(云南专版)2020届中考物理 小专题(一)有关热量的计算习题

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(云南专版)2020届中考物理 小专题(一)有关热量的计算习题

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4.2×103 J/( 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=4.2×103 J/(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=4.2×103 J/(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=4.2×103 J/(kg·℃)×‎500 kg×(‎100 ℃‎-‎20 ℃‎)=1.68×108 J 3‎ ‎(2)天然气完全燃烧放出的热量:‎ Q放= Vq天然气=‎12 m3‎×4.2×107 J/m3=5.04×108 J 燃气锅炉烧水时的效率:‎ η==≈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/m3=6.72×109 J/m3‎ 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===‎‎0.075 m3‎ 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/m3)‎ 解:(1)水吸收的热量:‎ Q吸=cm(t-t0)=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===‎‎0.3 m3‎ 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 m3‎,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/m3,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=.‎ 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=得消耗燃油的质量:‎ m=ρV=0.8×‎103 kg/m3×1.5×10-‎2 m3‎=‎‎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===20%‎ ‎(4)因为Q=mq,W=Fs,又因为η== 所以η=,由此可得:该汽车在这段路程内消耗汽油质量的表达式:m= 3‎
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