初中物理每周一测——热效率问题.doc

“好萌”老师每周一测热效率问题四计算题（共15小题）25电动汽车是正在大力推广的新型交通工具，它具有节能、环保的特点，如图，是一辆停放在水平地面上的电动汽车，质量为1.6103kg，每个轮胎和地面的接触面积为2102m2，g取10N/kg，求：（1）车对地面的压力；（2）车对地面的压强26用燃气灶烧水，燃烧0.5kg的煤气，使50kg的水从20升高到70已知水的比热容为4.2103J/（kg），煤气的热值为4.2107J/kg求：（1）0.5kg煤气完全燃烧放出的热量（2）水吸收的热量（3）燃气灶烧水的效率27一辆汽车为50km长的新建大桥进行通车测试，如图所示汽车总质量为1.5t，以100km/h的速度匀速通过大桥，受到的阻力是总重的0.08倍，全程消耗了4kg的汽油g取10N/kg，求汽车通过大桥；（1）所需的时间；（2）牵引力所做的功；（3）汽油机的效率（q汽油=4.6107J/kg）28天然气是一种热值高、污染小的清洁能源完全燃烧0.035m3的天然气放出多少焦的热量？若这些热量有75%被水吸收，能使多少千克的水温度升高50？水的比热容c=4.2103J/（kg），天然气的热值取q=4107J/m3）29天然气灶烧水，燃烧0.5m3的天然气，使100Kg的水从20升高到70（C水=4.2103J/（Kg），天然气的热值为q=7.0107J/m3）求：（1）0.5m3天然气完全燃烧放出的热量Q散；（2）水吸收的热量Q吸；（3）燃气灶的效率30天然气灶使用方便、经济环保，备受人们青睐小明用天然气灶将一壶质量为3kg、温度为20的水加热至90，用时约10min已知：天然气的热值为3.5107J/m3，水的比热容为4.2103J/（kg）求：（1）这过程中水吸收多少热量；（2）若这过程天然气完全燃烧放出的热量60%被水吸收，则需要多少m3的天然气31某学校锅炉用天然气作燃料给水加热已知天然气的热值为4.0107J/m3（不计热量损失）（1）完全燃烧4.2m3的天然气可以获得多少热量？（2）这些热量可以使1000kg的水从30升高到多少？32在一标准大气压下，将50L的水从40加热到沸点求：（1）水需要吸收的热量（2）提供这些热量，需要完全燃烧焦炭的质量（q焦炭=3.0107J/kg）33由于天气寒冷，吃早饭时妈妈要用热水给小明加热250g瓶装牛奶，如图所示，要使这瓶牛奶的温度由10最终升高到50，（水的比热容为4.2103J/（kg），牛奶的比热容为2.1103J/（kg）不计热量损失（1）牛奶需要吸收多少热量？（2）妈妈至少要用60的热水多少？34如图甲所示，1标准大气压下，普通煤炉把壶内20，5kg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，在消耗等量煤烧开壶内初温相同，等量水的过程中，还可额外把炉壁间10kg水从20加热至40，q煤=3107J/kg，c水=4.2103J/（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？35某家庭需要将50kg、20的水加热到60作为生活用水，他们利用煤气灶烧热水时，需要燃烧0.8kg的煤气已知煤气的热值q=4.2107J/kg水的比热容为c=4.2103J/（kg）求：（1）把50kg、20的水加热到60需吸收的热量；（2）完全燃烧0.8kg的煤气时放出的热量；（3）此煤气灶烧水的效率36用某锅炉将400kg的水从20加热到70，燃烧了10kg的烟煤，所用烟煤的热值约为3.4107J/kg，水的比热为4.2103J/（kg），试求：（1）水吸收的热量是多少？（2）10kg烟煤完全燃烧放出的热量是多少？（3）该锅炉烧这些水的效率是多少？37某物理兴趣小组为了探究地球表面是吸收太阳能的本领，做了如下实验：用一脸盆装10kg的水，水的表面积为0.2m2，经过太阳光垂直照射30min，水温升高了10问：（1）实验时10kg的水30min内吸收了多少热量？（2）平均每分钟1m2水面吸收的热量是多少？（3）若用加热的方式使同质量的水升高相同的温度，至少需要燃烧多少m3的液化气？（假设液化气燃烧放出的热量全部被水吸收，液化气的热值是5.0107J/m3）38甲烷是城市生活垃圾处理后所得垃圾气体的主要成分，若将它收集起来可加以利用，每千克生活垃圾经特殊处理后平均能产生0.07m3的垃圾气体，已知该气体的热值为8.1107J/m3请回答下列问题（1）这0.07m3的垃圾气体完全燃烧后产生的热量是多少？（2）若将这些热量全部用来烧水，可使多少kg的水从25升高到100？【水的比热容为4.2103J/（kg）】（3）若将这0.07m3垃圾气体完全燃烧后所产生热量的50%用来提起一质量为20t的物体，能把该物体提高多少米？（g取10N/kg）39新能源的开发利用为我们日常生活带来了极大的方便，如图所示是我们学校在暑假中安装的空气能热水器，其工作原理是通过少量的电量来驱动压缩机工作，把空气中的热量转移到水中，使水变热外界气温为20时它每小时能将450kg水从15升高到55，求：（1）这些水吸收的热量是多少？（2）若这些热量用效率为80%的锅炉为其加热，需要完全燃烧多少无烟煤？c水=4.2103J/（kg），q烟=2.8107J/kg“好萌”老师每周一测热效率问题参考答案与试题解析四计算题（共15小题）25电动汽车是正在大力推广的新型交通工具，它具有节能、环保的特点，如图，是一辆停放在水平地面上的电动汽车，质量为1.6103kg，每个轮胎和地面的接触面积为2102m2，g取10N/kg，求：（1）车对地面的压力；（2）车对地面的压强【分析】（1）根据G=mg计算重力，水平地面上的物体对支撑面的压力等于其重力；（2）已知压力和接触面积，利用公式p=得到压强；【解答】解：（1）车对地面的压力：F=G=mg=1.6103kg10N/kg=1.6104N；（2）车对地面的压强：p=2105Pa答：（1）车对地面的压力为1.6104N；（2）车对地面的压强为2105Pa【点评】此题考查压力及重力与压力的区别、压强的大小计算，关键是知道水平地面上的物体对支撑面的压力等于其重力26用燃气灶烧水，燃烧0.5kg的煤气，使50kg的水从20升高到70已知水的比热容为4.2103J/（kg），煤气的热值为4.2107J/kg求：（1）0.5kg煤气完全燃烧放出的热量（2）水吸收的热量（3）燃气灶烧水的效率【分析】（1）已知煤气的质量和热值，可利用公式Q放=mq计算这些煤气完全燃烧放出的热量（总能量）（2）知道水的比热容、水的质量、水的初温和末温，利用公式Q吸=cm（tt0）计算水吸收的热量（有用能量）（3）求出了水吸收的热量和煤气完全燃烧放出的热量，利用公式=计算煤气灶的效率【解答】解：（1）0.5kg煤气完全燃烧放出的热量：Q放=m煤气q=0.5kg4.2107J/kg=2.1107J；（2）水吸收的热量：Q吸=cm（tt0）=4.2103J/（kg）50kg（7020）=1.05107J；（3）煤气灶的效率：=100%=50%答：（1）0.5kg煤气完全燃烧放出的热量为2.1107J；（2）水吸收的热量为1.05107J；（3）燃气灶烧水的效率为50%【点评】本题考查学生对热传递过程中的吸热公式、燃料燃烧放出热量公式、热效率公式的理解和灵活运用，知道哪些是有用能量、哪些是总能量是关键27一辆汽车为50km长的新建大桥进行通车测试，如图所示汽车总质量为1.5t，以100km/h的速度匀速通过大桥，受到的阻力是总重的0.08倍，全程消耗了4kg的汽油g取10N/kg，求汽车通过大桥；（1）所需的时间；（2）牵引力所做的功；（3）汽油机的效率（q汽油=4.6107J/kg）【分析】（1）根据速度的变形公式计算所需的时间；（2）已知汽车的质量可求得其重力，根据小汽车所处运动状态对汽车进行受力分析，利用二力平衡的条件求出牵引力的大小，然后利用W=Fs可求得牵引力所做的功；（3）根据Q=mq可求得汽油完全燃烧放出的热量，再利用=可求得汽油机的效率【解答】解：（1）由v=可得，所需的时间：t=0.5h；（2）汽车总质量m=1.5t=1.5103kg，汽车的总重力G=mg=1.5103kg10N/kg=1.5104N，汽车受到的阻力是总重的0.08倍，即f=0.08G=0.081.5104N=1.2103N，因为匀速通过大桥，所以牵引力F=f=1.2103N，牵引力所做的功W=Fs=1.2103N5104m=6107J；（3）汽油完全燃烧放出的热量Q=mq=4kg4.6107J/kg=1.84108J，汽油机的效率=100%=100%32.6%答：（1）所需的时间为0.5h；（2）牵引力所做的功为6107J；（3）汽油机的效率为32.6%【点评】本题考查了重力的计算、速度公式及其应用、功的计算等，关键是知道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对于这类综合题目，要快速联想选择相对应的公式进行求解，在计算过程中注意单位要统一28天然气是一种热值高、污染小的清洁能源完全燃烧0.035m3的天然气放出多少焦的热量？若这些热量有75%被水吸收，能使多少千克的水温度升高50？水的比热容c=4.2103J/（kg），天然气的热值取q=4107J/m3）【分析】（1）已知天然气的热值和体积，可利用公式Q放=Vq计算天然气完全燃烧放出的热量；（2）由题知，Q吸=75%Q放，而Q吸=cmt，知道水温度的升高值、比热容，可求水的质量【解答】解：（1）天然气完全燃烧放热Q放=Vq=0.035m34107J/m3=1.4106J；（2）由题知，Q吸=75%Q放=75%1.4106J=1.05106J；由Q吸=cmt得水的质量为：m=5kg答：完全燃烧0.035m3的天然气放出的热量是1.4106J；若这些热量的75%全部被水吸收，能使5kg的水温度升高50【点评】本题考查了学生对吸热公式Q吸=cmt、燃料完全燃烧放热公式Q放=Vq的掌握和运用，因条件已给出，难度不大；注意温度升高（t）与升高到（末温）的区别29天然气灶烧水，燃烧0.5m3的天然气，使100Kg的水从20升高到70（C水=4.2103J/（Kg），天然气的热值为q=7.0107J/m3）求：（1）0.5m3天然气完全燃烧放出的热量Q散；（2）水吸收的热量Q吸；（3）燃气灶的效率【分析】（1）由Q放=Vq可求出天然气完全燃烧放出的热量（2）由公式Q吸=cm（tt0）可求出水吸收的热量（3）由水吸收的热量跟天然气完全燃烧放出的热量之比可算出燃气灶的效率【解答】解：（1）天然气完全燃烧放出的热量：Q放=Vq=0.5m37.0107J/m3=3.5107J（2）水吸收的热量：Q吸=cm（tt0）=4.2103J/（kg）100kg（7020）=2.1107J（3）燃气灶的效率：=100%=100%=60%答：（1）0.5m3天然气完全燃烧放出的热量是3.5107J；（2）水吸收的热量是2.1107J；（3）燃气灶的效率是60%【点评】本题主要考查了公式Q放=Vq和Q吸=cm（tt0）的运用，及燃气灶效率的含义此题中要注意温度“升高到”和“升高了”的区别，要审好题30天然气灶使用方便、经济环保，备受人们青睐小明用天然气灶将一壶质量为3kg、温度为20的水加热至90，用时约10min已知：天然气的热值为3.5107J/m3，水的比热容为4.2103J/（kg）求：（1）这过程中水吸收多少热量；（2）若这过程天然气完全燃烧放出的热量60%被水吸收，则需要多少m3的天然气【分析】（1）知道水的初末温，又知道水的比热容、质量，利用Q吸=cm（tt0）求出水吸收的热量；（2）根据=求天然气完全燃烧放出的热量，再根据Q放=Vq求出烧开这壶水需要天然气的体积【解答】解：（1）水吸收的热量：Q吸=cm（tt0）=4.2103J/（kg）3kg（9020）=8.82105J；（2）由=可得天然气完全燃烧放出的热量：Q放=1.47106J，由Q放=Vq得需要天然气的体积：V=0.042m3答：（1）这过程中水吸收的热量为8.82105J；（2）若这过程天然气完全燃烧放出的热量60%被水吸收，则需要0.042m3的天然气【点评】本题考查了吸热公式、热效率公式及燃料完全燃烧释放热量公式的应用，熟练运用公式及变形公式即可正确解题，31某学校锅炉用天然气作燃料给水加热已知天然气的热值为4.0107J/m3（不计热量损失）（1）完全燃烧4.2m3的天然气可以获得多少热量？（2）这些热量可以使1000kg的水从30升高到多少？【分析】（1）知道天然气的热值和质量，利用Q放=vq求天然气完全燃烧放出的热量；（2）天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收，即Q吸=Q放，求出水吸收的热量，再根据吸热公式求水升高的温度值【解答】解：（1）完全燃烧4.2m3的天然气放出的热量：Q放=Vq=4.2m34.0107J/m3=1.68108J；（2）水吸收的热量：Q吸=Q放=1.68108J，由于Q吸=cmt得，水升高温度：t=40；热量可以使1000kg的水从30升高到：t=tt0，末温t=t+t0=30+40=70答：（1）完全燃烧4.2m3的天然气可以获得1.68108J的热量；（2）这些热量可以使1000kg的水从30升高到70【点评】本题考查了燃料完全燃烧放热公式、吸热公式的应用常见题目32在一标准大气压下，将50L的水从40加热到沸点求：（1）水需要吸收的热量（2）提供这些热量，需要完全燃烧焦炭的质量（q焦炭=3.0107J/kg）【分析】（1）在一标准大气压下水的沸点为100，知道水的比热容、质量和初温，利用吸热公式Q吸=cm（tt0）求出水需要吸收的热量；（2）由题意可知焦炭完全燃烧放出的热量Q放=Q吸，然后根据Q放=mq求出需要完全燃烧焦炭的质量【解答】解：（1）水的体积V=50L=50dm3=0.05m3，由=得，水的质量：m=V=1.0103kg/m30.05m3=50kg，在一标准大气压下，水的沸点t=100，则水需要吸收的热量：Q吸=cm（tt0）=4.2103J/（kg）50kg（10040）=1.26107J（2）由题意知，焦炭完全燃烧放出的热量：Q放=Q吸=1.26107J，由Q放=mq得，需要完全燃烧焦炭的质量：m焦炭=0.42kg答：（1）水需要吸收的热量为1.26107J；（2）提供这些热量，需要完全燃烧焦炭的质量为0.42kg【点评】本题考查了学生对吸热公式Q吸=cm（tt0）和燃料完全燃烧放热公式Q放=mq的掌握和运用，记住一标准大气压下水的沸点为100，属于基础性题目，难度不大33由于天气寒冷，吃早饭时妈妈要用热水给小明加热250g瓶装牛奶，如图所示，要使这瓶牛奶的温度由10最终升高到50，（水的比热容为4.2103J/（kg），牛奶的比热容为2.1103J/（kg）不计热量损失（1）牛奶需要吸收多少热量？（2）妈妈至少要用60的热水多少？【分析】（1）在加热过程中，知道牛奶的质量、牛奶的比热容、牛奶的初温和末温，利用吸热公式Q吸=cmt求牛奶吸收的热量；（2）知道水的初温和末温，水的比热容，不计热量损失，根据热平衡方程Q吸=Q放求需要水的质量【解答】解：（1）牛奶吸收的热量：Q吸=c1m1（tt01）=2.1103J/（kg）0.25kg（5010）=2.1104J，（2）Q吸=Q放=2.1104J，即c水m水（t02t）=Q放，则m水=0.5kg答：（1）牛奶需要吸收2.1104J的热量；（2）妈妈至少要用60的热水0.5kg【点评】本题考查了热量的计算，分析出水的末温、利用好热平衡方程是本题的关键34如图甲所示，1标准大气压下，普通煤炉把壶内20，5kg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，在消耗等量煤烧开壶内初温相同，等量水的过程中，还可额外把炉壁间10kg水从20加热至40，q煤=3107J/kg，c水=4.2103J/（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？【分析】（1）知道水的质量、水的初温和末温、水的比热容，利用吸热公式求水吸收的热量；知道普通煤炉的烧水效率，利用=可得煤完全燃烧放出的热量；已知煤的热值，利用Q放=mq可得普通煤炉完全燃烧煤的质量（2）由题知，双加热煤炉还可额外把炉壁间10kg水从20加热至40，根据吸热公式求出炉壁间水吸收的热量；由题意可知，壶内水吸收热量不变，则可求出双加热煤炉中水吸收的总热量（有用能量）；由题意可知，双加热煤炉中煤完全燃烧放出的热量不变，根据=求出双加热煤炉的烧水效率【解答】解：（1）1标准大气压下水的沸点为100，把壶内20，5kg水烧开，水吸收的热量：Q吸=c水m水t1=4.2103J/（kg）5kg（10020）=1.68106J；普通煤炉的烧水效率为28%，由=可得煤完全燃烧放出的热量：Q放=6106J，由Q放=mq可得普通煤炉完全燃烧煤的质量：m煤=0.2kg；（2）由题可知，双加热煤炉还可额外把炉壁间10kg水从20加热至40，则炉壁间水吸收的热量：Q吸=c水m水t2=4.2103J/（kg）10kg（4020）=8.4105J，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=1.68106J+8.4105J=2.52106J；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：=100%=100%=42%答：（1）普通煤炉完全燃烧煤的质量为0.2kg；（2）双加热煤炉的烧水效率为42%【点评】本题考查了吸热公式Q吸=cmt、燃料完全燃烧放热公式Q放=mq以及热效率公式的综合应用，难点是第2小题，根据题意分析得出“壶内水吸收热量不变、煤完全燃烧放出的热量不变”是解答该小题的关键所在35某家庭需要将50kg、20的水加热到60作为生活用水，他们利用煤气灶烧热水时，需要燃烧0.8kg的煤气已知煤气的热值q=4.2107J/kg水的比热容为c=4.2103J/（kg）求：（1）把50kg、20的水加热到60需吸收的热量；（2）完全燃烧0.8kg的煤气时放出的热量；（3）此煤气灶烧水的效率【分析】（1）知道水的质量、水的比热容和水的初温和末温，利用吸热公式求水吸收的热量；（2）知道煤气的质量和煤气的热值，利用Q放=mq计算煤气完全燃烧放出的热量；（3）水吸收的热量是有用的能量，煤气完全燃烧放出的热量为总能量，利用效率公式求燃气灶烧水的效率【解答】解：（1）水吸收的热量：Q吸=cmt=4.2103J/（kg）50kg（6020）=8.4106J；（2）0.8kg煤气完全燃烧放出的热量：Q放=mq=0.8kg4.2107J/kg=3.36107J；（3）煤气灶烧水的效率：=100%=100%=25%答：（1）水吸收的热量为8.4106J；（2）0.8kg煤气完全燃烧放出的热量为3.36107J；（3）煤气灶烧水的效率为25%【点评】本题考查了学生对吸热公式、燃料燃烧放热公式、效率公式的掌握和运用，因条件已给出，难度不大36用某锅炉将400kg的水从20加热到70，燃烧了10kg的烟煤，所用烟煤的热值约为3.4107J/kg，水的比热为4.2103J/（kg），试求：（1）水吸收的热量是多少？（2）10kg烟煤完全燃烧放出的热量是多少？（3）该锅炉烧这些水的效率是多少？【分析】（1）根据热量公式Q=cmt求解水吸收的热量；（2）利用热量公式Q=qm求解无烟煤完全燃烧放出的热量；（3）结合效率公式=求解锅炉的效率【解答】解：（1）水吸收的热量Q吸=c水m水t=4.2103J/（kg）400kg（7020）=8.4107J；（2）10kg烟煤完全燃烧放出的热量Q放=m煤q煤=10kg3.4107J/kg=3.4108J；（3）燃烧了10kg的烟煤，放出的热量Q放1=m煤1q煤=10kg3.4107J/kg=3.4108J；该锅炉烧这些水的效率=100%=100%24.7%；答：（1）锅炉内400kg的水从20加热到100吸收的热量是8.4107J；（2）100kg无烟煤完全燃烧放出的热量是3.4108J；（3）此锅炉的效率约是24.7%【点评】此题主要考查的是学生对热量、热值和炉子的效率计算公式的理解和掌握，基础性题目37某物理兴趣小组为了探究地球表面是吸收太阳能的本领，做了如下实验：用一脸盆装10kg的水，水的表面积为0.2m2，经过太阳光垂直照射30min，水温升高了10问：（1）实验时10kg的水30min内吸收了多少热量？（2）平均每分钟1m2水面吸收的热量是多少？（3）若用加热的方式使同质量的水升高相同的温度，至少需要燃烧多少m3的液化气？（假设液化气燃烧放出的热量全部被水吸收，液化气的热值是5.0107J/m3）【分析】（1）知道水的质量、水的初温和末温、水的比热容，利用吸热公式求水吸收的热量；（2）在（1）中求出的是30min内在0.2m2表面积上水吸收的热量，据此可求出平均每分钟1m2水面吸收的热量；（3）由题知，液化气燃烧放出的热量全部被水吸收，知道液化气的热值，利用Q吸=Q放=Vq求需要的液化气的体积【解答】解：（1）30min内10kg水吸收的热量：Q放=cmt=4.2103J/（kg）10kg10=4.2105J；（2）平均每分钟1m2水面吸收的热量：Q=7104J/（minm2）；（3）由题知，Q放=Vq=Q吸=1.26105J，需要液化气的体积：V=8.4103m3答：（1）实验时10kg的水30min内吸收了4.2105J的热量；（2）平均每分钟1m2水面吸收的热量是7104J；（3）至少需要燃烧8.4103m3的液化气【点评】本题考查了学生对吸热公式Q吸=cmt、燃料完全燃烧放热公式Q放=mq的掌握和运用，计算时注意气体燃料热值的单位是J/m3，不是J/kg38甲烷是城市生活垃圾处理后所得垃圾气体的主要成分，若将它收集起来可加以利用，每千克生活垃圾经特殊处理后平均能产生0.07m3的垃圾气体，已知该气体的热值为8.1107J/m3请回答下列问题（1）这0.07m3的垃圾气体完全燃烧后产生的热量是多少？（2）若将这些热量全部用来烧水，可使多少kg的水从25升高到100？【水的比热容为4.2103J/（kg）】（3）若将这0.07m3垃圾气体完全燃烧后所产生热量的50%用来提起一质量为20t的物体，能把该物体提高多少米？（g取10N/kg）【分析】（1）