2022年中考物理总复习专题系列比热容及热效率的计算（培优部分）

2021-2022学年度人教版物理中考总复习专题系列

比热容及热效率的计算（培优部分）

一、单选题

1．关于热机的效率，下列说法正确的是（　　）

A．总功一定，额外功越少，效率就越高

B．热机做的有用功越多，效率就越高

C．热机消耗的燃料越多，效率就越低

D．热机的功率越大，效率就越高

2．现有两个使用同一种燃料的加热器，用它们分别对甲、乙两种不同的物质加热。已知甲物质的比热是乙物质的2倍，甲物质的质量是乙物质的，当甲物质升高的温度是乙物质的时（甲、乙物质的物态都不发生改变），加热甲物质所用燃料是加热乙物质的，则两加热器利用热能的效率之比是（　　）

A．1：1 B．1：2 C．3：2 D．2：1

3．下列关于四冲程内燃机的说法中正确的是（　　）

A．热机效率越高，所做的有用功就越多

B．汽油机在吸气冲程中吸入汽缸的是空气

C．汽车在行驶时，内燃机把油料中的化学能全部转化成有用的机械能

D．一单缸四冲程汽油机的飞轮转速为3000r/min，则1s内该汽油机活塞做功25次

4．2020年3月9日，我国用长征三号乙运载火箭，成功发射了北斗系统第54颗导航卫星，这是长征系列运载火箭第327次飞行，下列这种说法正确的是（　　）

A．该火箭使用的燃料主要是液态氢，是因为它的比热容大

B．火箭发射时，周围出现大量的“白气”，这是发射塔下方水池中水汽化而成的水蒸气

C．氢气在液化成液态氢的过程中其内能将减少

D．火箭表面涂有一层叫“烧蚀层”的特殊物质，它在汽化时会放出大量的热

5．某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为30 cm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是50 mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×105 Pa，飞轮l min转动1 800周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），下列说法中正确的是

A．汽油机每秒内完成30个冲程

B．汽油机的功率为2025 W

C．做功冲程中燃气对活塞的平均压力为2.7×107 N

D．一个做功冲程中燃气对活塞做的功为1.35×105 J

二、多选题

6．某品牌汽车的质量为M（含驾乘人员），车的钢质外壳密度为ρ1、质量为m，发动机的效率为。若该车在平直道路上匀速行驶受到地面的摩擦力为车总重的k倍（k<1，为常数），受到的空气阻力为f，忽略其它摩擦阻力。经过技术革新，厂家将车外壳换成了等体积，密度为ρ2的新材料（ρ2<ρ1），并对车子的流线型进行了优化，使车子受到的空气阻力降低了2%，还将车子的发动机效率提高到了，改进后汽车以相同的速度匀速行驶。设改进前后汽车行驶的路况、路程、驾乘人员相同，改进前的耗油量m1，改进后汽车的耗油量m2，在满足上述条件下说法正确的是（　　）

A．在消耗等量燃油的情况下，改进后汽车的行驶路程更长

B．改进后汽车以相同的速度匀速行驶时，有用功的功率变小

C．若燃油的热值为q，汽车匀速行驶的路程为s，则

D．改进后汽车的耗油量m2与改进前的耗油量m1的比为

7．如图是一款烟花的内部结构，燃放者点燃引线后立即跑开，当燃烧的引线点燃发射药时，产生高温高压的气体，将礼花弹推出，使礼花弹带着燃烧的延期引线上升到空中，延期引线在空中点燃礼花弹，礼花弹绽放出炫丽的烟花。下列有关这一过程说法正确的是（　　）

A．发射药燃烧过程中，其热值会减小

B．高温高压的气体将礼花弹推出后内能减小

C．气体将礼花弹推出过程的能量转化与汽油机做功冲程相同

D．礼花弹绽放出炫丽的烟花属于扩散现象

三、填空题

8．合理分类和利用垃圾可以保护环境、变废为宝。在一定条件下，1t生活垃圾“榨”出140kg燃料油。若燃料油的热值为4.0×107J/kg，某城镇每天产生50t生活垃圾，则这些垃圾“榨”出的燃料油完全燃烧释放出的热量为______J。在标准大气压下，这些热量的30%被初温为25℃、质量250t的水吸收，则水吸收的热量是______J，水温能升高______℃。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]

9．小明在“探究不同物质吸热升温现象”时，分别用质量均为0.5kg的甲、乙两种液体进行对比实验，并根据实验数据作出了如图所示的图像。实验过程中，甲、乙两种液体在相同时间内放出的热量相等，分析图像可以得出：甲、乙两种液体的比热容大小关系是c甲______c乙（选填“＞”、“＜”或“＝”），若乙液体的比热容为（2.1×103J/（kg•℃），则甲液体的比热容大小是 ______J/（kg•℃）；甲液体在0～12min内放出的热量与完全燃烧 ______kg的干木柴放出的热量相同。（q干木柴＝1.2×107J/kg）

10．有两台单缸四冲程汽油机，其中甲汽油机飞轮转速为3600r/min，其效率为20%，则消耗5kg的汽油转化成的机械能是___________J。乙汽油机的效率是25%，汽油机甲的功率是乙的1.5倍。那么汽油机甲与乙每小时消耗的油量之比为___________。 （q汽油=4.2×107J/kg）

11．如下图所示，小明将气球吹大后，让气球自行飞出，若及时捡拾起气球，将会感觉到气球球身的温度和原来相比______（选填“变高”“变低”或“没有变化”），此过程发生的能量转化与______（选填“甲”、“乙”、“丙”、“丁”）图中的能量转化是一致的。1min 内汽油机完成2400 个工作循环，飞轮的转速为______r/s。汽油机完成一个工作循环时，需要吸入 2L 的燃料，其质量为______kg，这些燃料完全燃烧放出的热量为______J。若这些热量有 84% 被质量为 10kg 的水吸收，水的温度能够上升______℃。（燃料 1.4kg/m3，q燃料 4.6 107 J/kg，c水  4.2 103 J/（kg C））

12．如图，汽车内燃机一个工作循环包括四个沖程，正常工作的四个冲程的顺序是______（对甲、乙、丙、丁重新排序），______冲程中内燃机给汽车提供动力，此冲程中能量的转化是______。飞轮的转速为3600r/min，则每秒钟汽油机对外做功______次，活塞往复运动______次。如果这辆汽车每年耗油1.8t，汽车内燃机的效率平均取值29%，如果能把内燃机效率提高1%，我国汽车现在的保有量按3亿辆计算，我国每年可以节约______t燃油。

参考答案

1．A

【详解】

A．效率是有用功与总功的比值乘以100%，总功一定，额外功越少，有用功就越多，有用功与总功的比值就越大，即效率就越高，故A正确；

B．热机做的有用功越多，但总功不知道，有用功与总功的比值就不确定，因此效率不一定高，故B错误；

C．热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，当热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高；做功的多少不确定，热机效率的高低也不一定，故C错误；

D．热机效率是有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值，热机做的有用功多，但不知道燃料完全燃烧放出的热量，无法确定效率一定高，故D错误。

故选A。

2．A

【详解】

由题意可知，

=2

=

=

=

由Q吸=cmt可得，甲乙物质吸收的热量之比

===

由Q放=mq可得，两加热器消耗燃料完全燃烧释放的热量之比

====

由=100可得，两加热器利用热能的效率

====

故A符合题意；BCD不符合题意。

故选A。

3．D

【详解】

A．机械效率是指有用功占总功的比例大，而不是有用功，故所做的有用功越多，机械效率不一定越高，故A 选项错误；

B．汽油机在吸气冲程中吸入汽缸的是油和空气，故B选项错误；

C．汽车在行驶时，内燃机把油料中的化学能一部分转化为内能，一部分转化为机械能，还有没有燃烧的油料，化学能没有释放，故C选项错误；

D．一单缸四冲程汽油机的飞轮转速为3000r/min，则

/s

每转两圈做功一次，故一共做功25次，D选项正确。

故选D。

4．C

【详解】

A．发射卫星的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，故A错误；

B．发射台下是水池，而让火焰喷射到水中，水会汽化为水蒸气，这些水蒸气散发到空气中，遇到冷空气液化成的小水珠就是我们看到的“白气”，故B错误；

C．氢气在液化成液态氢的过程中要放出热量，其内能将减少，故C正确；

D．“烧蚀层”的物质在遇到高温时会发生熔化和汽化现象，在熔化和汽化时能吸收大量的热，使火箭的温度不至于太高，故D错误。

故选：C。

5．B

【详解】

A、飞轮l min转动1 800周，则1s转30圈，一圈两个冲程，所以1s完成60个冲程，故A错误；

C、燃气对活塞的平均压力：，故C错误；

D、一个做功冲程中燃气对活塞做的功：；

B、lmin转动1800周，要做功900次，功率为：

，故B正确；

故选B．

【点睛】

牢记四冲程内燃机的一个工作循环，曲轴转过两周，由四个冲程组成，对外做功一次，计算功率时先根据压强和面积求压力的大小，再结合活塞的行程计算一次做功的多少，进一步求功率．

6．AD

【详解】

A．在消耗等量燃油的情况下，提供的热量相同，由m=ρV可知改进后汽车的质量减小，由G=mg可知汽车的重力减小，汽车受到的摩擦力减小，对车子的流线型进行了优化，使车子受到的空气阻力降低了2%，汽车匀速行驶，牵引力等于空气阻力和摩擦力之和，牵引力减小，将车子的发动机效率提高到了，由W=Qη可知牵引力做的功增大，由W=Fs可知改进后汽车的行驶路程更长，故A正确；

B．改进前后汽车行驶的路况、路程、驾乘人员相同，有用功是对驾乘人员做的功，改进前后，有用功相同，汽车以相同的速度匀速行驶时，由可知行驶的时间相同，由可知有用功的功率不变，故B错误；

C．汽车的行驶路程为s，汽油的热值为q，根据题意得：改进前发动机的效率为

因为匀速运动，所以牵引力

F1=f1

f1=kMg+f

则

故C错误；

D．设改进后车外壳的质量为m′，由选项C可知

则改进前耗油量

改进后发电机的效率

改进前后体积相等

改进后汽车的质量

因为匀速运动，所以

则发电机效率

改进后耗油量

则

故D正确。

故选AD。

7．BC

【详解】

A．热值是燃料自身的一种属性，所以燃烧时，热值也不会改变，故A错误；

BC．高温高压气体将礼花推出的过程是气体对礼花做功，将内能转化为机械能，所以其内能减小，而汽油机的做功冲程也是内能转化为机械能，故BC正确；

D．烟花是宏观世界的机械运动，而扩散是微观世界的分子运动，是人眼无法直接观测到的，故D错误。

故选BC。

8．2.8×1011    8.4×1010    75   

【详解】

[1]50t生活垃圾“榨”出的燃料油的质量

燃料油完全燃烧释放出的热量

[2]水吸收的热量

[3]水的质量

水升高的温度

因为在标准大气压下水的沸点是100℃，所以水的末温最高为100℃，而

故水实际升高的温度

9．＞    4.2×103       

【详解】

[1]时间相等时，两种液体放出的热量相等，由图示可以看出，乙液体的温度降低的快，甲液体温度降低慢；利用热量的计算公式可知，在质量相等、初温相同、放热也相同的情况下，谁的温度降低得快，它的比热容小，所以，甲液体的比热容大，乙液体的比热容小。

[2]由图象知，放热15min，甲降低的温度为

乙降低的温度为

也就是乙降温幅度是甲的2倍，已知甲、乙质量相同，15min时间内放出的热量相同，由公式，甲的比热容是乙的2倍，所以

[3]由图象知，在0﹣15min，甲降低的温度为

由图像知甲的温度是均匀降低的，所以每分钟降低的温度为

则12min降低的温度为

甲液体在0～12min内放出的热量为

已知，因为，所以需要完全燃烧的干木柴质量为

10．4.2×107    15∶8   

【详解】

[1]5kg的汽油完全燃烧放出的热量

Q甲=m甲q汽油=5kg×4.2×107J/kg=2.1×108J

汽油机效率是20%，所以

η甲=

W=4.2×107J

[2]甲在时间t内做的有用功

W甲=P甲t

由题意知

，

甲在时间t内消耗的总能量

甲在时间t内的耗油量

同理可以得到乙在时间t内的耗油量的表达式

甲乙两汽油机在相同时间内的耗油量之比就等于两表达式之比

11．变低    丙    80    2.8×10-3    1.288×105    2.576   

【详解】

[1]及时捡拾起气球，气球内的气体对外做功，内能减小，温度变低。

[2]此过程发生的能量转化是将内能转化为机械能，而甲为压缩冲程，是将机械能转化为内能，而乙排气冲程，丙是做功冲程，是将内能转化为机械能，而丁是吸气冲程，故选丙。

[3] 1s内汽油机完成工作循环数

一个工作循环，飞轮转两圈，故飞轮的转速为。

[4] 吸入 2L 的燃料，其质量为

[5] 这些燃料完全燃烧放出的热量为

故这些燃料完全燃烧放出的热量为。

[6] 水的温度能够上升

故水的温度能够上升。

12．乙甲丁丙/乙、甲、丁、丙    丁    内能转化为机械能    30    60    6×107/60000000   

【详解】

[1][2][3]甲中的两个气阀都关闭，活塞向上运动，所以为压缩冲程，是第二个冲程；乙中的进气阀打开，活塞向下运动，所以为吸气冲程，是第一个冲程；丙中的排气阀打开，活塞向上运动，所以为排气冲程，是第四个冲程；丁中的两个气阀都关闭，火花塞点火，活塞下运动，所以为做功冲程，是第三个冲程；故先后顺序为：乙甲丁丙；其中做功冲程，即丁冲程，该冲程将内能转化为机械能，给汽车提供动力。

[4][5]四冲程汽油机每个循环飞轮转2圈，活塞往复运动2次，对外做功1次；已知飞轮的转速为3600r/min，所以此汽油机飞轮每秒钟转60圈，可完成30个工作循环，对外做30次功，活塞往复运动60次。

[6]内燃机效率提高后为

内燃机有用功为

因为内燃机效率提高前后有用功是相同的，则有每辆汽车

故

则每辆汽车每年节约燃油为

所以我国每年可以节约的燃油为