比热容、热量和热机效率计算题提高训练

比热容、热量和热机效率计算题提高训练用某种合金制成的小球，体积为10cm3，当温度从10℃升高到20℃时，吸收的热量为153J，合金的密度为8．5×103kg／m3，比热为0．45×103J／〔kg·℃〕，问小球是空心还是实心的？如果是空心的，空心局部体积是多大？2、完全燃烧42g焦炭所放出的热量，假设有50％被2kg、30℃的水吸收，那么水温可升高多少℃？[c水=4.2×103J/(kg·℃)，q焦炭=3.0×107J/kg，此时外界为1标准大气压]3、随着人们生活水平的日益提高，小汽车越来越多地走进了百姓人家。一辆使用汽油为燃料的小汽车，以72km/h的速度在水平路面上匀速行驶时，发动机的实际功率为20kW。假设小汽车行驶的距离为100km，汽油的热值q＝4.6×107J/kg，小汽车发动机的效率为25％。求小汽车在这段路程中：〔1〕运动的时间；〔2〕发动机所做的功；〔3〕消耗汽油的质量。4、如下图是家庭中所用的一种电水壶的外形及其铭牌，请你根据图中所提供的信息完成以下问题：〔1〕图乙中观察壶内水位的玻璃管利用原理来工作。〔2〕壶中装满水时水位高为10cm，此时水对水壶底的压强是多少？〔3〕把初温为20℃的一满壶水在一个标准大气压下烧开，水需要吸收多少热量?〔4〕在不计热量损失的情况下，电水壶正常工作时烧开一满壶水需要多长时间？(c水=4.2×103J/〔kg·℃〕、g=10N/kg)5、肥胖是人类健康的大敌，跳绳是减肥的方法之一。某人的质量为80kg，跳起时重心升高的平均高度约为5厘米。在晨练中，他在10分钟内跳了800次，〔每千克脂肪提供的能量是J，可用表示，g=10N/kg〕请问在10分钟时间内：〔1〕人克服重力所做的功是多少？〔2〕人克服重力做功的平均功率是多少？〔3〕假设人克服重力做功而消耗的能量只由脂肪提供，在理论上可以消耗多少脂肪？6、一辆汽车，总重为1.2×104N，四个轮胎与地面接触的总面积为0.12m2，该车在平直公路上匀速行驶1h，消耗汽油10L，汽油完全燃烧放出的热量有30％转化为机械能。(汽油的热值为4.6×107J／kg，密度为0.7×103kg／m3，g=10N／kg)求：〔1〕该车静止在水平路面上时，对路面的压强是多少?〔2〕10L汽油完全燃烧放出的热量是多少?〔3〕这段时间内该汽车发动机的功率是多少kW?(功率的计算结果保存小数点后一位)7、随着低碳理念的普及，学校科技小组的同学拟设计一种以太阳能电池驱动的汽车．通过查阅资料得知：肇庆地区太阳光垂直照射时，每平方米太阳能电池板最大可提供150W的电功率．拟设计的太阳能汽车质量是500kg，它在平直路面上最快每秒可行驶15m，行驶过程中所受的平均阻力是车重的0.02倍．该汽车的驱动电机能够将90%的电功率转化为牵引汽车前进的机械功率．假设该车在平直路面上以最高速度行驶，试通过计算答复以下问题〔g取10N/kg〕：〔1〕驱动电机提供的推力是多少牛？〔2〕驱动电机提供的机械功率是多少瓦？〔3〕该车的太阳能电池板面积约为多大？〔计算结果小数点后保存一位数字〕8、2010年12月30日通车的湛徐高速，使得从湛江市区到徐闻县海安港口全程只需约1个小时，从而使雷州半岛的居民从此真正进入湛江市“一小时生活圈”．今年“五·一”期间，爸爸开车带着李兵从湛江市区出发沿湛徐高速到徐闻参观“大汉三墩”景点，汽车(包括车上的人和物品)质量为1.8×103kg，车轮与地面的总接触面积为0.09m2，当汽车以90km/h的速度在平直路面上匀速行驶时，汽车发动机牵引力为1000N，效率为30％，汽油的热值为46×107J／kg(假设汽油完全燃烧，g取10N／kg)．求：〔1〕汽车静止时对路面的压强；〔2〕汽车以90km/h的速度匀速行驶时，牵引力的功率；〔3〕假设汽车按照这种方式行驶，这次旅行全程往返250km，牵引力做的功是多少？李兵应该提醒爸爸至少要加汽油多少kg？参考答案：1、空心，6cm32、70℃3、解析：〔1〕小汽车的速度v＝72km/h＝20m/s，运动的时间t=s/v=100×103m/20m/s=5×103s。〔2〕发动机做的功W=Pt=20×103W×5×103s=1×108J。〔3〕汽油完全燃烧放出的热量Q=mq，又因为Q=W/η，故m=Q/q=W/ηq=1×108J/〔25％×4.6×107J/kg〕=8.7kg。4、解析：〔1〕壶内水位的玻璃管是根据连通器的原理来工作的．〔2〕水对壶底的压强：P=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1.0×103Pa．〔3〕装满水时水的质量：m=ρV=1.0×103kg/m3×1.2×10﹣3m3=1.2kg，烧开水吸收的热量：Q=cm〔t﹣t0〕=4.2×103J/〔kg•℃〕×1.2kg×〔100℃﹣20℃〕=4.032×105J．〔4〕烧开一满壶水的时间：t==≈269s。5、解析：〔1〕人的重力：G=mg=80kg×10N/kg=800N，人克服重力做的总功：W=nGh=800×800N×0.05m=32000J。〔2〕人做功的平均功率：P==≈53.3W。〔3〕由题知，人克服重力做功而消耗的能量只由脂肪提供，即：Q=W=32000J，理论上消耗脂肪质量：m===0.002kg．6、解析：〔1〕知道汽车总重，又在水平路面上，可求汽车对路面的压力，又知道受力面积，利用压强公式求汽车对路面的压强。∵汽车静止在水平路面上，∴汽车对路面的压力：F=G=1.2×104N，汽车对路面的压强：〔2〕〕知道汽油的体积和汽油的密度，利用密度公式求汽油的质量，再利用燃料完全燃烧公式Q放=mq求10L汽油完全燃烧放出的热量。V=10L=0.01m3，汽油的质量：m=ρV=0.7×103kg/m3×0.01m3=7kg，汽油完全燃烧放出的热量：Q放=mq=7kg×4.6×107J/kg=3.22×108J。〔3〕根据“汽油完全燃烧放出的热量有30%转化为机械能”求出有用能量〔发动机做的功〕，再利用功率公式求汽车发动机的功率。发动机做的有用功：W=Q放×30%=3.22×108J×30%=9.66×107J，汽车发动机的功率：答：〔1〕该车静止在水平路面上时，对路面的压强是1×105Pa；〔2〕10L汽油完全燃烧放出的热量是3.22×108J；〔3〕这段时间内该汽车发动机的功率是26.8kW。点评：此题是力学和热学的综合题，考查了学生对密度公式、压强公式、燃料完全燃烧放热公式、功率公式、效率公式的掌握和运用，利用所学知识，计算解决实际问题，学以致用！7、解析：〔1〕驱动电机提供的推力F=f=0.02G=0.02mg=0.02×500kg×10N/kg=100N．〔2〕驱动电机提供的机械功率是P=Fv=100N×15m/s=1500W．〔3〕电功率转化率η===90%，所以该车的太阳能电池板面积约为S≈11.1m2．点评：此题考查推力、功率、面积等的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，此题还告诉我们一定要广泛应用太阳能，太阳能不但节省能源，还可以环保．8、解析：〔1〕汽车静止时对地面的压力为F=G=mg=1.8×103kg×10N／kg=1.8×104N，汽车静止时对地面的压强为2×105Pa。〔2〕汽车以90km/h的速度匀速行驶时，牵引力的功率P=Fv=1000N×25m/s=2.5×104W。〔3〕全程往返约250km牵引力所做的功W=Fs=