(尖子生专用)2020中考物理挑战压轴题专题03热学(含解析)

1、压轴题03热学1 .煤、石油、天然气的过量开采使人类面临能源危机。某县在冬季利用地热能为用户取暖，当地有一口自喷状态的地热井，出水温度为 90 C ,出水流量为150 m3/h。求：(1)求每小时流出的水的质量是多少kg?(2)地热水温度降低到 50 C ,所放出的热量；(3)这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热，且天然气蒸汽锅炉的热效率为90%那么利用上述地热能供暖一小时可以节约多少天然气？已知p水=1. 0X103 kg/m3, c水=4.2X103J/ (kg C),天然气的热值 q为4X103J/ m3【答案】(1)1.5 Xl0 5kg； (2)2.52 X1010J； (3)700m3

2、【解析】【分析】【详解】(1)每小时流出水的体积V=150 m3/h x 1h=150m3每小时流出水的质量m= p 水V=1.0xl0 3kg/m3x 150川=1.5 x 10 5kg(2)水放出的热量Q水放=JkmA t =4.2 X l0 3J/(kgC)X 1.5Xl0 5kgX (90 C-50C)=2.52 X 10 10J(3)这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热，则Q 有用=Q 水放=2.52X1010J天然气需要放出的热量Q有用Q放=2.52 1010J90%=2.8 x 1010J5天然气的体积2.8 1010J4 107 J/m3=700n3答：(1)每小时流出的水是1.5

3、Xl0 5kg；(2)每小时流出的地热水温度降低到50c所放出的热量为2.52X1010J；(3)利用上述地热能供暖一小时可以节约700吊的天然气。2 .某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为Socmi, 一个冲程活塞在气缸中移动的距离是Lmm满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为RkPa,飞轮1s转动N)周，当汽油机满负荷工作时(不计摩擦与机器散热)，1h消耗汽油VL(汽油密度为pokg/m3汽油热值为qoJ/kg ),求:(1)汽油机的功率;(2)汽油机的效率。【答案】(1) 5F0SoL°No 10 5W； (2)18ORSoLoNoOVOqO(1)由W FL pSL得，一次做功为:

4、_3_4W FL pSL Po 1O Pa So 1O m23_4Lo 1O m PoSoLo 1O J；飞轮转动两周做一次功，则不计摩擦与机器散热时，汽油机的功率为:PoSoLo 1O4J N1s5PoSoLoNo 1O5W(2) 1h所消耗汽油释放的热量为:_3_ 33_ 3Q mqookg/m V。1O mq°J/kgoVoqo 1O J；汽油机的效率为;P' No/s 3600sW' PoSoLo 1O J218OPoSoLoNo。3QOVOqO 1O JoV oqo3.某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为S, 一个冲程中活塞在气缸中移动的距离是L.满负荷工作时

5、做功冲程燃气的平均压强为巳t时间内曲轴转动 N圈、消耗汽油的体积为 V.已知汽油的密度为p ,汽油的热值为q,不考虑大气压对计算的影响，不计摩擦损失.求 满负荷工作时：(1)这种汽油机做功冲程中燃气对活塞的平均压力(2)这种汽油机做功的功率.(3)这种汽油机把内能转化为机械能的效率.【答案】(1) PS (2) NPSL (3) NPSL 100% 2t 2 Vq【解析】【分析】，一 F,(1)根据p求出平均压力；(2)曲轴每转2圈对外做功一次，求出时间t内做功的次数，根据 W=FL出一次做的功，根据P=求出功率；(3)根据Q=mq= Vq求出汽油燃烧放出的热量，再根据刀=求出热机效率.【详解

6、】(1)由 p=r,得：燃气对活塞的平均压力：F=PS(2) t时间内曲轴转动 N圈，所以做功的次数为 ng,t时间内做的总功：W总=-X FXL=XPSX L;汽油机做功的功率：(3)汽油燃烧放出的热量:Q=mq= Vq,汽油机把内能转化为机械能的效率:=X100%=< 100%=2PVqX100%答：(1)燃气对活塞的平均压力 PS;(2)汽油机做功的功率;(3)汽油机把内能转化为机械能的效率NPSL2PVqX100%【点评】此题主要考查的是学生对压强、功、热值、密度、热机效率计算公式的理解和掌握，基 础性题目.4 .太阳能热水器被广泛应用于现代生活，即节约了能源，又能保护环境。下表

7、提供的是一 装满水的太阳能热水器在太阳照射下的相关信息。请根据表中信息解答下列问题：太阳照射时间/h太阳能转换为水的内能的效率热水器最大水容量/L1050%100水升高的温度/ c水的比热容/ J/(kg C)水的密度/ kg/m 3 6034.2 X 1031.0 X 10(1)热水器中的水增加的内能；那么需要多少燃气？(燃气的热(2)此次热水器接收到的太阳能如果由燃气燃烧来提供,值为 4.2 X 107J/kg )【答案】(1) 2,52 107J; (2) 1.2kg(1)水的体积V=100L=0.1 m 3,m r ，一 ，一由一得，热水器中水的质量V333m V 1.0 10 kg

8、/m 0.1m100kg热水器中的水增加的内能Q Q吸 cm t 4.2 103J/(kg C) 100kg 60c 2.52 107J, Q 口 (2)由丁可得此次热水器接收的太阳能Q总2.52 107J50%5.04 107J由题知Q 放 Q 总 5.04 107J根据Q放=mq可得，这些太阳能由燃气提供时可节约的燃气1.2kgQ放5.04 1 07Jm -7q 4.2 107J/kg答：(1)热水器中的水增加的内能2.52 107J；(2)此次热水器接收到的太阳能如果由燃气燃烧来提供，那么需要 1.2kg燃气。5 .某市部分公交车用天然液化气为燃料，其主要成分就是甲烷，热值为 3.6X1

9、07J/m3。如果一辆公交车满载乘客时总质量是6t,那么10m3甲烷气体完全燃烧产生的能量可供公交车满载时以36km/h的速度匀速行驶100min。匀速行驶中公交车受到的平均阻力为车重的0.05倍，求：(1)这段时间内公交车牵引力做功的功率；(2)若104的甲烷气体完全燃烧所产生的热量被水完全吸收，可将多少千克在一标准大气压下的水从20c加热到刚好沸腾；c水=4.2X10 3J/(kg - C)(3)这段时间内公交车发动机的效率是多大？【答案】(1)3X10 4W (2)857.1kg ; (3)50%【解析】【详解】(1)公交车满载时的重力G总=mhig=6X 103kg x 10N/kg=

10、6X 10 4N公交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，公交车受到的牵 引力F=f =0.05 G总=0.05 X6X 10 4N=3000N公交车匀速行驶的速度v=36km/h=10m/s这段时间内公交车牵引力所做功的功率W幺“，P二一 Fv 3000N x 10m/s=3 x 10Wt(2)10m3的甲烷气体完全燃烧所产生的能量Q放=Vq=10n3X3.6 x 107J/m3=3.6 x 108J水吸收的热量Q吸=Q 放=3.6X108J加热水的质量857.1kgQ 吸=3.6 108 Jc(t to) 4.2 103J/(kg C) (100C-0C )(3)这段时

11、间内公交车牵引力所做的功W=Pt' =3X 104WK 100X60s=1.8X10 8J 这段时间内公交车发动机的效率 100%= 1.8 108J 100% 50%Q放3.6 10 J答：(1)这段时间内公交车牵引力所做功的功率为3X104W(2)若10m3的甲烷气体完全燃烧所产生的能量被水完全吸收，能将857.1kg的水从0c力口热到刚沸腾；(3)这段时间内公交车发动机的效率是50%6.为“打造宜居之城，建设美丽无为"争创省级文明城市，无为县加入垃圾分类试点城市。分类标准：按照可回收物、有害垃圾、餐厨垃圾、其他垃圾“四分法”。垃圾分类看似 是小事，但与生活质量，资源节约

12、密不可分。据测算 1吨垃圾用于发电可产生 300kW h 的电能。(1)1吨垃圾产生的电量相当于完全燃烧多少千克的煤？ ( q夕s=3x 107J/kg )(2)有一辆汽车重1.2 X104 N,摩擦力是车重的 0.1倍，10吨这样的垃圾可以使该车匀速运动多少千米？(不计能量损失)【答案】(1) 36kg； (2) 9000km【解析】【详解】(1)由题意可知，1吨垃圾产生的电量是_ _ 9W 300kW h 1.08 10 J6可知Q W ,那么完成燃烧煤的质量是(2)10吨这样的垃圾产生的电能是汽车的驱动力大小是一一 一 91.08 10 J 7 36kg3 10 J/kg'_ 9

13、_10W10W10 1.08109J1.0810JF f 0.1G 0.1 1.2 104N 1.2 103N那么10吨这样的垃圾可以使该车匀速运动的路程是1.08 1010J31.2 10 N9 106m9000km答：(1)1吨垃圾产生的电量相当于完全燃烧36kg的煤；(2)10吨这样的垃圾可以使该车匀速运动路程是9000km。7.如图是一辆警车。空车质量为 2.72t。某次执行任务时警车以108 km/h的速度沿水平路面匀速直线行驶时的输出功率为60kW (g取10 N/kg )。求:1321 000 cm ,车静止时对水(1)车上警察的总质量为 280 kg ,轮胎与路面接触的总面积为

14、平路面的压强是多少?(2)警车以108 km/h的速度水平匀速直线行驶时，所受阻力是多少？(3)若警车发动机的效率为 40%警车以60 kW的输出功率行驶10 min ,消耗多少千克 的柴油？(柴油的热值取4.0X107 J/kg )【答案】(1) 3 X105Pa； (2) 2 X103N; (3)2.25kg【解析】【详解】(1)警车的总质量是m 280kg 2720kg 3000kg车静止时对水平路面的压力是F G mg 3000kg 10N/kg 3 104N轮胎与路面接触的总面积为S 1000cm2 0.1m2车静止时对水平路面的压强是一 一 5 一3 10 PaF 3 104N1-

15、Z 2S0.1m2(2)警车的速度v 108km/h 30m/s警车以这个速度水平匀速直线行驶时，所受阻力是_442 103NP 6 10 Wv 30m/s 警车以60 kW的输出功率行驶10 min ,所做的有用功是37W 60 10 W 10 60s 3.6 10 J根据热机的效率公式可得3.6 107J40%9 107J这些柴油的质量是9 107J4.0 107J/kg2.25kg答：(1)车静止时对水平路面的压强是3 105Pa; (2)警车以108 km/h的速度水平匀速直线行驶时，所受阻力是 2 103N ; (3)若警车发动机的效率为 40%警车以60 kW的输出功率行驶10 m

16、in，消耗柴油的质量是2.25kg。8 .如图甲所示为大家常见的普通煤炉，通过燃烧煤将壶中的水进行加热。为提高煤炉效率，某大学创意小组设计了双加热煤炉，如图乙所示，在炉壁的夹层中也加入水，在给壶中水加热的同时，也给炉壁夹层中的水加热。现在1标准大气压下，壶中装有质量为 4.5kg温度为 20c的水，己知 q 煤=3X107J/kg , c 水= 4.2X103J/( kg?C),求：甲 乙(1)如果烧开壶中的水，需要吸收多少热量？(2)已知甲图煤炉烧水效率为 28%若用甲图煤炉烧开壶中的水，需要完全燃烧煤的质量是多少？(3)在乙图煤炉加热过程中，在消耗等量煤的情况下，除烧开壶中的水外，还可把炉

17、壁夹层中10kg的水从20c加热至40C,则改进后乙图煤炉的烧水效率是多大？【答案】(1)1.512 X106J; (2)0.18kg ; (3)43.56%。【解析】【分析】 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; Q(2)知道普通煤炉的烧水效率，利用 100%可得煤完全燃烧放出的热量；已知Q放煤的热值，利用 Q放 mq可得普通煤炉完全燃烧煤的质量；(3)由题知，双加热煤炉还可额外把炉壁间10kg水从20c加热至40C,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

18、煤完全燃烧放出的热量不变，再 利用效率公式求出改进后乙图煤炉的烧水效率。【详解】(1)1标准大气压下水的沸点为100C,把壶内20C, 4.5kg水烧开，水吸收的热量：Q吸 Ckm水 G 4.2 103J/ kg C 4.5kg 100c 20c 1.512 106J;(2)普通煤炉的烧水效率为 28%由Q眩100%可得煤完全燃烧放出的热量：Q放QQL= 1.512 106J=5.4X106J,28%由Q放 mq可得需要完全燃烧煤的质量：Q放m煤=q5.4 106J3 107J=0.18kg(3)改进后乙图双加热煤炉还可额外把炉壁间10kg水从20c加热至40C,则炉壁间水吸收的热量：Q吸 %

19、m水 t2 4.2 103J/ kg C 10kg 40c 20c 8.4 105J,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，则双加热煤炉中水吸收的总热量：版总 Q吸 Q吸 1.512 106J 8.4 105J 2.352 106J,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2.352 106J5.4 106JX100%« 43.56%不变，则双加热煤炉的烧水效率：答：(1)如果烧开壶中的水，需要吸收1.512 X106J热量；(2)需要完全燃烧煤的质量是0.18kg ; (3)改进后乙图煤炉的烧水效率是43.56%。9 .太阳能

20、热水器把太阳能转化为内能，某品牌太阳能热水器每小时平均接收4.2 X 10 6J的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为50kg、初温为20c的水温度升高了 40 C,求：(1)热水器中的水吸收的热量Q c水=4.2X10 3J/ (kg C)(2)热水器5小时内接收到的太阳能E;(3)热水器的效率；(4)若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧多少千克煤气？ ( q煤=4.2X107J/kg，假 设煤气燃烧放出的热量全部被水吸收)【答案】(1) 8.4 X10 6J (2) 2.1 X107J (3) 40% (4) 0.2kg【解析】【详解】(1)可知热水器中的水吸收的热量是Q C

21、km水 t 4.2 103J/ kg C 50kg 40 c 8.4 106J(2)由题意可知，热水器 5小时内接收到的太阳能是E 5 4.2 106J 2.1 107J(3)由上述可知，热水器的效率是Q100% E8.4 106J厂 100% 40%2.1 107J(4)设需要完全燃烧煤气的质量是m煤，则这些煤气放出的热量是Q放q煤m煤，由于煤气燃烧放出的热量全部被水吸收，即Q放Q ,可求得煤气的质量是m煤8.4 106J4.2 107J/kg0.2kg答：(1)热水器中的水吸收的热量是8.4 106J；(2)热水器5小时内接收到的太阳能是2.1 107J;(3)热水器的效率是40% ;(4

22、)若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧煤气质量是0.2kg 。10.混合动力汽车具有节能、低排放等优点，成为汽车研究与开发领域的重点，某新型混合动力汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池向车轮输送能量，当需要高速行驶或蓄电池电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电，车速与所受阻(1)汽车牵引力做的功；(2)若所用燃料的热值为 4.5 X 10 7J/kg，测试过程中消耗8kg燃料(假设燃料完全燃烧)则放出的总热量是多少？(3)内燃机的效率.【答案】(1) 1X108J (2) 3.6X10 8J (3) 42%【解析】【分析】【详解】(1)由图可知，汽车牵引力F=f=4000

23、N,通过的距离为 s = vt = 50km/hX0.5h =25km =2. 5X104m 汽车牵引力做的功W =Fs= 4000NX 2.5 X 10 4 m = 1X10 8J；(2)放出的总热量是 Q =qm= 4.5 X 10 7 J/kg x 8kg = 3.6 X10 8J;(3)蓄电池内能增加量AE=10喔5. 12X 10 8=0. 512X 108J,内燃机的效率n o ,O11 .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1kg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，参数如表格所示)，爱探究的小明

24、通过手机上网查到便携式燃气炉的热效率为30%丁烷气体的燃烧效率为90%野炊地水的温度为 25C,当地气压为1标准大气压.水的比热容为4.2X103J/ (kg C),锅的比热容为 0.8X103J/ (kgC)(1)完全燃烧0.1kg的丁烷气体可以放出多少焦耳的热量？(2)需多少焦耳的热量，才能使合金锅内2kg的水温度升高50 C?(3)如果燃气炉以最大火力工作，一瓶燃气最多能持续燃烧1.4h ,这样能够把质量为多少千克的水烧开？品名便携式丁烷气炉1.88kg (不含气瓶)型号WZL-168-A尺寸343X284X 113mm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150g/h

25、(最大火力时)气瓶规格(尺寸/容量)品名总质量净质里主要成分热值神州354g350g丁烷9X 107J/kg【答案】(1) 9X106J (2) 4.2X105J (3) 16.2kg 【解析】【详解】(1)完全燃烧0.1kg的丁烷气体可以放出的热量：Q放=mq=0.1kg x9X10 7J/kg=9 X106J;(2)使合金锅内2kg的水温度升高50c吸收的热量：Q吸 1=C1m4t=4.2 X103J/ (kg?C) X 2kgX 50C =4.2 X 10 5J；(3)燃气炉以最大火力工作时，燃气消耗的质量为：m气=0.15kg/h X1.4h=0.21kg ,由题知，丁烷气体的燃烧效率

26、为90%则燃气燃烧时所放出的热量：Q=Q 放 X90%=m 气 qx90%=9< 107J/kg x 0.21kg x 90%=1.701x 10 7J ,又知道便携式燃气炉将其燃气燃烧所放出能量的30烟给水加热，则水吸收的热量：Q=Q x 30%=1.701x 10 7J x 30%=5.103x 10 6J,由Q®=cm t得能烧开水的质量：Q25.103 106Jm* =3=16.2kg .c t 4.2 10 J/ kg? C (100 C-25 C)答：(1)完全燃烧0.1kg的丁烷气体可以放出9X106J的热量；(2)需4.2 X 105J的热量，才能使合金锅内2k

27、g的水温度升高50C ;(3)如果燃气炉以最大火力工作，一瓶燃气最多能持续燃烧1.4h ,这样能够把质量为16.2kg的水烧开.12 .某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为Sm2, 一个冲程活塞在气缸中移动的距离是Lm满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为PkPa,飞轮1s转动N周，当汽油机满负荷工作时(不计摩擦与机器散热)，1h消耗汽油VL(汽油密度为pkg/m3,汽油热值为qJ/kg) 求：(2)汽油机的效率.【答案】(1) 500 pSLNW; (2) 1.8 10 pSLN 100%. Vq【解析】【详解】(1)燃气对活塞的平均压力F=px 103Pax Sm2=pSx 103 N ,一个

28、做功冲程中燃气对活塞做的功W=FL=pSLx 103 J ,飞轮每转两圈对外做功一次，所以1s内飞轮转N周，对外做功 N次,所以1s内，燃气2对活塞做的总功W总=W< N = pSL x 103 x N J= 500 pSLNJ ,22汽油机的功率P=Wi 500 pSLNJ =500pslnwt 1s(2)消耗VL汽油放出的热量Q放=mh油q汽油=p汽油V汽油q汽油=p VqX 10-3J,汽油机1h做的功W忌,1=P»x 3600s=1.8 x 106pSLNJ ,汽油机的效率1.8 106 pSLNJ3100%=Vq 10 J1.8 109 pSLN 100% .Vq答：

29、(1)汽油机的功率是500pSLNW/;(2)汽油机的效率是18_ 9 一10 pSLN c, 100% .Vq36“ 1.6”、“1.8” 或 “2.0” 等字样,13 .晓欣同学看到一些小汽车的尾部都标有“0.8”他上网查询得知这是汽车发动机“排气量”的数值。所谓排气量就是发动机汽缸的工作容积，是指所有汽缸内活塞从下止点到达上止点所扫过的容积之和。一般情况下发动机 的“排气量”越大，功率越大。汽车发动机每一个工作循环要经历四个冲程，带动曲轴转动2周。现有一辆小轿车发动机排气量为V L,最大功率为P kW,当该发动机以最大功率工作时间为tmin时，曲轴的转速为 nr/min 。汽油机工作时的

30、最佳空燃比（即空气p kg/m3,汽和燃油的质量比）为k:1 ,若发动机在最大功率时汽油和空气的混合密度为油的热值为q J/kg 。请计算：这台发动机在最大功率时的热机效率。1.2 108P(k 1)X 100%Vnq这台发动机在最大功率时1min内发动机做的有用功:Wr=PX 103W< 60s=6PX 104J ,热机每个工作循环曲轴转两圈，在1min内转动nr,吸入汽油和空气的混合气-次,2汽油机工作时的最佳空燃比（即空气和燃油的质量比），1汽油占其中的,k 11min内发动机消耗汽油的质量为:m= p V = p kg/m3x Vx 10-3n3x n x -2 kVn1 2(k

31、1)X10-3kg,1min内汽油完全燃烧放出的热量:W = n x 10-3 kg x qJ/kg= 2(k 1)Vnq2(k 1)X10-3J,这台发动机在最大功率时的热机效率:6P 104 Jn=W总Vnq 102(k 1)3J1.2108 P(kVnq1)X100%1.2 108P(k 1)答：这台发动机在最大功率时的热机效率为Vnq1 义 100%14.某小型汽油发电机外形如图所示，其实质是利用一个汽油机带动一个发电机来发电.该发种电机铭牌部分数据如下表所示，根据表中的数据求：发动机（汽油机）发电机型号XGQF5.0型号XGQF5.0额定功率8.3kW额定输出功率5kW噪声73db额

32、定输出电压220V连续运行时间8h额定频率50Hz强制水冷四冲程自动电压保护(1)在允许的连续运行时间内，发电机以额定功率输出，能够提供的电能是多少度？(2)已知汽油的热值是 q = 4.6Xl0 7J/kg ,密度是0.71 X103kg/m3,设该汽油机的效率为35%则该汽油发电机油箱的容积至少需要多大？(3)汽油发电机将内能转化为电能的效率是多少？【答案】(1) 40 (2) 20.9L (3) 21.1%【解析】【分析】(1)已知发电机的额定功率和连续工作时间，根据公式P F的变式，可求发电机能够提供的电能；Wr 用时 t(2)已知汽油的热值和效率，根据公式100% 100%可求消耗的

33、汽油Q放Vq体积；(3)先计算出1小时产生的电能，已知产生的电能和机械能，二者之比就是汽油发电机将 内能转化为电能的效率。【详解】(1)发电机能够提供的电能W电 P电t 5kW 8h 40kW h 40度故能够提供的电能是 40度。(2)根据P W tm, Q放 mq得，汽油机的效率VWt 用% t100% 100%QVq则油箱的最小容积:38.3 10 W 8 3600s3337 0.0209m20.9L 0.71 103kg/m3 35% 4.6 107J/kg故油箱的最小容积为20.9L 。(3)汽油发电机将内能转化为电能的效率100%嗜tVq100%100%5000W 8 3600s2

34、0.9 10-3m3 0.71 103kg/m3 4.6 107J/kg21.1%则汽油发电机将内能转化为电能的效率为21.1%。答：(1)在允许的连续运行时间内，发电机以额定功率输出，能够提供的电能是40度;(2)该汽油发电机油箱白容积至少需要 20.9L ;(3)汽油发电机将内能转化为电能的效率是21.1%。15下图是某型号家用洗碗机的外形图，其部分参数如下表所示。这种洗碗机标准洗涤的工作过程是：先打开进水阀使水箱内进水，再通过电加热管将水箱内的水加热至设定温度， 然后电动机带动水泵将水箱中的热水抽出，通过喷水管冲洗洗碗机内的餐具。额定电压频率设定水温220V50Hz70 C(1)若某次标

35、准洗涤时先打开进水阀使水箱内进水10kg,再通过电加热管将进水加热，吸收了 2.1 X106J的热量后加热到了设定的水温，则进入水箱中的水的初温是多少？ ( c 水=4.2X103J/ (kg?C)(2)若本次标准洗涤时电加热管的加热效率是87.5%,加热时间为25min,则电加热管的加热功率是多少 W(3)若本次标准洗涤整个工作过程共用时75min,共消耗的电能是 0.8kW?h,则洗碗机内的电动机功率大约是多少W【答案】(1) 20C; (2) 1600VV (3) 160W【解析】分析：(1)知道水吸收的热量、水的质量、末温以及比热容，根据Q吸cm(t t0)求出水的初温；(2)利用Q%

36、求出电加热管消耗的电能，再根据 p 曳求出电加热管的功率;_ W P 一求得tWt(3)根据消耗的总电能及电加热管消耗的电能求出电动机消耗的电能，由电动机的功率。解答：(1)由Q吸cm(t tj可得，水箱中水的初温:.Q 吸 rcLt0 t 70ccm2.1 106J3- s4.2 10J/(kg?C) 10kg20 C ；(2)由里可得，电加热管消耗的电能：W1W2.1 106J87.5%2.4 106J ,电(3)洗碗机总共消耗的电能:0.8kW ?h心、2.88 106J ,电动机工作时消耗的电台匕 目匕：W2 W总皿 2.88106 J 2.4 106J 4.8 105J ;电动机的功

37、率:P2_ 5W24.8 10 Jt275 25 60s160W 。答:(1)进入水箱中的水的初温是20 C；25 60s加热管的功率：P 她 2.4 10 J 1600W ；(2)电加热管的加热功率是1600VV(3)洗碗机内的电动机功率大约是160W【点睛】本题是有关电热的综合计算题目，涉及到吸热公式、电功公式、效率公式、电功率公式的应用，正确的计算出电动机消耗的电能和工作时间是关键。16 .如图是某家用电热水器的简化电路图，温控开关S可根据水温自动切换加热和保温两种状态，R、R是发热电阻，热水器主要参数如下表。水的比热容为4.2X103J/ (kg?C)额定电压220V加热功率2000W

38、容积30L保温功率800W(1) R的阻值为多大；(2)水箱中装满初温为 25c的水，加热使温度升高到55 C,水需要吸收多少热量;(3)在上述加热状态下，热水器正常工作35min需消耗多少电能？加热效率是多少。【答案】(1) 36.3(2) 3.78X10J; (3) 4.2 X106J, 90%。【解析】【详解】U 2(1)当开关S跳至a触点位置时，只有电阻 R接入电路，电阻值较小，根据 P 可R知，此时电功率较大，电热水器处于加热状态，由U 2P 可知，R的阻值:R丈时热2(220V)2r , 小，(- 24.2 ，当开关S跳至b触点位置时,2000W两电阻串联，总电阻较大,电功率较小,

39、电热水器处于保温状态，则保温功率:嗑温,即：800W=Ri R22(220V)24.2 R解得 R=36.3 ;(2)已知电热水器的容积 V= 30L=30dmf= 0.03m3,由 m可知，水的质量：Vm p v= 1.0 x I03kg/m3x 0.03m3= 30kg,水吸收的热量：Q= cmt = 4.2X103J/ (kg?C) X 30kg X (55C-25C) = 3.78 X 106J；W -，(3)由P 不可得，加热状态下，热水器正常工作35min需消耗电能：W P加热 t = 2000W< 35X 60s = 4.2 X 106J。加热效率: 100%= 3.78?

40、106 J 100% 90%。W4.2?10 J答：(1) R的阻值为36.3(2)水箱中装满初温为 25c的水，加热使温度升高到55 C,水需要吸收3.78 X 106J的热量；(3)在上述加热状态下，热水器正常工作35min需消耗4.2 x 106J电能，加热效率是90%17 .图中是某太阳能热水器，向其中注入 5L的水，阳光照射一段时间后，水温从 10c升高 到50Co水的比热容是 4.2 X 103J/(kg C ,水的密度是1.0 X 103kg/m3)。试求：(1)这段时间内该热水器中水吸收的热量是多少？(2)如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧多少 m3的天然气；(天然气

41、的热值为8.4 X 10 7J/m3,天然气完全燃烧放出的热量全部给水吸收)(3)如果这些水改由一个加热功率为1000W的电加热器来加热，要使水温从 10c升高到50c需要加热35分钟，则这个电加热器的加热效率是多少？【答案】(1)这段时间该热水器中的水吸收的热量为8.4X105J；(2)如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧 0.01m3;(3)这个电加热器的加热效率是40%解答：(1)水的质量是：？= ?= 1 Xl03kg/m3 x5 x10- 3m3= 5kg ；水吸收的热量：？?吸=?水？(？-?0)=4.2X103J/(kg?C) X5kgX(50C-10C)=8.4 x 1

42、05J;(2)由题意可知，？?放=?吸=8.4 X105J,?5 ,则由？?放=?导需要完全燃烧天然气的体积：?=卞=-73=0.01m3；"人?8.4 X10 J/m(3)电加热器加热产生的热量是：？= ?= 1000WX 35 x 60s = 2.1 X106J；?8.4 X105J电加热器的加热效率是：?= . X100%=21x1M X 100%=40%答：(1)这段时间该热水器中的水吸收的热量为8.4X105J；(2)如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧0.01m3;(3)这个电加热器的加热效率是40%18 .在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中，用酒精灯给烧杯中

43、的水加热，烧杯中盛有20 C、质量为100 g的水，在一个标准大气压下加热至沸腾，假如完全燃烧酒精3 g。水的比热容为 4.2 X103J/(kg ),酒精的热值为 3.0 X107J/kg求：(1)水吸收的热量是多少？(2)此过程中酒精灯烧水的热效率。(3)若改用功率为200瓦的热得快加热到沸腾，至少要加热多长时间。【答案】3.36 104J; 37.3%; 2.8min【解析】【详解】(1) 一个标准大气压下水的沸点为100C,即需将水加热至 100C,水吸收的热量：Q吸 cm t t04.2 103J/(kg C) 0.1kg (100C 20c) 3.36 104J,374(2)3g酒

44、精完全燃烧释放的热量：Q放 mq 3 10 kg 3.0 10 J/kg=9 10 J；4Q3.36 104J酒精灯烧水的热效率： 100% 4- 100% 37.3% ;Q9 104J(3)若改用功率为200瓦的热得快加热到沸腾，至少要加热：_ _4Q 3.36 10 JP 200W168s=2.8min 。答案：3.36 1 04J; 37.3%； 2.8min。19 .西安市部分公交车用天然液化气为燃料，其主要成分就是甲烷，热值为3.6 X 107 J/m3.如果一辆公交车满载乘客时总质量是6x103 kg,那么10 m3甲烷气体完全燃烧产生的能量可供公交车满载时以 36 km/h的速度

45、匀速行驶100 min .匀速行驶中公交车受到的平均 阻力为车重的0.05倍，(g取10 N/kg )求：(1)这段时间内公交车牵引力所做功的功率.(2)若10 m3的甲烷气体完全燃烧所产生的能量被水完全吸收，则能将多少千克的水从0 C加热到刚沸腾.c水=4.2X103J/ (kg-C),结果保留一位小数(3)这段时间内公交车发动机的效率是多大？【答案】3X10 4 W1071.450%【解析】解答：(1)公交车满载时的重力：G总=m总g = 6X103kgX10N/kg = 6X10 4N,因公交车匀速行驶时处于平衡状态是，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，公交车受到的牵引力：F=f=0

46、.05G总= 0.05 X6X 10 4N= 3000N,公交车匀速行驶的速度：v=36km/h =10m/s,这段时间内公交车牵引力所做功的功率：P= W= Fs =Fv= 3000NX 10m/s=t t3X104VX (2) 10ml的甲烷气体完全燃烧所产生的能量：Q放 = Vq=10m!X3.6 X107J/m3=3.6 X108J,由题知，水吸收的热量 Q吸= Q放=3.6 X108J,标准大气压下水的沸点为100C,由Q吸 = cmt可得，加热水的质量:Q放 3.6 108JC R 4.2 103J/ kg*C100 c 20 c= 1071.4kg； (3)由P= W可得，这段时

47、间内公交车牵引力所做的功: t1.8 108J3.6 108JX 100%= 50%W= Pt'W X 100%=、放3X104W< 100X60s=1.8 X10 8J,这段时间内公交车发动机的效率：Y=点睛：(1)知道公交车满载乘客时的总质量，利用G= mg求其总重力，公交车匀速行驶时处于平衡状态是，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，二力大小相等，根据F=f=0.05G求出牵引力的大小，又知道公交车行驶的速度，利用P=Fv求这段时间内公 t t交车牵引力所做功的功率；(2)利用Q = Vq求10m3的甲烷气体完全燃烧所产生的能量，而水吸收的热量 Q吸=Q放，知道水的初温和末温，

48、 再利用Q吸=cmAt求水的质量；(3)利W用W= Pt求这段时间内公交车牵引力所做功，再利用效率公式Y= 求这段时间内公交车发动机的效率.20 .如图为汽油机做功冲程的示意图，若某型号单缸四冲程汽油机的活塞直径为60mm(面积近似取S= 3.0 X10-3R),活塞冲程长度为 L= 0.06m,某种工作状态下做功冲程燃气的平均压强为p= 1.0 x 106 Pa,活塞以n= 1 380次/min做往复运动.(1)汽油机1min对外彳功 、次.(2)汽油机在此工作状态下的功率是多少 ?(3)如果此工作状态下每分钟消耗20g汽油，那么汽油机把内能转化为机械能的效率是多少? (q汽油= 4.6 X

49、107j/kg ,不计摩擦)【答案】6902070W13.5%【解析】(1)燃气对活塞的压力为F pS 1 106Pa 3 10 3m2 3000N 一次做功为W FL 3000N 0.06m 180J活塞以n= 1 380次/min作往复运动,则活塞每分钟做11380 690 次 2则一分钟所做的总功为：W 690 180J 124200J汽油机在此工作状态下的功率为2070WW 124200J:P -t 60s(2)每分钟汽油燃烧释放的热量为37mq 20 10 kg 4.6 10 J / kg一一 一 59.2 10 J内能转化为机械能的效率W100%Q124200J9.2 105J10

50、0%13.5%故答案为：690 2070W 13.5【点睛】(1)功就等于燃气对活塞的压力和活塞冲程长度的乘积，求出做功一次所做的功乘以次数，就是一分钟做的功，再除以时间就是功率.(2)求出燃料燃烧时得到的内能，用Q mq得出，再求出每分钟转化的机械能即可.21 .如图甲是某学校使用的电开水器，乙图是简化电路( R、尾都是加热电阻).当加入冷水后，开关接1位置，电开水器处于加热状态，将水烧开后，开关自动跳转到2位置,电开水器处于保湿状态，电开水器额定电压为 220V,容量为50L,加热功率为5.5kW. c74. 2X103J/ (kg?C),求：R， 乙(1) R的电阻;(2)将水箱装满20

51、c的水加热到沸腾(标准大气压下)，水吸收的热量；(3)加满水烧开后，电开水器处于保温状态时，若无人接水，水每分钟放出的热量为6X104J,为保持水温不变，计算电阻用的阻值.【答案】(1)R的电阻为8.8(2)将水箱装满20c的水加热到沸腾(标准大气压下)，水吸收的热量为1.68 X 10 7J； (3)为保持水温不变，电阻R2的阻值为39.6 Q .【解析】试题分析:解：(1) S接1时，电路为1的简单电路，电路中的总电阻最小，电功率最大，饮水机处于加热状态;由尸二上可得,R_ (220F)25500甲=8.8 Q .(2)水的体积：V=50L=50dm=0.05m3,由p =m/V可得，水的

52、质量：m=p V=1.0X 10 3kg/m3x 0.05m3=50kg ,水吸收的热量：Q®=cm(t -tc)=4.2X103J/ (kg?C) X 50kgX (100C - 20C) =1.68 X 10 7J.R= t=w(3)若无人接水，水每分钟放出的热量为6X104J,则根据 Wt得:RX 60s=48.4 Q ,6x 10*fF当S接2时，两电阻串联，饮水机处于保温状态；R=R- Ri=48.4 Q - 8.8 Q =39.6 Q .答：(1) Ri的电阻R为8.8Q; (2)将水箱装满20c的水加热到沸腾(标准大气压下) 水吸收的热量为1.68 X 10 7J； (3)为保持水温不变，电阻R2的阻值为39.6考点：密度、热量、电功和电功率的计算22.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 1kg的合金锅、一台如图甲所示的便携式丁烷气炉(内置一 瓶新的燃气，参数如表格所示)，爱探究的小明通过手机上网查到便携式燃气炉的热效率为30%，丁烷气体的燃烧效率为 90%野炊地水的沸点为 96C,测出当地水的温度为 26C, 水的比热容为 4.2X103J/ (kg?C),锅的比热容为 0.8X