沪科版物理九年级全一册同步专题训练(二)　热量、热值和热效率的综合计算（Word 含答案）

专题训练(二)　热量、热值和热效率的综合计算
类型一　热量的计算
1.质量为500 g的金属块,温度从100 ℃降低到20 ℃共放出了3.52×104 J的热量,金属块的比热容为 (　　)
A.0.88×103 J/(kg·℃) B.0.44×103 J/(kg·℃)
C.0.22×103 J/(kg·℃) D.0.11×103 J/(kg·℃)
2.用相同的电加热器分别对体积相等的A和B两种液体加热(不计热量损失),如图所示是A和B的温度随加热时间变化的图像。已知液体A和B的密度之比为5∶4,两种液体末温均未达到它们的沸点。下列说法正确的是 (　　)
A.A的比热容和B的比热容之比为1∶2
B.A的比热容和B的比热容之比为8∶5
C.加热相同的时间,B吸收热量比A吸收热量多
D.要使A和B升高相同的温度,B吸收的热量更多
3.[2019·重庆A卷] 如图所示,重庆网红“木桶鱼”是在木桶里放入高温的鹅卵石,再加入调制好的鱼和汤,鹅卵石放热使汤沸腾,则质量为1 kg的鹅卵石从300 ℃降到250 ℃放出的热量是　　　　J;用锅盖紧密盖住木桶,桶内气压升高,则汤的沸点会　　　　(选填“升高”“降低”或“不变”)。[c鹅卵石=0.8×103 J/(kg·℃)]
4.小丽需用温度为40 ℃的水泡脚,便把90 ℃的热水与10 kg、20 ℃的水混合,设混合过程没有热量损失,需要90 ℃的热水　　　　kg。
5.小夏在探究“物质的放热能力与哪些因素有关”时,分别用质量均为0.5 kg的水和另一种液体进行了实验,并用图像对实验数据进行了处理,如图所示。实验中,两种液体在相同时间内放出的热量相等。[已知水的比热容大于另一种液体的比热容,c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
(1)分析图像可以得出　　　　(选填“甲”或“乙”)物质为水。
(2)另一种液体的比热容是多少
(3)0~15 min,另一种液体放出的热量是多少
类型二　热值的计算
6.一台四冲程汽油机,将内能转化为机械能的是　　　　冲程。若该汽油机消耗了0.2 kg汽油,则这些汽油完全燃烧放出的热量是　　　　J。(汽油的热值为4.6×107 J/kg)
7.质量为5 kg、初温为15 ℃的水,吸热后温度升高到95 ℃,则需要吸收的热量为　　　　　J;若这些热量由天然气燃烧来提供(不计热量损失),则需要完全燃烧热值为4.0×107 J/m3的天然气　　　　m3。[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
8.用天然气灶给水加热,在1个标准大气压下,把体积为10 L、温度为15 ℃的水加热到沸腾,求:
(1)水吸收的热量。[ρ水=1.0×103 kg/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
(2)若不计热量损失,需要完全燃烧多少天然气。(q天然气=4.2×107 J/m3)
类型三　热效率的计算
9.菜油最适宜的烹饪温度在150~180 ℃。用天然气将质量为0.02 kg的菜油从室温20 ℃加热到170 ℃,天然气完全燃烧放出的热量有60%被菜油吸收,则菜油吸收了　　　　J热量,燃烧了　　　　m3的天然气。[c菜油=2.0×103 J/(kg·℃),天然气的热值为4.0×107 J/m3]
10.用炉子烧水时,将10 kg的水从20 ℃加热到100 ℃,燃烧了0.5 kg的焦炭,水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃),焦炭的热值是3.0×107 J/kg。试求:
(1)水吸收的热量。
(2)0.5 kg焦炭完全燃烧放出的热量。
(3)炉子烧水的效率。
11.近年来,我国汽车工业发展迅猛,各种新型汽车不断投放市场。以下是我国某品牌轿车的测试报告:
车型 某品牌轿车
测试道路 标准水平国道
测试距离 100 km
测试速度 80 km/h匀速行驶
整车质量 900 kg
消耗汽油 9 L
受到阻力 整车重的0.08
汽油的热值q=3.3×107 J/L,燃料完全燃烧放出热量的公式Q=qV,式中V表示燃料的体积。请计算该品牌轿车在本次测试过程中:(g取10 N/kg)
(1)汽车发动机做了多少机械功。
(2)9 L汽油完全燃烧放出的热量。
(3)汽车发动机的效率(结果精确到0.1%)。
12.一款太阳能热水器,铭牌上的部分参数如图下表所示,将它安装在阳光充足的楼顶上,并充满水。
型号 JL-88
水容量/L 80
自身质量/kg 40
(1)南通地区(晴天)平均每平方米的面积上,每小时接收的太阳能约为2.8×106 J。若该热水器接收太阳能的有效面积为1.5 m2,每天日照时间按8 h计算,则它一天中接收的太阳能约为多少 若这些太阳能有60%被热水器中的水吸收,则可使水温升高多少 [c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
(2)若该热水器一天中接收的太阳能,由燃烧煤气来获得,则需要完全燃烧多少千克煤气 (煤气的热值q=4.2×107 J/kg)
(3)请你说出当前在利用太阳能方面所面临的某一主要困难(可从自然因素或技术因素等方面思考)。
答案
1.A　 c===0.88×103 J/(kg·℃)。
2.B　 两种体积相等、液体A和B的密度之比为5∶4,根据ρ=得,质量之比为==,利用热量的计算公式Q=cmΔt可知,在吸收相同热量时,A升高的温度为ΔtA=30 ℃-15 ℃=15 ℃,B升高的温度为ΔtB=45 ℃-15 ℃=30 ℃,则比热容之比为c=,====,故A错误,B正确;相同的电加热器,加热相同的时间,A、B吸收热量相同,故C错误;由图知,要使A和B升高相同的温度,A的加热时间长,A吸收的热量多,故D错误。
3.4×104　升高　 鹅卵石放出的热量:Q放=c鹅卵石mΔt=0.8×103 J/(kg·℃)×1 kg×(300 ℃-250 ℃)=4×104 J;液面上方气压升高,汤的沸点也会升高。
4.4　 混合过程中没有热量损失,则Q吸=Q放,cm1Δt1=cm2Δt2,则90 ℃热水的质量为m2===4 kg。
5.(1)乙　
(2)0~15 min,甲、乙放出的热量相等,Q甲=Q乙,c甲m甲Δt甲=c水m水Δt乙,已知m甲=m水,则c甲=c水=×4.2×103 J/(kg·℃)=2.1×103 J/(kg·℃)。
(3)0~15 min,甲放出的热量:Q甲=c甲m甲Δt甲=2.1×103 J/(kg·℃)×0.5 kg×40 ℃=4.2×104 J。
6.做功　9.2×106　 内燃机的四个冲程中,实现将内能转化为机械能的是做功冲程;
0.2 kg汽油完全燃烧放出的热量:Q=qm=4.6×107 J/kg×0.2 kg=9.2×106 J。
7.1.68×106　0.042　
水吸收的热量:Q吸=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×5 kg×(95 ℃-15 ℃)=1.68×106 J。至少需要燃烧天然气的体积: V====0.042 m3。
8.(1)水的质量:m水=ρ水V水=1.0×103 kg/m3×10×10-3 m3=10 kg;
水吸收的热量:Q吸=c水mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×10 kg×(100 ℃-15 ℃)=3.57×106 J。
(2)不计热量损失,Q放=Q吸=3.57×106 J,需要天然气的体积:V===0.085 m3。
9.6×103　2.5×10-4　 菜油吸收的热量:Q吸=c菜油m(t2-t1)=2.0×103 J/(kg·℃)×0.02 kg×(170 ℃-20 ℃)=6×103 J;天然气完全燃烧放出的热量:Q放===104 J;天然气的体积:V===2.5×10-4 m3。
10.(1)水吸收的热量:
Q吸=c水m水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×10 kg×(100 ℃-20 ℃)=3.36×106 J。
(2)0.5 kg焦炭完全燃烧放出的热量:Q放=m焦炭q=0.5 kg×3.0×107 J/kg=1.5×107 J。
(3)炉子烧水的效率:η=×100%=×100%=22.4%。
11.(1)由于汽车做匀速直线运动,在水平方向上受到的牵引力和阻力是一对平衡力,则F=f=0.08G=0.08mg=0.08×900 kg×10 N/kg=720 N;
所做的机械功为W=Fs=720 N×100×1000 m=7.2×107 J。
(2)汽油完全燃烧放出的热量:
Q放=Vq=9 L×3.3×107 J/L=2.97×108 J。
(3)汽车发动机的效率:
η=×100%=×100%=24.2%。
12.(1)一天中接收的太阳能:
E=2.8×106 J/(h·m2)×1.5 m2×8 h=3.36×107 J;
水吸收的热量:
Q吸=ηE=60%×3.36×107 J=2.016×107 J,
由密度公式ρ=可知,水的质量:
m水=ρ水V水=1.0×103 kg/m3×80×10-3 m3=80 kg,由Q吸=cmΔt得,水升高的温度:
Δt===60 ℃。
(2)由题知,Q放=E=3.36×107 J,
由Q放=mq得,m煤气===0.8 kg。
(3)受天气影响(受夜晚影响、转换效率低或提供的功率小)。