内能和内能的利用综合计算

1、内能和内能的利用综合计算1、某太阳能热水器，向其中注入 50kg的水，阳光照射-段时间后，水温从10c升高到50c.试求：(1)这段时间该热水器中的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m的天然气(天然气的热值是X 107J/m3)(3)如果这段时间该太阳能热水器接收到太阳辐射的热量是X107J,则这段时间该热水器的效率是多少2、管道天然气因使用方便而备受人们青睐，丽丽家在用管道天然气烧水时，将 2kg水从20c烧至100 C,用去燃气.已知家用燃 气灶的效率为50%. c水= X103J/ (kg? )试求：(1)水吸收的热量；(2)液化气的热值.3、在西部

2、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.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X105J,如果这些能量被 50kg的干泥土所吸收，那么，可使温度为7c的干泥土的温度升高到多少CC 干泥± = X103J/ (kg?C)4、为了倡导低碳生活，太阳能热水器被广泛应用于现代生活。小星家的太阳能热水器，水箱容积是200L。小星进行了一次观察活动：某天早上，他用温度计测得自来水的温度为20 C,然后给热水器水箱送满水，中午时“温度传感器”显示水箱中的水温为70C。请你求解下列问题：(p水= x103Kg/m3、c水= X103J/ (kg

3、?C) ) (1)水箱中水的质量；(2)水吸收的热量；(3)请你简述太阳能热水器的优点和缺点。5、某品牌太阳能热水器的容积为100L,其装满水后在太阳的照射下水温从20c的升高到40 C,不计热量的散失.(1)求热水器中的水吸收的热量.水的比热容c=X103J/ (kg. C) (2)要完全燃烧多少体积的煤气可以产生相同的热量(煤气的热值q=X107J/m3)6、太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，下表是小明家的太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息：太阳照射时间/h装水量/kg吸热板面积/m2水升高的温度/ C水的比热容/J -(kg )-1太阳辐射功率/J -(吊 h)-11010

4、050X 103X 106其中太阳辐射功率是指1h内投射到1 m2面积上的太阳能(1)水在10h内吸收多少热量(2)如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧多少 雨的天然气(天然气的热值为x107J/m,天然气完全燃烧放出的热量全部给水吸收)(3)该太阳能热水器的能量转化效率是多大7、？当今太阳能热水器已经在广安城乡用得非常普遍了，如图所示。已知某太阳能热水器在冬季有效日照时段里，能将8 C、100L水加热到38 C。请解答：水的比热容为x 103 J/ (kgC),水的密度为x 103 kg/m3 (1)热水器中水的质量是多少(2)在此 过程中，水吸收了多少热量(3)若此期间太阳辐射到热

5、水器的热量为X 107 J,则该热水器的效率是多少8、三峡水电站是世界上最大的水力发电站，年均发电量预计为8. 5X1010kWV- h,这些电能将送往江苏、上海等九省市，所以人们说“三峡可照亮半个中国”。专家介绍：三峡水电站的年发电量，相当于一个每年消耗5X101°kg煤的火力发电站的年发电量，而且是廉价、清洁、可再生的能源。(1)已知煤的热值为2. 9X107J/kg,求5X101°kg煤完全燃烧将放出的热量。(2)向大气中排放过量的二氧化碳等温室气体是造成“温室效应”的主要原因。三峡水电站与同等供电量的火力发电站相比，每年将少 排放二氧化碳1 . 2X1010kg,已

6、知在通常情况下二氧化碳气体的密度为1. 98kg/m3,求这些二氧化碳气体在通常情况下的体积约为多少m3。(3)设火力发电站在单位时间内产生的电能为E,它在这段时间内所消耗的燃料完全燃烧所产生的热量为，求火力发电站的效率。9、杨洋同学家原来是用液化石油气烧水的（每天至少用65c的热水100kg）,参加“探究性学习”活动后,在老师的指导和同学们的帮助下，制作了一台简易的太阳能热水器.。这台热水器 6月份平均每天可将100kg水从15c升高到65 CO （ 1）若液化石 油气的热值为8. 0X107J/kg ,改用太阳能热水器后，6月份平均每天可节约液化石油气多少千克液化石油气燃烧放热的 70%皮

7、水吸收、C水=4. 2X103J/ （kg - C） （2）使用太阳能热水器比使用燃料烧水，除了节约能源外，还有哪些优点（至少写出两点）10、泰安中科环保电力有限公司是一家焚烧生活垃圾的发电厂，它每年通过焚烧垃圾可生产出亿千瓦时的电能.假若燃烧1 t生活垃圾可以放出X 1010J的热量，则这些热量可以在一个标准大气压下将多少 kg的水由20 C加热到沸腾c水= X103J/（kg ）11、2016年5月，中国首批“电电气”新能源公交汽车在常州使用.它既可以用充电桩充电，也可以用车辆顶部的太阳能电池板 为车辆辅助充电，还可以使用天然气，当蓄电池电力储存不够时，就用燃气发动机为汽车提供动力，太阳能

8、电池板每天能向着蓄电池充入10kW?h20kW?h的电能.已知蓄电池消耗的电能有90%专化为汽车前进所做的功，天然气完全燃烧时产生的内能有30%转化为汽车前进所做的功，天然气热值为x107J/kg ,该车行驶时受到的阻力为x 103N.（1）当车辆以72km/h匀速行驶时，牵引力的功率为多少（2）太阳能电池板提供的电能每天最少能让汽车匀速行驶多少距离（3）若汽车使用太阳能电池板提供的电能，则每天最多可以节约天然气的质量为多少12、高速铁路的广泛应用使人们的出行更加便捷.放假期间，铭铭与家人乘坐高铁从葫芦岛到沈阳游玩.如图是他们乘坐的“和 谐号”高铁列车，下表是它的部分参数.（ g=10N/kg

9、）满载时总质量1000t车轮与铁轨接触总面积最高时速360km/h（1）满载的列车停在水平轨道上时，对轨道的压强是多少？（2）葫芦岛至沈阳的路程为 270km.若列车以最高时速行驶，从葫芦岛到沈阳需要多长时间？列车从胡芦岛到沈阳实际运行，设列车在水平轨道上做匀速直线运动，所受阻力是其满载时重力的倍，此过程中牵引力的功率是多少 ？（3） “和谐号”运行.1km耗电x 108J,若这些电能全部由燃烧柴油来获得，列车行驶1km需要消耗多少千克柴油?（q柴油= x107J/kg）13、按照规定，我国载货车辆的轮胎对地面的压强应控制在7X105Pa以内.某型号货车部分参数如表所示.王师傅在执行一次运输任

10、务时，开着装满沙子的货车在一段平直的公路上匀速行驶15km. （g取10N/kg,沙子的密度为x 103kg/m3,燃油的热值为x107J/kg ）自重6X 104N冬轮个数10，个轮胎触地面积3x 102m工厢容积10m请解答该货车在本次运输过程中的下列问题：（1）通过计算判断该货车是否超载（2）货车在这段公路上行驶时所受阻力为车总重的倍，这段时间内货车牵引力所做的功是多少（3）货车在这一过程中消耗燃油 4kg,其热机效率是多少14、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。某新型的电能过低时，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可以给蓄电池充电

11、。车速与所受阻力的关系如图18所示。在某次测试中，由内燃机提供能量，汽车以50km/h的速度匀速行驶了，同时蓄电池的电能增加了x107J,求：（1）汽车牵引力做的功；（2）若所用燃料的热值是X 107J/kg ,测试过程中消耗8kg的燃料（假设燃料完全燃烧），则放出的总 热量是多少（3）内燃机工作时转化成电能的效率。参考答案一、计算题1、(1)水吸收的热量：Q吸=c水m (t 3) =X103J/ (kg?C) x 50kg x (5010) =X106J.(2)由题意可知，Q放=Q« = X 106J,- Q 放=mqQ 诚心4 乂1:需要完全燃烧天然气的体积：v= , = 二=.

12、(3) 热水器接收到太阳辐射的热量Q=x 107J,Q吸心J:这段时间该热水器的效率：n = Q x 100%£. 8X 1 O,J x 100%=30%2、解：(1)水吸收的热量： Q«=cm (t10) =X103J/ (kg?) x 2kgX=x105J;可得,液化气燃烧放出的热量:X 106J;根据Q放=Vq可知，Q 触 L344X1 匹液化气的热值 q= V = U. 0336m'=4X107J/m3.答：(1)水吸收的热量为X 105J;(2)液化气的热值为 4X107J/m3.3、10C4、解：(1)热水器水箱送满水时，水的体积：V=200L=,根据“

13、一可得：水的质量 m=p V=x 103kg/m3x=200kg； ( 3 分)(2)水吸收的热量：Q 吸=cmA t= X 103J/ (kg?) X 200kg X (70C-20C)= X107J; （3 分）(3)优点：节约能源无污染。缺点：把水加热到预定温度需要较长的时间或受天气影响的制约.(2分)(只要答案合理，优缺点各答对一条即可。)5、【考点】热量的计算；热平衡方程的应用.【分析】(1)知道水的体积，利用密度公式求水的质量，又知道水的比热容、水的初温和末温，利用吸热公式Q-cmAt求水吸收的热量；(2)若不计热量的散失，即 Q吸=Q放，利用Q放=Vq求需要完全燃烧的煤气.【解答

14、】解：(1)太阳能热水器中的水质量：m=p V=1C3kg/m3x 100x 10 3m3=100kg,水吸收的热量：、吸=5 ( t to)=x 103J/ (kg? C) X 100kg X (40C 20C)=X 106J ;(2)由于不计热量的散失，则 Q«=Qm,由Q放=qV可得:Q旗 8. 4X1 心Jv=4,0X107J/rn3=.答：(1)热水器中的水吸收的热量是x 106J；(2)要完全燃烧的煤气可以产生相同的热量.6、(1)。网& = 4.2，10血工50=2.1工1。叮一，,= 1.68 > 1CS x 2.5 xlOJ =4.2 xlO7 J3)

15、7、(1)太阳能热水器中水的体积V=100 L=100 dm 3= m3,由 p =可得，水的质量 m= p V=x 103 kg/m3 x m3=100 kg 。(2)在此过程中，水吸收的热量Q 吸=cm (t10)= X103J/ (kg?C) x 100 kg x (38 C 8 )=x 107 Jo(3)该热水器的效率7Y=鼠.x 100 %=西与$ & 0 第 X 100 %=30 %。a <n QK. 45X10% 1X10W, RWL 1%8、9、375kg?无污染？安全？光能取之不尽10、解：根据公式 Q吸 = cm(t旌)得，m= x 104 kg ?11、【分

16、析】(1)汽车匀速行驶，根据二力平衡条件可得牵引力的大小，已知汽车的速度，根据P=Fv求牵引力的功率；(2)已知太阳能电池板每天充入的最少电能，利用效率公式求出转化为的有用功，再根据W=F抹出汽车行驶的最小距离；(3)利用效率公式和太阳能电池板充入的最多电能求出此时转化为的有用功，再根据热机效率的公式求出天然气完全燃烧放出的热量，最后利用 Q放=mq求出天然气的质量.【解答】解：(1)汽车的速度：v=72km/h=20m/s,因为汽车匀速行驶，所以汽车的牵引力：F=f= x 103N,牵引力的功率： P=Fv=x 103NX 20m/s=x 104W(2)根据题意可知，太阳能电池板每天充入的最

17、少电能：W电小=10kW?h=10K x 106J=x 107J ,已知电能转化为汽车前进所做的功的效率71=90%所以，电能转化为的有用功：W=W电小X 7 1=X 107J X 90%=X 107J,根据W=Fs可得，汽车匀速行驶的最小距离：s小=WX 107JX 103N=9000mX(3)根据题意可知，太阳能电池板每天充入的最多电能：W电大=20kW?h=2O< X 106J= X 107J ,此时电能转化为的有用功：W =W电大X 71 1=X 107J x 90%=X 107J ,已知天然气完全燃烧时产生的内能转化为汽车前进所做的功的效率72=30%设天然气完全燃烧放出的热量

18、为Q成，若这些有用功由燃气发动机来提供，则有：Q放 x ri 2=Wt',所以Q放=WT 2X 107J30%8 .=X 10 J ,根据Q放=mq可得，需要天然气的质量：m=Q放qX 108Jx 107J/ kg=,即可以节约天然气的质量为.答：(1)当车辆以72km/h匀速行驶时，牵引力的功率为x104VV9000m(2)太阳能电池板提供的电能每天最少能让汽车匀速行驶的距离为(3)若汽车使用太阳能电池板提供的电能，则每天最多可以节约天然气的质量为.【点评】本题是一道电学、热学和力学的综合题，需要从题中获取有用信息，正确理解转化效率的含义是解题的关键.360kni/| (方法一)*

19、0 75tlF / = 0.0IG - Q.01Jc10?N«iafN 2x10*01-2.p 梆 2,7 rO'*j 7* i <5*10* W I <5 m 3 6 0 0s*1(方法二):=/ « 0.0 IG 3 0 0 J w IOTN* o1 N f 2 Okm70 ,. 一 18 Qkm/h«J Dm /aP 三 Fv( - IO'Nh5UeAs = 5m0W131 0坳=郎=LQ75 M IO*J 12、。餐 1 075x 1 Olj-?-J,J* 0T j/kg皆 i(l 加强 t .23 » 10Tpe(i)需要柴油，$kg,仁时间是0.75h .牵引力的功率聚九j Hw13、【考点】压强的大小及其计算；功的计算；热机的效率.【分析】(1)知道装满沙子的体积，利用m=P V求装满沙子时沙子的质量；利用G=m球沙子的重力；车对路面的压力等于车和沙子的总重，求出受力面积，利用 p=£求车对路面的压强，和所控制的最大压强比较得出该货车是否；(2)利用f