第十二章机械能和内能专题训练热学综合计算2021—2022学年苏科版九年级物理上册(word版 含答案)

第十二章
机械能和内能
专题训练
热学综合计算
把质量为200
g的铅块加热到98℃，然后投进温度为12℃、质量为80
g的水里，最后铅块和水的温度相同，都是18℃．求：[c铅＝0.13×103
J/(kg·℃)]
（1）此过程中，铅块放出的热量是多少？
（2）水吸收的热量是多少？
（3）对计算结果进行对比分析，并说明原因．
某型号轿车百公里耗油（以90
km/h的速度匀速行驶100
km）8.0
L，汽油的热值约为4.5×107
J/kg，密度约为0.75×103
kg/m3．问：
（1）该轿车以90
km/h的速度匀速行驶100
km，汽油放出的热量为多少（设汽油充分燃烧）？
（2）若轿车发动机的效率是40%，当轿车以90
km/h的速度匀速行驶时，发动机的牵引力多大？
新冠肺炎肆虐，武汉封城，全国各地纷纷伸出援助之手．2020年1月29日，盐城市捐赠的首批200
t优质大蒜由10辆货车运往武汉．该货车在某段平直高速公路上以108
km/h的速度匀速行驶时，受到的阻力为5.0×103
N，30
min内消耗柴油24
L，已知柴油的密度ρ＝0.85×103
kg/m3，热值q＝4.3×107
J/kg．求：
（1）24
L柴油完全燃烧放出的热量．
（2）30
min内该货车牵引力所做的功．
（3）该发动机在这段时间内的效率（保留一位小数）．
用某金属壶烧水，金属壶的质量为300
g，内盛1
kg水．当把壶中水从20℃烧开时，它们一共吸收了3.47×105
J的热量（1标准大气压下）．则：
（1）水吸收了多少热量？
（2）求金属的比热容．[c水＝4.2×103
J/(kg·℃)]
在完全隔热的装置内，用同一热源给100
g水和100
g油加热，其温度随时间的变化关系如图所示．已知水的比热容为4.2×103
J/(kg·℃)，问：
（1）100
g水加热12
min吸收的热量为多少？
（2）100
g油加热6
min吸热为多少？
（3）油的比热容是多少？
某四冲程内燃机，飞轮转速为300
r/min，活塞面积为120
cm2，行程L为0.3
m，假如做功冲程中燃气的平均压强为5×105
Pa．求：
（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力．
（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功．
（3）内燃机的功率．
用相同的电加热器分别给相同质量的水和煤油加热，经过5
min，水吸收的热量为4.2×105
J，温度变化如图所示（水的比热容大于煤油的比热容）．求：
???????
（1）水的质量．
（2）煤油的比热容。
参加2019年国庆阅兵的运20是我国自主发展的大型运输机，它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．若运20在高空中飞行时在恒定的水平推力F作用下，以720
km/h的速度沿水平方向匀速航行1
h，需要燃烧的航空煤油4800
kg．已知飞机发动机提供的机械功率是3.2×107
W，航空煤油的热值为4×107
J/kg．试求在这1
h内：
（1）航空煤油完全燃烧放出的热量是多少？
（2）发动机获得水平推力F是多大？
（3）该飞机发动机的热机效率是多大？
某工厂为了测试新型汽车发动机的性能，让汽车匀速一段时间，平均阻力4600N，用去汽油2L，已知汽油的密度为0.7×103kg/m3，热值为4.6×107J/kg。求：
（1）消耗的汽油的质量；
（2）汽油完全燃烧放出的热量。
（3）若该发动机的效率可达50%，则这些能量最多让汽车行驶多远？
一辆汽车在高速公路上用15min的时间匀速行驶了20km，已知汽车行驶过程中所受平均阻力为1.4×103N，求：
（1）该汽车在高速路上行驶的速度是多少？
（2）汽车发动机的牵引力在这段路程内所做的功。
（3）若在这段路程内，汽车发动机排出的废气带走的热量为4.2×107J，这些热量可使多少m3的水温度升高50℃？[水的比热容c水=4.2×103J/（kg?℃）]。
某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为60cm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是100mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×l05Pa,飞轮lmin转动3600周，当汽油机满负荷工作时(不计摩擦)，若1min消耗汽油0.1L。汽油的密度ρ＝0.8×103kg/m3；汽油的热值为4.6×l07J／kg。
求：(1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力；
(2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功；
(3)汽油机的功率．
(4)
该汽油机的效率.
工匠用钢铁打制刀具时，有一个重要流程叫“淬火”，把刚打制成型的刀具放到炉火中充分煅烧，然后将其迅速放入水中骤冷．现有一成型的合金钢刀具的质量为，温度为，放入的炉火中煅烧足够长时间，迅速取出放入、的水中冷却，最后与水达到共同的温度．求：
此刀具在火炉中吸收了多少热量？
淬火后水的温度为多少摄氏度？不计过程中的热量损失，，
参考答案
1.【答案】解：
（1）铅块放出的热量：，
（2）水吸收的热量：，
（3）Q放>Q吸，水吸收的热量小于铅块放出的热量，说明有热量散失，例如：容器吸热、周围空气吸热等。
答：（1）铅块放出的热量为2.08×103J
；
（2）水吸收的热量为2.016×103J
；
?（3）Q放>Q吸，水吸收的热量小于铅块放出的热量，说明有热量散失，例如：容器吸热、周围空气吸热等。
2.【答案】解：（1）V＝8
L＝8×10-3?m3，m＝ρV＝0.75×103?kg/m3×8×10-3?m3＝6
kg，Q放＝mq＝6
kg×4.5×107?J/kg＝2.7×108?J．（2）W＝ηQ放＝40%×2.7×108?J＝1.08×108?J，，，???????
3.【答案】解：（1）V＝24
L＝24
dm3＝0.024
m3，m柴油＝ρV＝0.85×103?kg/m3×0.024
m3＝20.4
kg，Q放＝m柴油q＝20.4
kg×4.3×107?J/kg＝8.772×108?J．（2）s＝vt＝108
km/h×0.5
h＝54
km＝5.4×104?m，货车匀速行驶，F＝f＝5.0×103?N，W＝Fs＝5.0×103?N×5.4×104?m＝2.7×108?J．（3）
4.【答案】（1）1标准大气压下水的沸点为100℃，即水和金属壶的末温为100℃，Q水吸＝c水m水Δt＝4.2×103?J/(kg·℃)×1
kg×(100℃-20℃)＝3.36×105?J．（2）Q壶吸＝Q总-Q水吸＝3.47×105?J-3.36×105?J＝1.1×104?J，???????
5.【答案】解：
（1）12min时，水吸收的热量：
Q水吸=c水m水（t-t0）=4.2×103J/（kg?℃）×0.1kg×（30℃-0℃）=1.26×104J；
（2）因同一热源放热一样，
故二者在相同时间吸热相同，即12min时，油吸收的热量：Q油=Q水吸=1.26×104J；
因6min油吸收的热量是12min水吸收热量的一半，即Q油吸=Q油=×1.26×104J=6300J；
（3）由Q吸=cm（t-t0）得，油的比热容：c油===2.1×103J/（kg?℃）。
答：（1）100?g水12分钟吸收的热量为1.26×104J；
（2）100g油6分钟吸热为6300J；
（3）油的比热容是2.1×103J/（kg?℃）。
6.【答案】解：（1）S＝120
cm2＝0.012
m2，F＝pS＝5×105?Pa×0.012
m2＝6000
N；
（2）W′＝FL＝6000
N×0.3
m＝1800
J；
（3）每两转对外做功一次，每分钟做功150次，W＝150W′＝150×1800
J＝2.7×105?J，
??????????????。
7.【答案】解：
（1）由于水的比热容大于煤油的比热容，质量相同的水和煤油，吸收相同的热量，水升高的温度值较小，所以B为水的图像，经过5
min，Δt水＝30℃-10℃＝20℃，
由Q＝cmΔt可得水的质量：?
（2）用相同的电加热器分别给相同质量的水和煤油加热，经过5
min，
水和煤油吸收的热量相同，Q水＝Q油，Δt油＝50℃-10℃＝40℃，
由Q＝cmΔt可得煤油的比热容：
8.【答案】解：
???????（1）Q放＝qm＝4×107?J/kg×4800
kg＝1.92×1011?J?
（2）v＝720
km/h＝200
m/s，由得?
（3）W＝Pt＝3.2×107?W×3600
s＝1.152×1011?J，???????
9.【答案】解：
（1）汽油的体积V=2L=2×10-3m3，由ρ=可得，汽油的质量：
m=ρV=0.7×103kg/m3×2×10-3m3=1.4kg；
（2）汽油完全燃烧放出的热量：
Q放=mq=1.4kg×4.6×107J/kg=6.44×107J；
（3）根据η=可得：机械功W=Q放η=6.44×107J×50%=3.22×107J，
根据W=fS得，汽车行驶的路程为：
s===7×103m。
答：（1）消耗的汽油的质量为1.4kg；
（2）汽油完全燃烧放出的热量为6.44×107J。
（3）若该发动机的效率可达50%，则这些能量最多让汽车行驶7×103m。
10.【答案】解：（1）汽车在高速路上行驶的速度：v===80km/h，
（2）由于汽车在高速公路上匀速行驶，
所以牵引力：F=f=1.4×103N，
牵引力做功为：W=Fs=1.4×103N×2×104m=2.8×107J；
（3）由Q=cm△t可得，水的质量：
m===200kg，
由ρ=可得，水的体积：
V===0.2m3。
答：（1）该汽车在高速路上行驶的速度是80km/h，
（2）汽车发动机的牵引力在这段路程内所做的功为2.8×107J；
（3）这些热量可使0.2m3的水温度升高50℃。
11.【答案】解：（1）燃气对活塞的平均压力：；
（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功：；
（3）曲轴每转两圈对外做功一次，所以1min转动3600周，要做功1800次，所以；
（4）该汽油机1min消耗汽油质量：?，
该汽油机的效率：。
答：（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力是5400N；
（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功是540J；
（3）汽油机的功率是16200W；
（4）该汽油机的效率26.4%。
12.【答案】解：（1）合金钢刀具放入836℃的炉火中煅烧足够长时间，达到热平衡，温度相同，
所以，合金钢刀具的末温t=836℃，
则此刀具在火炉中吸收的热量：
Q合吸=c合金钢m合金钢（t-t0）=0.42×103J/（kg?℃）×1kg×（836℃-20℃）=3.4272×105J。
（2）将煅烧后的刀具迅速取出放入20℃的水中冷却，最后刀具与水达到共同的温度，设为t′，
则有：Q水吸=Q合放，
即：c水m水（t′-t0′）=c合金钢m合金钢（t-t′），
代入数据：4.2×103J/（kg?℃）×5kg×（t′-20℃）=0.42×103J/（kg?℃）×1kg×（836℃-t′），
解得：t′=36℃。
答：（1）此刀具在火炉中吸收了3.4272×105J的热量；
（2）淬火后水的温度为36摄氏度。