沪科版九年级物理专项素养综合练(一)热学计算专题课件

专项素养综合全练(一)热学计算专题1.(新课标·科学推理)(2022湖北宜昌中考)小丽用相同的电加

热器分别对质量为0.2kg的水和0.3kg的另一种液体进行加

热,得到的实验数据如图所示,则水在16min内吸收的热量为

J,另一种液体的比热容为

J/(kg·℃)。[c水=

4.2×103J/(kg·℃)]类型一比热容的相关计算2.52×1041.4×103解析

由图可知,水在0~16min内的初温t0=10℃,末温t=40℃,16min内水吸收的热量:Q吸水=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×

0.2kg×(40℃-10℃)=2.52×104J;另一种液体加热8min吸收

的热量:Q吸'=

Q吸水=

×2.52×104

J=1.26×104J;由Q吸'=c液m液(t液-

t液0)得:1.26×104

J=c液×0.3kg×(50℃-20℃),解得:c液=1.4×

103

J/(kg·℃)。2.(新课标·科学推理)(2024河南镇平期中)质量为10kg的水温

度从50℃降低到30℃放出的热量,全部被冰吸收,冰的温度

升高了10℃,求冰的质量是多少?[c水=4.2×103J/(kg·℃),c冰=

2.1×103J/(kg·℃)]解析

水放出的热量:Q放=c水m水(t0-t)=4.2×103J/(kg·℃)×10kg

×(50℃-30℃)=8.4×105J,冰吸收的热量:Q吸=Q放=8.4×105

J,由

Q=cmΔt可知,冰的质量:m冰=

=

=40kg。

3.(2024重庆七中期中)如图1所示,A、B是两个底部装有完全

相同的加热器的容器,加热器产生的热量90%可以被容器中

的液体吸收,已知加热器每秒钟放出热量1000J。现将甲、

乙两种液体分别倒入A、B容器中,其中甲液体的比热容为2×

103J/(kg·℃);让两个加热器同时开始工作,60s后停止加热,然

后立即将质量为2.7kg的合金球迅速放入乙液体中(从球放

入到达到热平衡不计热损失),它们的温度随时间变化图像如

图2所示。(1)加热20s时,乙液体吸收的热量为多少;(2)甲液体的质量为多少;(3)合金球的比热容为多少?解析

(1)加热20s时,加热器放出热量:Q放=1000J/s×20s=2×

104

J;乙液体吸收的热量:Q乙吸=Q放×90%=2×104

J×90%=1.8×104

J;(2)A、B是两个底部装有完全相同的加热器的容器,故加热

20s时,甲液体吸收的热量等于乙液体吸收的热量:Q甲吸=Q乙吸=

1.8×104

J,甲液体的质量:m甲=

=

=0.3kg;(3)由图乙可知,加热60s乙液体升高的温度:Δt乙升=60℃-10

℃=50℃,加热60s乙液体吸收的热量:Q乙吸‘=3Q乙吸=3×1.8×

104J=5.4×104J;合金球放入乙液体后,乙液体放热时降低的温度:Δt乙降=60℃-

40℃=20℃,合金球放入乙液体后,乙液体放出的热量:Q乙放=

c乙m乙Δt乙降,则两过程中乙液体放出的热量与其吸收的热量的

比值:

=

=

=

=

,所以:Q乙放=

Q乙吸'=

×5.4×104J=2.16×104J;从球放入到达到热平衡不计热损失,则Q球吸=Q乙放=2.16×104J,由图像可知,合金球放入乙液体后,合金

球的温度从20℃升高到40℃,则合金球升高的温度:Δt球升=

40℃-20℃=20℃,由Q=cmΔt可得,合金球的比热容:c球=

=

=400J/(kg·℃)。类型二热值的相关计算4.(跨学科·物理学与日常生活)(2023安徽泗县期中)一个成年

人参加一次长跑,身体消耗的能量为6.63×106J,这些能量相

当于完全燃烧170克的脂肪放出的热量,则脂肪的热值为

J/kg。3.9×107解析

由Q=mq可得脂肪的热值:q=

=

=3.9×107J/kg。5.(跨学科·物理学与日常生活)(2021湖北宜昌中考)小明学习

了燃料的热值后,很想知道家中使用的天然气的热值是多少,

但在教材的燃料热值表中没有查阅到。于是,他在家里将装

有2kg水的水壶放到天然气灶上去烧,用温度计测量水从

20℃加热至80℃的过程中,观察到天然气表的数字变化了

0.035m3。他通过上网查阅得知天然气灶的效率约为36%,

已知水的比热容c水=4.2×103J/(kg·℃)。求:(1)在这个过程中水吸收了多少热量?(2)请你帮小明算出天然气的热值。解析

(1)在这个过程中水吸收的热量Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×

103J/(kg·℃)×2kg×(80℃-20℃)=5.04×105J。(2)天然气完全燃烧放出的热量Q放=

=

=1.4×106

J,天然气的热值q天然气=

=

=4×107

J/m3。类型三热机效率的相关计算6.(2024山东济南章丘期中)一辆小轿车以某一速度在平直路

面上匀速行驶100km,消耗汽油10L,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

4.6×107J/kg,密度为0.7×103kg/m3,则以下说法正确的是

(

)①小轿车是将机械能转化为内能的机器②这些汽油完全燃烧放出的热量为3.22×108J③汽车消耗的有用热量即有用功为9.66×107JA.只有①②正确

B.只有②③正确C.只有①③正确

D.①②③均正确B解析

①小轿车是将内能转化为机械能的机器,故①错误;②

消耗汽油的体积:V=10L=10dm3=1×10-2

m3,行驶100km消耗

汽油的质量:m=ρV=0.7×103

kg/m3×1×10-2

m3=7kg;这些汽油

完全燃烧放出的热量:Q放=mq=7kg×4.6×107

J/kg=3.22×108

J,

故②正确;③根据η=

×100%可得用来驱动汽车做的有用功:W有用=ηQ放=30%×Q放=30%×3.22×108

J=9.66×107

J,故③正确。故选B。7.(2023湖北荆州中考)某燃气热水器将20L的水从20℃加热

到70℃,完全燃烧了0.21m3的煤气。水吸收的热量是

J,该燃气热水器烧水的效率是

。[已知水的比热容为4.2×103J/(kg∙℃),水的密度为1.0×103kg/m3,

煤气的热值为4×107J/m3]4.2×10650%解析

水的质量m=ρV水=1.0×103

kg/m3×20×10-3m3=20kg,水

吸收的热量Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg∙℃)×20kg×(70℃-

20℃)=4.2×106J;这些煤气完全燃烧放出的热量Q放=qV=4×

107J/m3×0.21m3=8.4×106J,热水器烧水的效率η=

×100%=

×100%=50%。8.(新素材·现代科技)(2024安徽合肥包河期中)“运-20”是

我国自主研制的大型运输机,它的发动机是一种热机,在气缸

中燃烧航空煤油,同时从喷口向后高速喷出燃气,使发动机获

得向前的推力。如果“运-20”在高空中飞行时所受到的恒

定水平推力为F,在推力F作用下,以720km/h的速度沿水平方

向匀速航行1h,需要燃烧航空煤油4.8t。已知飞机发动机提

供的机械功率是3.2×107W,航空煤油的热值为4.0×107J/kg。

求:(1)在上述航行1h内,航空煤油完全燃烧释放的热量;(2)在上述航行过程中,发动机所获得水平推力F的大小;(3)在上述航行过程中,该飞机发动机的热机效率。解析

(1)航空煤油完全燃烧放出的热量:Q放=qm=4.0×107J/kg×4800kg=1.92×1011J;(2)飞机发动机提供的机械功率是3.2×107

W,v=720km/h=

200m/s,根据P=

=

=Fv可知,水平推力F=

=

=

1.6×105N;(3)飞机发动机做的有用功:W=Pt=3.2×107W×3600s=1.152×

1011J,该飞机发动机的热机效率:η=

×100%=

×

100%=60%。9.(2024重庆大渡口巴渝学校期中)完全燃烧100g酒精所放

出的热量有70%被质量为10kg初温为60℃水吸收,[已知酒

精的热值为3.0×107J/kg,水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]求:(1)100g酒精完全燃烧放出的热量;(2)水吸收的热量;(3)水最终的温度(一个标准大气压下)。解析

(1)100g酒精完全燃烧放出的热量:Q放