九年级物理比热容、热量和热机效率(7页).doc

-九年级物理比热容、热量和热机效率-第 7 页初中物理计算题提高训练比热容、热量和热机效率1、质量为2kg的某种物质，吸收8.4×104J的热量，温度升高20，它的比热容为多少J/(kg·)？2、（2011·北京）某太阳能热水器中装有质量为50kg的水，在阳光的照射下，该热水器中水的温度从25升高到45。求这些水吸收的热量。水的比热容为4.2×103J/(kg·)4、（2011·福建福州）福州首辆油电混合动力公交车于今年3月28日正式上路，这种公交车比普通公交车节能30%以上，百公里仅消耗柴油26kg，这些柴油完全燃烧放出的热量是多少？（柴油的热值q3.3×107J/kg）5、如图所示是家庭中所用的一种电水壶的外形及其铭牌，请你根据图中所提供的信息完成以下问题：（1）图乙中观察壶内水位的玻璃管利用 原理来工作。（2）已知壶中装满水时水位高为10cm，此时水对水壶底的压强是多少？（3）把初温为20的一满壶水在一个标准大气压下烧开，水需要吸收多少热量? （4）在不计热量损失的情况下，电水壶正常工作时烧开一满壶水需要多长时间？(c水=4.2×103J/（kg·）、 g=10N/kg)6、据估计，全国一年可产生城市生活垃圾约5.6×108t，焚烧生活垃圾释放的热量为我所用，是综合利用垃圾的一种方法。若燃烧1t生活垃圾可以放出1.176×1010J的热量，（水=1.0×103kgm3，c水=4.2×103J(kg·)，q焦碳=3.0×107Jkg）问：（1）1.176×1010J的热量相当于完全燃烧多少焦碳产生的热量? （2）1.176×1010J的热量可以在一个标准大气压下将多少体积的水由20加热到沸腾?8、（2011·天津）小丽家电热淋浴器的额定功率为2000W，水箱最多可容纳50kg水，注满水的淋浴器连续正常加热40min，淋浴器上温度示数由22上升到42。求：c水×103J/kg·（1）此过程中水箱中水吸收的热量；（2）该电热淋浴器加热时的热效率。11、3的天然气，使100kg的水从20升高到70。已知水的比热容为c=4 .2×103J/（kg），天然气的热值为q=7.0×107J/m3。求：3天然气完全燃烧放出的热量Q放；（2）水吸收的热量Q吸；（3）燃气灶的效率。26、某太阳能热水器，向其中注入50 kg的水，阳光照射一段时间后，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)若用煤燃烧来提供2.8×107J的热量，需完全燃烧多少千克煤?（煤的热值约为3.5×l07Jkg）参考答案：1、解析：根据Q吸=cmt可得，它的比热容为c=Q吸/mt=8.4×104J/2kg×20=2.1×103J/（kg·）。2、 解析：Q 吸=cm（t-t0）=4.2×103J/(kg ·)×50kg ×（45-25）=4.2×106J 3、解析：（1）小汽车的速度v72km/h20m/s，运动的时间t=s/v=100×103m/20m/s=5×103s。（2）发动机做的功W=Pt=20×103W×5×103s=1×108J。（3）汽油完全燃烧放出的热量Q=mq，又因为Q=W/，故m=Q/q=W/q=1×108J/ （25 ×4.6×107J/kg）。 4、解析：Q放=mq=26kg×3.3×107J/kg=8.58×108J，即这些柴油完全燃烧放出的热量是8.58×108J。5、解析：（1）壶内水位的玻璃管是根据连通器的原理来工作的（2）水对壶底的压强：P=gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1.0×103Pa（3）装满水时水的质量：m=V=1.0×103kg/m3×1.2×103m3，烧开水吸收的热量：Q=cm（tt0）=4.2×103J/（kg）×1.2kg×（10020）=4.032×105J（4）烧开一满壶水的时间：t=269s。6、解析：（1） （2）根据Q=c水mt可得，1.176×1010J的热量可以在一个标准大气压下将多少kg的水由20加热到沸腾 ，根据m=水V可得，被加热水的体积为7、解析：（1）人的重力：G=mg=80kg×10N/kg=800N，人克服重力做的总功：W=nGh=800×800N×0.05m=32000J。 （2）人做功的平均功率：P=。（3）由题知，人克服重力做功而消耗的能量只由脂肪提供，即：Q=W=32000J，理论上消耗脂肪质量：m=8、解析：（1）Q吸=c水mt=c水m（t-t0）×103J/kg·×50kg×（42-22）×106J，即此过程中水箱中水吸收的热量为4.2×106J。（2）该过程耗费的电能为W=Pt=2000W×40×60s=4.8×106J，该电热淋浴器加热时的热效率：=。9、解析：本题考查对重力做功、热量计算相关问题的理解，一定要理解做功的必要条件，即物体要受到力，而且要在力的方向上通过一定的距离。10、解析：（1）电热水壶正常工作电阻（2）水需要吸收的热量是Q吸=c水m（t1t0）=4.2×103J/（kg）×1kg×（10020）=3.36×105J（3）1min转60r消耗总电能：，t=1min=60s，此时消耗总功率，电热水壶正常工作：P壶=P额=1100W，因为P总P壶，所以电路中有其它用电器在工作11、解析：（1）3天然气完全燃烧放出的热量Q放=qV=7.0×107J/m33=3.5×107J/m3。（2）水吸收的热量Q吸=cmt=4 .2×103J/（kg）×100kg×（70-20）=2.1×107J。（3）燃气灶的效率=Q吸/Q放=2.1×107J/3.5×107J/m3=60%。12、解析：（1）消耗天然气的质量m=V=0.7kg /m33。（2）水需要吸收的热量Q吸=cm（tt0）=4.2×103J/（kg·）×1kg×（100-20）=3.36×105J。（3）电能转化为内能的效率=84% ，即=84%，可得Q吸=Q放；而电热壶放出Q放=Pt；综合以上关系13、解析：（1）水的质量m=V=1g/cm3×800 cm3，水吸收的热量为Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·)×0.8kg×（10020）=2.7×105J。（2）电热水壶消耗的电能是W=Pt=1100W×300s=3.3×105J，电热水壶的热效率为= Q吸/ W电=2.7×105J/3.3×105J=81.8%。（3）电热水壶的电阻R= U2/ P=（220V）2/1100W=44，当家庭电路中的实际电压降为198V时，电热水壶的实际功率为P实=U2/ R=(198V)2/44=891W。式可得：Q吸=Pt，故通电时间t= = 500s。14、解析：（1）知道汽车总重，又在水平路面上，可求汽车对路面的压力，又知道受力面积，利用压强公式求汽车对路面的压强。汽车静止在水平路面上，汽车对路面的压力：F=G=1.2×104N，汽车对路面的压强：（2）知道汽油的体积和汽油的密度，利用密度公式求汽油的质量，再利用燃料完全燃烧公式Q放=mq求10L汽油完全燃烧放出的热量。V3，汽油的质量：m=V=0.7×103kg/m33=7kg，汽油完全燃烧放出的热量：Q放=mq=7kg×4.6×107J/kg=3.22×108J。（3）根据“汽油完全燃烧放出的热量有30%转化为机械能”求出有用能量（发动机做的功），再利用功率公式求汽车发动机的功率。发动机做的有用功：W=Q放×30%=3.22×108J×30%=9.66×107J，汽车发动机的功率：答：（1）该车静止在水平路面上时，对路面的压强是1×105Pa；（2）10L汽油完全燃烧放出的热量是3.22×108J；（3）这段时间内该汽车发动机的功率是。点评：本题是力学和热学的综合题，考查了学生对密度公式、压强公式、燃料完全燃烧放热公式、功率公式、效率公式的掌握和运用，利用所学知识，计算解决实际问题，学以致用！15、解析：（1）因锅内水的温度始终不变，所以电热锅发热功率与散热功率相等，即P散=80W。（2）电热锅10min内消耗的电能W=P加t=500W×10×60s=3×105J；设水温变化了t，根据能量守恒得(P加-P散) t=cmt，代入数据有：（500W一80W）×10×60s=4.2×103J/(kg.)×2kg×t，解得：t=30，t=t0+t=105，由此可知，水最终沸腾，即水的最终温度是l00。16、解析：本题考察电功率的计算、密度公式的应用和热量的计算等知识。（1）当S闭合，S0断开时，电路中只有电阻R2，电阻相对较大，电功率较小，处于保温状态，当两开关都闭合时，两电阻并联，此时电路电阻最小，电功率最大，处于加热状态（2）一箱水的质量m=V=103kg/m3×1×103m3=1kg；由P=UI得。（3）Q吸=cmt=4.2×103J/（kg）×1kg×（8020）=2.52×105J，Q吸=W=Pt，点评：本题考查质量、电流、吸收热量、时间等的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是开关断开与闭合时电路的情况，要学会从题目所给信息中找到有用的数据。17、解析：（1）驱动电机提供的推力F=f=0.02G=0.02mg=0.02×500kg×10N/kg=100N（2）驱动电机提供的机械功率是P=Fv=100N×15m/s=1500W（3）电功率转化率=90%，所以该车的太阳能电池板面积约为2点评：本题考查推力、功率、面积等的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，本题还告诉我们一定要广泛应用太阳能，太阳能不但节省能源，还可以环保18、（1）大 （2）2.1×105J （3）87.5% （4）19、 解析：先计算出300L优质汽油完全燃烧放出的热量，再计算出其转化的电能，已知电能和电力机车牵引功率可计算出行驶时间，最后根据公式s=v t计算出行驶路程。由由=mV 可得汽油质量：m汽油=汽油V汽油=0.71×103 kg/m3×300×10-3 m3=213 kg，汽油完全燃烧放出热量：Q=qm汽油=4.6×107J/kg×213 kg=9.798×109 J，产生的电能：W=50%Q=4.899×109 J。由P=W/ t 可得产生的电能可供动车组行驶时间：t=W/ P=4.899×109 J×106，动车组行驶速度：v=252 km/h=70m/s，由v=st 可得，动车组行驶路程：s=v t。20、解析：（1）正常工作时的电功率P=UI =220V×5A=1100W。（2）水吸收的热量Q水吸=c水m水（tt0）=4.2×103J/（kg·）×2kg×（10020）=6.72×105J 21、解析：（1）水吸收的热量：Q吸=cmt=4.2×103J/（kg）×2kg×（10020）=6.72×105J，消耗的电能：W=0.22kWh=0.22×3.6×106J=7.92×105J，电磁炉的效率：=84.8%。（2）由图知，第8分钟电磁炉的电功率P=800W，P=UI，通过电磁炉的电流：I=点评：本题是一道电学与热学的综合计算题，考查了热量的计算、电磁炉的效率、电功率公式P=UI的应用，记住是kWh电功的单位以及与焦耳（J）的关系1kWh=3.6×106J，能从Pt图象得出相关信息是解本题的关键之一。22、解析：（1）一台热水器的水箱能容纳的水的质量为m=水V=×103kg/m3×200×10-3m3=200kg，1台热水器装满水时，温度从15升高到65，所吸收的热量为Q吸=c水m(t2t1) = 4.2×103J/（kg·）×200kg×（65-15）=4.2×107J，那么，10台热水器装满水时，温度从15升高到65吸收的热量为Q总=10Q吸=4.2×108J。（2）设10台热水器获得的太阳能相当于质量为 M 的天然气完全燃烧放出的热量，则Mq=Q总，所以，M =。即若这些热量由完全燃烧的天然气提供，需要5千克天然气。23、解析：（1）汽车静止时对地面的压力为F=G=mg=1.8×103kg×10Nkg=1.8×104N，汽车静止时对地面的压强为2×105Pa。（2）汽车以90km/h的速度匀速行驶时，牵引力的功率P=Fv=1000N×25m/s=2.5×104W。（3）全程往返约250km牵引力所做的功W=Fs=1000N×2.5×105m=2.5×108J，由得，全程往返约250km需要汽油的质量为：答：（1）汽车静止时对在地面的压强2×105Pa（2）汽车以90km/h的速度匀速行驶时，牵引力的功率2.5×104W（3）全程往返约250km牵引力所做的功2.5×108J；全程往返约250km需要汽油的质量为24、解析：（1）由图可知，当开关S闭合，开关S0断开时，只有R2工作，饮水机处于保温状态，则它的功率是50W。（2）已知保温功率P保=50W，电压U=220V，。（3）满箱水的体积V=1L=1×10-3m3，满箱水的质量加热满箱水所需吸收热量是电热器放出的总热量 则加热所需时间答：当开关S闭合，开关S0断开时，饮水机的功率是50W；保温电阻R2的阻值是988欧；加热满热水箱需要时间是900s.25、解析：（1）RU2P（220V）21100W44（2）Q吸=cm（t-t0）=42×103J/（kg·）×2kg×（80-20）=5.04×105J（3）电饭锅工作时，电能全部转化为内能 Q放=W=Pt=1100W×600s6.6×105J（4）因为电饭锅产生的热量，有部分被电饭锅体吸收，电饭锅产生的热量没有被水全部吸收，所以Q吸< Q放。26、解析：（1）Q吸=cm水(t t0)=4.2×103 J(kg·)×50kg×(50 - 10)=8.4×106 J（2）=Q吸/Q总=8.4×106J2.8×107 J=30（3）根据Q放=m煤q可得，需完全燃烧煤：m煤=Q放q=2.8×107J3.5×107Jkg=0.8 kg 答：(1)这段时间该热水器中的水吸收的热量是8.4×106 J。(2)这段时间该热水器的效率是30。 (3)需完全燃烧0.8 kg的煤。