2018年物理热和能

物理热和能
例题1：某单缸汽油发动机气缸的活塞面积是100cm2，做功冲程中活塞移动的距离是50cm，气体的平均压强是5×105Pa．气体一次膨胀对活塞做的功是多少J；若汽油机的飞轮的转速是1200r/min，则汽油机的有用功率是多少W？汽油的热值是4.6×107J/kg，每次做功耗油0.2g，则汽油机的效率是多大？
解：（1）由p=F/S得，燃气对活塞的平均压力：F=pS=5×lO5Pa×100×10﹣4m2=5000N；
一个做功冲程中燃气对活塞做的功：W=Fs=5000N×0.5m=2500J；
（2）曲轴每转两圈对外做功一次，所以lmin转动1200周，要做功600次，
所以P===25000W=25kW；
（3）该汽油机每次做功耗汽油产生的热量是：Q=mq=0.2×10﹣3kg×4.6×l07J/kg=9200J；
效率：η=×100%=×100%≈27.2%．
例题2：有一加热到较高温度的热铜球，现用两种方法对其冷却．第一种方法是用100g的20℃的冷水将球放入其中待热交换彻底后得到温度为t1．第二种方法是现将球放入50g的20℃一杯冷水中待平衡后在取出放入第二杯同样的50g的20℃的冷水中待平衡后得到球的温度为t2．整个过程忽略一切热量的损失．试比较t1、t2的大小（）
A．t1＞t2 B．t1＜t2 C．t1=t2 D．无法比较
分析：当我们把热铜球放入100g20℃的水中，让其充分的热交换，也就是热传递，水的最终温度会远大于20℃，因为在热铜球降温放出热量的同时，水吸收热量，温度升高！
而我们两次将热铜球放入50g20℃的水中，第一次热铜球发生热传递，放出热量，其最终温度同样远高于20℃，此时若将第二杯水倒入第一杯水中，第二杯水还会吸收第一杯水放出的热量，但事实是将铜球取出，将铜球放入50g20℃的第二杯水中，发生热传递，所以，水能吸收更多的铜球放出的热量，因此，其最终温度便会更低．:第一种方法与第二种方法的区别在于：第二种方法将铜球的一部分热量传递给里第一杯50g20℃的水中，使其升温更高，吸热更多．故BCD错误．故选A
例题3：有两个温度和质量都相同的金属球，先把甲球放入盛有热水的杯中，热平衡后水温降低了Δt。

把甲球取出，再将乙球放入杯中，热平衡后水温又降低了Δt，则甲球比热C
甲和乙球比热C乙大小的关系是( )
A．C甲＞C乙B．C甲＜C乙 C．C甲=C乙D．以上三种情况都有可能
分析：分析解答：设两个金属球的质量为m，温度为t，甲球与热水混合后的温度为t，乙球与热水混合后的温度为t2，则有t2＜t1。

根据热平衡方程：Q吸=Q放有
c甲m(t1-t)=c水m水Δt (1) c乙m(t2-t)=c水m水Δ
t (2)
①÷②得∵t2＜t1，则t2-t＜t1-t∴c甲＜c乙。

正确的答案应选B
例题3：将一杯热水倒入盛有一些冷水的容器中，冷水的温度升高了10℃，又向容器内倒入同样的一杯热水，冷水的温度又升高了6℃，如果再向容器内倒入同样一杯热水，则冷水的温度可再升高摄氏度
分析：三次热平衡的过程，根据热平衡公式可以列出这三个热平衡公式，综合三式即可以解出：
设容器内冷水的质量为，初温度为，每杯热水的质量为，初温度为，则．
第一次把热水倒入冷水中有：
……①
第二次把热水倒入冷水中有：
……②
有①式和②式解得：，℃……③
第三次再把热水倒入冷水中：
得：再升高的温度为：℃
把③式代入上式热和能练
习训练 一、选择题(每题4分，共计40分） 1、三个相同的热源分布在一横放着的圆筒
内，如图1圆筒的侧壁和一个底部均绝热，另
一个底部开口并被导热膜封住，用另两个导热
膜在圆筒内隔出两个竖囱，从而将三个热源互
相隔开并形成A 、B 、C 三个独立单元区域，
假设周围环境的温度恒定，并且传导的热功率
与温差成正比，每个独立单元区域内空气的温度均匀，A 、B 、C 三个 独立单元区域的温度与周围环境的温度差分别为△t A ，△t B 和△t C ，则
△t A ：△t B ：△t C 为（ ）
A ．3：2：1
B ．6：3：2
C ．5：3：1
D ．6：5：3
2、如图2为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M 、
N 两筒间密闭了一定质量的气体，M 可以在N 的内壁上
下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在M 向下滑
动的过程中（ ）
别浸没在水和水银的同一深度内，A 、B 两球用
同一种材料制成，当温度稍微升高时，球的体积
会明显变大.如果开始水和水银的温度相同，且
两液体温度同时缓慢升高同一值，两球膨胀后的
体积相等，则（ ）
A. A 球吸收的热量较多
B. B .B 球吸收的热量较多
C. C .两球吸收的热量一样多
D.不能确定谁吸收的热量多收起
5、甲、乙两容器中装有质量相等的水，水温分别为002575C C 和，现将一温度为
065C 的金属球放入甲容器中，热平衡后水温升高到045C ，然后迅速取出金属球
并放入乙容器中，热平衡后乙容器中水温为(不计热量散失和水的质量的变化)
( )
A. 065C
B. 060C
C. 055C
D. 050C
7、已知1g 甲液体温度升高1℃需要2.1J 的热量，1g 乙液体
温度升高1℃需要4.2J 的热量，1g 丙液体温度升高1℃需要
2.8J 的热量．分别取甲、乙两种液体各60g ，以相同的热源加
热，其温度与加热时间的关系如图所示．若取90g 的丙液体，
以相同的热源加热，则其温度与加热时间的关系图
像 （ ）
A ．落在Ⅰ区
B ．落在Ⅱ区
C ．与甲重叠
D ．与乙重叠
8、甲、乙两块质量相同的不同金属，在沸水里加热一段时间．先取出甲决投入
一杯冷水里，当达到热平衡后，水温升高2O ℃．再取出甲块，立即将乙块从沸
水中取出投入这杯水中，再次达到热平衡，水温又升高2O ℃．若不计热的损失，
则由此可判断（ ）
A ．甲的比热容比乙大
B ．甲的比热容比乙小
C ．甲的比热容跟乙相等
D ．无法确定比热容大小
9、甲、乙两液体的密度比为ρ甲：ρ乙=5：4，体积比为V 甲：V 乙=2：3，比
热容比为 c 甲：c 乙=1：2，且它们的初温不等。

现将它们混和(不发生化学反应)，
不计混和过程中的热损失，达到热平衡后液体温度相对各自初温变化量的绝对值
分别为△t 甲和△t 乙，则△t 甲：△t 乙为( )
(A)16：15 (B)15：16 (C)12：5 (D)5：l2
10、甲、乙两个相同的试管内注入质量相等、温度分别为20℃和80℃的水，然
后将甲试管底部插入温度恒为80℃的水中，将乙试管底部插入温度恒为20℃的
水中，若两试管插入水 中的深度相同，且不考虑与外界空气之间的热传递，甲
试管内的水经过时间tl 温度升高到 80℃，乙试管内的水经过时间t2温度降低
到20℃，则( ) (A) tl ＜ t2 (B) tl ＞ t2 (C) tl ＝t2 (D)无法判断
二、填空题(每空4分，共计20分）
1、某车的发动机是单缸、四冲程是柴油机,汽缸的直径为100mm,活塞冲程为
120mm,做功冲程中气体作用在活塞上的平均压强是200N/cm²,飞轮的转数是
1200r/min,则这台发动机在.做功冲程中燃气对活塞的平均推力为 N,这
台发动机的功率约为 KW 。

（计算时取π=3）
2、有甲、乙两台柴油机，在相同的时间内，它们所做的有用功之比是5：4，消
耗柴油的质量之比是3：2，那么它们的效率之比是
3、在一般情况下，单位时间内高温物体向低温物体传递的热量与两个
物体的温差成正比．冬天的北方比较寒冷，房间内都有供暖系统．如果
房外温度为-20℃，则房内温度为18℃；如果房外温度为-30℃，则房内
温度为12℃．那么，房间暖气管的温度为
4、在1个标准大气压下，1kg100℃的水完全汽化成100℃的水蒸气，需要吸收
2.26×106J 热量．若保持1个标准大气压的条件下把100g16℃的水加热沸腾，
并使其中的20g汽化，一共需要吸收的热量是（水的比热容4.2×103J/（kg.℃））
三、计算题（每题10分、共计20分）
1、国产165型单缸四冲程汽油机的汽缸直径为65mm，活塞冲程长55mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.58×105P
，飞轮的转速是1500r/min。

a
（1）求这种汽油机满负荷工作时做功的功率（不计摩擦损失）；
（2）如果满负荷工作时每分钟消耗15g汽油，这种汽油机把内能转化为机械能的效率是多少？（汽油的燃烧值为4.6×107J/kg）
2、将一勺温水倒入盛有冷水的量热器内,这时量热器内水的温度升高了5摄氏度,再加一勺同样的问水,温度又上升了3摄氏度.问:
1.继续再加7勺同样的温水,则量热器中水温还将上升多少?
2.如果不断向量热器内加同样的温水,量热器水温最终比开始时升高多少?（假设量热器的容积比勺的容积大得多，不考虑量热器吸收的热量）。