第十四章内能的利用 专题训练热学综合计算 2021—2022学年人教版九年级物理全一册（含答案）

第十四章
专题训练
热学综合计算
1．某家庭用的煤气热水器，将
4
kg
的水从20℃加热到45℃，完全燃烧了0.021m3的煤气。已知
c水=4.2×103J/（kg·℃），q煤气=4×107J/m3，求：
（1）煤气完全燃烧放出的热量；
（2）水吸收的热量；
（3）该热水器烧水的效率。
2．沼气是经微生物的发酵作用产生的一种可燃烧气体，可作为生活燃料，属于二次能源，并且是可再生能源。某次用沼气燃气灶烧水，在标准大气压下消耗0.1m3的沼气，可将温度为24℃的水烧开。已知沼气燃气灶的效率为63%，沼气的热值q沼气=1.9×107J/m3，水的比热容c水=4.2×103J/（kg?℃）求：
（1）求这些沼气完全燃烧放出的热量；
（2）求所烧水的质量。
3．太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备，某热水器每小时平均接收4.2×106J的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为100kg、初温为20℃的水温度升高到40℃。求：
（1）热水器中的水吸收的热量Q；[水的比热容c＝4.2×103J/（kg?℃）]
（2）热水器的效率η；
（3）若改用煤来加热这些水，需要完全燃烧多少千克煤？（煤的热值q＝2.9×107J/kg，假设煤燃烧放出的热量全部被水吸收）
4．某家庭需要把2kg初温为30℃的水加热到80℃作为生活用水，他们利用燃气灶烧热水时，需要燃烧20g的燃气。己知燃气的热值q＝4.2×107J/kg，水的比热容为c＝4.2×103J/（kg·℃）求：
(1)把2kg、30℃的水加热到80℃需吸收的热量；
(2)20g的燃气完全燃烧时放出的热量；
(3)燃气灶烧水的效率。
5．小华家使用的是天然气热水器，小华想估测该热水器的热效率，以核对铭牌上的数值是否准确，他把家里自动洗衣机的“水量”设置为
40L，用热水器输出的热水注入到洗衣机，当注入水的体积达到
40L
时洗衣机会自动停止注水。已知当时自来水的温度是
15℃，
热水器输出热水的温度为
40℃，注水前天然气表的示数是
2365.89m3，注水后变为
2366.05m3（天然气的热值为
3.5×107J/m3）：
（1）洗衣机中注入的自家自来水吸收的热量是______J；
（2）该热水器的热效率约为______。
6．如图所示，某四冲程汽机活塞面积为5×10-3
m2，汽油燃烧产生的高温高压气体对活塞的压强为8×105
Pa该汽油机正工作10
min消耗13
g汽油，所做的功为1.8×105
J（汽油热值为q＝4.0×107
J/kg）
（1）高温高压气体对活塞产生的压力多大？
（2）该汽油机的功率是多少？
（3）该汽油机的效率是多少？
7．发动机是汽车的核心部件，发动机的质量决定了整车的性能与品质。现代汽车主要分汽油与柴油两类发动机，其中汽油发动机提供动力的是内燃机的汽缸。某四缸四冲程发动机，其相关数据如下表所示：
1min
内完成的工作循环总次数
2000
次
92
号汽油
汽缸内汽油和空气的混合密度
1.25kg/m3
排气量
2.0L
热值
4.6×107J/kg
发动机最大输出功率
69kW
空燃比
14：1
（1）汽车的发动机工作时温度很高，由其外层的水套给其降温，水套里有防冻液
4
升，当防冻液温度从汽车启动时的
20℃升高
50℃时吸收的热量是多少？
（2）全球汽车保有量在迅速增长，截止
2011
年，全球汽车处于使用状态数量已破
10
亿辆。每辆汽车每年耗油
1.8t，汽车内燃机的效率平均取值
29%。如果能把内燃机效率提高
1%，全球每年可以节约多少燃油？
（3）汽车排气量是指发动机汽缸的工作容积，汽车排气量越大，功率越大。空燃比是指汽缸内空气和燃料的质量比。当汽车以
100km/h
的速度匀速运动时发动机的输出功率最大，根据表中的数据可求得此时汽车发动机的效率为多少？
8．某物理兴趣小组的同学，用煤炉给的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在内完全燃烧了的煤，水的比热容为，煤的热值约为。求：
（1）煤完全燃烧产生的热量；
（2）煤炉烧水时的热效率。
9．某野外考察队员使用酒精炉烧水，将1
kg的水从20
℃加热到100
℃，完全燃烧了22.4
g的酒精。水的比热容是4.2×103
J/（kg·℃），酒精的热值是3.0×107
J/kg。试求：
（1）水吸收的热量是多少？
（2）酒精完全燃烧放出的热量是多少？
（3）该酒精炉的效率是多少？
10．随着国家对环境保护的投入，氢燃料新能源公交车逐渐在各地投放使用。氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是21世纪最理想的能源，[c水＝4.2×103J/（kg?℃）；q氢＝1.4×108J/kg]求：
（1）质量为0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量。
（2）若这些热量全部被质量为400kg，25℃的水吸收，则水温度会升高到多少摄氏度。
（3）某氢能源公交车以140kW的恒定功率做匀速行驶，如果0.6kg的氢燃料完全燃烧获得热量的焦耳数和公交车所做的功相等，则这些热量能让该公交车匀速行驶多长时间。
11．某品牌无人驾驶汽车在一段平直的公路上匀速行驶6.9km，用时345s，消耗燃油1.5kg，已知汽车的牵引力是2000N，燃油的热值为4.6×107J/kg，假设燃油完全燃烧，通过计算可知：
（1）消耗的燃油完全燃烧放出的热量是多少J？
（2）汽车牵引力做功的功率是多大？
（3）汽车发动机的效率是多大？
12．习近平总书记指出：“既要绿水青山，又要金山银山”，为了还广大人民群众以“绿水青山”，响应国家“煤改气”政策，某单位将供应热水的燃煤锅炉改造为用天然气，改造前，加热质量为500kg温度从20℃升高到100℃的水，需要用煤20kg，请计算回答：[q煤=3×107J/kg，q天然气=3.6×107J/m3、c水=4.2×103J/(kg?℃)]
（1）水吸收的热量是多少？
（2）改造前，锅炉的效率；
（3）改造后，要放出和煤同样多的热量，需要用多少m3天然气？
13．氢气—汽油发动机采用氢气和汽油两种燃料工作，可进行自由切换。氢气和汽油的热值分别取、。小华驾驶使用上述发动机的轿车沿平直公路从甲地至乙地，两地相距250km，出发时油箱内汽油的质量为8kg。设氢气和汽油在气缸内均完全燃烧，轿车行驶中所受阻力恒定，发动机输出的能量全部用来驱动轿车行驶。全程分两个阶段，如图所示。
阶段一：轿车使用氢燃料从甲地出发，以25m/s的速度匀速行驶1h到达丙地，此过程中轿车牵引力的功率为20kW，消耗了0.8kg氢气。
阶段二：从丙地开始，由于氢气不足，小华切换汽油为燃料，轿车仍以25m/s的速度匀速行驶，此过程中发动机的效率为30%。
（1）求轿车行驶过程中受到的阻力；
（2）在使用氢燃料的情况下，求轿车发动机的效率；
（3）请通过计算说明小华最终能否到达乙地。
14．某饰品加工厂有酒精喷灯加工饰品，张师傅在1分钟内用去酒精60g，被加工的一只质量为36g的铜饰品温度从20℃升高到1070℃，求：（c铜=4.2×103J/(kg·℃)，q酒精=3×107J/kg）
（1）铜饰品吸收的热量是多少？
（2）酒精完全燃烧放出的热量是多少？
（3）酒精喷灯的效率是多少？
15．用天然气灶烧水，燃烧0.5m3的天然气，使100kg的水从20℃升高到70℃。已知水的比热容为c=4.2×103J/(kg?℃)，天然气的热值为q=7.0×107J/m3。求：
（1）0.5m3天然气完全燃烧放出的热量Q放；
（2）水吸收的热量Q吸；
（3）燃气灶的效率η。
16．用烟煤烧水时，将10kg的水从20℃加热到100℃，燃烧了1.5kg的烟煤。水的比热容是，烟煤的热值约为。求：
（1）水吸收的热量；
（2）1.5kg的烟煤完全燃烧放出的热量；
（3）烟煤烧水时的热效率。
17．菜油最适宜的烹饪温度在150℃至180℃之间。用天然气将质量为0.02kg的菜油从室温20℃加热到170℃，燃烧了0.25dm3的天然气。（c菜油=2.0×103J/（kg·℃），天然气的热值为4×107J/m3）求∶
（1）菜油吸收的热量；
（2）天然气完全燃烧时释放出的热量被菜油吸收的热量利用效率。
参考答案
1．（1）8.4×105J；
（2）4.2×105J；
（3）50%
2．（1）1.9×106J；（2）3.75kg
3．（1）8.4×106J；（2）40%；（3）0.29kg
4．（1）4.2×105J；（2）8.4×105J；（3）50%
5．4.2×106J；
75%
6．（1）4×103
N；（2）300
W；（3）35
%
7．（1）8.4×105J；（2）6×107t；（3）27%
8．（1）；（2）
9．（1）3.36×105
J；（2）6.72×105
J；（3）50
%
10．（1）8.4×107；（2）75；（3）600s
11．（1）；（2）；（3）20%
12．（1）1.68×108J；（2）28%；（3）16.67m3
13．（1）800N；（2）；（3）不能
14．（1）；（2）；（3）
15．（1）3.5×107J；（2）2.1×107J；（3）60%
16．（1）3.36×106J；（2）4.5×107J；（3）7.5%
17．（1）；（2）6