人教版中考物理三轮专项复习 专项突破(七)　热量的综合计算课件

中考三轮专项复习
物理人教版
专项突破(七)　热量的综合计算
近几年中考关于热量的计算几乎每年都考,一般出现在填空题和综合题中。包括热传递过程中吸热与放热的计算,燃料燃烧释放热量的计算,热机、锅炉、太阳能集热器等设备利用热量的计算。
类型一　一般吸热计算
一般可以直接利用公式求解,应牢记公式。
吸热公式:Q吸=cmΔt=cm(t-t0)。
放热公式:Q放=cmΔt=cm(t0-t)。
燃料燃烧放热公式:Q放=mq或Q=Vq。
例1(2019·江苏无锡中考)用煤气灶将质量为4 kg的水,从25 ℃加热到50 ℃,水吸收的热量为4.2×105　 J。若水吸收的热量等于煤气燃烧所放出的热量,则需要完全燃烧0.01　 kg的煤气。[c水=4.2×103 J/(kg·℃),q煤气=4.2×107 J/kg]?
例1(2019·江苏无锡中考)用煤气灶将质量为4 kg的水,从25 ℃加热到50 ℃,水吸收的热量为4.2×105　 J。若水吸收的热量等于煤气燃烧所放出的热量,则需要完全燃烧0.01　 kg的煤气。[c水=4.2×103 J/(kg·℃),q煤气=4.2×107 J/kg]?
方法归纳解答有关热量计算问题,应熟练掌握吸热公式Q吸=cmΔt、燃料完全燃烧放热公式Q放=Vq、Q放=mq,计算时注意Δt指的是温度的变化量,注意固体燃料热值单位(J/kg)与气体燃料热值单位(J/m3)的区别。
解析:水吸收的热量Q吸=c水mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×4 kg×(50 ℃-25 ℃)=4.2×105 J;若水吸收的热量等于煤气燃烧所放出的热量,Q吸=Q放=4.2×105 J;由Q放=qm可得,
类型二　热量的利用效率问题
物理学中,把有效利用的能量在总能量中的比例称为效率。解题时要分清哪部分是用来作为有效利用的能量。在计算化学能转
例2合理分类和利用垃圾可以保护环境、变废为宝。在一定条件下,1 t生活垃圾能“榨”出140 kg燃料油。若燃料油的热值为4.0×107 J/kg,某城镇每天产生50 t生活垃圾,则这些垃圾“榨”出的燃料油完全燃烧释放出的热量为2.8×1011　 J。在标准大气压下,这些热量的30%被500 m330 ℃的水吸收,则水温能升高40　 ℃。[c水=4.2×103 J/(kg·℃),ρ水=1.0×103 kg/m3]?
例2合理分类和利用垃圾可以保护环境、变废为宝。在一定条件下,1 t生活垃圾能“榨”出140 kg燃料油。若燃料油的热值为4.0×107 J/kg,某城镇每天产生50 t生活垃圾,则这些垃圾“榨”出的燃料油完全燃烧释放出的热量为2.8×1011　 J。在标准大气压下,这些热量的30%被500 m330 ℃的水吸收,则水温能升高40　 ℃。[c水=4.2×103 J/(kg·℃),ρ水=1.0×103 kg/m3]?
解析:50 t生活垃圾“榨”出的燃料油完全燃烧释放出的热量Q放=mq=50×140 kg×4.0×107 J/kg=2.8×1011 J;
水的质量m'=ρ水V=1.0×103 kg/m3×500 m3=5×105 kg,
水吸收的热量Q吸=30%Q放=30%×2.8×1011 J=8.4×1010 J,
1.(2019·山东济宁中考)育才中学每天需向学生提供100 kg开水。若冷水的温度为20 ℃,将100 kg冷水加热到沸腾(在标准大气压下),至少需要供给3.36×107　 J的热量。?
1.(2019·山东济宁中考)育才中学每天需向学生提供100 kg开水。若冷水的温度为20 ℃,将100 kg冷水加热到沸腾(在标准大气压下),至少需要供给3.36×107　 J的热量。?
解析:标准大气压下水的沸点为100 ℃,水吸收的热量Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg×(100 ℃-20 ℃)=3.36×107 J。
2.(2019·重庆中考)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4×104　 J;用锅盖紧密盖住木桶,桶内气压升高,则汤的沸点会升高　(选填“升高”“降低”或“不变”)。[c鹅卵石=0.8×103 J/(kg·℃)]?
2.(2019·重庆中考)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4×104　 J;用锅盖紧密盖住木桶,桶内气压升高,则汤的沸点会升高　(选填“升高”“降低”或“不变”)。[c鹅卵石=0.8×103 J/(kg·℃)]?
解析:质量为1 kg的鹅卵石从300 ℃降到250 ℃放出的热量Q放=cmΔt=0.8×103 J/(kg·℃)×1 kg×(300 ℃-250 ℃)=4×104 J。用锅盖紧密盖住木桶,桶内气压升高,因为液体的沸点随气压的升高而升高,所以汤的沸点会升高。
3.(2019·四川攀枝花中考)我国在南海海底开采出的天然气水合物,俗称“可燃冰”,1 m3可释放出约0.8 m3 的水和164 m3的天然气。居民使用天然气烧水是利用热传递　(填“热传递”或“做功”)的方式改变水的内能。天然气热值为1.9×107 J/m3,完全燃烧50 m3的天然气释放的热量为9.5×108　 J。?
3.(2019·四川攀枝花中考)我国在南海海底开采出的天然气水合物,俗称“可燃冰”,1 m3可释放出约0.8 m3 的水和164 m3的天然气。居民使用天然气烧水是利用热传递　(填“热传递”或“做功”)的方式改变水的内能。天然气热值为1.9×107 J/m3,完全燃烧50 m3的天然气释放的热量为9.5×108　 J。?
解析:居民使用天然气烧水是通过热传递的方式改变了水的内能;完全燃烧50 m3的天然气释放的热量Q放=Vq=50 m3×1.9×107 J/m3=9.5×108 J。
4.(2019·安徽颍泉区期中)将盛有凉牛奶的瓶子放在热水中(如图甲所示)。图乙是500 g牛奶与热水混合后的温度随时间变化的图象,则牛奶在这个过程中吸收的热量为4.2×104　 J。[c牛=4.2×103 J/(kg·℃)]?
4.(2019·安徽颍泉区期中)将盛有凉牛奶的瓶子放在热水中(如图甲所示)。图乙是500 g牛奶与热水混合后的温度随时间变化的图象,则牛奶在这个过程中吸收的热量为4.2×104　 J。[c牛=4.2×103 J/(kg·℃)]?
解析:由图乙可知,牛奶升高的温度Δt=40 ℃-20 ℃=20 ℃,则牛奶吸收的热量Q吸=c牛mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×0.5 kg×20 ℃=4.2×104 J。
5.(2019·四川宜宾中考)我们每天都在产生大量垃圾,合理分类和利用垃圾是我们面临的一个重大课题。某垃圾处理厂处理垃圾时提炼出了200 kg燃料油,若燃料油的热值为4.0×107 J/kg,则这些燃料油完全燃烧放出的热量为 J,燃料油燃烧时发热,燃料油的化学能转化为　能。?
5.(2019·四川宜宾中考)我们每天都在产生大量垃圾,合理分类和利用垃圾是我们面临的一个重大课题。某垃圾处理厂处理垃圾时提炼出了200 kg燃料油,若燃料油的热值为4.0×107 J/kg,则这些燃料油完全燃烧放出的热量为8.0×109　 J,燃料油燃烧时发热,燃料油的化学能转化为内　能。?
解析:这些燃料油完全燃烧放出的热量Q=mq=200 kg×4.0×107 J/kg=8.0×109 J;燃料油燃烧时发热,燃料油的化学能转化为内能。
6.(2019·湖南怀化中考)某种国产汽车,当它在某平直公路上以20 m/s速度匀速行驶时,每百公里的油耗为6 L。当汽车行驶500 s,则汽车消耗的汽油是0.6　 L。假设汽车在运动过程中受到的平均阻力是495 N,则汽油机的效率是25　%(已知汽油的热值是3.3×107 J/L)。?
6.(2019·湖南怀化中考)某种国产汽车,当它在某平直公路上以20 m/s速度匀速行驶时,每百公里的油耗为6 L。当汽车行驶500 s,则汽车消耗的汽油是0.6　 L。假设汽车在运动过程中受到的平均阻力是495 N,则汽油机的效率是25　%(已知汽油的热值是3.3×107 J/L)。?
6.(2019·湖南怀化中考)某种国产汽车,当它在某平直公路上以20 m/s速度匀速行驶时,每百公里的油耗为6 L。当汽车行驶500 s,则汽车消耗的汽油是0.6　 L。假设汽车在运动过程中受到的平均阻力是495 N,则汽油机的效率是25　%(已知汽油的热值是3.3×107 J/L)。?
7.(2019·安徽合肥包河区二模)小明同学在参加今年中考体育考试的过程中,其身体消耗的总能量为4.2×105 J,这些能量相当于完全燃烧35　 g干木柴所释放的热量(已知q干木柴=1.2×107 J/kg);若这些能量的50%被质量为5 kg,初温为20 ℃的水吸收,则能使水温升高到30　 ℃。?
7.(2019·安徽合肥包河区二模)小明同学在参加今年中考体育考试的过程中,其身体消耗的总能量为4.2×105 J,这些能量相当于完全燃烧35　 g干木柴所释放的热量(已知q干木柴=1.2×107 J/kg);若这些能量的50%被质量为5 kg,初温为20 ℃的水吸收,则能使水温升高到30　 ℃。?
8.(2019·安徽池州贵池区二模)用两个相同的加热器给质量相等的物质甲和水加热,它们的温度随时间变化的关系如图所示,据此判断物质甲的比热容为2.1×103　 J/(kg·℃)。[c水=4.2×103 J/(kg·℃),不计热量损失]?
8.(2019·安徽池州贵池区二模)用两个相同的加热器给质量相等的物质甲和水加热,它们的温度随时间变化的关系如图所示,据此判断物质甲的比热容为2.1×103　 J/(kg·℃)。[c水=4.2×103 J/(kg·℃),不计热量损失]?
解析:由图象可知,不计热量损失,用两个相同的加热器给质量相同的物质甲和水加热,水温度升高60 ℃需要20 min,物质甲温度升高60 ℃需要10 min。所以质量相同的物质甲和水升高相同的温度需要吸收的热量关系为Q水吸=2Q甲吸。由热量计算公式Q=cmΔt,所以c水=2c甲。因为c水=4.2×103 J/(kg·℃),所以c甲=2.1×103 J/(kg·℃)。
9.(2019·安徽明光市一模)某实验小组利用酒精灯对500 g冰均匀加热,他们每隔相同时间记录一次温度计的示数,并观察物质的状态。如图是他们根据记录的数据绘制的“温度—时间”图象,已知c冰=2.1×103 J/(kg·℃),c水=4.2×103 J/(kg·℃),由图象可知( 　)
A.水升温比冰慢,说明水的比热容比冰小
B.冰在熔化过程中温度保持不变,内能不变
C.冰在熔化前内能增加4.2×104 J
D.在CD段,水吸收的热量是4.2×104 J
9.(2019·安徽明光市一模)某实验小组利用酒精灯对500 g冰均匀加热,他们每隔相同时间记录一次温度计的示数,并观察物质的状态。如图是他们根据记录的数据绘制的“温度—时间”图象,已知c冰=2.1×103 J/(kg·℃),c水=4.2×103 J/(kg·℃),由图象可知( 　)
A.水升温比冰慢,说明水的比热容比冰小
B.冰在熔化过程中温度保持不变,内能不变
C.冰在熔化前内能增加4.2×104 J
D.在CD段,水吸收的热量是4.2×104 J
D
10.(2019·安徽芜湖期中)如图所示,甲图是质量是200 g冰的熔化实验装置,乙图是根据实验数据绘制出的曲线图[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]。
(1)根据图象和相关知识,计算第17 min至第19 min共吸收多少热量?
(2)物理上把:1 kg质量的晶体在熔化成同温度的液态物质时所需吸收的热量称为该物质的熔化热,用L表示。根据上述定义可知熔化热的单位是什么?根据图象和相关知识求冰的熔化热是多少?
答案:(1)8.4×103 J　(2)J/kg　3.36×105 J/kg
解析:(1)由图象可知,水从第17 min至第19 min温度从t0=0 ℃升高到t=10 ℃,吸收的热量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×200×10-3 kg×10 ℃=8.4×103 J;
(2)由“1 kg质量的晶体在熔化成同温度的液态物质时所需吸收的热量称为该物质的熔化热”可知熔化热的单位是J/kg,冰完全熔化吸收
11.(2019·甘肃兰州中考)已知天然气的热值为3.8×107 J/m3,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。求:
(1)完全燃烧1.4×10-2 m3天然气放出多少热量?
(2)若某天然气灶的效率为60%,则这些天然气可将质量为3.8 kg,初温为25 ℃的水加热到多少 ℃?(当地的大气压强为标准大气压)
11.(2019·甘肃兰州中考)已知天然气的热值为3.8×107 J/m3,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。求:
(1)完全燃烧1.4×10-2 m3天然气放出多少热量?
(2)若某天然气灶的效率为60%,则这些天然气可将质量为3.8 kg,初温为25 ℃的水加热到多少 ℃?(当地的大气压强为标准大气压)
答案:(1)5.32×105 J　(2)45 ℃　
解析:(1)完全燃烧1.4×10-2 m3天然气放出的热量Q放=Vq=1.4×
10-2 m3×3.8×107 J/m3=5.32×105 J;
(2)水吸收的热量Q吸=ηQ放=60%×5.32×105 J=3.192×105 J;
则水的末温度为t=t0+Δt=25 ℃+20 ℃=45 ℃。　
12.(2019·湖北宜昌中考)近年来,宜昌市着力打造生态能源示范村,新增太阳能热水器4 000多台。如图所示某太阳能热水器接收太阳能的有效面积为3 m2,假设某天有效光照时间为6 h,每平方米太阳的平均辐射功率为2.4×106 J/h,将热水器内初温为15 ℃的水温度升高到70 ℃。(太阳能热水器的工作效率为50%)
(1)家用燃气热水器的工作效率为60%,把相同质量的水从15 ℃加热到70 ℃,使用太阳能热水器可节约多少千克液化石油气?(液化石油气的热值为4×107 J/kg)
(2)人们利用太阳能,除了转化为内能之外,还有“光电转换”,即利用太阳能电池(光伏电池)　将太阳能转化为电能;还有“光化转换”,即通过光合作用(植物)　将太阳能转化为化学能。?
答案:(1)0.9 kg　
解析:(1)太阳能热水器接收太阳能W太=2.4×106 J/(h·m2)×6 h×3 m2=4.32×107 J,
太阳能热水器的工作效率为50%,
水吸收的热量Q吸=η1W太=50%×4.32×107 J=2.16×107 J,
都把相同质量的水从15 ℃加热到70 ℃,则水吸收的热量相同,且家用燃气热水器的工作效率为60%,
所以,使用太阳能热水器可节约0.9 kg液化石油气。
(2)“光电转换”是通过太阳能电池(光伏电池)把太阳能转化为电能;“光化转换”是通过植物的光合作用把太阳能转化为化学能。　
13.(2019·安徽霍邱县二模)“十一”假期,小明一家驱车外出旅游,如图。当汽车以108 km/h的速度在高速公路上匀速直线行驶时,汽车受到的阻力是整车重的 ,效率为40%。已知汽车整车质量为1 500 kg,油箱加了20 L汽油。(汽油热值q=3.3×107 J/L)
(1)油箱里的汽油完全燃烧释放的热量为多少?
(2)用完油箱中的汽油,汽车最多能做多少有用功?
(3)该车最多可以匀速直线行驶多少米的路程?
答案:(1)6.6×108 J　(2)6.6×108 J
(3)1.76×105 m　
解析:(1)汽油完全燃烧释放的热量Q放=Vq=20 L×3.3×107 J/L=6.6×108 J;
(2)用完油箱中的汽油汽车最多能做的有用功W=ηQ放=40%×6.6×108 J=2.64×108 J;
(3)因汽车匀速行驶时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,所以,汽车受到的牵引力F=Ff=0.1G=0.1mg=0.1×1 500 kg×10 N/kg=1 500 N,由W=Fs可得,车最多可以匀速直线行驶的
谢谢
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