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专题04 热机、内能、比热容的相关计算
1. 已知被加热物质的质量m、被加热物质的初温和末温t被加热物质的比热容c，利用吸热公式求被加热物质吸收的热量。
2. 已知固体燃料的质量m或气体燃料的体积V和燃料的热值q，利用燃料完全燃烧的放热公式，求燃料完全燃烧放出的热量(总能量)；利用效率公式.
1．若实现可控核聚变，人类就可拥有源源不断的清洁新能源。在理论上海水可提取约的氘，其产生的聚变能量约为。则人类如果实现可控核聚变后，海水提供的能量如有被水吸收，可让 　　的水从升高到，
2．小冬站在电梯里，乘电梯回家，如果以电梯为参照物他是 　　的；到家后，他用热水加热盒装牛奶，后牛奶的温度升高了，已知牛奶的质量为，则牛奶吸收的热量为 　　。
3．用两个相同的“热得快”分别给质量为，初温均为的水和煤油同时加热（容器相同），两液体的温度随时间变化的图像如图所示。由图像可知，液体 　　（选填“”或“” 是水。若液体从升高到，该过程中液体吸收热量为 　　。
4．“卡路里”简称“卡”，是热量的另一个单位，常用于营养计量中。“卡”是这样规定的：1卡等于在1个标准大气压下，水温度升高吸收的热量。若一个中学生某次跳绳时身体消耗的能量约，相当于消耗 　　卡。
5．寒冷的冬天，人们常用热水袋来暖手，这是通过 　　的方式改变手的内能；若热水袋内水的质量为，，当温度降低时放出的热量为 　　。
6．地暖全称为地面辐射供暖，分为水地暖与电地暖两种，大部分家用地暖用水作供暖介质。若每小时有的水流入房间，而流出房间的水温度为，则水每小时放出的热量为 　　，这是通过 　　（填“热传递”或“做功” 的方式增大了房间内空气的内能。
7．冬天将要来临，小明同学用自己的零化钱给妈妈购买了一个暖水袋。根据使用说明，他将质量为、温度为的水装入暖水袋，使用一段时间后，水的温度降低到。这段时间水放出了 　　热量。暖水袋里装热水取暖，是利用了水的 　　（选填“比热容”或“密度” 大的性质，这是通过 　　（选填“做功”或“热传递” 方式改变了水的内能。
8．小明在燃气灶上煲汤，将质量为、初始温度为的汤，升高了，汤吸收了 　　的热量。汤的比热容为
9．如图所示，是一瓶矿泉水，仔细观察发现：瓶盖侧面有许多竖状条纹，目的是为了增大其表面的粗糙程度，从而增大手拧开瓶盖时的 　　力。铭牌上还标有净含量“”字样，其质量为 　　，若该瓶水温度升高，则它吸收的热量为 　　。；，
10．为了增强学生的劳动意识，学校开展“我为家人做美味”的活动，其中不少学生发现煮好的鸡蛋用凉水冷却一下就好去壳了，用凉水冷却鸡蛋是通过 　　的方式改变鸡蛋的内能。如果水的质量为，初温为，一段时间后，取出鸡蛋，此时水温为，冷却鸡蛋过程中水吸收的热量为 　　。
11．质量、初温均相同的甲、乙两物体，在吸收相同热量的情况下，甲的末温比乙的末温高；则质量、初温均相同的甲、乙两物体，在放出相同热量的情况下，甲的末温比乙的末温 　　（选填“高”或“低” 。
12．在“探究物质熔化规律”的实验时，某物质的温度随时间的变化图象如图所示。该物质液态时的比热容为，质量为，由图可知，该物质的熔化过程中段吸收的热量为 　　。
13．课外阅读，陈明同学摘录一条信息：通常人体的温度高于周围环境的温度，人体以红外线的方式不断向外辐射热量。每小时人体释放的热量，能使相当于自身质量的水的温度升高．陈明同学的质量是，每小时向外释放的热量等于　　；相当于完全燃烧　　酒精放出的热量。，。
14．汽车发动机的一个工作循环包括如图所示的四个冲程，其中 　　（选填“甲”、“乙”、“丙”或“丁” 冲程是给汽车提供动力的。若该某单缸四冲程汽油机飞轮转速，则该汽油机每秒钟对外做功 　　次；如图所示为某型号汽车发动机的能量流向图，若该发动机完全燃烧的汽油能够获得 　　的能量，输出的有用功为 　　。（汽油的热值为
15．“生活即教育”，小敏习惯了在周末做家务。她将一锅质量为，初温为的水加热到，水要吸收的热量为 　　；若天然气灶烧水的效率为，则在此过程中消耗的天然气为 　　。
16．随着生活水平的不断提高，小汽车已走进千家万户，小汽车的发动机一般都是四冲程汽油机。如图是四冲程汽油机的 　　冲程，此冲程是将 　　能转化 　　能。某台汽油机的转速为，则内汽油机对外做功 　　次。若汽油机在某段时间内消耗了汽油，则这些汽油完全燃烧可放出 　　的热量。
17．随着人们生活水平的提高，轿车已逐步进入我国普通百姓家中。已知某国产轿车每行驶消耗汽油。则：（汽油热值为
（1）汽油完全燃烧时所产生的热量是 　　。
（2）如图是我国古代文明的起火器模型图，把推杆迅速推入牛角套筒时，套筒内空气被压缩，推杆前端的艾绒立刻燃烧起来，此过程中机械能转化为内能，汽油机工作的 　　冲程原理与该过程相同。
（3）该辆汽车的功率是，行驶了，当速度为时，发动机的牵引力是 　　。
18．在安全情况下，小明用高压打气筒往封闭空塑料瓶内打入空气，如图所示。随着瓶内气压增加，气体内能增大，这是通过 　　的方式改变瓶内气体内能。当气压达到一定程度时，瓶盖飞出，这一过程与汽油机 　　冲程的能量转化情况相同。若一台单缸汽油机，飞轮的转速为，则该汽油机每秒钟做功 　　次。
19．“能上九天揽月”的中国载人航天指挥部于2022年11月29日23时08分，将搭载有费俊龙、邓清明、张陆三位航天员的“神舟15号”载人飞船在酒泉卫星发射中心送入预定轨道，成功完成“三船三舱”交会对接。他们与“神舟14号”乘组首次“太空会师”之后，“神舟15号”乘组将继续在轨驻留，等待“天舟六号”货运飞船和“神舟16号”载人飞船的来访对接。如图所示的是运载火箭发射“神舟15号”顺利升空的场景，请你结合所学知识解答下列问题：
（1）若长征序列火箭用联氨（又叫无水肼）作燃料，用作助燃剂，燃烧后生成氮气和水，最后把“神舟16号”送达空间站，这里发生的能量转化与汽油机的 　　冲程相似；
（2）火箭在大气层中高速飞行，为了防止大气与飞船摩擦生热而损坏，所以飞船表面往往涂有保护层，利用它熔化时 　　，汽化时 　　保护飞船（均选填“吸热”或“放热” 。
（3）若燃料的热值约，火箭第一级注入的质量约200吨，这些燃料完全燃烧后放出的热量是 　　。
20．如图所示是质量是固体的熔化实验装置和根据实验数据绘制出的曲线图，试管中的该物质在熔化过程持续 　　，在第时的内能 　　第时的内能（填“大于”、“小于”或“等于” ；该物质如果从开始记录到刚沸腾时，完全燃烧了热值为的酒精，该物质液态时的比热容为，且认为单位时间内该物质吸收热量一定，根据图像信息和相关知识，计算出此过程中热转化效率是 　　；实验结束后熄灭酒精灯，烧杯中的水还要再沸腾一小会儿，原因是：　　。
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专题04 热机、内能、比热容的相关计算
1. 已知被加热物质的质量m、被加热物质的初温和末温t被加热物质的比热容c，利用吸热公式求被加热物质吸收的热量。
2. 已知固体燃料的质量m或气体燃料的体积V和燃料的热值q，利用燃料完全燃烧的放热公式，求燃料完全燃烧放出的热量(总能量)；利用效率公式.
1．若实现可控核聚变，人类就可拥有源源不断的清洁新能源。在理论上海水可提取约的氘，其产生的聚变能量约为。则人类如果实现可控核聚变后，海水提供的能量如有被水吸收，可让 　　的水从升高到，
【答案】。
【解答】解：根据题意可知，水吸收的热量：，
由可知，水的质量：。
故答案为：。
2．小冬站在电梯里，乘电梯回家，如果以电梯为参照物他是 　静止　的；到家后，他用热水加热盒装牛奶，后牛奶的温度升高了，已知牛奶的质量为，则牛奶吸收的热量为 　　。
【答案】静止；。
【解答】解：小冬乘电梯回家，小冬与电梯之间没有位置的变化，所以以电梯为参照物他是静止的；
牛奶的质量：，
牛奶吸收的热量：△。
故答案为：静止；。
3．用两个相同的“热得快”分别给质量为，初温均为的水和煤油同时加热（容器相同），两液体的温度随时间变化的图像如图所示。由图像可知，液体 　　（选填“”或“” 是水。若液体从升高到，该过程中液体吸收热量为 　　。
【答案】；。
【解答】解：由图可以看出：质量相同的水和煤油，升高相同的温度，的加热时间长，根据转换法可知，加热时间反映吸收热量的多少，所以吸收的热量多，根据△可知，其他条件相同时，比热容大的吸收的热量多，因为水的比热容比煤油的大，所以，液体是水，液体是煤油。
水从升高到吸收热量为
，
质量相同的水和煤油，升高相同的温度，水的加热时间是6分钟，而煤油加热的时间是3分钟，时间是水的一半，所以，煤油（液体吸收的热量是
。
故答案为：；。
4．“卡路里”简称“卡”，是热量的另一个单位，常用于营养计量中。“卡”是这样规定的：1卡等于在1个标准大气压下，水温度升高吸收的热量。若一个中学生某次跳绳时身体消耗的能量约，相当于消耗 　15　卡。
【答案】15。
【解答】解：1个标准大气压下，水温度升高吸收的热量：△，
根据题意可知，1卡；
一个中学生某次跳绳时身体消耗的能量约，则卡，
即一个中学生某次跳绳时身体消耗的能量约，相当于消耗15卡的能量。
故答案为：15。
5．寒冷的冬天，人们常用热水袋来暖手，这是通过 　热传递　的方式改变手的内能；若热水袋内水的质量为，，当温度降低时放出的热量为 　　。
【答案】热传递；。
【解答】解：寒冷的冬天，人们常用热水袋来暖手，手吸收热量，内能增加，温度升高，这是通过热传递的方式改变手的内能；
水放出的热量：△。
故答案为：热传递；。
6．地暖全称为地面辐射供暖，分为水地暖与电地暖两种，大部分家用地暖用水作供暖介质。若每小时有的水流入房间，而流出房间的水温度为，则水每小时放出的热量为 　　，这是通过 　　（填“热传递”或“做功” 的方式增大了房间内空气的内能。
【答案】；热传递。
【解答】解：水每小时向房间放出热量；
水向房间内的空气放出热量，使空气的内能增加，温度升高，这是通过热传递的方式增大空气的内能。
故答案为：；热传递。
7．冬天将要来临，小明同学用自己的零化钱给妈妈购买了一个暖水袋。根据使用说明，他将质量为、温度为的水装入暖水袋，使用一段时间后，水的温度降低到。这段时间水放出了 　　热量。暖水袋里装热水取暖，是利用了水的 　　（选填“比热容”或“密度” 大的性质，这是通过 　　（选填“做功”或“热传递” 方式改变了水的内能。
【答案】；比热容；热传递。
【解答】解：水放出的热量：△；
暖手袋里面装热水取暖，是利用了水比热容大的性质，这里是通过热传递方式改变了水的内能。
故答案为：；比热容；热传递。
8．小明在燃气灶上煲汤，将质量为、初始温度为的汤，升高了，汤吸收了 　　的热量。汤的比热容为
【答案】
【解答】解：汤吸收的热量：△。
故答案为：。
9．如图所示，是一瓶矿泉水，仔细观察发现：瓶盖侧面有许多竖状条纹，目的是为了增大其表面的粗糙程度，从而增大手拧开瓶盖时的 　摩擦　力。铭牌上还标有净含量“”字样，其质量为 　　，若该瓶水温度升高，则它吸收的热量为 　　。；，
【答案】摩擦；0.55；
【解答】解：
（1）瓶盖上的竖条纹，增大了手与瓶盖之间的粗糙程度，从而增大了两者之间的摩擦。这样便于旋开或旋紧瓶盖；
（2）水的体积：，
由可得，水的质量：
，
（3）水吸收的热量：
△。
故答案为：摩擦；0.55；。
10．为了增强学生的劳动意识，学校开展“我为家人做美味”的活动，其中不少学生发现煮好的鸡蛋用凉水冷却一下就好去壳了，用凉水冷却鸡蛋是通过 　热传递　的方式改变鸡蛋的内能。如果水的质量为，初温为，一段时间后，取出鸡蛋，此时水温为，冷却鸡蛋过程中水吸收的热量为 　　。
【答案】热传递；。
【解答】解：煮好的鸡蛋用凉水冷却一下，凉水吸收鸡蛋的内能，使鸡蛋的内能减少，温度降低，这是通过热传递的方式改变鸡蛋的内能；
冷却鸡蛋过程中水吸收的热量：。
故答案为：热传递；。
11．质量、初温均相同的甲、乙两物体，在吸收相同热量的情况下，甲的末温比乙的末温高；则质量、初温均相同的甲、乙两物体，在放出相同热量的情况下，甲的末温比乙的末温 　低　（选填“高”或“低” 。
【答案】低。
【解答】解：根据题意可知，甲、乙的质量和初温相同，吸收相同热量后，甲的末温比乙的高，这说明甲的温度变化较大，由可知甲的比热容较小，则质量和初温相同的甲、乙，放出相同的热量后，由可知甲的温度变化仍然较大，所以甲的末温低。
故选：低。
12．在“探究物质熔化规律”的实验时，某物质的温度随时间的变化图象如图所示。该物质液态时的比热容为，质量为，由图可知，该物质的熔化过程中段吸收的热量为 　672　。
【答案】672。
【解答】解：由图象知，
该物质在段时是液态，吸热，温度升高，则升高，
内吸收的热量为：△，
由图象知，该物质的熔化过程中段共经历4分钟，由于物质在相同时间内吸收的热量相同，
则段该物质吸收的热量为：。
故答案为：672。
13．课外阅读，陈明同学摘录一条信息：通常人体的温度高于周围环境的温度，人体以红外线的方式不断向外辐射热量。每小时人体释放的热量，能使相当于自身质量的水的温度升高．陈明同学的质量是，每小时向外释放的热量等于　　；相当于完全燃烧　　酒精放出的热量。，。
【解答】解：（1）水温度升高吸收的热量：
△；
（2）由（1）知，，
，
需要酒精的质量：
。
故答案为：；14。
14．汽车发动机的一个工作循环包括如图所示的四个冲程，其中 　丙　（选填“甲”、“乙”、“丙”或“丁” 冲程是给汽车提供动力的。若该某单缸四冲程汽油机飞轮转速，则该汽油机每秒钟对外做功 　　次；如图所示为某型号汽车发动机的能量流向图，若该发动机完全燃烧的汽油能够获得 　　的能量，输出的有用功为 　　。（汽油的热值为
【答案】丙：；。
【解答】解：甲图中的两个阀门都关闭，活塞向上运动，汽油机处于压缩冲程，压缩冲程中将机械能转化为内能；
乙图进气阀门打开，排气阀门关闭，活塞向下运动，汽油机处于吸气冲程；
丙图中的两个阀门都关闭，活塞向下运动，火花塞点火，汽油机处于做功冲程，做功冲程中将内能转化为机械能；
丁图中的进气阀门关闭，排气阀门打开，活塞向上运动，是第四个冲程排气冲程；
所以给汽车提供动力的是丙图做功冲程；
四冲程汽油机飞轮转速，即飞轮每秒转20圈，
由于汽车发动机工作时，在一个工作循环中曲轴转2圈，飞轮转2圈，做功一次，所以该汽油机每秒钟对外做功10次；
由图2能量流向图可知，汽车发动机，
的汽油完全燃烧放出的热量：；
由可知，汽车输出的有用功：。
故答案为：丙：；。
15．“生活即教育”，小敏习惯了在周末做家务。她将一锅质量为，初温为的水加热到，水要吸收的热量为 　　；若天然气灶烧水的效率为，则在此过程中消耗的天然气为 　　。
【答案】；0.02。
【解答】解：水吸收的热量：；
由得，天然气放出的热量：，
由可得，此过程消耗天然气。
故答案为：；0.02。
16．随着生活水平的不断提高，小汽车已走进千家万户，小汽车的发动机一般都是四冲程汽油机。如图是四冲程汽油机的 　做功　冲程，此冲程是将 　　能转化 　　能。某台汽油机的转速为，则内汽油机对外做功 　　次。若汽油机在某段时间内消耗了汽油，则这些汽油完全燃烧可放出 　　的热量。
【答案】做功；内；机械；10；。
【解答】解：由图可知，内燃机两气门都关闭，活塞向上运动，故可以判断这个冲程是压缩冲程，此冲程是通过压缩气体做功将机械能转化为内能。
汽油机的转速为，说明内汽油机曲轴的转动次数等于，一个工作循环中，曲轴转动两周，对外做功一次，内曲轴转动20次，对外做功10次。
这些汽油完全燃烧可放出的热量：。
故答案为：做功；内；机械；10；。
17．随着人们生活水平的提高，轿车已逐步进入我国普通百姓家中。已知某国产轿车每行驶消耗汽油。则：（汽油热值为
（1）汽油完全燃烧时所产生的热量是 　　。
（2）如图是我国古代文明的起火器模型图，把推杆迅速推入牛角套筒时，套筒内空气被压缩，推杆前端的艾绒立刻燃烧起来，此过程中机械能转化为内能，汽油机工作的 　　冲程原理与该过程相同。
（3）该辆汽车的功率是，行驶了，当速度为时，发动机的牵引力是 　　。
【答案】（1）；（2）压缩；（3）。
【解答】解：（1）汽油完全燃烧时所产生的热量为：；
（2）把推杆迅速推入牛角套筒时，套筒内空气被压缩，推杆前端的艾绒立刻燃烧起来，此过程中压缩套筒内空气做功，使套筒内气体的内能增加，达到艾绒的着火点；在该实验中，活塞的机械能转化为筒内空气的内能，与汽油机的压缩冲程的能量转化相同；
（3）汽车的速度：，由得到牵引力：。
故答案为：（1）；（2）压缩；（3）。
18．在安全情况下，小明用高压打气筒往封闭空塑料瓶内打入空气，如图所示。随着瓶内气压增加，气体内能增大，这是通过 　做功　的方式改变瓶内气体内能。当气压达到一定程度时，瓶盖飞出，这一过程与汽油机 　　冲程的能量转化情况相同。若一台单缸汽油机，飞轮的转速为，则该汽油机每秒钟做功 　　次。
【答案】做功；做功；10。
【解答】解：小明用高压打气筒往封闭空塑料瓶内打入空气，把机械能转化为内能，使瓶内气压增加，气体内能增大，这是通过做功的方式改变瓶内气体的内能；
当气压达到一定程度时，瓶盖飞出，这是瓶内气体对瓶盖做功，把气体的内能转化为瓶盖的机械能，内燃机的做功冲程中将内能转化为机械能，所以这一过程与内燃机的做功冲程的能量转化情况相同；
四冲程汽油机的飞轮转速为，则该飞轮每秒钟转20圈；因为一个工作循环飞轮转2圈，完成四个工作冲程，做功1次，所以，内飞轮转20圈，活塞往复运动20次，共10个工作循环，做功10次。
故答案为：做功；做功；10。
19．“能上九天揽月”的中国载人航天指挥部于2022年11月29日23时08分，将搭载有费俊龙、邓清明、张陆三位航天员的“神舟15号”载人飞船在酒泉卫星发射中心送入预定轨道，成功完成“三船三舱”交会对接。他们与“神舟14号”乘组首次“太空会师”之后，“神舟15号”乘组将继续在轨驻留，等待“天舟六号”货运飞船和“神舟16号”载人飞船的来访对接。如图所示的是运载火箭发射“神舟15号”顺利升空的场景，请你结合所学知识解答下列问题：
（1）若长征序列火箭用联氨（又叫无水肼）作燃料，用作助燃剂，燃烧后生成氮气和水，最后把“神舟16号”送达空间站，这里发生的能量转化与汽油机的 　做功　冲程相似；
（2）火箭在大气层中高速飞行，为了防止大气与飞船摩擦生热而损坏，所以飞船表面往往涂有保护层，利用它熔化时 　　，汽化时 　　保护飞船（均选填“吸热”或“放热” 。
（3）若燃料的热值约，火箭第一级注入的质量约200吨，这些燃料完全燃烧后放出的热量是 　　。
【答案】（1）做功；（2）吸热；吸热；（3）。
【解答】解：（1）燃烧过程中，是化学能转化为内能，然后内能转化为机械能；汽油机的做功冲程将内能转化为机械能；这里发生的能量转化与汽油机的做功冲程相似；
（2）为了防止大气与飞船摩擦生热而损坏，所以飞船表面往往涂有保护层，利用它熔化时吸热，汽化时吸热保护飞船；
（3）这些燃料完全燃烧后放出的热量：
故答案为：（1）做功；（2）吸热；吸热；（3）。
20．如图所示是质量是固体的熔化实验装置和根据实验数据绘制出的曲线图，试管中的该物质在熔化过程持续 　3　，在第时的内能 　　第时的内能（填“大于”、“小于”或“等于” ；该物质如果从开始记录到刚沸腾时，完全燃烧了热值为的酒精，该物质液态时的比热容为，且认为单位时间内该物质吸收热量一定，根据图像信息和相关知识，计算出此过程中热转化效率是 　　；实验结束后熄灭酒精灯，烧杯中的水还要再沸腾一小会儿，原因是：　　。
【答案】3；小于；32；石棉网的温度高于水的沸点，水要继续吸热。
【解答】解：由图乙可知，段为固体熔化过程，第3分钟开始，第6分钟结束，故持续了3分钟。
熔化过程吸热，温度不变，内能增加，故第时的内能小于第时的内能。
酒精完全燃烧放出的总热量为，
从图象上可知，物质在段，属于液态，温度由升高到，物质在段吸收的热量，即物质吸热为，
从开始记录到刚沸腾时共加热，单位时间内该物质吸收热量一定，故整个过程物质共吸热，
故此过程中热转化效率。
实验结束后熄灭酒精灯，烧杯中的水还要再沸腾一小会儿，石棉网的温度高于水的沸点，水要继续吸热。
故答案为：3；小于；32；石棉网的温度高于水的沸点，水要继续吸热。
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