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

1164590011176000第十二章 专题训练 热量综合计算
一、计算题（本大题共12小题，共96.0分）
质量500 g、温度100℃的某金属块，当温度降低80℃时，放出了1.84×104 J的热量，该金属块的比热容是多少？可能是哪种金属？
???????几种物质的比热容
物质
比热容：J/(kg·℃)
铝
0.88×103
铁、钢
0.46×103
铜
0.39×103
汞
0.14×103
一个质量为500 g的钢件，加热到560℃，然后在空气中自然冷却，室温为20℃，该钢件在冷却过程中放出多少热量？若把这些热量给30℃、0.5 kg的水加热，水温可升高到多少？[已知钢的比热容为0.46×103 J/(kg·℃)，水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
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。
如图甲所示，1个标准大气压下，普通煤炉把壶内20℃、5 kg水烧开需完全燃烧一定质量的煤，此过程中，烧水效率为28%．为提高煤炉效率，浙江大学创意小组设计了双加热煤炉，如图乙所示，在消耗等质量煤烧开壶内初温相同、等质量水的过程中，还可额外把炉壁间10 kg水从20℃加热至40℃，q煤＝3×107 J/kg，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，以上过程中，问：
（1）普通煤炉完全燃烧煤的质量有多大？
（2）双加热煤炉的烧水效率有多大？
氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是22世纪最理想的能源．[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q氢＝1.4×108 J/kg]
（1）质量为0.3 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量为多少？若这些热量全部被质量为200 kg、温度为15℃的水吸收，则水升高的温度是多少？
（2）某氢能源公交车以140 kW的恒定功率匀速行驶，若0.3 kg的氢燃料完全燃烧获得的热量和公交车所做的功相等，则这些热量能让该公交车匀速行驶多长时间？
已知汽油的热值是4.6×107 J/kg，完全燃烧500 g汽油．
（1）燃烧500 g汽油产生的热量是多少？
（2）若这些热量的50%被水吸收，使水温升高了40℃，则水的质量大约是多少？[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
用炉子烧水时，将10 kg的水从20℃刚好加热到100℃时，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。则：
（1）水吸收的热量是多少？
（2）0.5 kg焦炭完全燃烧释放的热量是多少？
（3）炉子烧水的效率是多少？
随着人们生活水平的提高，越来越多的家庭采用“水地暖”进行取暖。水地暖以电、煤或天然气为热源，其原理是在房间地面装饰层下铺设散热管道，利用管道内温度不高于的热水循环，以热传递方式向室内供热以提高室温。
某房间一段时间内循环流动的水质量为1000kg，供水温度为，出水温度为，这段时间里水向外界放出多少热量？水的比热容为
用天然气蒸汽锅炉供热，若该水暖的热效率为，则需要燃烧多少的天然气？假设天然气完全燃烧天然气的热值为
某加工厂用酒精喷灯加工饰品，张师傅在1 min内用5 g酒精将一只质量为40 g的铜饰品的温度由20℃加热到1020℃．已知铜的比热容为0.39×103 J/(kg·℃)，酒精的热值为3×107 J/kg．则：
（1）该铜饰品吸收的热量是多少？
（2）酒精完全燃烧产生的热量是多少？
（3）该酒精喷灯加热铜饰品时的效率是多少？
认识自然，亲近自然。初春，学校组织学生到桂东北的猫儿山山脚下一农庄进行社会实践活动，小明携带一个质量为1 kg的合金锅、一台如图所示的便携式丁烷气炉（内置一瓶新的燃气，参数如下表所示），爱探究的小明通过手机上网查到便携式丁烷气炉的热效率为30%，丁烷气体的燃烧效率为90%，野炊地水的沸点为96℃，测出当地水的温度为26℃，水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，锅的比热容为0.8×103 J/(kg·℃)，则：
品名
便携式丁烷气炉
质量
1.88 kg（不含气瓶）
型号
WZL-168-A
尺寸
343 mm×284 mm×113 mm
用途
野外用
点火方式
电子点火
使用燃气
液化丁烷气
燃气消耗量
150 g/h（最大火力时）?
气瓶规格
品名
总质量
净质量
主要成分
热值
××
354 g
250 g
丁烷
9×107 J/kg
（1）完全燃烧0.1 kg的丁烷气体可以放出多少焦耳的热量？
（2）合金锅内2 kg的水温度升高50℃需要吸收多少热量？
（3）如果丁烷气炉以最大火力工作，一瓶燃气最多能持续燃烧1.4 h，这样能够把质量为多少千克的水烧开？（最后结果保留1位小数）
right0某物理兴趣小组的同学，用煤炉给水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在4min内完全燃烧了0.3kg的煤，水的比热容为4.2×103J/（kg?℃），煤的热值约为3×107J/kg。求：
（1）煤完全燃烧产生的热量。
（2）若煤炉的效率为15%，经过4min时间加热，水所吸收的热量。
（3）加热的水的质量。
冬天即将来临，学校积极创造条件为学生供应开水。在这个过程中，若用锅炉将300kg的水从20℃加热到100℃，燃烧了11.2kg的煤[c水＝4.2×103J/（kg?℃），煤的热值为3×107J/kg]，则：
（1）锅炉内300kg的水吸收的热量是多少？
（2）此锅炉的效率是多少？
（3）某同学从开水房打了3kg的100℃的开水，为了便于使用，他将这100℃的开水和质量为5kg的20℃的冷水混合，若不计混合过程的热损失，则混合后温水的温度为多少？
参考答案
1.【答案】解：由公式Q=cm△t得：c===0.46×103；该金属为铁、钢。
答：该金属块的比热容是0.46×103；该金属为铁、钢。
2.【答案】解：钢件在冷却过程中放出的热量Q放＝c钢m钢Δt钢＝0.46×103?J/(kg·℃)×0.5 kg×(560-20)℃＝1.242×105?J。??Q吸＝Q放＝1.242×105?J，? 水升高的温度，? 水的末温t＝Δt水+t0＝59℃+30℃＝89℃。
3.【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：
4.【答案】解：
???????（1）标准大气压下水的沸点为100℃，把壶内20℃、5 kg水烧开，水吸收的热量Q吸＝c水m水Δt水＝4.2×103?J/(kg·℃)×5 kg×(100℃-20℃)＝1.68×106?J；普通煤炉的烧水效率为28%，由可得煤完全燃烧放出的热量，由Q放＝mq可得普通煤炉完全燃烧煤的质量?
（2）由题可知，双加热煤炉还可额外把炉壁间10 kg水从20℃加热至40℃，则炉壁间水吸收的热量Q吸′＝c水m水′Δt水′＝4.2×103?J/(kg·℃)×10 kg×(40℃-20℃)＝8.4×105?J，而壶内水的初温、末温以及质量均不变，则壶内水吸收热量不变，所以，双加热煤炉中水吸收的总热量Q吸总＝Q吸+Q吸′＝1.68×106?J+8.4×105?J＝2.52×106?J；由题意可知，双加热煤炉与普通煤炉消耗煤的质量相等，则这些煤完全燃烧放出的热量不变，所以，双加热煤炉的烧水效率
5.【答案】（1）0.3 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量Q放＝mq氢＝0.3 kg×1.4×108?J/kg＝4.2×107?J；
水吸收的热量Q吸＝Q放＝4.2×107?J，
由Q吸＝cmΔt得水升高温度
?
（2）公交车所做的功W＝Q放＝4.2×107?J，P＝140 kW＝1.4×105?W，
由得，公交车行驶时间：
6.【答案】解：
???????（1）500 g汽油完全燃烧产生的热量Q放＝m汽油q＝500×10-3?kg×4.6×107?J/kg＝2.3×107?J?
（2）水吸收的热量Q吸＝Q放η＝2.3×107?J×50%＝1.15×107?J，由Q吸＝cmΔt得水的质量
7.【答案】（1）3.36×106?J?（2）1.5×107?J?（3）22.4%
8.【答案】解：（1）这段时间里水向外界放出的热量：
Q水放=cm水（t0-t）=4.2×103J/（kg?℃）×1000kg×（55℃-40℃）=6.3×107J；
（2）这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热，则Q有用=Q水放=6.3×107J，
由η=可得，天然气完全燃烧放出的热量：
Q放=═=7×107J，
由Q放=Vq得，消耗天然气的体积：
V===1m3；
9.【答案】解：
（1）该铜饰品吸收的热量Q吸＝cmΔt＝0.39×103?J/(kg·℃)×40×10-3?kg×(1020℃-20℃)＝1.56×104?J．
（2）酒精完全燃烧产生的热量Q放＝m酒精q＝5×10-3?kg×3×107?J/kg＝1.5×105?J．
（3）该酒精喷灯加热铜饰品时的效率．
10.【答案】解：（1）完全燃烧0.1 kg的丁烷气体放出的热量Q放＝mq＝0.1 kg×9×107?J/kg＝9×106?J。
（2）2 kg水温度升高50℃吸收的热量Q吸＝c水m水Δt＝4.2×103?J/(kg·℃)×2 kg×50℃＝4.2×105?J。
（3）丁烷气炉以最大火力工作时，燃气消耗的质量为m气＝0.15 kg/h×1.4 h＝0.21 kg，? 燃气燃烧时所放出的热量Q1＝m气q×90%＝0.21 kg×9×107?J/kg×90%＝1.701×107?J，? 水吸收的热量Q2＝Q1×30%-Q锅＝1.701×107?J×30%-0.8×103×1×70 J＝5.047×106?J，? 能烧开水的质量??。
11.【答案】解：（1）燃烧煤的质量m煤=0.3kg，煤的热值q煤=3×107J/kg，
煤完全燃烧产生的热量：
Q放=m煤q煤=0.3kg×3×107J/kg=0.9×107J；
（2）由η=得水吸收的热量：
Q吸=ηQ放=15%×0.9×107J=1.35×106J；
（3）由图象可知，加热4min水升高的温度：
△t=70℃-20℃=50℃，
由Q吸=cm水△t得水的质量：
m水===6.43kg。
答：（1）煤完全燃烧产生的热量是0.9×107J。
（2）若煤炉的效率为20%，经过4min时间加热，水所吸收的热量是1.35×106J。
（3）加热的水的质量是6.43kg。
12.【答案】解：（1）锅炉内200kg的水吸收的热量：Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg?℃）×300kg×（100℃-20℃）=1.008×108J；
（2）煤完全燃烧放出的热量：Q放=qm煤=3×107J/kg×11.2kg=3.36×108J；
此锅炉的效率：η=×100%=×100%=30%。
（3）不计热损失，Q吸=Q放，
即：cm1（t-t01）=cm2（t02-t），
即：4.2×103J/（kg?℃）×5kg×（t-20℃）=4.2×103J/（kg?℃）×3kg×（100℃-t）
解得：t=50℃。
答：（1）锅炉内200kg的水吸收的热量是1.008×108J；
（2）此锅炉的效率是30%；
（3）混合后温水的温度为50℃。