第十四章 内能的利用热量的综合计算（专题训练）-2020-2021学年九年级物理全一册同步测试（人教版）

第十四章 内能的利用 热量的综合计算 专题训练 1．液化石油气的热值高达4.6×107 J/kg，一些不法商贩为谋取暴利，常将液化石油气与价格低廉、热值仅为2.9×107 J/kg的二甲醚混合装入钢瓶内销售给客户．常州市质监局对某液化石油气站销售的瓶装燃气进行检测：将质量为100 kg、初始温度为31 ℃的水装入容器内，用高效炉灶燃烧瓶内燃气加热容器中的水直至100 ℃恰好沸腾，瓶内燃气消耗了0.84 kg.通过高效炉灶，水能吸收燃气完全燃烧释放热量的75%.已知水的比热容为c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，问： (1)瓶内燃气的热值是多少？ (2)该液化石油气站销售的瓶装液化石油气有无掺混二甲醚？ 【答案】(1) 4.6×107 J/kg(2)通过计算得出的瓶内燃气的热值正好等于液化石油气的热值，即q＝q石油气＝4.6×107 J/kg；故该液化石油气站销售的瓶装液化石油气没有掺混二甲醚． 【解析】 (1)水吸收的热量： Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg×(100 ℃－31 ℃)＝2.898×107 J 燃气燃烧放出的热量： Q放＝＝3.864×107 J ＝ 瓶内燃气的热值： q＝＝4.6×107 J/kg ＝ (2)通过计算得出的瓶内燃气的热值正好等于液化石油气的热值，即q＝q石油气＝4.6×107 J/kg；故该液化石油气站销售的瓶装液化石油气没有掺混二甲醚． 2．某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10 kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线．若在6 min内完全燃烧了2 kg的煤，水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，煤的热值约为3×107 J/kg.求： (1)煤完全燃烧产生的热量； (2)经过6 min时间加热，水所吸收的热量； (3)煤炉烧水时的热效率． 【答案】(1) 6×107 J (2) 2.52×106 J (3) 4.2% 【解析】 (1)煤完全燃烧产生的热量Q放＝mq＝2 kg×3×107 J/kg＝6×107 J； (2)Q吸＝cmΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×10 kg×60 ℃＝2.52×106 J； (3)煤炉烧水时的热效率η＝×100%＝4.2%。 ×100%＝ 3．(2019·聊城)2019年5月6日，聊城首批30辆氢燃料新能源公交车投放使用。氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是22世纪最理想的能源，[c氢=4.2×107J/（kg•℃）；q氢=1.4×108J/kg）求： （1）质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量； （2）若这些热量全部被质量为200kg，温度为15℃的水吸收，则水升高的温度； （3）某氢能源公交车以140kW的恒定功率做匀速行驶，如果0.3kg的氢燃料完全燃烧获得热量的焦耳数和公交车所做的功相等，则这些热量能让该公交车匀速行驶多长时间。 【答案】（1）4.2×107J （2）50℃ （3）300s 【解析】 （1）0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量： Q=mq=0.3kg×1.4×108J/kg=4.2×107J； （2）水吸收的热量：Q吸=Q放=4.2×107J，由Q吸=cm△t得水升高温度： △t= =50℃； = （3）公交车所做的功：W=Q放=4.2×107J， 由P= =300s。 =得公交车行驶时间：t= 4．（2019·宜昌）近年来，宜昌市着力打造生态能源示范村，新增太阳能热水器4000多台。如图所示某太阳能热水器接收太阳能的有效面积为3m2，假设某天有效光照时间为6h，每平方米太阳的平均辐射功率为2.4×106J/h，将热水器内初温为15℃的水温度升高到70℃．（太阳能热水器的工作效率为50%） （1）家用燃气热水器的工作效率为60%，把相同质量的水从15℃加热到70℃，使用太阳能热水器可节约多少千克液化石油气？（液化石油气的热值为4×107J/kg） （2）人们利用太阳能，除了转化为内能之外，还有“光电转换”，即利用　 　将太阳能转化为电能；还有“光化转换”，即通过　 　将太阳能转化为化学能。 【答案】（1）0.9千克 （2）太阳能电池（光伏电池）；光合作用（植物） 【解析】 （1）太阳能热水器接收太阳能： W太＝2.4×106J/（h•m2）×6h×3m2＝4.32×107J， 太阳能热水器的工作效率为50%，由η=×100%得，水吸收的热量： Q吸＝η1W太＝50%×4.32×107J＝2.16×107J， 都把相同质量的水从15℃加热到70℃，则水吸收的热量相同，且家用燃气热水器的工作效率为60%， 则由η=×100%得，液化石油气完全燃烧放出的热量： Q放==3.6×107J， = 由Q放＝mq得，需要燃烧液