中考物理高频重难点考点专题解读与训练专题03热值热量比热容及其热机效率的理解与计算含解析

专题03：热值、热量、比热容及其热机效率的理解与计算

热值、热量、比热容及其热机效率的理解与计算是中考中热学部分常考的知识点，侧重考查对热值、热量、比热容的理解及相关计算，能有效的考查对相关概念的理解，也能考查学生的计算能力。

一、热值、热量、比热容及其热机效率的理解

1、热量与温度、内能的区别：

热量与温度、内能的联系：

2、热值和比热容、热机效率：

二、热值、热量、比热容及其热机效率的计算

1、利用比热容计算热量：

Q= c mΔt

表示温度的变化量，单位是℃，

表示质量，单位是kg

表示比热容，单位是J（kg·℃）

表示热量，单位是J

（1）升温时Δt=t-t0，降温时Δt= t0-t，审题时一定要看清是“升高了”还是“升高到”，“升高了”已知的是Δt， “升高到”已知的是“t”。（t表示末温，t0表示初温）。

（2）在求水的末温时，需先求Δt，注意在一标准大气压下，水最高温度达到100℃。

（3）热量的多少与比热容c、质量m、和温度变化都有关系，而比热容与热量Q、质量m、和温度变化都无关，注意二者的区别。

（4）当某种物质降温放出热量时用Q放=cmΔt，而不能用燃料燃烧放出热量Q放=mq，一定要注意二者的区别。

（5）利用变形公式可以计算:

①质量：；

②温度变化，进而求初温或末温：。

2、利用热值计算热量公式：Q=mq或Q=qV(气体)

（1）对于气体燃料燃烧放出热量的计算公式，是用Q=mq还是Q=qV，取决于q的单位是J/kg还是J/m3或J/L。

（2）燃料燃烧放出热量的多少由燃料的质量（或体积）、热值的大小以及燃烧情况有关，而热值与热量Q、质量m（或V）无关，注意二者的区别。

3、热机效率的计算：

（1）热机所做的有用功往往是热机对外的牵引力F使得热机在水平方向上通过一定的距离s，当匀速运动时，牵引力F与阻力f相等，于是有W有用=Fs=fs；

（2）Q放是燃料燃烧放出的热量Q放=mq或Q放=Vq，所以热机效率公式可变形为：或。

4、热效率计算：

（1）有效利用的热量与燃料完全燃烧释放的总能量的比值,就是热效率。

（2）公式：或。

一、中考题型分析

中考中，热值、热量、比热容及其热机效率的理解以选择题、填空题形式考查，而计算则以填空题、计算题形式考查，大约在考试中占2—6分。

二、典例精析

★考点一：热值、热量、比热容及其热机效率的理解

◆典例一：（2020临沂）关于温度，热量和内能，下列说法正确的是（　　）

A．0℃的冰块内能为零 B．温度高的物体含有的热量多

C．热传递的方向由内能大小决定 D．物体吸收热量温度不一定升高

【答案】D

【解析】任何物体都有内能，0℃的冰块也具有内能，A错误；热量是过程量，不能说物体含有热量，B错误；发生热传递的条件是存在温度差，热量总是从高温物体传向低温物体，跟内能多少无关，C错误；物体吸收了热量，内能一定增加，但温度不一定升高，例如晶体的熔化过程，D正确。故选D。

◆典例二：（2020西藏）以下操作中，相应物理量的数值前后发生改变的是（　　）

A．一根导线剪掉一半，剩下导线的电阻

B．一杯牛奶喝掉一半，剩下牛奶的密度

C．一桶汽油燃烧掉一半，剩下汽油的热值

D．一瓶水喝掉一半，剩下水的比热容

【答案】A

【解析】导体的电阻与其长度、横截面、材料等有关，若一根导线剪掉一半，则剩下导线的电阻发生改变，A符合题意；物体的密度随温度、压力的变化而改变，但不随物体自身的质量或体积的变化而变化，则剩下牛奶的密度不变，B不符合题意；热值是指单位质量（或体积）的燃料完全燃烧时所放出的热量，一桶汽油燃烧掉一半，剩下汽油的热值不变，C不符合题意；比热容是物质的一种特性，反映了物质吸热和放热能力的大小，与无物质种类和状态有关，与质量无关，一瓶水喝掉一半后剩下水的比热容不变，D不符合题意。故选A。

★考点二：热值、热量、比热容及其热机效率的计算

◆典例一：（2020大连）近几年来，大连市民陆续使用上了安全、清洁的天然气。某用户在使用天然气灶加热水时，完全燃烧了0.05m3的天然气，将3kg的水从20℃加热到80℃。已知水的比热容是4.2×103J/(kg•℃)，天然气的热值是3.6×107J/m3。求：

(1)天然气完全燃烧放出的热量是多少？

(2)水吸收的热量是多少？

(3)该天然气灶加热这些水的效率是多少？

【答案】(1)1.8×106J；(2)7.56×105J；(3)42%

【解析】(1)天然气完全燃烧放出的热量Q放=Vq=0.05m3×3.6×107J/m3=1.8×106J；

(2)水吸收的热量Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg•℃)×3kg×（80℃-20℃）=7.56×105J；

(3)该天然气灶加热这些水的效率。

◆典例二：（2020哈尔滨有改动）我们生产、生活中利用的能量，追根溯源，大都来自太阳。

（1）一个太阳能热水器的容量为80L,装满水后，使这些水的温度从10℃升高至40℃，则水需要吸收多少热量？

（2）一辆太阳能汽车接收到4×107J的光能。其中有8%用于汽车的牵引力做功，若匀速行驶时汽车的牵引力为200N，这辆汽车能匀速行驶多远？

【答案】（1）1.008×107J（2）16km

【解析】（1）水的体积V水=80L=80dm3=0.08m3，由可得水的质量m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×0.08m3=80kg，水吸收的热量Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/(kg•℃)×80kg×（40℃-10℃）=1.008×107J；

（2）汽车的牵引力做功W=E×8%=4×107J×8%=3.2×106J，由W=Fs可得这辆汽车能匀速行驶的距离。

1、（2020海南）椰雕是用经过处理的椰子壳雕刻的艺术品，海南的椰雕工艺被列入国家非物质文化遗产，如图所示工艺师正在进行椰雕雕刻。一个处理后的椰子壳假设质量分布均匀，经过雕刻之后，椰子壳的（　　）

A．质量变小 B．热值变小 C．密度变小 D．比热容变小

【答案】A

【解析】一个处理后的椰子壳假设质量分布均匀，经过雕刻之后，椰子壳所包含的物质的量发生变少，即椰子壳的质量变小，而热值、密度、比热容没有发生改变，故正确。故选A。

2、（2020广安）下列关于温度､热量和内能的说法，正确的是（　　）

A．发生热传递时，温度总是从高温物体传递给低温物体

B．在相同温度下，1kg的水比1kg的冰含有的热量多

C．一块0℃的冰熔化成0℃的水，内能增大

D．物体温度升高，内能一定增加，一定要吸收热量

【答案】C

【解析】发生热传递时，传递的是热量而不是温度，A错误；热量是过程量，不能说“含有热量”，B错误；一块0℃的冰熔化成0℃的水后，吸收热量，温度不变，内能增加，C正确；

物体温度升高，内能增加，可能是外界对物体做功，D错误。故选C。

3、（2020无锡）煤炭是一种重要能源。为判断煤炭品质的优劣，最科学的方法是检验煤炭的（　　）

A．比热容 B．密度 C．热值 D．温度

【答案】C

【解析】热值是燃料的一种特性，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，故选C。

4、（2020呼和浩特）用同一酒精灯分别给质量相等的甲、，乙两种物质加热，根据测量数据绘制如图所示图象，由图可知（）

A．甲物质的温度比乙物质温度升高的快，甲物质的比热容大于乙物质的比热容

B．甲物质的温度比乙物质温度升高的快，甲物质的比热容小于乙物质的比热容

C．甲物质的温度比乙物质温度升高的慢，甲物质的比热容大于乙物质的比热容

D．甲物质的温度比乙物质温度升高的慢，甲物质的比热容小于乙物质的比热容

【答案】B

【解析】由图分析可知，相同的时间内，甲物质的温度比乙物质温度升高的高；用同一酒精灯分别给质量相等的甲、乙两种物质加热，甲、乙两种物质在相同时间里吸收的热量是一样的，根据公式Q吸=cmΔt讨论可知，吸收相同的热量，甲物质升温高，因此甲物质比热容比乙物质比热容小，B正确。故选B。

5、（2020甘孜）下列关于热值和热机效率的说法，正确的是（　　）

A．使燃料燃烧更充分，可以增大热值

B．使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率

C．柴油机的热机效率通常为100%

D．燃料燃烧释放的热量越大，热值越大

【答案】B

【解析】热值是燃料的特性，与燃烧情况无关，A错误；使燃料燃烧更充分，可以增大有效利用的能量，提高热机的效率，B正确；任何机器的做功时都不可避免的做额外功，效率不可能达到100%，C错误；热值是燃料的特性，与放出热量的多少无关，D错误。故选B。

6、（2020绵阳）川人爱吃辣，色香味俱佳的红油辣子是川人家常必备。红油辣子制作关键是对油温的控制，用菜油制作红油辣子的最佳温度为150℃。用沼气将0.1kg菜油从室温17℃加热到制作红油辣子的最佳温度，则菜油吸收了_______J的热量，燃烧了________m3的沼气。已知沼气燃烧释放的热量有50%被菜油吸收，沼气热值取1.9×107Ｊ/m3，取ｃ菜油=2.0×103J·（kg·℃）-1。

【答案】2.66×104    2.8×10-3

【解析】采油吸收的热量为Q=cm（t-t0）=2.0×103J/(kg•℃)×0.1kg×（150℃-17℃）=2.66×104J；燃烧沼气需要释放的热量为Q=2.66×104J/50%=5.32×104J，需要燃热的沼气体积为

。

7、．（2020黄石）可燃冰是一种新能源，它是水和天然气在高压低温下形成的类似冰状结晶物质，主要成分是甲烷，我国可燃冰的开采技术处于世界领先水平，用燃气锅炉烧水时，将500kg初温20℃的水加热到100℃，共燃烧了0.1m3的可燃冰，这个过程中水吸收的热量为______J。完全燃烧0.1m3可燃冰放出的热量为______J，燃气锅炉烧水时的效率为______。[c水=4.2×103J/（kg·℃），可燃冰热值q=6.0×109J/m3]

【答案】1.68×108    6.0×108    28%   

【解析】水吸收的热量Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×500kg×(100℃-20℃)=1.68×108J；完全燃烧0.1m3可燃冰放出的热量Q放=Vq=0.1m3×6.0×109J/m3=6.0×108J；燃气锅炉烧水时的效率。

8、（2020铜仁）质量为1.4kg的干木柴完全燃烧释放的热量为________J，如果这些热量的50%被质量为50kg的水吸收，则水的温度将升高_______ ℃。[已知：干木柴的热值为1.2×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）]

【答案】1.68×107    40   

【解析】质量为1.4kg的干木柴完全燃烧释放的热量Q放=mq=1.4kg×1.2×107J/kg=1.68×107J；水吸收的热量Q吸=Q放×50%=1.68×107J×50%=8.4×106J，水升高的温度。

9、（2020百色）如今太阳能热水器已走进了千家万户，某家庭太阳能热水器某天内接收太阳能的总热量为2.52×107J，使质量为80kg、初温为20℃的水温度升高到50℃，求：

(1)已知干木柴的热值为q＝1.2×107J/kg，若由燃烧干木柴来提供2.52×107J的热量需要完全燃烧多少千克干木柴？

(2)这天该太阳能热水器中的水吸收的热量是多少？[水的比热容为c＝4.2×103J/（kg·℃）]

(3)该太阳能热水器的效率是多少？

【答案】(1)2.1kg；(2) 1.008×107J；(3)40%

【解析】(1) 需要完全燃烧干木柴的质量是；

(2) 水吸收的热量是Q=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×80kg×(50℃-20℃)=1.008×107J；

(3) 该太阳能热水器的效率是。

10、（2020葫芦岛）如图所示为一台压路机，质量为20t，车轮与水平地面总接触面积为0.5m2。某次压路作业中，它以2m/s的速度水平匀速前进1000m，此时压路机的发动机输出功率为120kW。（g取10N /kg）求：

(1)压路机静止在水平地面时，对地面的压强是多少？

(2)压路机前进过程中受到的阻力是多少？

(3)若发动机的效率为40%，完成此次作业至少需要消耗多少kg柴油？（q柴油取4×107J/kg）

【答案】(1)4×105Pa；(2) 6×104N；(3)3.75kg

【解析】(1)压路机的质量m=20t=2×104kg，在水平面上F=G=mg=2×104kg×10N/kg=2×105N，压路机对地面的压强；

(2)压路机的发动机输出功率为P=120kW=1.2×105W，发动机的牵引力，

由于压路机做匀速直线运动，所以f=F=6×104N；

(3)方法一：

压路作业所需要的时间，，此过程发动机做的功W=Pt=1.2×105W×500s=6×107J，所需燃料燃烧释放的热量，所需燃料的质量；

方法二：

发动机做的功W=Fs=6×104N×1000m=6×107J，所需燃料燃烧释放的热量，所需燃料的质量。