初三物理热和能综合专题试题答案及解析

初三物理热和能综合专题试题答案及解析1. 阅读下列材料，并解答问题：“可燃冰”被视为21世纪的新型绿色能源。

科学家估计，全球海洋底部可燃冰分布的范围约4000万平方公里，储量可供人类使用约1000年。

我国南海海底存储着丰富的可燃冰资源，已经查明的储量相当于目前陆上石油、天然气资源量总数的三分之一。

可燃冰的主要成份是甲烷，1m 3可燃冰可转化生成164m 3的甲烷气体和0.8 m 3的水，已知甲烷气体的热值为3.6×107 J ／m 3。

宜南公交车，使用LNG 天然液化气为燃料，这种燃料的主要成份就是甲烷。

如果宜南公交车满载乘客时总质量是6000kg ，1m 3可燃冰转化生成的甲烷气体完全燃烧产生的能量，可供公交车满载时以36km/h 的速度匀速行驶1640min ，行驶中公交车受到的平均阻力为车重的0.05倍，则这段时间内发动机的实际功率和效率各为多大？【答案】发动机的实际功率是6.0×104 W 发动机效率是50%【解析】（1）1 m 3可燃冰转化生成的甲烷气体完全燃烧放出热量： Q ＝q 甲烷V ＝3.6×107J/ m 3×164 m 3＝5.904×109 J ， t ＝1640min ＝9.84×104s发动机的实际功率：P ＝Q / t ＝5.904×109 J ／9.84×104s ＝6.0×104 W ； （2）由题知：36km/h ＝10m/s公交车行驶路程：s ＝v t ＝10m/s×9.84×104s ＝9.84×105 m车匀速行驶，F 牵＝f ＝0.05 G 车＝0.05mg ＝0.05×6000 kg×10N/kg ＝3×103N ； W 有＝F 牵s ＝3×103N×9.84×105 m ＝2.952×109 J发动机效率：η＝W 有 /Q ＝2.952×109 J ／5.904×109J ＝50%。

【考点】热量的计算，功率的计算，热机效率2. (9分)阅读短文，回答问题．在我国随着人民生活水平的提高,加上“汽车下乡”政策的实施，不少农村家庭都购买了汽车，汽车开始进入普通百姓家庭。

家住农村的小明同学家买了一辆崭新的奇瑞风云2三厢汽车（如图甲）。

他高兴极了，把车的里里外外都观察了个够。

通过观察，小明发现汽车上的许多部件都用到了物理知识。

（1）汽车的发动机是四冲程汽油机，其中 冲程将内能转化为机械能。

（2）汽车上的散热器用水作为冷却剂，这是利用了水的___________较大的性质，如果散热器中装有5kg 的水，在温度从20℃升高30℃的过程中，水吸收的热量是 J ．[已知c 水=4.2×103J/（kg•℃）]（3）图乙是该车自动测定汽车油箱内油面高度的装置原理图，图中的油量表实质是_______表改装而成的，定值电阻R 0的作用是___________ ，在加油的过程中，油量表的示数__________。

（选填“变大、变小、不变”）（4）(1分)如果小明家的汽车正常行驶100km 要消耗6 kg 的汽油，这些汽油完全燃烧时所产生的热量是____________J 。

(已知：汽油的热值为4.6×l07J ／kg)。

（5）(2分)若轿车以90kW 的恒定功率启动做直线运动，运动过程中受到的阻力不变，运动的速度v 与时间t 的关系如图丙所示．则在0-5s 时间内，轿车发动机做功______ J ；轿车运动过程中受到的阻力是______N 。

【答案】（1）做功；（2）比热容；2.1×105J （3）电流；保护电路；变大；（4）2.76×108；（5）4.5×105；3000．【解析】汽油机四冲程中的能量转化情况，吸气和排气冲程不发生能量转化，压缩冲程将机械能转化为内能；做功冲程将内能转化为机械能．水具有较大的比热容是它常被用做冷却剂的原因；=cm△t计算水吸收热量的多少；如知道水的质量、水的比热容、水的温度升高值，利用公式Q吸图，该装置涉及到浮力、杠杆、滑动变阻器、电流表等相关知识，油面上升通过浮子和杠杆使滑动变阻器连入的电阻变小，电路中的电流变大；油面下降通过浮子和杠杆使滑动变阻器连入的电阻变大，电路中的电流变小；据此分析；如果没有定值电阻的话，则当油箱中的油越来越多的时候，滑动变阻器的阻值就会越来越小，此时电路中的电流就会越来越大，可能会烧坏油量表；利用燃料完全燃烧放热公式Q=qm求汽油完全燃烧放出的热量；知道轿车以90kW的恒定功率做放直线运动，利用W=Pt求轿车发动机做功，再利用P=Fv求汽车牵引力，而汽车匀速行驶、受平衡力，根据二力平衡条件求汽车受到的阻力．（1）汽油机的四个冲程是吸气、压缩、做功、排气冲程．做功冲程高温高压燃气推动活塞向下运动，将内能转化为机械能．（2）汽车散热器用水作为冷却剂，是利用了水的比热容较大的性质；在温度从20℃升高30℃的=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×5kg×（30℃-20℃）=2.1×105J过程中，水吸收的热量是Q吸（3）油量表串联在电路中，实际是一电流表；在加油时，浮子位置升高，在杠杆作用下，滑动变阻器连入电路的阻值变小，使电路中的电流变大，电流表示数变大，油量表示数变大；R′的作用是可以防止电路中的电流过大而烧坏仪表，保护电路．=qm=4.6×107J/kg×6kg=2.76×108J；（4）Q放（5）轿车的功率P=90kW=9×104W，轿车发动机做功：W=Pt=9×104W×5s=4.5×105J；由图示知轿车匀速运动时的速度是v=30m/s；P=Fv，轿车运动过程中受到的阻力：f=F= =3000N．【考点】热量的计算、功的计算3.下列有关热现象的说法中，正确的是（）A．分子间既有引力又有斥力，分子间的距离越大作用力也越大B．机械能与整个物体的运动情况有关，内能与物体内部分子的热运动有关C．震后疾病防控消毒时空气中散发一股浓浓的药味，是药物分子的扩散现象D．做功和热传递都可以改变物体的内能，但功和热量是不同的物理量，单位也不同【答案】C【解析】分子之间既存在引力又存在斥力，分子力是引力和斥力的合力．分子间的引力和斥力都随分子间距的增大而减小，但斥力变化得更快一些，故A错误；内能与机械能是两种不同形式的能量，机械能与整个物体机械运动的情况有关，内能与物体内部分子的无规则热运动和相互作用情况有关．物体总是具有内能，但不一定具有机械能．故B错误；扩散现象是分子运动的结果，一切物质的分子都在不停地做无规则运动．故C正确；改变物体内能的方式有两种：做功和热传递；做功改变物体内能的实质是能量的转化，热传递改变物体内能的实质是能量的转移．做功和热传递在改变物体的内能上是等效的．在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量，因此能量的单位应该和热量的单位相同，和功的单位相同，都是焦耳，故D错误．故选C．【考点】分子动理论的基本观点；机械能与内能的区别；改变物体的内能的方法；功和热量的单位4.某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10kg的水加热，同时他们绘制了如图l4所示的加热过程中水温随时间变化的图线。

若在6min内完全燃烧了2kg的煤，水的比热容为4.2×103J／(kg·℃)，煤的热值约为3×107J／kg。

求：(1)煤完全燃烧产生的热量：(2)经过6min时间加热，水所吸收的热量；(3)煤炉烧水时的热效率。

=mq=2kg×3×107J／kg=6×l07J；(2分)【答案】(1)由热值的计算公式得Q放=cm△t=4.2×103 J／(kg℃)×10kg×60℃=2.52×106J (2分)(2)Q吸(3) 烧水时的热效率η==4.2％ (2分)【解析】(1)由煤的质量与热值即可计算出煤完全燃烧放出的热量；（2）由图像可知，水加热6min时间内其温度升高60℃，再由热量的计算公式计算可得；（3）烧水的效率等于水吸收的热量除煤全燃烧放出的热量。

【考点】热值的计算，烧水效率的计算。

5.太阳能汽车利用太阳能来驱动，真正实现了零排放，有效地减少了对环境的污染，其产业的发展日益蓬勃．某太阳能汽车，质量为350kg，顶部安装了太阳能电池板．（1）当车上载有1500N的人和物品时，车轮与地面的总接触面积为2.0×10-2m2，则汽车对地面的压强为 Pa．（g=10N／kg）（2）太阳能电池板将太阳能转化为能．一般情况下，汽车在运动时，被转换的太阳能被直接送到发动机控制系统．当汽车不运动时，太阳能将通过太阳能电池板储存在蓄电池内；当太阳能电池板不能提供足够的能量来驱动发动机时，蓄电池（选填“储存”或“释放”）能量．（3）若汽车上的太阳能电池板的有效面积为6m2，它正对太阳时电池能够产生100V的电压，并对车上电动机提供8.4A的电流，太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为1.0×103W/m2，则电池的输出功率为 W，将太阳能转化为电能的效率为．如果这辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为75%，当汽车在水平面上匀速行驶时，受到的牵引力为90N，则汽车的行驶速度为 m/s．（4）太阳能汽车采用四轮鼓式制动，有效地减少了制动距离．通过测量获得汽车以不同速度行驶时对应的制动距离（即从操纵制动刹车到车停下来的距离），数据如下表所示：实验次数12345请在图中描点作出s- v2图象．根据图象反映的规律可知，当轿车速度为4.5m/s时对应的制动距离是 m．【答案】（1）（2）电释放（3）840 14% 7（4） 2.60～2.80【解析】（1）汽车的自重：G=mg=350N×10N/kg=3500N ， 汽车对地面的压强：；（2）太阳能电池板可以将太阳能转化为电能，当太阳能电池板不能提供足够的能量来驱动发动机时，蓄电池释放能量来为汽车提供动力；（3）电池的输出功率：P 电池=UI=100V×8.4A=840W ； 太阳光照射的辐射功率为；P 太阳=1.0×103W/m 2×6m 2=6×103W ； 太阳能转化为电能的效率：；∵电能最终转化为机械能的效率为75%， ∴P 机械=P 电池×η′=840W×75%=630W ； 由公式P=Fv 得，；（4）根据表中的数据，在坐标图中先画点，再描线，注意横坐标准速度的平方，纵坐标为距离．如图所示：根据图象反映的规律可知，当轿车速度为4.5m/s 时对应的制动距离约是2.60～2.80m ． 【考点】压强的大小及其计算；速度公式及其应用；电功率的计算；太阳能的转化．点评：本题以太阳能汽车为背景中，考查了多个物理知识点，包括压强的计算、能量的转化、效率的公式、功率的公式等，同时还考查了我们对图象的处理能力，综合性很强，有一定的难度，值得我们关注．6. 如图是某太阳能热水器，向其中注入50kg 的水，阳光照射—段时间后，水温从10℃升高到50℃．水的比热容是4.2×103J ／（kg·℃）．试求：（1）这段时间该热水器中的水吸收的热量是多少?（2）如果这段时间该太阳能热水器接收到太阳辐射的热量是2.8× 107J ，则这段时间该热水器的效率是多少?（3）若用天然气来提供2.8×l07J 的热量，需完全燃烧多少m 3的天然气．（天然气的热值为8.4×l07J ／m 3，天然气完全燃烧放出的热量全部给水吸收．保留两位小数．） 【答案】（1）8.4×106J ；（2）30%；（3）0.33m 3【解析】（1）Q 吸=cm(t-t0)=4.2×103×50×(50-10)J=8.4×106J 2分 （2）η= Q 吸/ Q 接=8.4×106J /2.8× 107J =30% 2分 （3）m=Q/q=2.8×l07/8.4×l07m 3=0.33m 3 2分【考点】热量的计算；能量利用效率；燃料的热值．点评：本题考查了学生对吸热公式、燃料完全燃烧放热公式、效率公式的掌握和运用，因条件已给出，难度不大．7.小红根据表一、表二、表三所提供的几种物质的比热容、密度和熔点，得出以下四个结论，其中正确的是表一几种常见物质的比热容B．质量相等的水和酒精，吸收相等的热量后，水升高的温度小于酒精升高的温度C．固体的密度大于液体的密度，固体的比热容小于液体的比热容D．南极的冬季气温一般都在－45℃左右，测量南极冬季气温应选择水银温度计【答案】AB【解析】质量相同的不同物质，体积与密度成反比．从表二可知，铝的密度是2.7×103kg/m3，冰的密度是0.9×103kg/m3，由于铝的密度是冰的3倍，所以相同质量冰的体积是铝体积的3倍，A 正确；根据热量计算公式Q=cm△t可知，质量相等的水和酒精，吸收相等的热量，比热容大的温度变化小，比热容小的温度变化大；由表一可知，水的比热容大于酒精的比热容，所以质量相等的水和酒精，吸收相等的热量后，水升高的温度小于酒精升高的温度，B正确；由表二可知，冰的密度比纯水的密度小，冰、铝、铜的密度都比水银的密度小，所以固体的密度不一定都大于液体的密度；由表一可知，冰、铝、铜的比热容都大于水银的比热容，所以固体的比热容不一定都小于液体的比热容，A错误；由表三可知：固态水银的熔点是-38.8℃，所以水银的凝固点也是-38.8℃，故当用其测量-45℃的气温时，此时的水银会凝固成固体，不能测量，D错误。