1、专题一：热量及热效率计算专题一：热量及热效率计算 考点一：比热容及相关热量的计算 1.（2019 威海，14）小明在燃气灶上煲汤，将质量为 2kg、初始温度为 20的汤，升高了 80，汤吸收了 J 的热量，这是通过 方式来改变汤的内能。汤的比热容为 4 10 3J/kg） 2.（2019 新疆，20）在做“探究水的沸腾”实验时，得到的实验数据如下表所示。 由实验数据可知，当地水的沸点是_。水沸腾时，气泡上升过程中，其体积_ （填 “增大” 或 “减小” ） 。 水的比热容c=4.210 3J/ （kg ） 若烧杯中水的质量为 0.5kg， 水沸腾前 l min 内吸收的热量为_J。 1.(20
2、19 青岛,15(3),3 分)如图是质量为 100 g 的某物质温度随加热时间的变化图象,前 10 min 它吸收的热量是 7.210 3 J。求该物质的比热容。 考点二：热值及相关热量的计算 1.（2019 龙东，24）“页岩气”是蕴藏在岩层中的天然气，被誉为未来的能源“明星”， 天然气属于 （填 “可再生” 或 “不可再生” ） 能源； 完全燃烧 0.1m 3天然气可放出 J 的热量（天然气热值为 3.210 7J/m3）。 2.（2019 宜宾，10）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 200kg 燃料油，若燃料油的热
3、值为 4.0 10 7J/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。 考点三：热平衡方程计算 1.（2019 广安，26）太阳能具有环保、可再生等优点，某品牌太阳能热水器在一天的有效 照射时间内，将热水器中质量为 50kg、初温为 15的水升高到 55（水的比热容 c水 4.210 3J/kg）求： （1）热水器中水吸收的热量 Q； （2） 若改用焦炭来加热这些水， 需要完全燃烧多少千克焦炭？ （焦炭的热值 q310 7J/kg， 设焦炭放出的热量全部被水吸收） 2.(2019 广西桂林)在西部大开发中,国家提出“退耕还林”的伟大举措,这对改善西
4、部生态 环境有着重要意义。 大量植树造林,可调节气温。 据某新闻媒体报道,一万平方米的森林每秒 钟吸收的太阳能约为 1.210 5 J。 (1)如果这些能量被 50 kg 的干泥土所吸收,那么,可使温度为 7 的干泥土的温度升高到多 少?c干泥土=0.810 3 J/(kg) (2)一万平方米的森林每分钟吸收的太阳能相当于完全燃烧多少千克煤气产生的热量(q煤气 =3.610 7 J/kg)? 3.(2019 广安岳池)被誉为“国之光荣”的秦山核电站 1991 年 12 月 15 日投入运行开始,秦 山核电基地一直保持安全稳定运行,目前每分钟的安全发电量相当于少消耗无烟煤 210 4 kg,那么
5、: (1)210 4 kg 无烟煤如果完全燃烧,放出的热量为多少?(无烟煤的热值为 3.36107 J/kg) (2)假设 210 4 kg 无烟煤在煤炉中完全燃烧,放出的热量部分被水吸收,可以使 5105 kg 的水从 20 升高到 100 ,求水吸收的热量为多少。c水=4.210 3 J/(kg) (3)若将这些无烟煤完全燃烧获得的内能全部转化为机械能而对外做功,则用这些功可将 3 10 3 kg 的货物匀速举高多少米? (g 取 10 N/kg) 4.(2019 聊城)2019 年 5 月 6 日,聊城首批 30 辆氢燃料新能源公交车投放使用。氢燃料具有 清洁无污染、效率高等优点,被认为
6、是 21 世纪最理想的能源,c水=4.210 3 J/(kg);q 氢 = 1.410 8 J/kg)求: (1)质量为 0.3 kg 的氢燃料完全燃烧放出的热量; (2)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; (3)某氢能源公交车以 140 kW 的恒定功率匀速行驶,如果 0.3 kg 的氢燃料完全燃烧获得热量 的焦耳数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。 考点四：炉子的效率及相关计算 1.（2019 兰州）已知天然气的热值为 3.810 7J/m2，水的比热容为 4.2103J/（kg）。 求： （1）完全燃烧 1.4x10
7、 -2m3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 3.8kg，初温为 25的水加热 到多少?（当地的大气压强为 1 标准大气压） 2.(2019 潍坊)一定气压下,某种晶体熔化成同温度液体时所吸收的热量与其质量之比叫该 晶体的熔化热,用字母表示。 在标准大气压下,用一个热效率为 40%的酒精炉为热源,将 500 g 初温为 0 的冰全部熔化为 0 的水,共燃烧了 14 g 酒精,酒精的热值为 310 7 J/kg。 求: (1)冰熔化过程中吸收的热量; (2)在标准大气压下,冰的熔化热冰。 3.(2019 云南景洪)小华家使用沼气作为生活燃料,在某一次
8、给温度为 20 、质量为 10 kg 的水进行加热时,消耗了 0.1 m 3 沼气。已知燃气灶的效率为 63%,沼气完全燃烧(q=2.510 7 J/m 3),水的比热容 c 水=4.210 3 J/(kg)。求: (1)沼气完全燃烧放出的热量; (2)水的温度升高了多少。 考点五：热机效率及相关计算 1.（2019 泸州）截至 2019 年 4 月 14 日，泸州云龙机场已开通 31 条航线。从云龙机场飞往 北京的某航班在水平跑道上加速的初始阶段，牵引力沿水平方向，大小为 9.210 4N，经过 的路程为 1000m，则牵引力所做的功为_J；若飞机发动机的效率为 25%，在此过程中， 消耗的
9、汽油为_kg，这些汽油的体积为_m 3（取汽油的密度=0.7103kg/m3， 汽油的热值q=4.610 7J/kg） 2.(2019 海南海口)随着国民经济的发展,汽车已走进家庭。一辆小轿车以某一速度在平直路 面上匀速行驶 100 km,消耗汽油 10 L。若这些汽油完全燃烧放出的热量有 30%用来驱动汽车 做有用功,所用汽油的热值为 4.610 7 J/kg,密度为 0.7103 kg/m3,求: (1)行驶 100 km 消耗汽油的质量; (2)这些汽油完全燃烧放出的热量; (3)消耗汽油 10 L 驱动汽车做的有用功; (4)这辆轿车以该速度匀速行驶时受到的阻力。 3.(2019 河北
10、石家庄)如图所示是最新一款无人驾驶汽车原型图。汽车自动驾驶时使用雷达 传感器,以及激光测距器来了解周围的交通状况。该款车以某速度在一段平直的公路上匀速 行驶了一段距离时,消耗汽油 1 kg。汽油机的效率为 30%,那么,在这段运动过程中,已知: 汽油的热值为 4.510 7 J/kg,c 水=4.210 3 J/(kg)求: (1)汽油完全燃烧放出的热量是多少 J; (2)假设该汽车在这次行驶过程中,发动机排出的废气带走的能量占汽油完全燃烧放出的热 量的42%,这些废气的能量全部被质量为100 kg的水吸收,水升高的温度是多少; (水未沸腾) (3)如果汽油机的效率提高到 40%,其他条件都不
11、变,那么汽车在这段路程消耗的汽油是多少。 备战 2020 中考物理重点知识强化训练专题一：热量及热效率计算参考答案 考点一：比热容及相关热量的计算 1.（2019 威海，14）小明在燃气灶上煲汤，将质量为 2kg、初始温度为 20的汤，升高了 80，汤吸收了 J 的热量，这是通过 方式来改变汤的内能。汤的比热容为 4 10 3J/kg） 【答案】6.410 5；热传递。 2.（2019 新疆，20）在做“探究水的沸腾”实验时，得到的实验数据如下表所示。 由实验数据可知，当地水的沸点是_。水沸腾时，气泡上升过程中，其体积_ （填 “增大” 或 “减小” ） 。 水的比热容c=4.210 3J/
12、（kg ） 若烧杯中水的质量为 0.5kg， 水沸腾前 l min 内吸收的热量为_J。 1.(2019 青岛,15(3),3 分)如图是质量为 100 g 的某物质温度随加热时间的变化图象,前 10 min 它吸收的热量是 7.210 3 J。求该物质的比热容。 解：由图象可知,该物质 10 min 升高温度t=50 -20 =30 ,由 Q吸= cmt 得,该物质 的比热容 c= 吸 吸 = =2.410 3 J/(kg)。 考点二：热值及相关热量的计算 1.（2019 龙东，24）“页岩气”是蕴藏在岩层中的天然气，被誉为未来的能源“明星”， 天然气属于 （填 “可再生” 或 “不可再生”
13、 ） 能源； 完全燃烧 0.1m 3天然气可放出 J 的热量（天然气热值为 3.210 7J/m3）。 【答案】不可再生；3.210 6。 2.（2019 宜宾，10）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 200kg 燃料油，若燃料油的热值为 4.0 10 7J/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。 【答案】8.010 9；内 考点三：热平衡方程计算 1.（2019 广安，26）太阳能具有环保、可再生等优点，某品牌太阳能热水器在一天的有效 照射时间内，将热水器中质量为 50k
14、g、初温为 15的水升高到 55（水的比热容 c水 4.210 3J/kg）求： （1）热水器中水吸收的热量 Q； （2） 若改用焦炭来加热这些水， 需要完全燃烧多少千克焦炭？ （焦炭的热值 q310 7J/kg， 设焦炭放出的热量全部被水吸收） 解：（1）水吸收的热量： Qcm（tt0）4.210 3J/（kg）50kg（5515）8.4106J； （2）改用焦炭来加热这些水，设焦炭放出的热量全部被水吸收， 则焦炭燃烧放出的热量：Q放Q8.410 6J， 根据 Q放mq 可得，需要完全燃烧焦炭的质量： m0.28kg。 答：（1）热水器中水吸收的热量 8.410 6J； （2）需要完全燃烧
15、0.28kg 焦炭。 2.(2019 广西桂林)在西部大开发中,国家提出“退耕还林”的伟大举措,这对改善西部生态 环境有着重要意义。 大量植树造林,可调节气温。 据某新闻媒体报道,一万平方米的森林每秒 钟吸收的太阳能约为 1.210 5 J。 (1)如果这些能量被 50 kg 的干泥土所吸收,那么,可使温度为 7 的干泥土的温度升高到多 少?c干泥土=0.810 3 J/(kg) (2)一万平方米的森林每分钟吸收的太阳能相当于完全燃烧多少千克煤气产生的热量(q煤气 =3.610 7 J/kg)? 解：(1)设太阳能为 Q1,干泥土吸收的热量为 Q2,由题意有 Q2=Q1=1.210 5 J,干
16、泥土升高到的 温度 t= 干泥土 干泥土 +t 0= +7 =10 ; (2)一万平方米的森林每分钟吸收的太阳能: Q3=60Q1=601.210 5 J=7.2106 J, 由 Q=mq 可得,煤气质量 m煤气= 煤气 煤气= =0.2 kg。 3.(2019 广安岳池)被誉为“国之光荣”的秦山核电站 1991 年 12 月 15 日投入运行开始,秦 山核电基地一直保持安全稳定运行,目前每分钟的安全发电量相当于少消耗无烟煤 210 4 kg,那么: (1)210 4 kg 无烟煤如果完全燃烧,放出的热量为多少?(无烟煤的热值为 3.36107 J/kg) (2)假设 210 4 kg 无烟煤
17、在煤炉中完全燃烧,放出的热量部分被水吸收,可以使 5105 kg 的水从 20 升高到 100 ,求水吸收的热量为多少。c水=4.210 3 J/(kg) (3)若将这些无烟煤完全燃烧获得的内能全部转化为机械能而对外做功,则用这些功可将 3 10 3 kg 的货物匀速举高多少米? (g 取 10 N/kg) 解：(1)完全燃烧 210 4 kg 无烟煤放出的热量: Q放=mq无烟煤=210 4 kg3.36107 J/kg=6.721011 J; (2)水吸收的热量 Q吸=c水m水t=4.210 3 J/(kg)5105 kg(100 -20 )=1.68 10 11 J; (3)货物所受重力
18、 G=mg=310 3 kg10 N/kg=3104 N,由 Q 放=W=Fs=Gh 得,货物被提升的高度 h= = 放 放 = =2.2410 7 m。 4.(2019 聊城)2019 年 5 月 6 日,聊城首批 30 辆氢燃料新能源公交车投放使用。氢燃料具有 清洁无污染、效率高等优点,被认为是 21 世纪最理想的能源,c水=4.210 3 J/(kg);q 氢 = 1.410 8 J/kg)求: (1)质量为 0.3 kg 的氢燃料完全燃烧放出的热量; (2)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; (3)某氢能源公交车以 140 kW 的恒定功率匀
19、速行驶,如果 0.3 kg 的氢燃料完全燃烧获得热量 的焦耳数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。 解：(1)0.3 kg 的氢燃料完全燃烧放出的热量: Q放=mq氢=0.3 kg1.410 8 J/kg=4.2107 J; (2)水吸收的热量:Q吸=Q放=4.210 7 J, 由 Q吸= cmt 得水升高的温度: t= 吸 吸 水 水 = =50 ; (3)公交车所做的功:W=Q放=4.210 7 J, 由 P= 得,公交车行驶时间:t= = =300 s。 考点四：炉子的效率及相关计算 1.（2019 兰州）已知天然气的热值为 3.810 7J/m2，水的比热容为
20、 4.2103J/（kg）。 求： （1）完全燃烧 1.4x10 -2m3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 3.8kg，初温为 25的水加热 到多少?（当地的大气压强为 1 标准大气压） 解：（1）天然气放出热量： Q放气=V气q气=1.4x10 -2m33.8107J/m=5.32105J （2）水吸收热量： Q吸水=Q放气=5.3210 5J60%=3.192x105J 水升高温度： 水水 吸水 水 20 8 . 3)( J102 . 4 10192. 3 3 3 kgkg J mc Q t t 水=t0 水+t水=25+20=45 2.(2
21、019 潍坊)一定气压下,某种晶体熔化成同温度液体时所吸收的热量与其质量之比叫该 晶体的熔化热,用字母表示。 在标准大气压下,用一个热效率为 40%的酒精炉为热源,将 500 g 初温为 0 的冰全部熔化为 0 的水,共燃烧了 14 g 酒精,酒精的热值为 310 7 J/kg。 求: (1)冰熔化过程中吸收的热量; (2)在标准大气压下,冰的熔化热冰。 解：(1)14 g 酒精完全燃烧放出的热量: Q放=qm=310 7 J/kg0.014 kg=4.2105 J, 冰熔化成水共吸收的热量: Q吸=Q放=4.210 5 J40%=1.68105 J; (2)冰的熔化热:冰= 吸 吸 冰 冰=
22、 =3.3610 5 J/kg。 3.(2019 云南景洪)小华家使用沼气作为生活燃料,在某一次给温度为 20 、质量为 10 kg 的水进行加热时,消耗了 0.1 m 3 沼气。已知燃气灶的效率为 63%,沼气完全燃烧(q=2.510 7 J/m 3),水的比热容 c 水=4.210 3 J/(kg)。求: (1)沼气完全燃烧放出的热量; (2)水的温度升高了多少。 解：(1)沼气完全燃烧释放出的热量: Q放=Vq=0.1 m 32.5107 J/m3=2.5106 J; (2)水吸收的热量 Q吸=Q放=63%2.510 6 J=1.575106 J,由 Q 吸= cmt 得,水升高的温 度
23、t= 吸 吸 水 水 = =37.5 。 考点五：热机效率及相关计算 1.（2019 泸州）截至 2019 年 4 月 14 日，泸州云龙机场已开通 31 条航线。从云龙机场飞往 北京的某航班在水平跑道上加速的初始阶段，牵引力沿水平方向，大小为 9.210 4N，经过 的路程为 1000m，则牵引力所做的功为_J；若飞机发动机的效率为 25%，在此过程中， 消耗的汽油为_kg，这些汽油的体积为_m 3（取汽油的密度=0.7103kg/m3， 汽油的热值q=4.610 7J/kg） 【答案】9.210 7 ； 8 ； 11.42 2.(2019 海南海口)随着国民经济的发展,汽车已走进家庭。一辆
24、小轿车以某一速度在平直路 面上匀速行驶 100 km,消耗汽油 10 L。若这些汽油完全燃烧放出的热量有 30%用来驱动汽车 做有用功,所用汽油的热值为 4.610 7 J/kg,密度为 0.7103 kg/m3,求: (1)行驶 100 km 消耗汽油的质量; (2)这些汽油完全燃烧放出的热量; (3)消耗汽油 10 L 驱动汽车做的有用功; (4)这辆轿车以该速度匀速行驶时受到的阻力。 解：(1)消耗汽油的体积 V=10 L=10 dm 3=1010-3 m3,行驶 100 km 消耗汽油的质量 m=V=0.7 10 3 kg/m31010-3 m3=7 kg; (2)这些汽油完全燃烧放出
25、的热量: Q放=mq汽油=7 kg4.610 7 J/kg=3.22108 J; (3)根据= 有用 有用 放 放 可得,用来驱动汽车做的有用功: W有用=Q放=30%Q放=30%3.2210 8J=9.66107 J; (4)由 W有用=Fs 得轿车的牵引力: F= 有用 有用 = =966 N, 又因为轿车匀速行驶,所以轿车受到的阻力 f=F=966 N。 3.(2019 河北石家庄)如图所示是最新一款无人驾驶汽车原型图。汽车自动驾驶时使用雷达 传感器,以及激光测距器来了解周围的交通状况。该款车以某速度在一段平直的公路上匀速 行驶了一段距离时,消耗汽油 1 kg。汽油机的效率为 30%,那
26、么,在这段运动过程中,已知: 汽油的热值为 4.510 7 J/kg,c 水=4.210 3 J/(kg)求: (1)汽油完全燃烧放出的热量是多少 J; (2)假设该汽车在这次行驶过程中,发动机排出的废气带走的能量占汽油完全燃烧放出的热 量的42%,这些废气的能量全部被质量为100 kg的水吸收,水升高的温度是多少; (水未沸腾) (3)如果汽油机的效率提高到 40%,其他条件都不变,那么汽车在这段路程消耗的汽油是多少。 解：(1)汽油完全燃烧放出的热量: Q放=mq汽油=1 kg4.510 7 J/kg=4.5107 J; (2)= 吸 吸 放 放可知,水吸收的热量为: Q吸=Q放=42%4.510 7 J=1.89107 J; 水升高的温度: t= 吸 吸 水 水 = =45 ; (3)由题意知,汽车所做的功相同,根据 W=Q 可知, W=1Q1=2Q2,即:30%mq汽油=40%mq汽油, 所以 m= =0.75 kg。