第十三章 专题训练(二) 热学计算（课时作业）-2021-2022学年九年级物理全一册【课时A计划】沪科版（安徽）

专题训练(二)　热学计算 类型1　直接计算物理量的大小 1.为研究不同物质的吸热能力,某同学用两盏完全相同的酒精灯,分别给质量均为0.5 kg、初温相同的水和另一种液体同时加热,记录加热时间和升高的温度,根据记录的数据作出了两种液体的温度随时间变化的图像,如图所示。已知水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃),且另一种液体的比热容小于水的比热容。 (1)根据图像判断图中甲、乙两种物质哪一种是水? (2)加热到第4 min时,水吸收的热量是多少? (3)另一种液体的比热容是多少? 解:(1)乙物质是水。 (2)加热到第4 min时,水吸收的热量 Q水吸=c水m水(t2-t1)=4.2×103 J/(kg·℃)×0.5 kg×(40 ℃-10 ℃)=6.3×104 J (3)水和液体的质量相同,即m水=m液 都加热4 min,水和另一种液体吸收的热量相同 即Q水吸=Q液吸,即c水m水Δt水=c液m液Δt液 另一种液体的比热容 c液=×4.2×103 J/(kg·℃)=3.15×103 J/(kg·℃) 类型2　涉及热平衡的计算 物体之间发生热传递时,如果没有热量损失,高温物体放出的热量就等于低温物体吸收的热量,即Q吸=Q放,这个关系被称为热平衡方程,依据这个关系式,可以计算相关物理量的大小。 2.工人师傅为了测量锅炉内温度,将质量为1000 g的铁钉放在锅炉内,一段时间后取出来,迅速放到质量为5 kg、温度为20 ℃的冷水中,达到热平衡后两者的共同温度为50 ℃,忽略热量损失[铁的比热容为0.46×103 J/(kg·℃),水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]。求: (1)水吸收的热量; (2)锅炉内的温度(取整数)。 解:(1)水吸收的热量Q吸=c水m水(t水-t0水)=4.2×103 J/(kg·℃)×5 kg×(50 ℃-20 ℃)=6.3×105 J (2)由题意可知,铁钉放出的热量完全被水吸收,则铁钉放出的热量Q放=Q吸=6.3×105 J 由Q放=cm(t0-t)可得,锅炉的温度 t0锅炉=+50 ℃≈1420 ℃ 类型3　涉及效率的计算 燃料燃烧放出的热量(或其他能量)被物质部分吸收,此时就存在着效率问题:(1)火烧水(或物质吸收其他能量)时,效率η=×100%=×100%。(2)燃料做功时,效率η=×100%=×100%。 3.五一期间,小明爸爸利用家中汽车进行了自驾旅游。汽车以120 km/h的速度匀速行驶了2 h,从油量指示表上估计出消耗汽油约16 L。汽油的密度ρ=0.75×103 kg/m3,汽油的热值q=4.6×107 J/kg,小明从物理书上了解到汽油机的效率约为30%。求: (1)16 L汽油完全燃烧放出的热量; (2)汽车发动机输出的有用功; (3)汽车匀速行驶过程中所受的阻力。 解:(1)消耗汽油的体积 V=16 L=16 dm3=16×10-3 m3 根据ρ=可知,汽油的质量 m=ρV=0.75×103 kg/m3×16×10-3 m3=12 kg 汽油完全燃烧放出的热量 Q放=mq=12 kg×4.6×107 J/kg=5.52×108 J (2)由η=×100%可得,汽车发动机输出的有用功 W有=ηQ放=30%×5.52×108 J=1.656×108 J (3)汽车行驶的路程 s=vt=120 km/h×2 h=240 km=2.4×105 m 由W=Fs可知,汽车的牵引力 F==690 N 因为汽车匀速行驶,所以汽车所受的阻力 f=F=690 N 1 / 1 $