第十四章 内能的利用专题训练热学综合计算 2022-2023学年人教版九年级物理全一册(word版含答案)

第十四章 专题训练 热学综合计算
1．奶奶用柴火灶烧水，把一锅体积为5L初温为10℃的水温度升高了60℃，共消耗了3kg的干木柴，已知水的比热容c水=4.2×103J/（kg ℃），水的密度ρ水=1.0×103kg/m3，干木材的热值1.2×107J/kg。求：
（1）水吸收的热量；
（2）完全燃烧3kg干木柴放出的热量；
（3）柴火灶烧水的效率η。
2．小明家有一个容积为4L的水壶，水壶里装有初温为25oC的水，在1标准大气压下小明用天然气炉具对水进行加热，已知天然气的热值q=8.4×107J/m3，水的比热容c水=4.2×103J/（kg·oC）。求：
（1）烧开4L水，水需要吸收热量多少？
（2）若天然气炉具的效率是60%，则烧开4L水需要完全燃烧多少m3的天然气
3．下图是新农村建设中广泛使用的一种小型农用柴油机，铭牌部分信息如下表所示，其中活塞行程是指一个冲程活塞移动的距离。该柴油机为单缸四冲程内燃机。求：
（1）正常工作1min，柴油机输出的有用功；
（2）正常工作1min消耗柴油的质量（q柴油=4.0×107J/kg）；
（3）做功冲程中燃气对活塞的平均压力。
型号 HR05b
活塞行程 100mm
转速 2400r/min
输出功率 8kW
效率 40%
4．一辆氢气动力试验汽车的质量为1.5×103kg，10min内汽车在平直路面上匀速行驶了1.2×104m，消耗了0.15kg的氢气。此过程汽车发动机产生的牵引力为1.0×103N，行驶时汽车轮胎与地面接触的总面积为0.1m2。（氢气的热值取1.4×108J/kg，g取10N/kg）求：
（1）汽车的重力；
（2）汽车对地面的压强；
（3）牵引力做功的功率；
（4）汽车发动机的效率。
5．环境保护是我国一项基本国策，当前，国家正在推广新能源汽车。据有关资料显示，天然气汽车和汽油车相比较，尾气中的有害气体排放明显减少，无粉尘排放。根据如表提供的信息，通过计算说明：
热值 价格
汽油 q2＝4.6×107J/kg 8.0元/kg
天然气 q1＝3.5×107J/m3 4.5元/m3
某型号汽油发动机小汽车，在某次测试中，车的总质量为1500kg，以某速度在平直路面上匀速行驶20km，车受到的阻力是车重的0.08倍，消耗汽油2.2L。汽油的密度为0.7×103kg/m3，g取10N/kg，求：
（1）这辆车以该速度匀速行驶时受到的阻力；
（2）这些汽油完全燃烧放出的热量；
（3）若汽车发动机输出的有用功全部用来克服汽车所受阻力做功，该汽油发动机的效率为多大？
（4）该型号的小汽车，若用天然气做燃料，在该段测试中消耗1.5m3的天然气，与用汽油相比，它节约的燃料成本是多少？
6．如图这是世界上第一款能容纳两名飞行员的隐形战斗机歼-20的双座版。若歼-20在高空中飞行时在恒定的水平推力F作用下，以720km/h的速度沿水平方向匀速航行30min，需要燃烧航空煤油3t。已知飞机发动机提供的机械功率是3.2×107W，（q油=4×107J/kg、g=10N/kg）试求：
（1）如果歼-20质量为25t，静止在水平地面上时与地面的接触面积为1m2，对水平地面的压强p；
（2）歼-20在上述航行30min的过程中获得的水平推力F；
（3）歼-20发动机的热机效率η。
7．如图的小火锅使用的是一种被称为“固体酒精”的物质作为燃料，已知这种燃料的热值是2.1×107J/kg。若小火锅中质量为3kg的热汤的温度从50℃升高到100℃，汤的比热容近似为水的比热容c水=4.2×103J/（kg·℃）。求：
（1）小火锅中汤吸收的热量；
（2）若小火锅的效率为30%，则将热汤烧开的过程中需要燃烧“固态酒精”的质量。
8．物理兴趣小组的同学在研究“沙子和水谁的吸热本领大”时，选用了两只完全相同的酒精灯分别给质量均为1kg的沙子和水加热他们绘制出沙子与水的温度随加热时间变化的图像如图所示，则：[已知水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），酒精的热值为3.0×107J/kg]。
（1）加热2min后，水吸收了多少热量？
（2）经测量，加热2min后两只酒精灯均消耗酒精28g，假设酒精完全燃烧，求这段时间酒精灯的加热效率；
（3）沙子的比热容大约是多少？（计算结果保留三位有效数字）
9．太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，小明家的太阳能热水器接收太阳能的总有效面积为2m2，1m2面积上1h接收到的太阳能平均为5.25×106J，若该太阳能热水器将太阳能转化为水的内能的效率为30%，现该太阳能热水器使质量为100kg的水的温度升高了30℃（水未沸腾），[c水=4.2×103J/（kg·℃）]求：
（1）水吸收的热量；
（2）水吸收的热量相当于完全燃烧多少千克的焦炭所释放的热量；（q焦炭=3×107J/kg）
（3）该太阳能将100kg的水的温度升高30℃需要阳光照射的时间。
10．一辆油电混合动力轿车，仅凭汽油发动机提供动力，使这辆车在平直公路上以20m/s的速度匀速行驶了140s，共消耗燃油400g，此时汽车动能为2×105J。当驾驶员看到前方有停车检查标志，立即松开汽车的加速踏板（油门），并启动储能装置将动能转化为电能，以达到使轿车减速的目的。轿车从开始减速至停下这一段时间内，共有1.2×105J的电能储存到蓄电池中。已知：汽油发动机输出功率为3×104W，燃油的热值为4.2×107J/kg，求：
（1）轿车以20m/s的速度匀速行驶时所受阻力的大小？
（2）汽车匀速行驶时，汽油发动机的效率？
（3）减速过程中存储装置的储能效率？（储存的电能占减少动能的比例）
11．工作人员采取了部分页岩气样品，现在在实验室对其进行热值测试。假设所取样品气体的体积为1L，用它烧水，使得1kg的水温度升高了5℃，已知检测所用的烧水炉的效率为70%。（c水=4.2×103J/（kg ℃））请根据以上信息计算：
（1）检测过程中，水吸收的热量；
（2）检测过程中，页岩气样品所释放的热量；
（3）该页岩气样品的热值。
12．学校组织学生到龙门山下的农庄进行社会实践活动，小亮带了一台如图所示的便携式丁烷气炉，内置一瓶新的燃气，燃气质量700g，爱探究的小亮通过上网查到便携式丁烷气炉的热效率为30%。（c水=4.2×103J/(kg·℃)，q=8×107J/kg）
（1）要使2L的水温度升高50℃，需要吸收多少热量？
（2）该瓶燃气完全燃烧能放出多少热量？这些热量能让一标准大气压下多少kg的水由20℃烧开？
参考答案
1．（1）1.26×106J；（2）3.6×107J；（3）3.5%
2．（1）1.26×106J；（2）0.025
3．（1）4.8×105J；（2）0.03kg；（3）4000N
4．（1）；（2）；（3） ；（4）
5．（1）1200N；（2）7.084×107J；（3）34%；（4）5.57元
6．（1）2.5×105Pa；（2）1.6×105N；（3）48%
7．（1）6.3×105J；（2）0.1kg
8．（1）2.1×105J；（2）25%；（3）0.91×103J/（kg·℃）
9．（1）1.26×107J；（2）0.42；（3）4h
10．（1）1500N；（2）25%；（3）60%
11．（1）2.1×104J；（2）3×104J；（3）3×107J/m3
12．（1）4.2×105J；（2）5.6×107J，50kg