2025初中同步测控优化设计物理九年级全一册配人教版专项训练专项训练1　热量的综合计算含答案.docx

2025初中同步测控优化设计物理九年级全一册配人教版专项训练专项训练一热量的综合计算1.小丽为了测试汽车发动机的效率,开车以60 km/h的平均速度行驶了120 km,用去汽油25 L,已知汽油的密度为0.7×103 kg/m3,热值为4.6×107 J/kg,发动机的功率为32.2 kW,则该汽车发动机的效率为()A.23.6%B.28.8%C.36.5%D.38%2.(2020·贵州铜仁中考)质量为1.4 kg的干木柴完全燃烧,所放出的热量为J,如果这些热量的50%被质量为50 kg的水吸收,则水的温度将升高。干木柴的热值为1.2×107 J/kg,水的比热容为4.2×103 J/(kg·) 3.将焚烧生活垃圾放出的热量用来发电,是综合利用垃圾的一种方法。据资料显示,目前,全国每年城市生活垃圾约有1.6×108 t。焚烧1 t垃圾可放出1.5×1010 J热量,若我国每年的城市生活垃圾全部焚烧,则放出的热量是J,这相当于kg煤炭完全燃烧放出的热量(煤炭的热值为3.0×107 J/kg)。 4.(2020·内蒙古呼和浩特中考)某品牌太阳能热水器,水箱内有200 kg的水。水的比热容为4.2×103 J/(kg·)。(1)在阳光照射下,水的温度升高了10 ,求水吸收的热量。(2)天气原因,水箱内200 kg的水,温度从90 降低到50 ,和温度从30 升高到80 ,水放出的热量与吸收的热量之比是多少?5.天然气灶使用方便、经济环保,备受人们青睐。小明用天然气灶将一壶质量为3 kg、温度为20 的水加热至90 ,用时约10 min。天然气的热值为3.5×107 J/m3,水的比热容为4.2×103 J/(kg·)。(1)求该过程中水吸收的热量。(2)若该过程天然气完全燃烧放出的热量60%被水吸收,则需要多少立方米的天然气?6.一定气压下,某种晶体熔化成同温度液体时所吸收的热量与其质量之比叫该晶体的熔化热,用字母表示。在标准大气压下,用一个热效率为40%的酒精炉为热源,将50 g初温为0 的冰全部熔化为0 的水,共燃烧了14 g酒精,酒精的热值为3×107 J/kg。求:(1)冰熔化过程中吸收的热量;(2)在标准大气压下,冰的熔化热冰。7.某柴油机的转速是600 r/min(每完成一个工作循环,飞轮转动2圈),活塞的横截面积是120 cm2,做功冲程中,燃气对活塞的平均压强是5×105 Pa,活塞移动的距离是30 cm。(1)求做功冲程中,燃气对活塞的平均压力;(2)求做功冲程中,平均压力做功的功率;(3)设做功冲程中柴油完全燃烧,放出的热量是6×103 J,求该柴油机的效率。8.水暖在暖气行业被称为最舒适的采暖方式。随着人们生活水平的提高,越来越多的家庭采用“水地暖”进行取暖。其原理是以温度不高于60 的热水为热媒,在埋置于地面以下填充层中的管道内循环流动,加热整个地板,通过地面以热传递方式向室内供热(如图所示)。(1)某房间一段时间内循环流动的水质量为1 200 kg,进水温度为55 ,出水温度为40 。这段时间里水向外界放出多少热量?水的比热容为4.2×103 J/(kg·)(2)若该水暖的热效率为90%,这段时间要消耗多少天然气?(假设天然气完全燃烧,天然气的热值为7.2×107 J/m3)(3)“水地暖”以水为媒介,利用了水的什么性质,请具体说明为什么要利用这一特性。专项训练一热量的综合计算1.B由v=st可得,汽车行驶时间t=sv=120km60km/h=2 h=7 200 s,发动机对汽车做的功W=Pt=32.2×103 W×7 200 s=2.318 4×108 J,汽油完全燃烧放出的热量Q放=mq=Vq=0.7×103 kg/m3×25×10-3 m3×4.6×107 J/kg=8.05×108 J;汽车发动机的效率=WQ放×100%=2.318 4×108 J8.05×108 J×100%=28.8%。故选B。2.解析 干木柴放出的热量Q放=m干木柴q=1.4 kg×1.2×107 J/kg=1.68×107 J,由=Q吸Q放得,水吸收的热量Q吸=Q放=1.68×107 J×50%=8.4×106 J,由Q吸=cmt得,水升高的温度t=Q吸cm水=8.4×106 J4.2×103 J/(kg·)×50kg=40 。答案 1.68×107403.解析 由题意可得,每年的生活垃圾全部焚烧放出的热量Q放=1.5×1010 J/t×1.6×108 t=2.4×1018 J;根据题意可知,煤炭完全燃烧放出的热量Q放'=Q放=2.4×1018 J,由Q放'=m煤q煤可得需要完全燃烧煤炭的质量m煤=Q放'q煤=2.4×1018 J3.0×107 J/kg=8×1010 kg。答案 2.4×10188×10104.解析 (1)水吸收的热量Q=c水mt=4.2×103 J/(kg·)×200 kg×10 =8.4×106 J。(2)水降低温度放出热量与升高温度吸收热量之比为Q放Q吸=c水m(t降-t0降)c水m(t0升-t升)=(t降-t0降)(t0升-t升)=(90 -50 )(80 -30 )=45。答案 (1)8.4×106 J(2)455.解析 (1)将3 kg、温度为20 的水加热至90 ,根据Q吸=cm(t-t0)可得水吸收的热量Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·)×3 kg×(90 -20 )=8.82×105 J。(2)由=Q吸Q放×100%可得,天然气完全燃烧放出的热量Q放=Q吸=8.82×105 J60%=1.47×106 J由Q放=Vq得,烧开这壶水需要天然气的体积V=Q放q=1.47×106 J3.5×107 J/m3=4.2×10-2 m3。答案 (1)8.82×105 J(2)4.2×10-2 m36.解析 (1)14 g酒精完全燃烧放出的热量Q放=qm'=3×107 J/kg×0.014 kg=4.2×105 J由=Q吸Q放可得,冰熔化成水共吸收热量Q吸=Q放×=4.2×105 J×40%=1.68×105 J。(2)冰的熔化热冰=Q吸m冰=1.68×105 J0.05kg=3.36×106 J/kg。答案 (1)1.68×105 J(2)3.36×106 J/kg7.解析 (1)由p=FS可得,燃气对活塞的平均压力F=pS=5×105 Pa×120×10-4 m2=6 000 N。(2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功W1=Fs=6 000 N×30×10-2 m=1 800 J,飞轮转速600 r/min=10 r/s,因为一个工作循环飞轮转2圈,完成4个冲程,做功一次,所以每秒共有5个工作循环,对外做功5次,该柴油机每秒做的功W=5×1 800 J=9 000 J,平均压力做功的功率为P=Wt=9 000J1s=9 000 W。(3)已知做功冲程中柴油完全燃烧,放出的热量是6×103 J,则柴油机的效率=W1Q×100%=1 800J6 000J×100%=30%。答案 (1)6 000 N(2)9 000 W(3)30%8.解析 (1)水放出的热量Q水放=cm水(t-t0)=4.2×103 J/(kg·)×1 200 kg×(55 -40 )=7.56×107 J。(2)由=Q水放Q放得,天然气需要放出的热量Q放=Q水放=7.56×107 J90%=8.4×107 J由Q放=Vq得天然气的体积V=Q放q天然气=8.4×107 J7.2×107 J/m3=1.17 m3。(3)由Q=cmt可知,由于水的比热容较大,在温度变化量t一定时,相等质量的水释放的热量较多。答案 (1)7.56×107 J(2)1.17 m3(3)见解析专项训练二动态电路分析及故障判断1.(2020·福建中考)下图为利用光敏电阻设计的监控装置示意图,R1是光敏电阻,当光照射的强度增大时,其阻值变小,R2是定值电阻,电源电压不变。当有人经过通道遮蔽光线时()A.通过R1的电流变大B.R1两端的电压变小C.R2两端的电压变大D.R2两端的电压变小2.(2020·四川巴中中考)如图所示,电源电压不变,闭合开关,两灯正常发光,电压表和电流表都有示数。一段时间之后,一个电表示数变小,另一个不变,则故障可能是()A.L1开路B.L1短路C.L2开路D.L2短路3.(2020·青海西宁中考)在如图所示的电路中,电源电压不变,闭合开关S,电路正常工作,过一会儿,灯L突然变亮,电流表、电压表示数都变大。该电路中可能出现的故障是()A.电阻R短路B.电阻R断路C.灯L短路D.灯L断路4.(2020·辽宁大连中考)如图所示的电路,电源电压保持不变。闭合开关S,在滑动变阻器的滑片从a端向b端移动的过程中,不计温度对灯丝电阻的影响,则电路总功率P与电压表示数U之间的关系图像为()5.(2020·陕西中考)如图甲所示的电路,电源电压不变,R0为定值电阻,R为滑动变阻器。闭合开关,滑片P从一端滑到另一端的过程中,电压表示数随滑动变阻器阻值变化的关系如图乙所示。下列说法正确的是()A.滑片从最左端向最右端滑动过程中,电流表示数变小B.滑片滑动过程中,电压表与电流表示数之比不变C.电源电压为6 VD.电路消耗的最大功率为3.6 W6.小华家的部分电路如图所示,有一次,她闭合灯泡的开关,发现灯泡不亮,而旁边三孔插座连接的电饭锅能正常工作。于是她找来试电笔检测故障原因,在保持灯泡开关闭合的情况下,发现a、b、c、d、e各点均能使氖管发光,f点不能使氖管发光。则故障的原因是()A.a、e间短路B.c、d间短路C.e、f间断路D.a、b间断路7.小洪家火线上的熔丝熔断,小洪检查时,断开所有开关,将一只完好的白炽灯L接到图示位置,下列说法正确的是()A.只闭合S、S1,若灯L正常发光,说明L1支路短路B.只闭合S、S2,若灯L正常发光,说明L2支路无故障C.只闭合S、S2,若灯L发光较暗,说明L2支路断路D.只闭合S、S1,若灯L不发光,说明L1支路短路8.小刚晚上做作业时,把台灯的插头插入插座,闭合台灯开关后,他家所有的照明灯都突然熄灭,检查发现总开关已跳闸,故障可能是()A.台灯插头处出现了短路B.台灯灯座处出现了短路C.台灯开关内短路D.插座处出现了短路专项训练二动态电路分析及故障判断1.D由题图可知,两个电阻串联,当有人经过通道遮蔽光线时,R1的阻值变大,电路的总电阻变大,由I=UR可知通过电路的电流变小,通过R1的电流变小,由U=IR2可知R2两端的电压变小,由串联电路电压的规律可知R1两端的电压变大,故D正确,A、B、C错误。2.A由题图可知,该电路为并联电路,电压表测量的是电源电压,电流表测量的是L1的电流;L1开路,则该支路中的电流为0,即电流表示数为0,由于电源电压不变,电压表示数不变,故A正确;L1短路或L2短路,则电源短路,电源会被烧坏,两电表都无示数,故B、D错误;L2开路,电压表示数不变,根据并联电路的特点可知,电流表示数不变,故C错误。3.A由题图知,电阻R、灯泡L串联,电压表测量灯泡和电流表两端的电压,电流表测量电路中的电流;过一会儿,灯L突然变亮,电流表、电压表示数都变大,说明电路是接通的,没有断路故障,故B、D不符合题意。若灯L发生了短路,灯泡不能发光,电压表示数变为零,C不符合题意。若电阻R短路,此时电压表测量电源电压,其示数变大;电路中总电阻减小,电流增大,电流表示数增大,灯L变亮,A符合题意。4.A滑动变阻器R和灯L串联接入电路,电压表测量滑动变阻器R两端的电压,设电压表示数为U,电源电压为U',由串联电路电压的规律及欧姆定律得,灯的电流即电路的电流I=U'-URL,则电路的总功率P=U'I=U'×U'-URL=U'2RL-U'RL×U,因式中U'和RL均为定值,故电路的总功率P与电压表示数U之间的关系图像为选项A中的图像。5.C由图甲可知,R0与R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流。滑动变阻器滑片向右滑动过程中,滑动变阻器接入电路中的电阻变小,电路中的总电阻变小,由I=UR可知,电路中的电流变大,即电流表的示数变大,故A错误。由图甲可知,电压表测滑动变阻器R两端的电压,电流表测滑动变阻器中的电流,所以电压表与电流表示数之比为滑动变阻器的电阻,因为滑动变阻器滑片滑动过程中滑动变阻器接入电路中的电阻变化,所以电压表与电流表示数之比变化,故B错误。由图乙可知,当滑动变阻器的电阻为5 时,其两端的电压为3 V,通过电路的电流为I1=U1R1=3V5=0.6 A,则电源电压为U=U1+I1R0=3 V+0.6 A×R0;滑动变阻器的电阻为10 时,其两端的电压为4 V,通过电路的电流为I2=U2R2=4V10=0.4 A,则电源电压为U=U2+I2R0=4 V+0.4 A×R0,联立得,R0=5 ,U=3 V+0.6 A×5 =6 V,故C正确。当滑动变阻器的电阻为零时,电路消耗的功率最大,电路消耗的最大功率为P=U2R0=(6V)25=7.2 W,故D错误。6.C电饭锅正常工作,排除短路;灯泡不亮只能是发生了断路,发现d、e均能使氖管发光,说明零线断路,而f点不能使氖管发光,因此是e、f间断路。7.A只闭合S、S1,若灯L正常发光,灯L两端的电压为电源电压,说明L1支路短路,故A正确;只闭合S、S2,若灯L正常发光,灯L两端的电压为电源电压,说明L2支路短路,故B错误;只闭合S、S2,若灯L发光较暗,表示L与L2串联接在火线与零线之间,L2支路正常,故C错误;只闭合S、S1,若灯L不发光,表示该电路中有断路,说明L1支路断路,故D错误。8.B总开关跳闸的原因一是电路中用电器的总功率过大,二是电路发生了短路。由于接入的是台灯,功率较小,因此故障可能是短路;如果插座处短路,那么台灯插头没插入就会跳闸;如果台灯开关内短路,那么只是台灯没开关控制了,不会引起跳闸;如果插头处短路,那么台灯开关没闭合就会跳闸,因此故障是台灯灯座处短路,故B正确。专项训练三特殊方法测电阻1.程新同学设计了如图甲所示的电路来测量电源电压U和未知电阻Rx的阻值。已知定值电阻的阻值为R0、电源两端电压保持不变。请回答下列问题:(1)根据甲中电路图,用笔画线代替导线,将乙中的实物图补充完整。(2)电路正确连接后,当开关S、S1闭合,S2断开时,电流表示数为I1,则电源的电压U=。 (3)当开关S、S2闭合,S1断开时,电流表示数为I2,则待测电阻Rx=。 (4)不改变图甲所示的电路,若开关S1始终处于断开状态,仅对开关S、S2进行操作(选填“仍能”或“不能”)测量电源电压和未知电阻Rx的阻值。 2.在测小灯泡电阻的实验中,小萌同学选用的是额定电压U额=2.5 V的小灯泡(电阻大约为10 )。(1)请用笔画线代替导线将甲图的实验电路中未连接部分补充完整。(要求:闭合开关前,将滑动变阻器的滑片置于A端)(2)电路连接正确后,闭合开关,发现小灯泡不亮,若 (写出电流表和电压表指针偏转情况),则说明小灯泡断路。 (3)若小灯泡正常发光时电流表的示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻约为。(保留两位小数) (4)某同学没有使用电压表,而是用了两个电流表和一个5 的电阻R设计了如图丙所示的电路,同样测出了小灯泡正常发光时的电阻。具体操作是:闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,当电流表A1的示数为I1=A时,小灯泡正常发光。若此时电流表A2的示数为I2,则小灯泡正常发光时电阻的表达式为(用字母表示)。 3.用伏安法测电阻,实验电路如图甲所示。(1)一同学在实验中的某次测量,电压表与电流表的读数如图乙所示,则此时待测电阻的阻值为。 (2)实验中,如果电压表突然损坏,已知滑动变阻器的最大阻值为R,电源电压保持不变,但电源电压未知,重新设计的实验电路图如图丙所示,请根据下列实验过程写出待测电阻Rx的表达式。实验过程:先将滑动变阻器的滑片移至最右端,测出此时的电流I1,则电源电压U=。 再将滑动变阻器的滑片移至最左端,测出此时的电流I2,则电源电压U=。 待测电阻的表达式Rx=。 4.小清设计了测量待测电阻Rx阻值的电路如图甲所示,他的测量步骤如下:A.将Rx接在电路中A、B两点间,闭合开关S,调节滑动变阻器滑片P至适当位置,此时电压表的示数如图乙所示,示数为V,断开开关S,移走Rx; B.再将电阻箱R接在A、B两点间,闭合开关S,保持滑动变阻器的滑片P位置不变,调节电阻箱使电压表的示数仍如图乙所示,此时电阻箱接入电路中阻值R=48 ,则小清测得Rx的阻值为。 讨论:在B中,若小清无意中将滑动变阻器的滑片P向右移了少许,则他测得Rx的阻值将(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。 5.在测定一个未知电阻Rx的阻值时,小山和小海设计了如图甲所示的实验电路,其中R1是电阻箱,S1为单刀双掷开关。(1)闭合开关S后,把开关S1接到触点(选填“1”或“2”),调节滑动变阻器R,使电压表示数为U;把开关S1接到另一触点后,小山和小海进行了不同的实验操作。小山的操作:保持滑片P的位置不变,只调节电阻箱R1,直到电 压表示数为U;小海的操作:同时调节滑动变阻器R和电阻箱R1,直到电压表示数为U。你认为两人的操作中,的操作是正确的。 (2)选择正确的实验操作后,电阻箱R1上各旋钮的位置如图乙所示,其读数为,则待测电阻Rx的阻值应为。 (3)若去掉滑动变阻器,在不增加其他实验器材的条件下,本实验电路(选填“能”或“不能”)完成测量。(假定电压表不会烧坏) 6.用如图所示的电路可以测量一个未知电阻的阻值,其中Rx为待测电阻,R、R0为电阻箱,S为单刀双掷开关,电源两端电压保持不变,小雅用该电路进行实验,主要步骤:A.把开关S接b点,调节电阻箱R,使电流表的示数为I;B.把开关S接b点,调节电阻箱R0,使电流表的示数为I;C.读出电阻箱R的示数;D.把开关S接a点,调节电阻箱R0,读出电流表的示数为I;E.根据电路图连接实物,将电阻箱R0的阻值调至最大。(1)上述步骤中不正确,去掉不正确的步骤后,其他步骤的合理顺序是。 (2)所有步骤完成后,电阻箱R的示数为15 。电阻箱R0的示数为20 ,则待测电阻的阻值为。 (3)若把电路图中电阻箱R换成已知阻值为R'的定值电阻,则测Rx阻值的主要步骤为:开关S接b点,读出电流表的示数为I1及的示数为; 开关S接a点,读出电流表的示数为I2,则Rx=。 专项训练三特殊方法测电阻1.解析 (1)根据电路图可知,将S2的右接线柱与电流表负接线柱连接起来,如答案图所示。(2)电路正确连接后,当开关S、S1闭合,S2断开时,两电阻并联,电流表测通过定值电阻R0的电流,电流表示数为I1,则电源的电压U=I1R0。(3)当开关S、S2闭合,S1断开时,两电阻并联,电流表测干路电流,由于并联电路各支路互不影响,通过待测电阻的电流为Ix=I2-I1,由欧姆定律得,待测电阻Rx=UIx=I1R0I2-I1。(4)不改变图甲所示的电路,若开关S1始终处于断开状态,只闭合S,电流表测通过定值电阻R0的电流,由欧姆定律可得出电源电压;开关S、S2闭合,电流表测干路电流,根据并联电路各支路互不影响,由并联电路电流的规律,可求出通过待测电阻的电流,由欧姆定律可求出未知电阻Rx的阻值。答案 (1)如图所示(2)I1R0(3)I1R0I2-I1(4)仍能2.答案 (1)如图所示(2)电流表指针不偏转,电压表指针偏转角度较大(3)8.33(4)0.5RL=U额I2-I13.解析 (1)一同学在实验中的某次测量,电压表与电流表的示数如题图乙所示,电压表选用小量程,分度值为0.1 V,示数为2.4 V,电流表选用小量程,分度值为0.02 A,示数为0.30 A,由欧姆定律I=UR可得,此时待测电阻Rx的阻值为Rx=2.4V0.30A=8 。(2)实验过程:先将滑动变阻器的滑片移至最右端,此时电路为待测电阻Rx的简单电路,测出此时的电流I1,由欧姆定律可得,电源电压U=I1Rx;再将滑动变阻器的滑片移至最左端,待测电阻Rx与滑动变阻器的最大阻值串联,测出此时的电流I2,根据电阻的串联和欧姆定律可得,电源电压U=I2(Rx+R)。因电源电压不变,故有U=I1Rx=I2(Rx+R),则待测电阻的表达式Rx=I2RI1-I2。答案 (1)8(2)I1RxI2(Rx+R)I2RI1-I24.答案 1.848偏大5.解析 (1)闭合开关S后,把开关S1接到触点1,调节滑动变阻器R,使电压表示数为U;然后保持滑动变阻器的滑片位置不变,把开关S1接到触点2,调节电阻箱使电压表的示数为U,根据串联分压的特点,此时电阻箱的阻值等于Rx的阻值;若同时改变滑动变阻器和电阻箱R1的阻值,则电阻箱的阻值不等于Rx的阻值,所以小山的操作是正确的。(2)由图乙知,电阻箱的读数为R1=0×1 000 +5×100 +0×10 +8×1 =508 ,即Rx=R1=508 。(3)若去掉滑动变阻器,在不增加其他实验器材的条件下,无论怎样调节电阻箱R1,电压表的示数始终等于电源电压,所以不能完成测量。答案 (1)1小山(2)508508(3)不能6.解析 (1)根据电路图连接实物,将电阻箱R0的阻值调至最大;然后将开关S接a点,调节电阻箱R0,读出电流表的示数为I;再将开关S接b点,调节电阻箱R,使电流表的示数仍为原来的数值I;最后读出电阻箱R的示数。故合理顺序为EDAC;错误的步骤为B。(2)因为Rx和R0串联时的电压与R、R0串联时电压相同,即I(Rx+R0)=I(R+R0),所以Rx=R=15 。(3)开关S接b点,读出电流表的示数为I1及电阻箱R0的示数为R0;开关S接a点,读出电流表示数为I2。根据欧姆定律可知,开关S接a点时,U=I2(Rx+R0);开关S接b点时,U=I1(R'+R0),两式联立,解得Rx=I1R'+I1R0-I2R0I2。答案 (1)BEDAC(2)15(3)电阻箱R0R0I1R'+I1R0-I2R0I2