沪科版物理九年级全册课课练：专题训练热量、热值、热机效率的计算（含答案）.docx

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1、专题训练热量、热值、热机效率的计算类型一有关热量的简单计算1.2019德阳 用天然气烧水,水沸腾时壶盖不断向上跳动,此过程中能量转化与四冲程汽油机的冲程的能量转化相同;在1个标准大气压下用天然气把3 kg的水从20 加热至刚沸腾时,水吸收了J的热量。c水=4.2103 J/(kg)2.质量为10 kg的某物质温度从20 升高了10 时,吸收的热量是4.7104 J,那么该物质的比热容是J/(kg)。若将该物质用去5 kg,则剩下部分的比热容是J/(kg)。3.2019青海 北方楼房中的“暖气”用水作为介质,是因为水的。质量为1 t的热水放出2.1108 J的热量后温度降低。暖气能使室内空气温度

2、升高,内能增加,这是通过的方式实现的。c水=4.2103 J/(kg)4.小明在探究“物质的放热能力与哪些因素有关”时,分别用质量相等的水和另一种液体进行了实验,并用图像对实验数据进行了处理,如图图ZT1-1所示,实验中,水和另一液体在相同的时间内放出的热量相等,分析图像可知,(选填“甲”或“乙”)物质为水,另一种液体的比热容为J/(kg)。已知初温为25 的水质量为1 kg,吸收3.36105 J的热量后,则水的温度升高了(一个标准大气压下)。图ZT1-15.2019遂宁 为了减少环境污染,共建绿水青山的美好生态,我市部分农村地区已经用上了天然气烧水煮饭,设天然气的热值为4.2107 J/k

3、g,完全燃烧0.2 kg天然气放出的热量为J;若这些热量的25%被12.5 kg、30 的水吸收,能使水的温度升高到。c水=4.2103 J/(kg)6.2019齐齐哈尔 菜油最适宜的烹饪温度在150 至180 之间。用天然气将质量为0.02 kg的菜油从室温20 加热到170 ,天然气完全燃烧放出的热量有60%被菜油吸收。则菜油吸收了J的热量,燃烧了m3的天然气。c菜油=2.0103 J/(kg),天然气的热值为4107 J/m3类型二热量的综合应用热效率计算公式:=Q有用E100%,其中Q有用指有效利用的能量(如图加热水,Q有用=cmt),E指总能量。如图果装置是炉子,则E为燃料完全燃烧放

4、出的热量(E=Q放=mq);如图果装置为太阳能热水器,则E为吸收太阳辐射的总能量热机效率计算公式:=W有用Q总100%,其中W有用指用来做有用功的那部分能量,如图交通工具一般用W有用=Pt或W有用=Fs计算,Q总指燃料完全燃烧释放的能量=能量1能量2100%,能量1指用来做有用功的能量或有效利用的能量,能量2指总的能量7.可燃冰是一种新型能源,它是水和天然气在高压低温情况下形成的类冰状结晶物质,主要成分是甲烷,其开采是世界难题。据中央电视台2017年5月18日报道,我国可燃冰已试采成功,技术处于世界领先。用燃气锅炉烧水时,把质量为500 kg、初温为20 的水加热到100 ,共燃烧了12 m3

5、天然气,已知水的比热容c水=4.2103 J/(kg),天然气的热值q天然气=4.2107 J/m3,可燃冰的热值为同体积天然气的160倍,求:(1)水吸收的热量。(2)燃气锅炉烧水时的效率。(3)若换用可燃冰,应使用多少立方米的可燃冰。8.太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置,下表是小明家的太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息:太阳照射时间/h10装水量/kg100吸热板面积/m22.5水的初温/20水的末温/70水的比热容/J( kg)-14.2103太阳辐射功率/J(m2h)-11.68106其中太阳辐射功率是指1 h内投射到1 m2面积上的太阳能。求:(1)水在10 h内吸收的

6、热量。(2)该太阳能热水器的能量转化效率。9.同学们在研究“沙子和水谁的吸热本领大”时,选用了两只完全相同的酒精灯分别给质量都是0.4 kg的沙子和水同时开始加热。他们绘制出沙子与水的温度随加热时间变化的图像如图图ZT1-2所示。(1)图(选填“a”或“b”)是沙子吸热升温的图像。(2)加热2 min时,水吸收了多少热量?(3)沙子的比热容大约是多少?(4)若酒精灯的加热效率均为50%,求实验进行到第2 min需燃烧的酒精质量。酒精热值为4.48107 J/kg,水的比热容c水=4.2103 J/(kg)图ZT1-210.为了探究某物质在固态和液态时的吸热能力,小兰同学用酒精灯(火焰大小保持不

7、变)均匀加热0.6 kg该种固体,根据实验数据绘制出的图线如图图ZT1-3所示。通过查阅资料已知该物质液态时的比热容为3103 J/(kg)。(1)该物质在C点时的内能(选填“大于”“等于”或“小于”)在B点时的内能。(2)求该物质在CD段吸收的热量。经测量CD段消耗15 g酒精(酒精完全燃烧,酒精的热值为3.0107 J/kg),求CD段的热效率。(3)该物质在固态时的比热容为多大?图ZT1-311.2020丹东节选 以汽油为燃料的某品牌卡丁车的功率为23 kW,它在水平沙滩上匀速直线运动5 min,行驶了3 km。(1)此次行驶中,卡丁车运动的速度和受到的水平阻力各是多少?(2)若卡丁车的

8、汽油机效率为25%,此次行驶中,卡丁车需要燃烧汽油的质量是多少千克?(q汽油=4.6107 J/kg)答案1.做功1.008106 (1)水烧开以后,水蒸气膨胀对壶盖做功,把壶盖顶起来,将水蒸气的内能转化为壶盖的机械能,这与汽油机的做功冲程的能量转化相同,在汽油机的做功冲程中,将燃气的内能转化为活塞的机械能。(2)在1个标准大气压下水的沸点为100 ,即水的末温为100 ,水吸收的热量为Q吸=c水m水t=4.2103 J/(kg)3 kg(100 -20 )=1.008106 J。2.0.471030.47103 由Q吸=cmt可得,该物质的比热容:c=Q吸mt=4.7104 J10kg10=

9、0.47103 J/(kg);比热容是物质本身的一种特性,只与物质的种类和状态有关,与质量的大小无关,故该物质用去一部分后,剩下部分的比热容仍为0.47103 J/(kg)。3.比热容较大50热传递4.甲2.110375 (1)相等时间内,两种液体放出的热量相等,由图示可以看出,乙液体的温度降低得快,甲液体的温度降低得慢;由Q放=cmt可知,甲放热慢,则甲的放热能力强,甲的比热容大,若甲、乙两种液体中,一种液体是水,则这种液体一定是甲液体。(2)由图可知:两液体的初温均是60 ,放热15 min后甲液体(水)的末温是40 ,乙液体的温度是20 ,则水放出的热量:Q放水=c水m水(t1水-t2水

10、)=4.2103 J/(kg)m(60 -40 ),乙液体放出的热量:Q放液=c液m液(t1液-t2液)=c液m液(60 -20 )。由题知,水和液体的质量相同,即m水=m液;相同时间内水和液体放出的热量相同,即c液m(60 -20 )=4.2103 J/(kg)m(60 -40 )。解得c液=2.1103 J/(kg)。(3)由Q=cmt可知,水升高的温度为t=Q吸c水m水=3.36105 J4.2103 J/(kg)1kg=80 ,理论上水的末温为80 +25 =105 ,因为1个标准大气压下水的沸点为100 ,所以水升高的温度为100 -25 =75 。5.8.410670 (1)完全燃

11、烧0.2 kg天然气放出的热量:Q放=m天然气q=0.2 kg4.2107 J/kg=8.4106 J。(2)由题知,水吸收的热量:Q吸=25%Q放=25%8.4106 J=2.1106 J;由Q吸=cmt得,水升高的温度:t=Q吸c水m水=2.1106 J4.2103 J/(kg)12.5 kg=40 ,水的末温:t2=t1+t=30 +40 =70 。6.61032.510-4 菜油吸收的热量:Q吸=c菜油mt=2.0103 J/(kg)0.02 kg(170 -20 )=6000 J;天然气完全燃烧放出的热量有60%被菜油吸收,则天然气放出的热量为Q放=Q吸=6000J60%=10000

12、 J;由Q放=Vq得天然气的体积:V=Q放q=10000J4107 J/m3=2.510-4 m3。7.(1)水吸收的热量:Q吸=c水m水t=4.2103 J/(kg)500 kg(100 -20 )=1.68108 J。(2)天然气完全燃烧放出的热量:Q放=Vq天然气=12 m34.2107 J/m3=5.04108 J;燃气锅炉烧水时的效率:=Q吸Q放100%=1.68108 J5.04108 J100%33.3%。(3)可燃冰的热值为同体积天然气的160倍,则可燃冰的热值:q可燃冰=160q天然气=1604.2107 J/m3=6.72109 J/m3,若换用可燃冰完全燃烧放出相同的热量

13、,应使用可燃冰的体积:V可燃冰=Q放q可燃冰=5.04108 J6.72109 J/m3=0.075 m3。8.(1)水在10 h内吸收的热量(有用能量):Q吸=c水m水t=4.2103 J/(kg)100 kg(70 -20 )=2.1107 J。(2)太阳能热水器10 h吸收的太阳能(总能量):Q总=1.68106 J/(m2h)2.5 m210 h=4.2107 J,太阳能热水器的能量转化效率:=Q吸Q总100%=2.1107 J4.2107 J100%=50%。9.(1)a(2)由图b可知,加热2 min时,水的温度从20 上升到70 ,则加热2 min时水吸收的热量:Q水吸=c水m水

14、(t2水-t1水)=4.2103 J/(kg)0.4 kg(70 -20 )=8.4104 J。(3)相同时间内酒精灯燃烧放出相同的热量,在2 min的时间内,沙子吸收的热量:Q沙吸=Q水吸=8.4104 J,又因为加热2 min,沙子的温度从20 上升到250 ,t沙=250 -20 =230 ,m沙=0.4 kg,由Q吸=cmt可得,沙子的比热容:c沙=Q沙吸m沙t沙=8.4104 J0.4kg2300.9103 J/(kg)。(4)用相同酒精灯加热,在相同的时间内沙子吸收的热量与水吸收的热量相同;酒精放出的热量为Q放=Q吸=28.4104 J50%=3.36105 J;燃烧酒精的质量:m

15、酒精=Q放q=3.36105 J4.48107 J/kg=7.510-3 kg=7.5 g。10.(1)大于(2)由图像知,在第6 min物质的温度为50 ,在第10 min物质的温度为90 ,则该物质在CD段吸收的热量为Q吸=cm(t2-t1)=3103 J/(kg)0.6 kg(90 -50 )=7.2104 J。15 g酒精完全燃烧放出的热量为Q总=m酒精q酒精=0.015 kg3.0107 J/kg=4.5105 J,则热效率:=Q吸Q放100%=7.2104 J4.5105 J100%=16%。(3)AB段用时2 min,CD段用时4 min,则物质在固态(AB阶段)时吸收的热量等于

16、CD段吸收热量的一半,所以物质在固态(AB阶段)时吸收的热量Q吸=12Q吸=127.2104 J=3.6104 J,由Q吸=cmt可得,该物质在固态时的比热容:c=Q吸m(t2-t1)=3.6104 J0.6kg(50-10)=1.5103 J/(kg)。11.(1)卡丁车的行驶速度:v=st=3000m560s=10 m/s。由P=Fv可得,牵引力F=Pv=2.3104 W10m/s=2300 N,由二力平衡可知,卡丁车运动时受到的水平阻力f=F=2300 N。(2)牵引力做的功:W=Pt=2.3104 W560 s=6.9106 J,由=WQ放100%可得,完全燃烧汽油放出的热量:Q放=W=6.9106 J25%=2.76107 J,由Q放=mq可得,完全燃烧汽油的质量:m=Q放q汽油=2.76107 J4.6107 J/kg=0.6 kg。