第十二章 四、 机械能与内能的相互转化 第 2 课时 一、选择题 1．科技人员已于 2018 年研发下线采用氢能源系统的“未来汽车”．此氢能源汽车充氢气 3 min 可续航 650 km ，它采用氢气作为燃料主要是因为氢气具有(
) A ．较小的密度
B ．较高的热值 C ．较低的沸点
D ．较大的比热容 2
利用图所示甲、乙装置(燃烧皿内燃料和烧杯内液体未画出)，既可以比较不同液体的比热容，又可以比较不同燃料的热值．要求仅根据温度计示数的变化完成实验，则两个实验都需要控制相同的(
)
A ．液体种类
B ．燃料种类 C ．液体质量
D ．燃料质量 3．一瓶煤油用去一半后，剩下的煤油(
) A ．热值不变，密度不变，比热容减小一半 B ．热值不变，密度不变，比热容不变 C ．热值、密度和比热容都减小一半 D ．热值减小一半，密度增大，比热容不变 4．有关热值的概念，下列说法中正确的是 (
) A ．燃料燃烧时，随着不断放热，它的热值越来越小 B ．采取措施使燃料燃烧得更充分，就可以提高燃料的热值 C ．任何燃料实际燃烧放出的热量，都比按热值计算出来的数值小 D ．煤油的热值比酒精大，就是说煤油完全燃烧时放出的热量比酒精多 5．甲、乙两种燃料完全燃烧时，甲放出的热量多，则 (
) A ．甲燃料的热值一定大于乙燃料的热值 B ．甲燃料的质量一定大于乙燃料的质量 C ．甲燃料的热值、质量都比乙燃料的大 D ．甲燃料的热值可能比乙燃料的热值小
二、填空题 6．我国用长征火箭发射“嫦娥”系列卫星，火箭发射升空时，燃料燃烧将化学能转化为燃气的内能，再转化为火箭的________能；火箭的燃料使用液态氢，主要是因为它的________较大；“嫦娥”卫星绕月飞行时在遇到月食期间没有太阳光照射，卫星表面的温度会急剧下降，这是通过____________的方式改变物体内能的． 7．在我国实施的“西气东输”工程中，西部的优质天然气被输送到缺乏能源的东部地区，天然气与煤相比，从热学的角度分析它的突出优点是____________；从环保角度分析它的突出优点是____________． 8．酒精的热值是 3.0×107
J / kg ，表示的物理意义是______________________________.酒精未燃烧时，其热值是____________． 9．一个成年人参加一次长跑，身体消耗的能量为 6.6×106
J ，这些能量相当于完全燃烧 0.55 kg 的干木柴才能得到，则干木柴的热值为________ J / kg ；干木柴用掉一半后，剩余干木柴的热值将________(选填“变大”“变小”或“不变”)． 10．把质量为 2 kg 、温度为 25 ℃的水加热到 75 ℃，水吸收的热量为________ J ，这些热量相当于完全燃烧________ m3 的天然气所放出的热量．[c水 ＝4.2×103
J /( kg ·℃)，q 天然气＝4.2×107
J / m 3 ] 11．某同学用如图 11 所示装置测量酒精的热值，他在烧杯中加入 300 g 水，调好装置后，加热使水温升高 50 ℃，水需要吸收的热量为______ J ，他测得此过程中消耗了 6 g 酒精，利用酒精燃烧放出的热量与水吸收的热量相等，算得酒精的热值 q＝________ J / kg ，他查表得到 q 酒精 ＝3.0×107
J / kg ，发现两者偏差较大，你认为其中的原因可能是______________(写出一条即可)．[c 水 ＝4.2×103
J /( kg ·℃)]
图 11 12．“可燃冰”作为新型能源有着巨大的开发使用潜力．同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量可达煤气的数十倍，这说明“可燃冰”的________很大．若以 10 倍的关系粗略计算，1 kg “可燃冰”完全燃烧放出的热量可以使________ kg 的水温度升高 40 ℃.[c 水＝4.2×103
J /( kg ·℃)，q煤气 ＝4.2×107
J / kg ]
13．太阳能热水器吸收 1.4×107
J的能量能把质量为 20 kg 的水从 25 ℃加热到 75 ℃，则水吸收的热量为________ J ，热水器的热效率为________．[水的比热容为 4.2×103
J /( kg ·℃)] 14．完全燃烧 10 g 酒精所放出的热量为__________ J ，若其放出的热量有 70%被水吸收，能使 10 kg 的水从 20 ℃升高到________ ℃.[q 酒精 ＝3.0×107
J / kg ，c水 ＝4.2×103
J /( kg ·℃)] 15．有一台汽油机在一个工作循环中消耗了 10 g 汽油(热值为 4.6×107
J / kg )，这些汽油完全燃烧产生的热量是________ J ．若这台汽油机的效率为 30%，则一个工作循环中输出的有用机械能为__________ J . 三、实验探究题 16．如图 12 所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同．燃料的质量都是 10 g ，烧杯内液体的质量也相同．
图 12 (1)比较不同燃料的热值，应选择________两图进行实验，实验时充分燃烧后要观察____________________比较两种燃料的热值大小；比较不同物质的比热容，应选择________两图进行实验，实验时通过__________________反映物体吸热的多少． (2)比较不同物质的比热容，选用上图合适装置加热相同时间后，液体 a 升温多，由此可知，质量相同的液体 a 与 b，升高相同的温度时，液体 a 吸收的热量________(选填“大于”或“小于”)液体 b 吸收的热量． (3)在学习时，我们把燃料完全燃烧放出的热量与燃料的质量之比 Q放m称为热值，用 q 表示，这里定义热值的方法，我们称为比值法，热值是能够燃烧的物质的属性．下列几个用比值法定义，并能反映物质属性的物理量是________(填序号)． ①速度
②功率
③密度
④压强 四、计算题 17．燃气灶烧水时，把质量为 2 kg 、初温为 20 ℃的水加热到 100 ℃，共燃烧了 0.02 m3
天然气(假设天然气完全燃烧)．已知水的比热容为 4.2×103
J /( kg ·℃)，天然气的热值为8.4×107
J / m 3 .求：
(1)水吸收的热量． (2)天然气完全燃烧放出的热量． (3)燃气灶烧水时的效率.
18．一辆厢式小货车某次运货，满载后的总质量是 5.0×103
kg ，在平直的公路上匀速直线行驶100 km ，耗油10 kg ，货车受到的阻力是总重力的0.05，发动机的牵引功率是50 kW (油的热值是 5.0×107
J / kg ，g 取 10 N / kg )，求：
(1)货车受到的牵引力． (2)货车匀速行驶的速度． (3)货车发动机的效率．
答案
1． B
2． C
3. C
4． D
5． B
． 6．机械 热值 热传递 7．热值大 污染小 8．1 kg 酒精完全燃烧放出的热量为 3.0×107
J
3．0×107
J / kg
9．1.2×107
不变 10．4.2×105
0.01 [11．6.3×104
1.05×10 7
酒精未完全燃烧 12．热值 2500 13．4.2×106
30% 14．3×105
25 15．4.6×105
1.38×10 5
16．(1)甲、乙 温度计示数升高的多少 甲、丙 加热时间的长短 (2)小于 (3)③ 17．(1)水吸收的热量：
Q 吸 ＝c 水 m(t－t 0 )＝4.2×103
J /( kg ·℃)×2 kg ×(100 ℃－20 ℃)＝6.72×10 5
J . (2)天然气完全燃烧放出的热量：
Q 放 ＝qV＝8.4×107
J / m 3 ×2×10 －2
m 3 ＝1.68×10 6
J . (3)燃气灶烧水时的效率：
η＝ Q吸Q 放 ×100%＝6.72×105
J1.68×106
J ×100%＝40%. 18．(1)货车受到的重力：
G＝mg＝5.0×103
kg ×10 N / kg ＝5.0×10 4
N ， 货车做匀速直线运动，所以货车受到的牵引力：
F＝f＝0.05G＝0.05×5.0×104
N ＝2500 N . (2)由 P＝Fv 得，货车匀速行驶的速度：
v＝ PF ＝50000 W2500 N＝20 m / s . (3)牵引力做的功：
W＝Fs＝2500 N ×1×105
m ＝2.5×10 8
J ， 燃油燃烧放出的总能量：
Q＝mq＝10 kg ×5.0×107
J / kg ＝5.0×10 8
J ， 货车发动机的效率：
η＝ WQ ×100%＝2.5×108
J5×108
J ×100%＝50%.