沪科版物理九年级全一册同步提优训练：第十三章 内能与热机 专题训练 热量、热值和热效率的综合计算（有答案）

专题训练 热量、热值和热效率的综合计算　　　　　　　
1.小华在燃烧皿中放入5 g酒精,对300 g水加热,待酒精燃尽后(假设酒精完全燃烧)水温升高了50 ℃。已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),酒精的热值为3.0×107 J/kg,此过程中,酒精完全燃烧放出的热量为　　　　J,水吸收的热量为　　　　J。
2.甲、乙两种金属的比热容之比是2∶1,质量之比是1∶4。若吸收相同的热量后,甲的温度升高了10 ℃,则乙的温度升高了　　　　℃。
3.将质量为4 kg的冷水与质量为3 kg、温度为80 ℃的热水混合后,末温为40 ℃,不计热量损失,则热水放出的热量是　　　　J,冷水原来的温度是　　　　。[水的比热容为c=4.2×103 J/(kg·℃)]
4.某学校锅炉用天然气做燃料给水加热。已知天然气的热值为4.0×107 J/m3,不计热量损失,则完全燃烧4.2 m3的天然气可以获得的热量是　　　　J;这些热量可以使1000 kg的水从30 ℃升高到　　　　℃。[水的比热容为c=4.2×103 J/(kg·℃)]
5.用两个相同的电加热器给质量均为2 kg的甲物质和水加热,它们的温度随时间的变化关系如图所示,据此判断甲物质的比热容为　　　　　J/(kg·℃);加热10 min甲物质吸收的热量为　　　　　　J。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
　
6.为研究物质的吸热性能,某同学分别对质量都为500 g、初温都为20 ℃的水和煤油用相同的电加热器加热6 min,结果水温升高到30 ℃,而煤油的温度升高到40 ℃,问:[c水=4.2×103 J/(kg·℃),不考虑热量损失]
(1)煤油的比热容是多少
(2)如图果再继续加热12 min,则煤油的末温为多少
规律方法
　　　吸、放热的计算:
　　　　　　
7.(2020自贡)用煤气灶把质量为2 kg、初温为20 ℃的水加热到70 ℃,消耗了20 g煤气。已知水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃),煤气的热值为4.0×107 J/kg,则水吸收的热量为　　　　J,煤气灶烧水的效率为　　　　 。
8.质量为1.4 kg的干木柴完全燃烧,所放出的热量为　　　　J,如图果这些热量的50%被质量为50 kg的水吸收,则水的温度将升高　　　　℃。[干木柴的热值为1.2×107 J/kg,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
9.(2020德州)国家提倡节能减排,各地“煤改气”正在积极进行。某同学计算他家天然气烧水的热效率,将2 kg的水倒入烧水壶中,并测出水温为20 ℃,在1个标准大气压下,把水刚加热到100 ℃时,测出消耗天然气0.048 m3,已知水的比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值为q=4.0×107 J/m3。求:
(1)将这些水烧开水需要吸收的热量。
(2)消耗的天然气完全燃烧放出的热量。
(3)他家天然气灶的效率。
规律方法
　　　热效率的计算:
　　　　　　
10.一辆汽车以20 m/s的速度在平直的公路上匀速行驶了3 km,受到的阻力为1200 N,燃烧了0.3 kg汽油。求:(汽油的热值q=4.6×107 J/kg)
(1)牵引力做了多少功。
(2)这些汽油完全燃烧放出的热量。
(3)发动机的效率。
11.某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为5×10-3 m2,一个冲程活塞在气缸中移动的距离是50 mm,满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为8×105 Pa,飞轮1 min转动1800圈,当汽油机满负荷工作时(不计摩擦,汽油的热值为4.6×107 J/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)若1 min内消耗汽油22.5 g,该汽油机的效率是多大。
规律方法
　　　热机效率的计算:
答案解析
1.1.5×105　6.3×104　2.5　
3.5.04×105　10 ℃　解： 热水放出的热量:Q放=cm1(t热-t)=4.2×103 J/(kg·℃)×3 kg×(80 ℃-40 ℃)=5.04×105 J。
不计热量损失,冷水吸收的热量等于热水放出的热量,即Q吸=Q放=5.04×105 J,因为Q吸=cmΔt,所以冷水升高的温度为Δt===30 ℃,则冷水的初温:t冷=t-Δt=40 ℃-30 ℃=10 ℃。
4.1.68×108　70　5.2.1×103　2.52×105
6.(1)用相同的电加热器加热6 min,水和煤油吸收的热量相同,由Q吸=cmΔt得,c水m水Δt水=c煤油m煤油Δt煤油,代入数据得,4.2×103 J/(kg·℃)×0.5 kg×(30 ℃-20 ℃)=c煤油×0.5 kg×(40 ℃-20 ℃),解得c煤油=2.1×103 J/(kg·℃)。
(2)相同时间内煤油吸收的热量相同,加热6 min时,煤油升高的温度是40 ℃-20 ℃=20 ℃;如图果再继续加热12 min,则煤油吸收的热量是第一次加热吸收热量的2倍,由Q吸=cmΔt可知,煤油升高的温度是第一次加热升高温度的2倍,即煤油升高的温度是40 ℃;所以煤油的末温是40 ℃+40 ℃=80 ℃。
7.4.2×105　52.5%　8.1.68×107　40
9.(1)水吸收的热量:Q吸=c水m(t2-t1)=4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(100 ℃-20 ℃)=6.72×105 J。
(2)天然气完全燃烧放出的热量:Q放=Vq=0.048 m3×4.0×107 J/m3=1.92×106 J。
(3)他家天然气灶的效率:η=×100%=×100%=35%。
10.(1)已知汽车匀速直线行驶时受到的阻力为f=1200 N,由二力平衡的条件可知汽车的牵引力为F=f=1200 N,则牵引力做的功为W=Fs=1200 N×3×103 m=3.6×106 J。
(2)这些汽油完全燃烧放出的热量为Q放=qm=4.6×107 J/kg×0.3 kg=1.38×107 J。
(3)发动机的效率为η=×100%=×100%≈26.1%。
11.(1)燃气对活塞的平均压力:F=pS=8×105 Pa×5×10-3 m2=4000 N。
(2)一个冲程活塞在气缸中移动的距离:s=50 mm=0.05 m,则一个做功冲程中燃气对活塞做的功:W=Fs=4000 N×0.05 m=200 J。
(3)飞轮每转两圈对外做功一次,所以飞轮转动1800圈,要对外做功900次,所以燃气对活塞做的总功:
W总=nW=900×200 J=1.8×105 J,
汽油机的功率:P===3000 W。
(4)这些汽油完全燃烧放出的热量:Q放=mq=0.0225 kg×4.6×107 J/kg=1.035×106 J,
汽油机的效率:η=×100%=×100%≈17.4%。