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九上物理培优辅导同步作业
专题训练(一) 热量、热值和热效率的综合计算
专题训练(一) 热量、热值和热效率的综合计算
第十四章 内能的利用
?类型一 Q=cmΔt、Q=mq、Q=Vq的应用
1.物体吸收热量的公式:
。?
物体放出热量的公式:
。?
液体、固体燃料完全燃烧的放热公式: 。气体燃料完全燃烧的放热公式:
。?
Q吸=cm(t-t0)
Q放=cm(t0-t)
Q放=mq
Q放=Vq
2.质量为1
kg、温度为82
℃的铝块,温度降低到40
℃时,放出了
的热量。如果这些热量全部被水吸收,能使 kg水从20
℃升高到40
℃。[c铝=0.88×103
J/(kg·
℃),c水=4.2×103
J/(kg·℃)]?
3.696×104
J
0.44
3.当完全燃烧2
m3热值为5.6×109
J/m3的可燃冰时,放出的热量是 J,相当于完全燃烧热值为2.8×107
J/m3的天然气 m3放出的热量。?
1.12×1010
400
4.[2020·镇江]
质量为10
kg的水温度升高22
℃,需要吸收的热量为 J,若不考虑热量散失,这些热量需要完全燃烧 g的天然气来提供。[c水=4.2×103
J/(kg·℃),q天然气=4.4×107
J/kg]?
9.24×105
21
5.[2019·赤峰]
利用先进工艺和科学方法,可以使垃圾变废为宝。若从1
t垃圾中能提炼出140
kg燃料油,燃料油的热值为4.5×107
J/kg,则这些燃料油完全燃烧时释放出的热量为
J,若不考虑热量散失,这些热量可以使 kg的水温度升高50
℃。[水的比热容为4.2×103
J/(kg·℃)]?
6.3×109
3×104
6.实验测得1
kg某物质温度随时间变化的图象如图ZT-1-1所示。已知该物质在固态下的比热容为2.1×103
J/(kg·℃),设物质从热源吸热的功率恒定不变,在最初2
min内,吸收的热量为
J,熔化过程中吸收的热量是 J,仔细观察发现该物质处于固态时升温快,变成液态后升温变慢,该物质固态和液态的比热容之比是 。?
图ZT-1-1
8.4×104
3.36×105
1∶2
7.网上曾热销一种“55度杯”,如图ZT-1-2所示为其模型图,假设此模型杯内胆中封存着300
g水,室温20
℃,现向杯中倒入200
g、100
℃的开水,摇一摇,热平衡后杯内水温迅速降至
℃;将杯内水倒掉,再将200
g室温的某液体倒入该杯,摇一摇,这种液体的温度可升至44
℃,则这种液体的比热容为
J/(kg·℃)。[不计热损失,水的
比热容为c水=4.2×103
J/(kg·℃)]?
图ZT-1-2
52
2.1×103
8.在标准大气压下,一质量为2
kg的金属块,被加热到500
℃后,立即投入质量为1
kg、温度为20
℃的冷水中,不计热量损失,最终水的温度升高到80
℃,求:[c水=4.2×103
J/(kg·℃)]
(1)水吸收的热量。
(2)金属块的比热容。
(3)取出金属块后,给80
℃的水继续加热,水又吸收了1.05×105
J的热量,水的末温。
9.学习热学知识后,两名同学设计了一个测定液化气热值的实验,取500
g水放入锅中,用温度计测得水的初始温度为20
℃,读出液化气表的示数为12.563
m3,然后用液化气给水加热,当温度计的示数为80
℃时,液化气表的示数为12.560
m3。[c水=4.2×
103
J/(kg·℃)]
(1)求实验过程中水吸收的热量。
(2)理想状况下液化气的热值为多少?
(3)但实际上利用该方法测得的液化气的热值是偏小的,为什么?
?类型二 有关热效率的计算
10.小明在家用燃气灶烧水,已知水壶里水的体积为3
L,水的初温为20
℃,现将水加热至100
℃,消耗燃气0.04
m3,已知燃气的热值为4.2×107
J/m3,水的比热容为4.2×103
J/(kg·℃),则水的内能增加了
J,燃气灶烧水的效率为 。
1.008×106
60%
11.[2020·铜仁]
质量为1.4
kg的干木柴完全燃烧,所放出的热量为 J,如果这些热量的50%被质量为50
kg的水吸收,则水的温度将升高 ℃。[已知干木柴的热值为1.2×107
J/kg,水的比热容为4.2×103
J/(kg·℃),水的末温未达到沸点]?
1.68×107
40
12.[2020·金昌]
2020年是全面建成小康社会目标的实现之年,乡亲们淘汰了柴炉,改用了清洁干净的液化天然气炉。[天然气的热值为4.2×107
J/m3,水的比热容为4.2×103
J/(kg·℃)]
(1)要将2
kg、初温为20
℃的一壶水恰好加热到100
℃,需要吸收多少热量?
(2)若液化天然气炉完全燃烧天然气放出的热量有40%被水吸收,烧开这壶水需要燃烧多少立方米天然气?
13.飞机的发动机是一种热机,通过航空煤油在气室中燃烧,从喷口向后高速喷出气体,使发动机获得向前的推力。高空中某飞机获得1.6×105
N的水平推力,以600
km/h的速度沿水平方向匀速直线航行1
h,需要完全燃烧热值为4×107
J/kg的航空煤油4000
kg。求1
h内:
(1)飞机的航程。(2)发动机所做的功。
(3)航空煤油完全燃烧放出的热量。
(4)发动机的效率。
14.[2019·云南节选]
太阳能是21世纪重点开发利用的能源之一,如今太阳能热水器已走进了千家万户。如图ZT-1-3所示,某家庭太阳能热水器接收太阳能总有效面积为2
m2,1
m2面积上1
h接收到的太阳能平均为2.52×106
J,若阳光照射该热水器5
h,可以使质量为80
kg的水温度升高30
℃,求:
[c水=4.2×103
J/(kg·℃)]
(1)水吸收的热量。
(2)该太阳能热水器的效率。
图ZT-1-3
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专题训练(一) 热量、热值和热效率的综合计算
?类型一 Q=cmΔt、Q=mq、Q=Vq的应用
1.物体吸收热量的公式: 。?
物体放出热量的公式: 。?
液体、固体燃料完全燃烧的放热公式: 。气体燃料完全燃烧的放热公式: 。?
2.质量为1
kg、温度为82
℃的铝块,温度降低到40
℃时,放出了 的热量。如果这些热量全部被水吸收,能使 kg水从20
℃升高到40
℃。[c铝=0.88×103
J/(kg·℃),c水=4.2×103
J/(kg·℃)]?
3.当完全燃烧2
m3热值为5.6×109
J/m3的可燃冰时,放出的热量是 J,相当于完全燃烧热值为2.8×107
J/m3的天然气 m3放出的热量。?
4.[2020·镇江]
质量为10
kg的水温度升高22
℃,需要吸收的热量为 J,若不考虑热量散失,这些热量需要完全燃烧 g的天然气来提供。[c水=4.2×103
J/(kg·℃),q天然气=4.4×107
J/kg]?
5.[2019·赤峰]
利用先进工艺和科学方法,可以使垃圾变废为宝。若从1
t垃圾中能提炼出140
kg燃料油,燃料油的热值为4.5×107
J/kg,则这些燃料油完全燃烧时释放出的热量为 J,若不考虑热量散失,这些热量可以使 kg的水温度升高50
℃。[水的比热容为4.2×103
J/(kg·℃)]?
6.实验测得1
kg某物质温度随时间变化的图象如图ZT-1-1所示。已知该物质在固态下的比热容为2.1×103
J/(kg·℃),设物质从热源吸热的功率恒定不变,在最初2
min内,吸收的热量为 J,熔化过程中吸收的热量是 J,仔细观察发现该物质处于固态时升温快,变成液态后升温变慢,该物质固态和液态的比热容之比是 。?
图ZT-1-1
7.网上曾热销一种“55度杯”,如图ZT-1-2所示为其模型图,假设此模型杯内胆中封存着300
g水,室温20
℃,现向杯中倒入200
g、100
℃的开水,摇一摇,热平衡后杯内水温迅速降至 ℃;将杯内水倒掉,再将200
g室温的某液体倒入该杯,摇一摇,这种液体的温度可升至44
℃,则这种液体的比热容为 J/(kg·℃)。[不计热损失,水的比热容为c水=4.2×103
J/(kg·℃)]?
图ZT-1-2
8.在标准大气压下,一质量为2
kg的金属块,被加热到500
℃后,立即投入质量为1
kg、温度为20
℃的冷水中,不计热量损失,最终水的温度升高到80
℃,求:[c水=4.2×103
J/(kg·℃)]
(1)水吸收的热量。
(2)金属块的比热容。
(3)取出金属块后,给80
℃的水继续加热,水又吸收了1.05×105
J的热量,水的末温。
9.学习热学知识后,两名同学设计了一个测定液化气热值的实验,取500
g水放入锅中,用温度计测得水的初始温度为20
℃,读出液化气表的示数为12.563
m3,然后用液化气给水加热,当温度计的示数为80
℃时,液化气表的示数为12.560
m3。[c水=4.2×103
J/(kg·℃)]
(1)求实验过程中水吸收的热量。
(2)理想状况下液化气的热值为多少?
(3)但实际上利用该方法测得的液化气的热值是偏小的,为什么?
?类型二 有关热效率的计算
10.小明在家用燃气灶烧水,已知水壶里水的体积为3
L,水的初温为20
℃,现将水加热至100
℃,消耗燃气0.04
m3,已知燃气的热值为4.2×107
J/m3,水的比热容为4.2×103
J/(kg·℃),则水的内能增加了 J,燃气灶烧水的效率为 。?
11.[2020·铜仁]
质量为1.4
kg的干木柴完全燃烧,所放出的热量为 J,如果这些热量的50%被质量为50
kg的水吸收,则水的温度将升高 ℃。[已知干木柴的热值为1.2×107
J/kg,水的比热容为4.2×103
J/(kg·℃),水的末温未达到沸点]?
12.[2020·金昌]
2020年是全面建成小康社会目标的实现之年,乡亲们淘汰了柴炉,改用了清洁干净的液化天然气炉。[天然气的热值为4.2×107
J/m3,水的比热容为4.2×103
J/(kg·℃)]
(1)要将2
kg、初温为20
℃的一壶水恰好加热到100
℃,需要吸收多少热量?
(2)若液化天然气炉完全燃烧天然气放出的热量有40%被水吸收,烧开这壶水需要燃烧多少立方米天然气?
13.飞机的发动机是一种热机,通过航空煤油在气室中燃烧,从喷口向后高速喷出气体,使发动机获得向前的推力。高空中某飞机获得1.6×105
N的水平推力,以600
km/h的速度沿水平方向匀速直线航行1
h,需要完全燃烧热值为4×107
J/kg的航空煤油4000
kg。求1
h内:
(1)飞机的航程。
(2)发动机所做的功。
(3)航空煤油完全燃烧放出的热量。
(4)发动机的效率。
14.[2019·云南节选]
太阳能是21世纪重点开发利用的能源之一,如今太阳能热水器已走进了千家万户。如图ZT-1-3所示,某家庭太阳能热水器接收太阳能总有效面积为2
m2,1
m2面积上1
h接收到的太阳能平均为2.52×106
J,若阳光照射该热水器5
h,可以使质量为80
kg的水温度升高30
℃,求:[c水=4.2×103
J/(kg·℃)]
(1)水吸收的热量。
(2)该太阳能热水器的效率。
图ZT-1-3
教师详解详析
1.Q吸=cm(t-t0) Q放=cm(t0-t)
Q放=mq Q放=Vq
2.3.696×104
J 0.44
3.1.12×1010 400
[解析]
可燃冰完全燃烧放出的热量:Q放=V可燃冰q可燃冰=2
m3×5.6×109
J/m3=1.12×1010
J;
由Q放=Vq得需要完全燃烧天然气的体积:V天然气===400
m3。
4.9.24×105 21 [解析]
(1)水吸收的热量:
Q吸=c水m水Δt=4.2×103
J/(kg·℃)×10
kg×22
℃=9.24×105
J,
如果不考虑热量散失,天然气完全燃烧释放的热量:Q放=Q吸=9.24×105
J,
由Q放=mq可得,完全燃烧天然气的质量:
m天然气===0.021
kg=21
g。
5.6.3×109 3×104
6.8.4×104 3.36×105 1∶2
[解析]
在最初2
min内,物体处于固态,吸收的热量为Q吸=c1mΔt1=2.1×103
J/(kg·℃)×1
kg×40
℃=8.4×104
J,所以每分钟吸收的热量为4.2×104
J。由图象可知,熔化需要的时间t1=10
min-2
min=8
min,所以熔化过程吸收的热量:Q熔化=4.2×104
J/min×8
min=3.36×105
J。由图象可知,10~12
min物质吸收的热量等于0~2
min物质吸收的热量,则c2===4.2×103
J/(kg·℃),则该物质固态和液态的比热容之比为c1∶c2=2.1×103
J/(kg·℃)∶4.2×103
J/(kg·℃)=1∶2。
7.52 2.1×103 [解析]
热水放出的热量:Q放=c水m1(t0-t),冷水吸收的热量:Q吸=c水m2(t-t0);已知热水放出的热量全部被冷水吸收,即Q吸=Q放,4.2×103
J/(kg·℃)×0.2
kg×(100
℃-t)=4.2×103
J/(kg·℃)×0.3
kg×(t-20
℃),解得t=52
℃。放入液体后,水降低的温度:Δt=52
℃-44
℃=8
℃,水放出的热量:Q放'=c水m2Δt=4.2×103
J/(kg·℃)×0.3
kg×8
℃=1.008×104
J,液体吸收的热量Q吸'=Q放'=1.008×104
J,液体升高的温度:Δt'=44
℃-20
℃=24
℃,由Q=cmΔt得,液体的比热容:c液===2.1×103
J/(kg·℃)。
8.(1)水吸收的热量:Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103
J/(kg·℃)×1
kg×(80
℃-20
℃)=2.52×105
J。
(2)根据题意可知,金属块放出的热量与水吸收的热量相等,即Q放=Q吸=2.52×105
J,
由Q放=cm(t0-t)得,金属块的比热容:
c金===0.3×103
J/(kg·℃)。
(3)由Q吸=cmΔt可得,水升高的温度:
Δt'===25
℃,t'=80
℃+25
℃=105
℃>100
℃,在标准大气压下水的沸点为100
℃,所以水的末温为100
℃。
9.(1)已知水的质量m=500
g=0.5
kg,Δt=80
℃-20
℃=60
℃,
水吸收的热量:Q吸=c水mΔt=4.2×103
J/(kg·℃)×0.5
kg×60
℃=1.26×105
J。
(2)消耗液化气的体积:V=12.563
m3-12.560
m3=0.003
m3,
液化气完全燃烧放出的热量:Q放=Q吸=1.26×105
J,
液化气的热值:q===4.2×107
J/m3。
(3)在加热的过程中,燃料放出的热量不可能全部被水吸收,有热量的散失,所以测得的液化气的热值偏小。
10.1.008×106 60%
[解析]
(1)水的体积为V水=3
L=3
dm3=3×10-3
m3,
由ρ=可得,水的质量:m=ρV水=1.0×103
kg/m3×3×10-3
m3=3
kg,
水吸收的热量:Q吸=cm(t-t0)=4.2×103
J/(kg·℃)×3
kg×(100
℃-20
℃)=1.008×106
J,
水吸收的热量即为水的内能增加值。
(2)燃气完全燃烧放出的热量:Q放=V气q=0.04
m3×4.2×107
J/m3=1.68×106
J;
燃气灶烧水的效率:
η=×100%=×100%=60%。
11.1.68×107 40
12.(1)水吸收的热量:
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103
J/(kg·℃)×2
kg×(100
℃-20
℃)=6.72×105
J。
(2)由η=×100%可得,天然气完全燃烧放出的热量:Q放===1.68×106
J,
由Q放=Vq得,需要天然气的体积:V===0.04
m3。
13.(1)飞机的航程:s=vt=600
km/h×1
h=600
km。
(2)发动机所做的功:W=Fs=1.6×105
N×6×105
m=9.6×1010
J。
(3)航空煤油完全燃烧放出的热量:Q=mq=4000
kg×4×107
J/kg=1.6×1011
J。
(4)发动机的效率:η=×100%=×100%=60%。
14.(1)水吸收的热量为Q吸=c水mΔt=4.2×103
J/(kg·℃)×80
kg×30
℃=1.008×107
J。
(2)获得的太阳能为Q总=2.52×106
J/(h·m2)×5
h×2
m2=2.52×107
J,
太阳能热水器的效率:η=×100%=×100%=40%。
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精品试卷·第
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