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（）
A．外界对气体做功，气体内能增大
B．外界对气体做功，气体内能减小
C．气体对外界做功，气体内能增大
D．气体对外界做功，气体内能减小
3、现需要12kg，43℃的温水，但只有17℃的冷水和95℃的热水．现用质量为m 1 的17℃的冷水与质量为m 2 的95℃的热水混合成12kg的43℃的温水，则（）
A．m 1 =2kg，m 2 =10kg
B．m 1 =4kg，m 2 =8kg
C．m 1 =6kg，m 2 =6kg
D．m 1 =8kg，m 2 =4kg
分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（）
图
图
A.A球吸收的热量较多
图
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00
和，现将一温度
C C
2575
为0
45C，然后迅速取出金65C的金属球放入甲容器中，热平衡后水温升高到0
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. 0
60C C. 0
65C B. 0
50C
55C D. 0
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
，飞轮的转速是1500r/min。
荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.58×105P
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）。