一、物態(tài)變化
1.物態(tài)變化分類
2.解答物態(tài)變化的思路
第一步：明確發(fā)生物態(tài)變化的是哪種物質；
第二步：確定該物質發(fā)生物態(tài)變化之前和之后處于哪種物態(tài)；
第三步：根據(jù)發(fā)生的物態(tài)變化確定吸放熱情況.
3. 常見題型
①區(qū)別自然或者生活中的物態(tài)變化現(xiàn)象和相關的吸放熱情況；
②運用物態(tài)變化原理解釋和解決生活中的現(xiàn)象、問題；
③圖象和圖表題；
④物態(tài)變化實驗題.
二、內能及其利用
1.溫度、熱量和內能的區(qū)別與聯(lián)系
物理量
項目
溫度
熱量
內能
定義
宏觀上： 表 示 物 體 的 冷 熱程度；
微觀上： 反映物體中大量分子無規(guī)則運動的劇烈程度
在熱傳遞過程中， 傳遞能量的多少
構成物體的所有分子， 其熱運動的動能與分子勢能的總和
單位
攝氏度 (℃)
焦耳 (J)
焦耳 (J)
續(xù)表
2. 熱量的計算
(1)熱傳遞過程中： Q吸=cmt-t0;Q放=cmt0-t,其中t?表示初溫， t表示末溫.
(2)燃料完全燃燒時釋放的熱量： Q吸=mq;Q吸=Vq.
(3)熱機的效率 η=W和Q放.
學思路
鋪墊1
新農 村 建 設 中 正 在 大 力 推 廣 使 用 瓶 裝 液 化 氣. 如 果 每 瓶 裝10kg液化氣，液化氣的熱值取2×107J/kg,則每瓶液化氣全部完全燃燒放出的熱量是 J.
鋪墊2
一 輛 氫 氣 動 力 試 驗 汽 車 10min 內 在 平 直 路 面 上 勻 速 行 駛 了 1.2×104m1,消耗了0.18kg的氫氣.此過程中汽車發(fā)動機產生的牽引力為 1.0×108N(氫氣的熱值取 1.4×108J/kg4). 則:
(1)氫氣燃燒產生的熱量；
(2)汽車的牽引力做的功；
(3)汽車發(fā)動機的效率.物理量
項目
溫度
熱量
內能
改變的表述
用“降低”“升高”“降低到”“升高到”等表述
用“放 出” 或“吸收”等表述
用“有”“具有”“改變”“增加”“減少”等表述
相互關系
①熱傳遞可以改變物體的內能， 使其內能增加或減少， 但溫度不一定改變 (如晶體的熔化和凝固)； ②物體的溫度改變， 則內能一定改變， 但物體的內能改變， 不一定是吸收熱量， 也可能是外界對物體做了功
壓軸題
我國自主研制的某型新一代戰(zhàn)斗機， 它具備超音速巡航、電磁隱身、超機動性、超視距攻擊等優(yōu)異性能，該飛機最大起飛質量為 37t， 最大飛行高度達 20000m， 最大航行速度達2.5 倍聲速 (合3060km/h)，最大載油量為 10t，飛機航行時所受阻力的大小與速度的關系見下表：
已知飛機發(fā)動機燃油完全燃燒的能量轉化為機械能的效率是40%，飛機使用的航空燃油的熱值為5× 10?J/kg, 則:
(1)完全燃燒 10t燃油所釋放的能量是多少焦耳?
(2) 當飛機以400m/s的速度勻速飛行時，飛機發(fā)動機的輸出功率是多少千瓦?
(3)若在飛機油箱中加滿燃油.且以600m/s的速度勻速飛行時，飛機能飛行的最遠距離約是多少千米?
提能力
1. 下列關于溫度、熱量和內能的說法中， 正確的是 ( )
A. 物體的溫度越高，具有的熱量就越多
B. 熱量總是從內能大的物體傳遞到內能小的物體
C. 一塊 0°C的冰熔化成 0°C的水， 內能增加
D. 物體吸收熱量， 內能變大， 溫度一定升高
2.如圖1-2-1所示，甲容器內裝有水，乙試管內也裝有水，并通過甲容器密封蓋上的孔插入甲容器的水中，且乙試管與密封蓋緊密接觸. 現(xiàn)給甲容器加熱，則經(jīng)過一段時間后 ( )
A. 甲容器內的水先沸騰
B. 乙試管內的水先沸騰
C. 甲容器、乙試管內的水同時沸騰
D. 甲容器內的水沸騰，乙試管內的水不會沸騰速度 v (m/s)
100
200
300
400
500
阻力 f/N
0.3×10?
1.2×10?
2.7×10?
4.8×10?
7.5×10?
3. (山東煙臺中考)如圖1-2-2是一款新型水杯，在杯的夾層中封入適量的固態(tài)物質，實現(xiàn)了“快速降溫”和“快速升溫”的功能，使用時，將水杯上下晃動幾分鐘，可以將 100℃的開水降溫至55℃左右的溫水，也可以將冷水升溫到55℃左右的溫水，這款水杯被廣泛稱為“55°杯”. “55°杯”的工作原理是 ( )
A.首次使用時，必須加注熱水；降溫時利用物質熔化吸熱；升溫時利用凝固放熱
B.首次使用時，必須加注冷水；降溫時利用物質凝固放熱；升溫時利用熔化吸熱
C.首次使用時，加注冷熱水均可；降溫時利用物質熔化吸熱；升溫時利用凝固放熱
D.首次使用時，加注冷熱水均可；降溫時利用物質凝固放熱；升溫時利用熔化吸熱
4. (廣東廣州中考)甲、乙兩物體質量都為 1kg，丙物體質量為2kg，三個物體溫度都升高1℃， 吸收熱量如圖1-2--3， 以下說法正確的是 ( )
A. 乙的比熱容與丙的相等
B. 甲的比熱容比乙的大
C. 甲的溫度升高1℃, 需吸收2000J 的熱量
D. 甲、乙的溫度都降低1℃，乙比甲放出的熱量多
5. (四川成都中考)小明根據(jù)下表所提供的數(shù)據(jù)得出了四個結論，其中正確的是 ( )
A. 液體的比熱容一定比固體的比熱容大
B. 同種物質發(fā)生物態(tài)變化后，比熱容不變
C. 由于水的比熱容大， 白天海水溫度比沙灘高
D. 2kg的水溫度升高50℃，吸收的熱量是 4.2×10?J
6. (江蘇連云港中考)小華同學利用圖1-2-4甲所示裝置對 100g冰加熱，他每隔相同時間記錄一次溫度計的示數(shù)，并觀察物質的狀態(tài). 圖1-2-4乙是他根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)繪制的溫度-時間圖象，根據(jù)圖象可知：
幾種物質的比熱容/J· (kg·℃)?1
水
4.2×103
水銀
0.14×103
酒精
2.4×103
沙石
0.92×103
煤油
2.1×103
鋁
0.88×103
冰
2.1×103
銅
0.39×103
(1) 冰屬于 (選填“晶體”或“非晶體”);
(2) 在 BC階段物質處于 狀態(tài) (選填“固體”“液體”或“固液共存”)；
(3)設相同時間內物質吸收的熱量相同，則BC階段物質共吸收了 J的熱量 c濃=2.1×103J/kg?°Cc底=4.2×103J/kg?°C;
(4)圖1-2-4丙是另一位同學在完成同一實驗時繪制的溫度-時間圖象，老師認為他的 CD段數(shù)據(jù)有問題，老師做出這樣的判斷的依據(jù)是 .
7.如圖1-2-5所示，兩只完全相同的燒杯甲和乙分別放入質量和初溫都相同的水和煤油，用兩只完全相同的電加熱器同時加熱，并分別用相同的溫度計測量它們的溫度.為了比較不同物質的吸、放熱能力，實驗步驟如下：
(1)經(jīng)過一段時間加熱后，觀察甲、乙兩杯中的溫度計，發(fā)現(xiàn)甲杯中水的溫度比乙杯煤油的溫度 (選填 “高” 或 “低”);
(2)若要水和煤油溫度升高的相同，要停止對 (選填“甲”或“乙”)杯加熱，對另一杯繼續(xù)加熱；
(3)實驗表明：質量相同的水和煤油，升高相同的溫度，吸收的熱量 (選填“相等”或“不相等”);
(4)為了比較各種物質的這種特性，在物理學中引 這個物理量.
8. (安徽中考)某家庭用燃氣熱水器將質量為 100kg，溫度為： 20°C的自來水加熱到 50°C,消耗的天然氣體積為 1m3(假設天然氣完全燃燒). 已知水的比熱容為 4.2×103J/kg?°C,，天然氣的熱值為 3.2×10?J/m3. 求:
(1)天然氣完全燃燒放出的熱量；
(2)水吸收的熱量；
(3)該熱水器工作時的效率.9. (遼寧本溪中考)如圖1-2-6 所示為 FDP30C 型柴油水泵機組 (水泵機組動力由柴油機提供)，它的優(yōu)點是重量輕、體積小、功率大；省時、省油、省心.該水泵機組的效率為40%，正常工作1h可以將 54m3的水抽到20m高處， g=10N/kg,q濃可=4.3×107J/kg,請計算這個過程中：
(1)水泵機組對水做了多少功?
(2)水泵機組的有用功功率是多少?
(3)水泵機組消耗多少柴油?(結果保留兩位小數(shù))
10. (廣西桂林中考)認識自然，親近自然.初春學校組織學生到桂東北的貓兒山山腳下一農莊進行社會實踐活動，小明攜帶一個質量為1kg的合金鍋、一臺如圖1-2-7所示的便攜式丁烷氣爐(內置一瓶新的燃氣，參數(shù)如表格所示)，愛探究的小明通過手機上網(wǎng)查到便攜式燃氣爐的熱效率為30%，丁烷氣體的燃燒效率為90%，野炊地水的沸點為96℃，測出當?shù)厮臏囟葹?6℃，水的比熱容為4.2×103J/ (kg·℃), 鍋的比熱容為0.8×103J/ (kg·℃), 問:
(1)完全燃燒0.1kg的丁烷氣體可以放出多少焦耳的熱量?
(2)需多少焦耳的熱量，才能使合金鍋內2kg的水溫度升高50℃?
(3)如果燃氣爐以最人火力工作，一瓶燃氣最多能持續(xù)燃燒1.4h，這樣能夠把質量為多少千克的水燒開?(最后結果保留1位小數(shù))
第二節(jié) 熱學
學思路
鋪墊 1
答案 4.2×10?
解析 整瓶液化氣完全燃燒釋放熱量： Q放=mq =10kg×4.2×10?J/kg=4.2×10?J.
鋪墊2
答案 解：(1)氫氣完全燃燒放出的熱量： Q放=mq=0.15kg×1.4×10?J/kg=2.1×10?J;
(2)牽引力所做的功： W=F濃s=1.0×103N× 1.2×10?m=1.2×10?J;
(3)汽車發(fā)動機的效率： η=W稀Q放=1.2×107J2.1×107J×100%≈57.1%.
答: (1) 氫氣燃燒產生的熱量為2.1×10?J;
(2)汽車的牽引力做的功為1.2×10?J;
(3) 汽車發(fā)動機的效率為57.1%.
壓軸題
答案 解： (1) 10t燃油完全燃燒放出的熱量：
(2) 由表中數(shù)據(jù)可知，飛機以400m/s的速度巡航時, 所受阻力為4.8×10?N,
則飛機發(fā)動機的輸出功率 P=Wt=Fst=Fv=4.8> 10?N×400m/s=1.92×10?W=1.92×10?kW;
(3) 由 (1) 可知 Q=5×1011J;
已知飛機發(fā)動機燃油完全燃燒的能量轉化為機械能的效率是40%，
則有 用 功W = 40% × Q = 40% × 5 × 1011 J =2×1011J,
速 度 600m/s 時 的 阻 力 為 fb=v6v12f1= 600m/s100m/s2×0.3×104N=10.8×104N;
則由W = Fs = fs,可得 s=Wf6=2×1011J10.8×104J≈ 1.85×10?m=1.85×103km.
答：(1)飛機發(fā)動機完全燃燒 10t燃油獲得的能量是5×1011J;
(2) 當飛機以400m/s的速度勻速巡航時，飛機發(fā)動機的輸出功率是1.92×10?kW;
(3) 若在飛機油箱中加滿燃油，并且以 600m/s的速度巡航時， 飛機的最大航程約是 1.85×103km.
真題演練
1.答案C
解析 A. 熱量是過程量，描述它的術語只能用“吸收” 和“放出”，不能用 “具有” “含有”, 故 A 錯誤;
B. 熱量總是從溫度高的物體傳遞到溫度低的物體,故 B錯誤;
C. 一塊0℃的冰熔化成0℃的水的過程，吸收熱量，內能增加，溫度不變，故C正確；
D. 物體吸收熱量， 內能變大，溫度不一升高，如冰熔化，吸收熱量，內能增加，溫度不變,故 D錯誤.
2. 答案 B
解析 甲容器是密封的，給甲容器加熱，經(jīng)過一段時間后，甲容器水面上的氣壓增大，沸點升高, 會高于 100℃;
乙容器的水從甲容器的水吸收熱量，溫度升高，當達到水的沸點 (100℃)時就會沸騰，而此時甲容器的水還不能沸騰. 再加熱甲容器內的水也能沸騰.
3.答案A解析 首次使用時，必須加注開水倒入杯中，此時晶體物質被熔化，此過程晶體物質會吸收熱量，當水的溫度下降到 55℃以下時，此時晶體物質會凝固，會放出熱量，在此過程中水能較長時間保持水溫不變.
4. 答案 B
解析 由題意和圖可知：甲、乙兩物體質量都為 1kg，丙物體質量為2kg，三個物體溫度都升高 1℃，則甲吸收的熱量多，丙、丁吸熱相同；
A. 乙丙吸熱相同，升高溫度相同，質量不同，根據(jù)Q=cm△t可知, 比熱容不同, 故 A 錯誤;
B. 甲乙質量相同， 升高溫度相同， 甲吸熱多，根據(jù)Q=cm△t 可知， 甲的比熱容大于乙的比熱容，故B正確；
C. 由圖可知， 甲的溫度升高 1℃， 需吸收3000J 的熱量, 故C 錯誤;
D. 甲、乙的溫度都升高和降低1℃， 吸熱和放熱是相同的， 故甲 吸熱或放熱多， 故 D錯誤.
5. 答案 D
解析 A.冰的比熱容比水銀的比熱容大，故液體的比熱容不一定比固體的大，故 A 錯誤；
B.水和冰是同一物質，水變成冰后比熱容變化了，由此可知同一物質發(fā)生物態(tài)變化后，比熱容變化了，故B錯誤；
C.海水的比熱容比沙石的比熱容大，所以在白天有太陽光照射時，吸收相同的熱量情況下，海水升溫較慢，而陸地的沙石比熱容小，升溫就比較快，則岸邊沙石的溫度比海水的溫度高,故C 錯誤;
D. 水吸收的熱量：
Q=cmΔt=4.2×103J/kg?°C×2kg×50℃=4.2×10?J; 故 D 正確.
6. 答案 (1) 晶體; (2) 固液共存; (3) 4.2×103； (4)水的比熱容較大，質量相同的冰和水吸收相同的熱量，水升溫應較慢
解析 (1)由圖象知，該物質在熔化過程中溫度保持不變，所以是晶體；
(2)由圖象知，BC段為熔化過程，處于固液共存態(tài). 熔化過程中 要 不斷吸熱， 但溫度不變；
(3) AB 階段 5min 物質吸收的熱量 Q = cm t-t?=2.1×103J/kg?°C×0.1kg× 10°C=2.1×103J;
因為相同時間內物質吸收的熱量相同，則 BC階段物質共吸收了： 2×2.1×103J=4.2×103J的熱量；
(4)因為水的比熱容較大，質量相同的冰和水吸收相同的熱量，水升溫較慢，而圖丙中水升溫速度等于冰升溫速度.
7. 答案 (1) 低; (2) 乙; (3) 不相等; (4)比熱容
解析 (1)水和煤油的質量相等，加熱相同時間兩種液體吸收的熱量相同，但水的比熱大于煤油， 由公式 t=Qcm可知：水溫升高的程度小于煤油；
(2)水和煤油的質量相等，升高相同的溫度時， 由于水的比熱較大，從公式 Q=cm△t知，水吸收的熱量更多.所以要停止對煤油加熱；
(3) 由上一步知道，質量和升高溫度都相等的兩種液體加熱時間不相等，所以吸收的熱量不相同；
(4)質量和升高溫度都相同時，水吸收的熱量比煤油多，這叫水的吸熱本領大，煤油的吸熱本領小.物理學中用比熱容描述水和煤油的這一特性.
8. 答案 解：(1)天然氣完全燃燒放出的熱量： Q濃=Vq=7m3×3.2×107J/m3=3.2×10'J;
(2)水吸收的熱量：
Q浮=cmt-t0=4.2×103J/kg?°C× 100kg×50°C-20°C=1.26×10?J;
(3) 燃 氣 灶 的 效 率: η=Q吸Q放×100%= 1.26×107J3.2×107J×100%≈39.4%.
答：(1)天然氣完全燃燒放出的熱量為3.2×10?J;
(2) 水吸收的熱量為1.26×10?J;
(3)該熱水器工作時的效率是39.4%.
9. 答案 解: (1) 1h 所抽送的水的體積為: V=54m3,
水的重力大?。?G=mg=ρκVg=1.0×103 kg/m3×54m3×10N/kg=5.4×10?N,
水被 提 升 的 高 度 為 h =20m, 有 用 功 為: W有=Gh=5.4×105N×20m=1.08×107J;
(2)水泵機組的有用功功率：
P=Wt=1.08×107J3600s=3000W;
(3)因為水泵的效率為η=40%,根據(jù) η=W和Q可得，柴油完全燃燒所放出的熱量: Q=W外η=1.08×107J40%=2.7×107J,則消耗柴油的質量為： m=Qq=2.7×107J4.3×107J/kg≈0.63kg.
答: (1) 水泵機組對水做了1.08×10?J的功;
(2) 水泵機組的有用功功率是3000W；
(3) 水泵機組消耗0.63kg柴油.
10. 答案 解: (1) 完全燃燒0.1kg的丁烷氣體可以放出的熱量：
Qud=mq=0.1kg×9×10?J/kg=9×10?J;
(2) 使合金鍋內2kg的水溫度升高50℃吸收的熱量：
Q吸=c1m1Δt=4.2×103J/kg?°C×2kg ×50°C=4.2×10?J;
(3)燃氣爐以最大火力工作時，燃氣消耗的質量為m ?=0.15kg/h×1.4h=0.21kg,
由題知，丁烷氣體的燃燒效率為90%，則燃氣燃燒時所放出的熱量：
Q1=Q放×90%=m可q×90%=9×107J/kg×0.21kg×90%=1.701×10?J,
又知道便攜式燃氣爐將其燃氣燃燒所放出能量的30%供給水加熱，則水吸收的熱量：
Q?=Q?×30=5.103×10?J,
由 Q吸=cmt得能燒開水的質量： m水=Q2cΔt=≈17.4kg.
答： (1)完全燃燒0.1kg的丁烷氣體可以放出9×10?J的熱量;
(2) 需4.2×10?J 的熱量, 才能使合金鍋內2kg的水溫度升高50℃;
(3)如果燃氣爐以最大火力工作，一瓶燃氣最多能持續(xù)燃燒1.4h，這樣能夠把質量為17.4kg的水燒開.
品名
便攜式丁烷氣爐
質量
1.88kg (不含氣瓶)
型號
WZL. 168. A
尺寸
343×284×113mm
用途
野外用
點火方式
電子點火
使用燃氣
液化丁烷氣
燃氣消耗量
150g/h (最大火力時)
氣瓶規(guī)格 (尺寸/容量)
品名
總質量
凈質量
主要成分
熱值
神州
354g
250g
丁烷
9×10?J/kg

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