专题06 内能、热量计算问题（原卷版）

专题06内能、热量计算问题

【知识储备】

一、热量定义：在热传递过程中传递的那部分能量

C比热

Q=cmAt、m物体的质量

初末、曰差［当物体吸热时，可表示为&=（1-1（））

11ntt［当物体放热时，可表示为&=（to-i）

热平衡定义：热平衡，指一个处于任意平衡状态的系统，QvQ放

二、热值定义：单位质量的某种燃料完全燃烧后所放出的热量（用字母”建表示）

注意：热值是物质的一种特性单位：出

物理意义：表示每IKg的某种燃料完全燃烧后所放出的热量是多少J

计算：Q®=mq

QI【专题突破】

1.小洛想知道自己上到9楼克服重力做的功究竟多大，已知她的体重为500N,每层楼高为

3m,她从1楼步行上到9楼（8个楼间距）,用时2min,请你帮她计算：

（1）她上楼克服重力做的功是多少？做功的功率是多少？

（2）完全燃烧多少立方米天然气放出的热量，与小洛克服重力做的功相等？如果这些热

量的35%被水吸收，能使一瓶0.5kg的水温度升高多少摄氏度？［已知天然气的热值是3.0

X107J/m3,水的比热容是4.2X1（）3〃（kg・℃）］

2.在探究犷散快慢与温度的关系的实验中要用到热水，小宇为了能够较好的保持热水的温

度,使用了一个容量为500mL的保温杯带了一满杯温度为90C的热水到学校，保温杯杯

内底面积为20cm之，杯中水深30cm,小学家到学校距离为1800m,他从家骑车到学校用

时6分钟，到校后测量热水温度为80℃。问：

(1)小宇从家骑车到学校的平均速度是多少？

(2)在小宇上学的路上水散失的热量有多少？

(3)保温杯正放在水平桌面上时，水对杯底的压力有多大？

3.2022北京冬奥会期间，“绿衣”大巴车为运动员、工作人员、志愿者等提供接驳服务，成

为一道亮丽风景线。大巴车的总质量为11.53轮胎与地面的接触总面积OSn?。该车利

用氢燃料电池驱动电动机工作，在平直公路上以72km/h的速度匀速行驶时，电动机的额

定功率为84kW。若水的比热容为4.2X103j/(kg・℃),氢气的热值为L4Xl()8j/kg,g取

10N/kg,求：

(1)质量为200kg的水吸收0.3kg的氢完全燃烧放出的热量升高的温度。

(2)大巴车静止在水平地面上时，对地面的压强。

(3)大巴车匀速行驶lOmin的路程和电动机所做的功。

4.一款无人驾驶汽车在测试时以72km/h的速度，在平直的公路上匀速行驶了4.5km,消耗

汽油lkgo汽油机的效率为30%,废气带走的能量占汽油完全燃烧放出的热量的42%,

那么,在这段行驶过程中(q^=4.5X107J/kg)求：

(1)在1标准大气压下，假如这些废气带走的能量全部被质量50kg,温度为20℃的水

吸收，水温能升高到多少摄氏度？

(2)汽车在上述路段行驶时，发动机的输出功率为多少kW?

5.如图是一种常见的饮水机结构剖面图，控水槽内浮体A与阀门B固定相连，当A恰好

浸没时阀门B关闭，A未浸没时B略有下降，桶内水流入控水槽中。已知浮体A的体积

为40cn?,阀门B的横截面积为Icn?,忽略A、B的重及大气压强影响，求：[水的比热

容为4.2X1()3J/(kg.℃),g取10N/kg]o

(1)若热胆中储水1kg,加热管将其从初温20c加热到100C,这些水吸收的热量是多

少？

(2)浮体A浸没时所受浮力为多大？

(3)浮体A浸没时阀门B受到的压强是多少？

冷水;

开关一用工一热水开

——执胆

6.工匠用钢铁打制刀具时，有一个重要流程叫“淬火”，即把打制成型的刀具放入火炉中充

分般烧，然后将其迅速放入水中骤冷。现有•成型合金钢制刀具，质量为1kg,在常温20℃

时放入温度为836℃的火炉中煨烧足够长时间，再浸没在质最为5kg,温度为2()℃的水中

冷却，最后与水达到共同温度[不计过程中的热量散失，c水=4.2X103〃(kg・c),—

=0.42X103J/(kg-℃)]o问：

(1)此刀具在火炉中吸收了多少热量？

(2)淬火后•水的温度I为多少摄氏度？

（1）洒水车未装水时静止在水平地面上，对地面的压强是多大？

（2）洒水车空车以36knVh的速度在平直公路上匀速行驶时受到的阻力为800N,贝！这段

时间内泗水车牵引力的功率是多大？

（3）若洒水车发动机的效率为40%,则空车以36km/h的速度匀速直线行驶2km,消耗

燃油的质量是多少？

10.某品牌天然气热水器，铭牌上标有热水产率“10L/min”，即开始加热后每分钟有10L的

热水流出.若流进热水器的水初温为15℃,流出的热水温度为45℃,小明洗一次澡用了

20min,燃气表上的示数由23.912m?变为25.412n?,已知p水=1.0XOkg/m"q气=3.2

X107J/m3；c水=4.2X1（）3J/（kg・℃）.请完成以下问题：

（1）热水器工作过程中，通过的方式增大水的内能，使水的温度升高。

（2）每分钟从热水器内流过的水吸收的热量为多少？

（3）小明洗一次澡消耗的天然气完全燃烧放出的热量为多少？

（4）本次洗澡加热过程中热水器的加热效率为多少？

11.如图甲，小林在一段平直公路上做匀速行驶电动车时，该段路程运动的s・t图像如图

乙；受到的阻力与时间关系如图内所示；已知小林的质量为60kg,电动自行车的质量为

20kg,车轮与地面接触的总面积为4X10?^,行驶时该车电动机的平均功率为200W。

求：

(1)小林骑车时该车对地面的压强；

(2)该车在此路段行驶15s牵引力做功的功率；

(3)该车在15s内消耗的电能转化为机械能的效率。

12.中国已成为世界上拥有汽车最多的国家，汽车出厂时需要进行检测，对图甲所示的汽车

进行检测时，让汽车保持恒定功率在水平路面做直线运动，测得其速度随时间变化的图

像如图乙所示，加速阶段仅用10秒就从静止启动并通过200米的路程。求：

(1)该汽车加速过程的平均速度是多少？

(2)10秒后汽车匀速行驶时,测得其所受阻力为900N,则。〜10s牵引力做功多少？

(3)前10s共消耗汽油20g,已知汽油热值为4.5Xl()7j/kg,则汽车发动机的效率是多

少？

13.假期，小明全家驾车从盈江到芒市游玩，出发前，爱学习的小明收集了相关数据，整理

成下表，请你根据表中数据完成相关计算。(已知：q汽油=4.6XI()7j/kg)

轿车质量(kg)1050

车轮与地面接触总面枳(n?)0.15

盈江到芒市距离(km)150

预设行车速度（km/h）60

行驶1km耗油量（g）50

匀速行驶时受到的阻力（N）2000

（1）轿车静止时对水平地面的压强;

（2）全程行车所需的时间；

（4）匀速行驶时发动机的效率。

14.如图所示为某种型号的多功能洒水车，它空载时的质量为3t,配备了一个内深为1m的

大容量水箱，底部有一个面积为O.OO3m2的放水孔。若多功能洒水车在水平地面上匀速

行驶时受到的阻力恒为总重的0.08倍，某次该车满载（装满）后由静止开始在水平面上

启动，在启动（加速）过程中，发动机消耗100g柴油，测得汽车牵引力的功率及其瞬时

速度随时间的变化情况分别如图甲和图乙所示。已知g=10N/kg,p水=1.0Xl（）3kgM]3,

q柴油=4.0Xl（）7j/kg,燃油完全燃烧。求：

（1）该洒水车满载时，若用质量不计的小钢片从外部堵住放水孔，则需对小钢片施加的

外力至少是多少N?

（2）该洒水车在启动（加速）过程中热机效率是多少？

（3）该洒水车水箱的容积是多少n户？

15.我国水陆两栖飞机“岷龙”AG600试飞机组进行了首次下水滑行。“鳏龙”AG600机身

总长37m,翼展超过机身长度最宽处达到38.8m,整个飞机高12m。空载时的总质量为

423最大起飞重量53.5t,空中巡航时速500公里，最大航程超过5000公里。轮胎与跑

道的总接触面积为06产,为世界上最大的一款水陆两用飞机，可以在陆地和水面上起降。

据报道这架水陆两栖运输机主要是用于消防和水上救援，能