2020年中考物理试题分类命题备考方略专题08比热容热值相关计算类试题含解析

2020年中考物理试题分类命题备考方略专题08比热容热值相关计算类试题含解析

‎2020年物理试卷分类命题备考方略 专题八比热容、热值相关计算类试题 ‎★命题诠释 比热容、热值的相关计算题问题在中考试卷中也会经常出现，涉及到的计算内容主要有：一、物体吸放热多少与物体温度变化相关计算；二、比较物体吸热能力的相关计算；三、物体燃烧放热与燃烧效率的相关计算；四、燃料热值相关计算等。‎ 比热容、热值相关计算大都存在于选择题和填空题中，少数也会和电热结合组成一道大型计算题。此类相关计算题一般都是概念性和理解性试题，考题难度属于中等偏下，只要考生能正确理解这些概念，并能灵活应用，解题不难。‎ ‎★题型解密 一、题型解密 比热容和热值计算，多数以填空题形式出现，此类考题主要考查的是考生对比热容和热值概念的理解，以及比热容和热值在生活中的应用。属于简单计算题类型，只要考生能很好的利用公式和给出的条件，一般都能很好的解答。‎ 在热值计算中，也会出现在大型计算题中，多数是电热和燃料燃烧值进行比较的问题。计算此类试题，一定要注意燃料燃烧效率，然后再结合比热容问题即可解答。‎ 二、考前速记 ‎1.热量（Q）：在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量；在国际单位制中，热量单位是焦耳，符号是J。‎ ‎（1）内能与机械能是两种不同形式的能量，它们之间是可以相互转化的。整个物体可以处于静止状态，没有动能；整个物体也可以处于相对高度为零的位置而没有势能，但它一定具有内能。物体可以同时具有内能和机械能。‎ ‎（2）热量、温度和内能：“热量不能含、温度不能传、内能不能算”。‎ ‎1）热量是一个过程量，只有发生了热传递过程，有了内能的转移，才能讨论热量问题。所以物体本身没有热量，不能说某个物体具有多少热量，更不能比较两个物体热量的大小。‎ ‎2）内能是一个状态量，但是它具有不可测量性，所以不能说物体具有多少的内能。‎ ‎3）在热传递过程中，热量从高温物体传到低温物体，而不能说将高温物体的温度传递给了低温物体。‎ ‎2.比热容 8‎ ‎（1）比热容是物质的一种特性，与物质的种类和状态有关，与物质的质量、温度和吸热、放热的多少无关。‎ ‎（2）水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)，表示的物理意义是：1千克的水温度升高1℃吸收的热量是4.2×103J。‎ ‎（3）热量的计算 热量的计算：(1)吸热：Q吸=cm△t=cm(t-t0)；（2）放热：Q放=cm△t= cm(t0-t)。‎ 其中：Q吸—吸收的热量，单位：焦（J），Q放—放出的热量。‎ c—比热容，单位：焦每千克摄氏度（J/(kg·℃)）‎ m—质量，单位：千克（kg）‎ ‎△t—变化的温度（升高或降低的温度），单位：摄氏度（℃）；t0—初始温度、t—末温。‎ ‎3.热值：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫热值；热值单位是：J/kg。‎ ‎（1）燃料燃烧放出热量：Q放＝qm；（Q放是燃料放出的热量，单位是J；q是热值，单位是J/kg；m 是质量，单位是kg。）‎ 对于热值的概念，要注重理解三个关键词：“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。1kg是指燃料的质量，如果燃料的质量不是1kg，那么该燃料完全燃烧放出的热量就不等于热值的数值；某种燃料是指热值与燃料的种类有关；完全燃烧意思是燃料要完全烧尽，否则1kg燃料燃烧过程中，化学能转变成内能就不是该热值所确定的值。‎ ‎（2）热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小；也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关。‎ ‎（3）热机的效率：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比，叫热机的效率。热机的效率是热机性能的一个重要指标。公式：‎ ‎（4）在热机的各种损失中，废气带走的能量最多，设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。‎ 注意：热机能量的损失：①燃料未完全燃烧（完全燃烧条件：充足空气，研磨成细颗粒）；②废气排出带走能量（废气的利用）；③克服磨擦，消耗能量（使用润滑剂，减小摩擦）。‎ ‎4.电热 ‎（1）焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。‎ 8‎ ‎（2）计算公式：Q=I2Rt（适用于所有电路），对于纯电阻电路可推导出：。‎ ‎★专项突破 一、比热容相关计算 ‎1．（2018·荆州）某家庭用的电热水器将体积为60L，温度为20℃的自来水加热到50℃，则水吸收的热量为J［水的比热容4.2×103J/（kg·℃）］。若热水器的功率为2000W，用时5000s，则该热水器的效率为。‎ ‎【答案】7.56×106J；75.6%。‎ ‎【解析】根据公式求60L水从温度为20℃加热到50℃，吸收的热量为：‎ ‎（每升水质量为1kg）；‎ 热水器发出的热量：；‎ 故效率为：。‎ 答案：7.56×106J；75.6%。‎ ‎2.（2019·湘潭）图是某电水壶的铭牌，该电水壶正常工作1min产生　　J的热量，如果这些热量84%被冷水吸收能使2.0L的水温度升高上　　℃。‎ ‎【答案】9×104；9。‎ ‎【解析】（1）由图知，电水壶的额定功率为1500W，所以正常工作1分钟产生的热量：‎ Q＝W＝Pt＝1500W×60s＝9×104J；‎ ‎（2）由ρ＝可得水的质量：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×2.0×10﹣3m3＝2kg，‎ 这些热量84%被冷水吸收，即Q吸＝84%Q放，‎ 由Q＝cm△t得水升高的温度：△t＝＝＝9℃。‎ 故答案为：9×104；9。‎ ‎3.（2019·保定市莲池区中考一模）汽车汽油机是由四个冲程的不断循环来保证连续工作的，其中由机械能转化为内能的是冲程。已知汽油的热值为4.6×107J/kg，2kg汽油完全燃烧时释放的热量为J。已知 8‎ 汽车防冻液的比热容为4.2×103J/（kg•℃）。某汽车中的防冻液从90℃冷却到20℃的过程中，放出的热量为2.94×106J，则该汽车中防冻液的质量为kg。‎ ‎【答案】压缩；9.2×107；10。‎ ‎【解析】（1）在汽油机的压缩冲程中，活塞压缩汽油和空气的混合物做功，使其内能增大、温度升高，机械能转化为内能；‎ ‎（2）完全燃烧2kg汽油放出的热量：‎ Q放＝mq＝2kg×4.6×107J/kg＝9.2×107J；‎ ‎（3）由Q放＝cm△t可得，汽车防冻液的质量：‎ m＝＝＝10kg。‎ 故答案为：压缩；9.2×107；10。‎ ‎4.（2019·常德市中考最后一模）王磊家最近开通了天然气，细心的他发现同样条件下烧开同一壶水比过去用液化气所用时间短了，这主要是由于两种燃料的______不同；若现将1.5kg初温为20℃的水烧开（标准大气压下），需要吸收的热量为______。‎ ‎【答案】热值；5.04×105J。‎ ‎【解析】（1）烧开一壶水比过去他们家用液化气所用的时间少了，是因为天然气的热值高；‎ ‎（2）水吸收的热量：‎ Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×1.5kg×（100℃-20℃）=5.04×105J。‎ 故答案为：热值；5.04×105J。‎ ‎5．（2019·庆阳市物理模拟)若可燃冰的热值为4.2×107J/m3，完全燃烧1m3的可燃冰可放出的热量是J，这些热量有60%被水吸收，可把kg的水从20℃加热到80℃。[水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃）]‎ ‎【答案】4.2×l07；100。‎ ‎【解析】1m3天然气完全燃烧产生热量：‎ Q放＝Vq＝1m3×4.2×107J/m3＝4.2×107J；‎ 由题知，水吸收的热量：Q吸＝60%×Q放＝60%×4.2×107J＝2.52×107J；‎ 由Q吸＝cm（t﹣t0）可得加热水的质量：‎ m＝＝＝100kg。‎ 故答案为：4.2×l07；100。‎ 8‎ ‎6．（2019·菏泽市牡丹区最后一次模拟）质量为2kg，温度为15℃的水，吸收1.68×105J的热量后，温度升高到℃。[已知水的比热容是4.2×103J/（kg•℃）]．育才中学教室里安装电灯的总功率是10kW，如果每年上课时间按200天算，每天少开灯1h，则节约的电能相当于kg的标准煤完全燃烧时释放的能量。（标准煤的热值约为3.0×07J/kg）。‎ ‎【答案】故答案为：35；240。‎ ‎【解析】（1）由Q吸＝cm△t，可得，‎ ‎△t＝＝＝20℃。‎ 则温度升高到15℃+20℃＝35℃；‎ ‎（2）由P＝可得：每天少开灯1h，节约的电能：‎ W电＝Pt＝10kW×1h×200＝2000kW•h＝7.2×109J，‎ 由题知，Q放＝mq＝W电，‎ 需要完全燃烧煤的质量：m＝＝＝240kg。‎ 故答案为：35；240。‎ ‎7．（2019·凉山州中考一模）质量和初温相同的甲乙两种液体，经同一加热器加热相同的时间后甲的温度大于乙的温度，则甲液体的比热容乙液体的比热容（填“大于”、“等于”或“小于”）。如果乙液体的质量为1kg，初温为20℃，加热一段时间后温度升高到50℃，吸收的热量为1.26×105J，则乙液体的比热容为J/（kg•℃）。‎ ‎【答案】小于；4.2×103。‎ ‎【解析】（1）由题可知，同一加热器加热时间相同时，即两种液体吸收的热量相同，甲的温度升高的快；根据Q吸＝cm△t可知，在质量相等、初温相同、吸热也相同的情况下，比热容小的物质升温快；所以，甲的比热容小，乙的比热容大；‎ ‎（2）由Q吸＝cm（t﹣t0）得，乙液体的比热容：‎ c＝＝＝4.2×103J/（kg•℃）。‎ 故答案为：小于；4.2×103。‎ 二、热值相关计算 8‎ ‎1.（2019·苏州）苏州如图所示，在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小团干燥的棉花，用力将活塞迅速下压，棉花被点燃。此过程的能量转化方式与汽油机的______冲程相同。某效率为25%的汽油机在一次工作中消耗了4kg汽油，该汽油机对外做的机械功为______J。（汽油热值为4.6×107J/kg）‎ ‎【答案】压缩；4.6×107。‎ ‎【解析】（1）在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小撮干燥的棉絮，用力将活塞迅速向下压，棉絮燃烧起来；说明压缩筒内空气做功，使空气的内能增大，温度升高；压缩过程中，活塞的机械能转化为空气的内能，故该过程中，与内燃机的压缩冲程相同；‎ ‎（2）汽油完全燃烧放出的热量：Q放=mq=4kg×4.6×107J/kg=1.84×108J；‎ 输出的机械能为：E=ηQ放=25%×1.84×108J=4.6×107J。‎ 故答案为：压缩；4.6×107。‎ ‎2.（2019·绵阳）一个标准大气压下，将质量1.0kg的水从20℃加热到沸腾，水吸收的热量是________J。小明家天然气热水器的热效率是84%，他某次洗澡，耗水40kg，自来水进热水器的温度是24℃，出热水器的温度是40℃，小明这次洗澡消耗天然气________m3。已知水的比热容是4.2×103J/（kg℃），天然气的热值是3.2×107J/m3。‎ ‎【答案】3.36×105；0.1。‎ ‎【解析】（1）水吸收的热量：‎ Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×1.0kg×（100℃-20℃）=3.36×105J；‎ ‎（2）他某次洗澡时水吸收的热量：‎ Q吸′=cm′△t′=4.2×103J/（kg•℃）×40kg×（40℃-24℃）=2.688×106J；‎ 由η=可得，天然气放出的热量：；‎ 由Q放=Vq可得，消耗天然气体积：。‎ 故答案为：3.36×105；0.1。‎ ‎3．（2019·长沙市雨花区中考一模）据央视网：“从12月1日零时起，国内汽油价格每吨降低540元，降价后，92号汽油每升下降0.43元。”据此估测汽油的密度约为kg/m3，完全燃烧3kg汽油所放出的热量为 8‎ J（q汽油＝4.6×107J/kg）。‎ ‎【答案】0.8×103；1.38×108。‎ ‎【解析】（1）汽油每吨降低540元，每升将下降0.43元，‎ 则降价540元汽油的体积即1t汽油的体积：‎ V＝×1L＝L＝m3，‎ 所以，汽油的密度：ρ＝＝≈0.8×103kg/m3；‎ ‎（2）完全燃烧3kg汽油所放出的热量：‎ Q放＝m′q汽油＝3kg×4.6×107J/kg＝1.38×108J。‎ 故答案为：0.8×103；1.38×108。‎ ‎4．（2019·泰安市新泰市中考一模）在倡导新旧动能转换，节约能源的今天，很多出租车使用天然气代替柴油或汽油，某段时间一辆出租车消耗0.4m3天燃气，如果该出租车发动机的效率为20%，则得到的机械能为J。（天然气的热值为7×107J/m3）‎ ‎【答案】5.6×106。‎ ‎【解析】由热机效率公式可得出租车得到的机械能为：‎ W机械能＝Q放×20%＝mq×20%＝7×107J/m3×0.4m3×20%＝5.6×106J。‎ 故答案为：5.6×106。‎ ‎5.（2019·保定市初三模拟冲刺）墨水滴人清水中，很快整杯水变红了，这说明了组成物质的分子在________，进一步分析此现象，还能说明组成物质的分子间存在________。在烧杯中装入300g初温为20℃水，测得水的温度，然后用酒精灯给水加热。直至水沸腾(标准大气压下)，则水的内能增加了________J。设酒精灯放出的热量全部被水吸收，则需要燃烧________g的酒精。(q酒=3.0X 107J／kg，c水=4.2×103J／(kg·℃) ‎ ‎【答案】永不停息地做无规则运动；空隙；1.008×105；3.36。‎ ‎【解析】墨水滴入清水中，很快整杯水变红了，是扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动；‎ 同时墨水的分子分布到水分子的间隙中，还能说明组成物质的分子间存在间隙；‎ 水的内能增加值等于水吸收的热量：‎ Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×0.3kg×（100-20）℃=1.008×105J；‎ 由题知，酒精灯发出的热量全被水吸收，即Q放=Q吸，根据Q放=m酒精q可知需要酒精的质量：m酒精==‎ 8‎ ‎=3.36×10-3kg=3.36g。‎ ‎6．（2019·深圳市龙岗区中考一模）小明家新买来一台容积为80L的天然气热水器。小明学习了热效率的知识后，尝试估测该热水器的热效率，他把“进水量”设置为40L，“出水温度”设置为40℃后，开始加热。当水温达到40℃时，自动停止加热。已知当时自来水的温度是20℃，加热前天然气表的示数为129.96m3，停止加热后变为130.06m3，天然气的热值q天然气＝4.2×107J/m3，水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃），1L＝1.0﹣3m3．求：‎ ‎（1）水箱中水的质量；‎ ‎（2）水箱中水吸收的热量：‎ ‎（3）该热水器的热效率 ‎【解析】（1）把“进水量”设置为40L，则水箱中水的体积：‎ V＝40L＝40dm3＝40×10﹣3m3，‎ 由ρ＝得水箱中水的质量：m＝ρV＝1×103kg/m3×40×10﹣3m3＝40kg，‎ ‎（2）由题意可得，水吸收的热量：‎ Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×40kg×（40℃﹣20℃）＝3.36×106J；‎ ‎（3）使用天然气的体积：V气＝130.06m3﹣129.96m3＝0.1m3，‎ 天然气完全燃烧释放的热量：Q放＝qV气＝4.2×107J/m3×0.1m3＝4.2×106J；‎ 该热水器的热效率：η＝＝×100%＝80%。‎ 答：（1）水箱中水的质量为40kg；（2）水箱中水吸收的热量为3.36×106J；（3）该热水器的热效率为80%。‎ 8‎