(2004•广安)质量为2kg、温度为25℃的水,吸收1.68105J的热量后,温度升高到多少度?[水的比热容 c=4.2103J/(kg•℃)].考点:热量的计算.解答:水吸收的热量:Q吸=cm△t=cm(t﹣t0)即:1.68105J=4.2103J/(kg•℃)2kg(t﹣25℃)解得:t=45℃.答案:水的温度升高到45℃【测试题】(2013•贵港)某太阳能热水器中装有质量为120kg的水,在阳光的照射下,该热水器中水的温度从10℃升高到60℃,求这些水吸收的热量是______ 107J [水的比热容为4.2103J/(kg•℃)]?考点:热量的计算.解答:水吸收的热量:Q吸=cm(t﹣t0)=4.2103J/(kg•℃)120kg(60℃﹣10℃)=2.52107J.答案:2.52【例3】★★质量相等,初温相同的铜、铁、铝三种物质,放出相等的热量后,终温的高低是(已知c铝>c铁>c铜)(  ) A.铜最低B.铁最低C.铝最低D.都相同考点:热量的计算.解答:解:c铝>c铁>c铜,质量和初温都相等,Q放相同,则由Q放=cm△t知,铜的△t比铁的△t大,铁的△t又比铝的△t大,即铜的末温低,铁的末温最高.答案:A【测试题】已知 C水>C煤油>C干泥土,如果让质量、初温相同的水、煤油、干泥土吸收相同的热量,那么末温最高的是(  ) A.水B.煤油C.干泥土D.末温相同考点:热量的计算.解答:∵Q吸=cm△t,c水>c煤油>c干泥土,m相同,∴△t水<△t煤油<△t干泥土,∵三者的初温相同,∴三者的末温:∴t水<t煤油<t干泥土.答案:C【例4】★★★已知铜的比热容是铅的比热容的3倍,质量相等的铜块和铅块,吸收相同的热量后互相接触.则下列说法中正确的是(  )A.铜块一定向铅块传热B.铅块不可能向铜块传热C.铜块可能会向铅块传热D.铅块和铜块之间一定有热传递考点:热量的计算;热传递.解答:由公式Q吸=cm△t可知,△t=,∵铜块和铅块的质量和吸收的热量相同,铜的比热容是铅的比热容的3倍,∴铜块升高的温度值是铅块升高的温度值的;由于不知道初温是否相同,所以铜快和铅块的末温大小关系不能确定;存在下列三种可能:如果铜块的末温高于铅块的末温,热量从铁块传向铅块.如果铜块的末温低于铅块的末温,热量从铅块传向铁块.如果铜块的末温等于铅块的末温,二者之间将不发生热传递.由此判断选项A、B、D的说法错误,选项C的说法正确.答案:C【测试题】初温和质量都相同的铜块和铁块,吸收相同的热量后,将它们相互接触,铁的比热容大于铜的比热容,则(  )A.它们之间不发生热传递B.热由铜块传给铁块C.热从铁块传给铜块D.无一定规律考点:热量的计算;热传递.解答:解:∵Q吸=cm△t,铜块和铁块质量相同,吸收的热量相同,∴比热容大的物体,升高的温度少;∵c铁>c铜,∴铁块升高的温度少,又∵铜块和铁块初温相同,∴铁块的末温低,铜块的末温高,二者接触,热量将从铜块向铁块传递.答案:B【拓展题】(2007•兰州)初温相同的铁块,甲的质量是乙的2倍,使它们分别放出相同的热量后立即接触,则(  )A.热量从甲传到乙B.热量从乙传到甲C.甲、乙之间无热传递发生D.温度由甲传到乙考点:热量的计算;热传递.解答:解:材料相同,初温相等,甲的质量是乙的2倍,Q放相同,则由Q放=cm△t知,乙的△t比甲的△t大,即甲的末温高,热量由甲传向乙.答案:A【测试题】原来温度相同的甲乙两块铜块,m甲=2m乙,现将它们分别加热,使它们吸收相同的热量,然后充分接触,下列说法正确的是(  ) A.温度由乙传给甲B.热量由甲传给乙C.温度由甲传给乙D.热量由乙传给甲考点:热量的计算;热传递.解答:m甲=2m乙,初温都相等,Q吸相同,则由Q吸=cm△t知,△t甲=△t乙,即甲的末温低.答案:D【例5】★★★(2006•朝阳区二模)甲、乙两物体的质量之比为2:1,比热容之比为3:2,它们升高的温度之比为2:3,则它们吸收的热量之比为(  )A.2:1B.1:2C.9:2D.2:9考点:热量的计算.解答:甲吸收的热量:Q甲=c甲m甲△t甲,乙吸收的热量:Q乙=c乙m乙△t乙,所以, .答案:A【测试题】(2003•永州)同种物质构成的甲、乙两物体,它们的质量之比是2:1,吸收的热量之比是1:2,则它们升高的温度之比是(  )A.1:4B.1:1C.4:1D.2:1考点:热量的计算.解答:∵Q吸=cm△t,∴,∴两物体升高的温度之比:答案:A【例6】★(2009•临沂)2009年4月15日零时16分,我国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭,成功将第二颗北斗导航卫星送入预定轨道.“长征三号丙”运载火箭采用液态氢做为火箭的燃料,原因是液态氢具有(  )A.较大的热值B.较低的沸点C.较大的比热容D.较高的凝固点考点:燃料的热值.解答:运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料,原因是液态氢具有较高的热值,完全燃烧相同质量的氢时,可以释放出更多的热量.答案:A【测试题】(2008•宜昌)煤炭是一种重要能源.区别优劣煤的质量最科学的办法是检测下列物理量中的(  )A.比热容B.密度C.热值D.温度考点:燃料的热值.解答:单位质量的煤完全燃烧时所释放出的热量越大,说明该煤的热值越大,即是优质煤炭.答案:C模块二热机和热机效率一、知识点1.热机定义:热机是利用内能来做功,把内能转化为机械能的机器。热机的种类:蒸汽机、内燃机(汽油机和柴油机)、汽轮机、喷气发动机等。2.内燃机内燃机活塞在气缸内往复运动时,从气缸的一端运动到另一端的过程,叫做一个冲程。四冲程内燃机包括四个冲程:吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。在单缸四冲程内燃机中,吸气、压缩、做功、排气四个冲程为一个循环,每个工作循环曲轴转两周,活塞上下往复两次,做功一次。在这四个冲程中只有做功冲程是内燃机对活塞做功,而其他三个冲程(吸气冲程、压缩冲程、排气冲程)是依靠飞轮的惯性来完成的。压缩冲程将机械能转化为内能,做功冲程是由内能转化为机械能。(1)汽油机工作过程①吸气冲程:进气门打开,排气门关闭;活塞由上端向下运动;汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸。当活塞运动到气缸的最下端时,进气门关闭。此过程中无机械能变化。②压缩冲程:进气门和排气门都关闭;活塞由气缸的最下端向上运动;燃料混合物被压缩,混合气体的压强增大,温度升高。此过程中机械能转换成内能。③做功冲程:进气门和排气门都关闭;火花塞产生火花,使燃料猛烈燃烧,产生高温高压的燃气,推动活塞由上向下运动,并通过连杆带动曲轴转动。此过程中内能转换成机械能。④排气冲程:进气门关闭,排气门打开;活塞由下向上运动;废气排除气缸。为下一个循环最好准备。此过程中无机械能变化,活塞的惯性使汽油机进入下一个循环。①吸气冲程②压缩冲程③做功冲程④排气冲程(2)柴油机工作过程(3)汽油机和柴油机的比较:①汽油机的气缸顶部是火花塞;柴油机的气缸顶部是喷油嘴。②汽油机吸气冲程吸入气缸的是汽油和空气组成的燃料混合物;柴油机吸气冲程吸入气缸的是空气。③汽油机做功冲程的点火方式是点燃式;柴油机做功冲程的点火方式是压燃式。④柴油机比汽油及效率高,比较经济,但笨重。⑤汽油机和柴油机在运转之前都要靠外力辅助启动。3.热机效率热机用来做有用功的那部分能量和完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。4.影响燃料有效利用的因素(1)燃料很难完全燃烧(2)燃料燃烧放出的热量散失很多,只有一小部分被有效利用。5.有效利用燃料的一些方法把煤磨成粉末、用空气吹进炉膛(提高燃烧的完全程度);以较强的气流二、例题精讲【例7】★一台效率为40%的柴油机,当输出3.44107J有用功时,消耗的柴油质量是多少?(  )(柴油的热值是4.3107J/kg)A.0.8kgB.2kgC.0.32kgD.2.8kg考点:热机的效率;功的计算.解答:∵,∴柴油机工作消耗的总能量(柴油完全燃烧放出的热量);∵Q放=mq,∴消耗柴油的质量:.答案:B【测试题】一台柴油机,一定质量的柴油完全燃烧时,放出了7.5108 J的热量,其中有4.5108J的能量以各种形式损失掉了,可知该柴油机的效率是(  )A.30%B.40%C.48%D.60%考点:热机的效率.解答:柴油机有效利用的能量为:E有用=7.5108J﹣4.5108J=3.0108J该柴油机的效率为: 答案:B【例8】★★(2008•泉州)小星用燃气灶将质量为2kg,温度为25℃的水加热到100℃,则水需要吸收多少热量?该燃气灶的热效率是25%,则加热这些水需要燃气多少千克?水吸收的热量是 ,需要燃气  .(燃气的热值是4.5107J/kg)考点:比热容的概念;能量利用效率;热量的计算;燃料的热值.解答:(1)水吸收的热量Q吸=cm1(t﹣t0)=4.2103J/(Kg•℃)2Kg(100℃﹣25℃)=6.3105J.(2)燃气完全燃烧时放出的热量;燃气的质量.答案:水吸收的热量是6.3105J,需要燃气0.056kg.【测试题】(2010•盐城)用煤气灶把1kg、初温为20℃的水烧到70℃,消耗了10g煤气.则:(1)水吸收的热量为______105J.(2)煤气完全燃烧放出的热量为______105J.(煤气的热值为4.2107J/kg)(3)煤气灶烧水的效率为______%.考点:热量的计算;燃料的热值;热机的效率.解答:(1)根据吸热公式水吸收的热量为Q吸=cm△t=4.2103J/kg•℃1kg(70﹣20)℃=2.1105J,(2)已知:m=10g=110﹣2kg,煤气完全燃烧放出的热量为Q放=mq=110﹣2kg4.2107J/kg=4.2105J,(3)煤气灶烧水的效率为η=100%=100%=50%.答案:2.1;4.2;50.【例9】★★(2013•漳州)在四冲程汽油机工作过程中,将内能转化成机械能的冲程是(  )A.吸气冲程B.压缩冲程C.做功冲程D.排气冲程考点:内燃机的四个冲程.解答:在做功冲程中,两个气门关闭,活塞下行带动曲轴转动做功,气体内能转化为机械能.答案:C【测试题】(2013•邵阳)多数汽油机是由四个冲程不断循环来保证连续工作的.其中,完成将汽油燃烧产生的废气排出气缸的冲程是(  )A.吸气冲程B.压缩冲程C.做功冲程D.排气冲程考点:内燃机的四个冲程.解答:在排气冲程中,进气门关闭、排气门打开,活塞上移,将汽油燃烧产生的废气排出气缸.答案:D.
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