2020最新届中考物理 小专题(一)有关热量的计算习题(考试专用)

小专题(一) 有关热量的计算

类型1燃料烧水效率

1．如图1所示，做“探究水沸腾时温度变化的特点”实验，在烧杯中加入200 g的水，测得初始温度为18 ℃.用酒精灯加热一段时间后，如图2所示，温度变为__68__℃；若水的比热容为4.2×103J/( kg·℃)，不计热量损失，则水吸收的热量为__4.2×104__J，这些热量相当于完全燃烧__1.4__g热值为3.0×107 J/kg的酒精放出的热量．

2．(2018·连云港)天然气热水器将40 kg的水由22 ℃加热到42 ℃，水的内能增加了

__3.36×106__J，水的内能增加是通过__热传递__方式实现的；若天然气燃烧放出的热量有84%被水吸收，需要消耗__0.1__m3的天然气．[已知c水＝4.2×103J/(kg·℃)，q天然气＝4×107 J/m3] 3．(2018·巴中)出于安全和环保考虑，巴中市政府为喜爱户外烧烤的市民提供了专门的场所．烧烤主要燃料是木炭，已知它的热值是3.4×107 J/kg，那么84 g的木炭完全燃烧放出热量为__2.856×106__J，如果这些热量的50%被水吸收，则能使初温为20 ℃，质量为17 kg的水，温度升高到__40__ ℃.

4．(2017·枣庄)新农村建设中正在大力推广使用瓶装液化气．如果每瓶装10 kg液化气，液化气的热值取4.2×107 J/kg，则每瓶液化气完全燃烧放出的热量是__4.2×108__J，若放出的热量有40%被水吸收，在标准大气压下可把__500__kg的水从20 ℃加热至沸腾．[c水＝4.2×103

J/( kg·℃)]

5．(2017·云南)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，技术处于世界领先水平．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天然气．已知水的比热容c水＝4.2×103J/(kg·℃)，天然气的热值q＝4.2×107 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．

解：(1)水吸收的热量：Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×500 kg×(100 ℃－20 ℃)＝1.68×108 J

(2)天然气完全燃烧放出的热量：

Q 放＝ Vq 天然气＝12 m 3×4.2×107 J/m 3＝5.04×108 J

燃气锅炉烧水时的效率：

η＝Q 吸Q 放＝1.68×108 J 5.04×108 J

≈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＝160×4.2×107

J/m 3

＝6.72×109

J/m 3

若换用可燃冰燃烧放出相同的热量，应使用可燃冰的体积： V 可燃冰＝Q 放

q 可燃冰＝ 5.04×108

J

6.72×109 J/m 3

＝

0.075 m 3

类型2 太阳能、电能烧水效率

6．(2017·黄石)某品牌太阳能热水器内装有50 kg 的水，阳光照射一段时间后，热水器中的水从15 ℃升高到55 ℃，热水器中的水吸收的太阳能为__8.4×106

__J ；同样的水改用电加热，则消耗的电能为__2.33__kW·h[已知水的比热容c 水＝4.2×103

J/(kg·℃)，热水器热散失忽略不计]．

7．太阳能路灯的灯杆顶端有太阳能电池板，它能将太阳能转化为电能．并向灯杆下方的蓄电池充电，供夜晚路灯照明．若在一段时间内，太阳光辐射到该太阳能电池板的能量为2.7×107

J ．这与完全燃烧__0.9__

kg 的煤放出的热量相当；这些能量经转化后，可供功率为35 W 的路灯工作60 h ，那么该太阳能路灯的能量转化率是__28%__．(煤的热值为3.0×107

J/kg)

8．太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一．某品牌太阳能热水器每小时平均接收4.2×106

J 的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为100 kg 、初温为26 ℃的水，加热到46 ℃.求：

(1)热水器中的水吸收的热量Q 吸；[水的比热容c ＝4.2×103

J/(kg·℃)] (2)热水器在5小时有效照射时间内接收到的太阳能E ；

(3)热水器在5小时有效照射时间内接收到的太阳能，相当于完全燃烧多少立方米的天然气放出的热量．(天然气的热值q ＝7×107

J/m 3

)

解：(1)水吸收的热量：

Q 吸＝cm (t －t 0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg×(46 ℃－26 ℃)＝8.4×106 J

(2)热水器在5小时的有效照射时间内接收到的太阳能：E ＝5×4.2×106

J ＝2.1×107

J (3)根据题意知Q 放＝E ＝2.1×107

J 则需要完全燃烧的天然气的体积：

V ＝Q 放q ＝2.1×107 J 7×107J/m

3＝0.3 m 3

类型3 热机效率

5．某型号汽车在车型测试中，在一段平直公路上匀速行驶了36 km ，用时0.5小时，车的总质量为3×103

kg ，受到的阻力为车重的0.1倍，其中g 取10 N/kg.求：

(1)该汽车牵引力所做的功；

(2)已知这一过程消耗燃油1.5×10－2

m 3

，则热机在这一过程中消耗的总能量(假设燃油完全燃烧，燃油密度为0.8×103

kg/m 3

，燃油热值为4.5×107

J/kg)；

(3)该汽车发动机的效率；

(4)若该汽车在平直的公路上匀速行驶的路程为s ，发动机牵引力为F ，其发动机效率为η，汽油的热值为q ，请推导该汽车在这段路程内消耗汽油质量的表达式m ＝Fs

ηq

.

解：(1)车重：G ＝mg ＝3×103

kg×10 N/kg＝3×104

N 车受到的阻力：f ＝0.1G ＝0.1×3×104

N ＝3×103

N 因为车匀速行驶，所以牵引力：F ＝f ＝3×103

N 则牵引力做功：

W 有用＝Fs ＝3×103 N×3.6×104 m ＝1.08×108 J

(2)由ρ＝m V

得消耗燃油的质量：

m ＝ρV ＝0.8×103 kg/m 3×1.5×10－2 m 3＝12 kg

燃油完全燃烧放出的热量(消耗的总能量)：

Q 放＝mq ＝12 kg×4.5×107 J/kg ＝5.4×108 J

(3)汽车的牵引力所做的功就是有用功，燃油完全燃烧放出的热量就是总功，

则发动机的效率：η＝W 有Q 放＝1.08×108 J

5.4×108 J

＝20%

(4)因为Q ＝mq ，W ＝Fs ，又因为η＝

W 有Q 放＝W Q

所以η＝Fs

mq ，由此可得：该汽车在这段路程内消耗汽油质量的表达式：m ＝Fs

ηq