2024年3月27日发(作者：东风标致308cc跑车)
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3.6×10
7
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6.0×10
4
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＝3.6×10
7
J/ m
3
×164 m
3
＝5.904×10
9
J，
t＝1640min＝9.84×10
4
s
发动机的实际功率：P＝Q / t＝5.904×10
9
J／9.84×10
4
s＝6.0×10
4
W；
（2）由题知：36km/h＝10m/s
公交车行驶路程：s＝v t＝10m/s×9.84×10
4
s＝9.84×10
5
m
车匀速行驶，F
牵
＝f＝0.05 G
车
＝0.05mg＝0.05×6000 kg×10N/kg＝3×10
3
N；
W
有
＝F
牵
s＝3×10
3
N×9.84×10
5
m＝2.952×10
9
J
发动机效率：η＝W
有
/Q＝2.952×10
9
J／5.904×10
9
J＝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
=4.2×10
3
J/（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×l0
7
J／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；2.1×10
5
J（3）电流；保护电路；变大；（4）2.76×10
8
；
（5）4.5×10
5
；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；
知道水的质量、水的比热容、水的温度升高值，利用公式Q
吸
=cm△t计算水吸收热量的多少；如
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
放
=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
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
过程中，水吸收的热量是Q
吸
=cm△t=4.2×10
3
J/（kg?℃）×5kg×（30℃-20℃）=2.1×10
5
J
（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．
（4）Q
放
=qm=4.6×10
7
J/kg×6kg=2.76×10
8
J；
（5）轿车的功率P=90kW=9×10
4
W，轿车发动机做功：W=Pt=9×10
4
W×5s=4.5×10
5
J；
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4.2×10
3
J／(kg·℃)，
煤的热值约为3×10
7
J／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。
【答案】(1)由热值的计算公式得Q
放
=mq=2kg×3×10
7
J／kg=6×l0
7
J；(2分)
(2)Q
吸
=cm△t=4.2×10
3
J／(kg℃)×10kg×60℃=2.52×10
6
J (2分)
(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
-2
m
2
，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6m
2
，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1.0×10
3
W/m
2
，
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
1
2
3
4
5
速度/ （m?s
-1
）
2
3
4
5
6
制动距离/m
0.53
1.20
2.13
3.33
4.80
请在图中描点作出s- v
2
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
=1.0×10
3
W/m
2
×6m
2
=6×10
3
W；
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4.2×10
3
J／（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× 10
7
J，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×l0
7
J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×l0
7
J／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）8.4×10
6
J；（2）30%；（3）0.33m
3
【解析】（1）Q
吸
=cm(t-t0)=4.2×10
3
×50×(50-10)J=8.4×10
6
J 2分
（2）η= Q
吸
/ Q
接
=8.4×10
6
J /2.8× 10
7
J =30% 2分
（3）m=Q/q=2.8×l0
7
/8.4×l0
7
m
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
物质
比热容c/[J×（kg×℃）]
－
1
物质
比热容c/[J×（kg×℃）]
－
1
水
3
4．2×10
冰
3
2．1×10
酒精
2．4×10
3
铝
3
0．88×10
水银
0．14×10
3
铜
3
0．39×10
表二 几种常见物质的密度（常温常压下）
物质
密度r/（kg×m）
－
3
物质
密度r/（kg×m）
－
3
水
1．0×10
3
冰
3
0．9×10
酒精
3
0．8×10
铝
3
2．7×10
水银
13．6×10
3
铜
3
8．9×10
表三 几种常见物质的熔点（在标准大气压下）
物质
熔点/℃
物质
固态酒精
－117
冰
固态水银
－38．8
铝
232
锡
铜
熔点/℃
0
660
1083
A．质量相等的铝块和冰块，冰块的体积是铝块体积的3倍
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2.7×10
3
kg/m
3
，冰
的密度是0.9×10
3
kg/m
3
，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。
【考点】比热容、密度公式的应用、热量的计算
点评：本题涉及到热量的计算公式、密度计算公式的应用、比热容概念、温度计的原理、熔点的
物理意义，要求学生在平时的物理学习中多联系生活，多积累这方面的知识经验。
8. 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.已知某国产骄车每行驶100km
消耗8L汽油(1L＝10
-3
m
3
)，汽油的密度为0.71×10
3
kg/m
3
、热值为4.6×l0
7
J／kg．则
⑴10kg汽油完全燃烧时所产生的热量是 J。
⑵当该汽车以50kW的功率在平直公路上以72km／h的速度匀速行驶时，它所受到的阻力等
于 N。
【答案】(1 ) 4.6× (2)2500
【解析】根据公式求出汽油完全燃烧时所产生的热量；根据P=FV求出汽车的牵引力，然
后高扭矩二力平衡求出阻力。
⑴10kg汽油完全燃烧时所产生的热量是：
⑵功率为50KW=50000W,速度V=72km／h=；根据P=FV，得汽车的牵引力
【考点】热量的计算、功率的计算
点评：解决本题的关键是熟记热量的计算公式以及功率的公式
9. 下列有关热的理解正确的是（ ）
A．从冰箱冷藏室中取出的饮料瓶外壁上出现的水珠是空气遇冷液化形成的
B．把一杯酒精倒掉一半，剩下的酒精比热容不变，热值变为原来的一半
C．冬季用暖水袋取暖，是利用做功的方法使内能增加
D．天热时，狗常把舌头伸出来，实际上是利用蒸发致冷
【答案】D
【解析】解：A、空气中的水蒸气遇到刚从冰箱冷藏室中取出的温度很低的饮料瓶外壁时，会放
出热量液化成小水珠．所以饮料瓶外壁的小水珠是空气中的水蒸气遇冷液化形成的，而不是空气
形成的；此选项错误，不符合题意．
B、酒精倒掉一般，改变的是质量和体积，物质种类没有变化，所以比热和热值都不变；此选项
错误，不符合题意．
C、改变物体内能有两种方式：做功和热传递．用热水袋取暖是通过热传递改变物体内能；此选
项错误，不符合题意．
D、盛夏狗会伸出舌头，就是利用舌头上的水分蒸发吸热降低狗的体温；此选项正确，符合题意．
故选D．
10. 从2012年3月25日起，嘉兴、舟山等6个环杭州湾的城市正式公布大气PM2.5的监测数
据．PM2.5是指直径小于或等于2.5微米的颗粒物．与较大的颗粒物相比，不易沉降，且富含大
量有毒、有害的物质，对人体健康和大气环境影响更大，请回答下列问题：
（1）下图是某城市一天的PM2.5动态监测数据折线
图．
这一天PM2.5的最高值出现在 时左右，出现这一峰值的可能原因是 ．
（2）PM2.5中的气体污染物主要是化石燃料燃烧的产物，6月1日起北京市车用汽油开始执行地
方新标准，油品硫含量指标限值由每千克50毫克降低为每千克10毫克，按照北京市现有机动车
每年消耗汽柴油5.4×10
9
千克计算，全年二氧化碳排放量可以减少多少千克？（假设油品中硫燃
烧后全部转化为二氧化碳）
（3）利用太阳能也能有效的减少污染物的排放，某小区路灯利用与太阳能电池板的蓄电池做电
源，其电压为12V，容量为24A?h（表示安?小时）．若路灯的规格为“12V、24W”，则正常工作
时通过路灯的电流是 安培，充足电的蓄电池可供路灯使用 小时．
【答案】（1）18；化石燃料燃烧、进行各种生产排放的有害物质，以及车辆活动带来的道路扬
尘、有机物的挥发等；
（2）全年二氧化碳排放量可以减少2.16×10
5
kg；
（3）2；12．
【解析】（1）从一天的PM2.5动态监测数据折线图可以看出，PM2.5的值在18时左右达到最
高峰，在0.1～0.12mg/m
3
之间．原因可能是由于人类一天的活动，使用化石燃料进行各种生产排
放的有害物质，以及车辆活动带来的道路扬尘、有机物的挥发等．
﹣
（2）油品硫含量指标限值由每千克50毫克是指1kg油里含硫50mg，即含5×10
5
kg 硫，则硫
所占比例为，现在油品硫含量指标限值由每千克50毫克降低为每千克10毫克，即现
﹣
在1kg油里含硫10mg即含1×10
5
kg硫，硫所占比例为
汽柴油5.4×10
9
千克，则减少硫的排放量为5.4×10
9
千克×（
=2.16×10
5
kg．
（3）正常工作时通过路灯的电流I==
，全年现有机动车每年消耗
﹣）
=2A，电池容量为q=24A?h，工作时间t===12h．
故答案为：（1）18；化石燃料燃烧、进行各种生产排放的有害物质，以及车辆活动带来的道路
扬尘、有机物的挥发等；
（2）全年二氧化碳排放量可以减少2.16×10
5
kg；
（3）2；12．
此题考查了PM2.5颗粒物的产生对环境的影响，油品硫含量指标限值的应用，以及电池容量公式
的应用，是一道中档题，要认真分析解答．
11. 如图所示是观察水沸腾实验的装
置．
（1）常用的温度计是根据液体 的规律制成的，图中温度计的示数是_____℃．
（2）根据下面表格中的数据，在图中用平滑的曲线画出实验过程中的“水温-时间”图象．
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