专题16 内能计算压轴培优专题训练-2022-2023学年九年级全一册物理《压轴挑战》培优专题训练（人教版）

专题16 能内计算压轴培优专题训练（解析版） 1．小华同学家原来是用液化石油气烧水的，最近家里刚买了一台太阳能热水器，小华阅读说明书了解到，这台太阳能热水器在晴好天气时，平均每天可将100kg水温度从15℃升高到65℃。[液化石油气的热值为7.0×107J/kg，水的比热容是4.2×103J/（kg•℃）] （1）这台热水器中的水平均每天吸收多少热量？ （2）若液化石油气燃烧时放出热量的60%被水吸收，改用太阳能热水器后，平均每天可节省液化石油气多少千克？ 【解答】解：（1）水吸收的热量： Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×100kg×（65℃﹣15℃）＝2.1×107J； （2）由η＝得， 液化石油气完全燃烧时放出热量： Q放＝＝＝3.5×107J， 由Q放＝mq得， 节约液化石油气的质量： m气＝＝＝0.5kg。 答：（1）这台热水器中的水平均每天吸收2.1×107J热量； （2）平均每天可节省液化石油气0.5kg。 2．为了探究某物质在固态和液态时的吸热能力，小芳同学用酒精灯（火焰大小保持不变）均匀加热0.4kg该种固体，根据实验数据绘制出的图线如图所示。通过查阅资料已知该物质液态（BC阶段）时的比热容为3×103J/（kg•℃）。 （1）该物质在B点时的内能　大于　（大于/小于/等于）在A点时的内能； （2）求该物质在BC段共吸收了多少热量？经测量BC阶段消耗热值为3.0×107J/kg的酒精10g（酒精完全燃烧），求在BC阶段的热转化效率为多大？ （3）该物质在固态（OA阶段）时的比热容为多大？ 【解答】解： （1）该物质在熔化过程中吸收热量、温度不变，是晶体，因此该物质在B点时的内能大于在A点时的内能； （2）由图象知，在第6min水的温度为50℃，在第10min的温度为90℃， 则该物质在BC段吸收的热量为：Q吸＝cm△t＝3×103J/（kg•℃）×0.4kg×（90℃﹣50℃）＝4.8×104J； 10g酒精完全燃烧放出的燃料为：Q总＝mq酒精＝0.01kg×3.0×107J/kg＝3×105J， 则η＝＝×100%＝16%； （3）物质从O到A用时2min，从A到B用时4min，物质在固态（OA阶段）时吸收的热量等于BC段吸热的一半，所以物质在固态（OA阶段）时吸收的热量Q吸′＝Q吸＝×4.8×104J＝2.4×104J， 由Q吸＝cm△t可得： c＝＝＝1.5×103J/（kg•℃）。 故答案为：（1）大于；（2）该物质在BC段共吸收了J4.8×104J的热量？在BC阶段的热转化效率为16%； （3）该物质在固态（OA阶段）时的比热容为1.5×103J/（kg•℃）。 3．在1标准大气压下，质量为500g，初温为20℃的水吸收1.89×105J的热量，求水升高的温度。（c水＝4.2×103J/（kg•℃）） 【解答】解： 由Q吸＝cm△t可得水吸热后升高的温度： △t＝＝＝90℃， 水的初温t0＝20℃，末温t＝20℃+90℃＝110℃， 在1标准大气压下，水的沸点为100℃， 水沸腾后温度不再升高，则水的温度会升高到100℃。 则水实际升高的温度为100℃﹣20℃＝80℃。 答：水升高的温度为80℃。 4．在一标准大气压下，质量为2kg温度是30℃的水吸收了6.72×105J的热量后，其温度为多少℃？水的比热容为4.2×103J/（kg•℃） 【解答】解： 由Q吸＝cm△t得，理论上水温度变化量： △t＝＝＝80℃， 水的终温：t＝△t+t0＝80℃+30℃＝110℃， 在一个标准大气压下，水的沸点为100℃，水的温度可以升高到100℃。 答：水的温度为100℃。 5．在一个标准气压下，某热水器内盛有42℃的水10kg，吸收了2.52×106J的热量后，这些水的温度能升高到多少摄氏度？[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]。 【解答】解： 由Q吸＝cm△t可得水吸热后升高的温度： △t＝＝＝60℃， 水的初温t0＝42℃，末温t＝60℃+42℃＝102℃， 在1标准大气压下，水的沸点为100℃， 水沸腾后温度不再升高，则水的温度会升高到100℃。 答：这些水的温度能升高到100℃。 6．用同一酒精灯完成冰熔化实验，其温度﹣时间图象如图所示。冰的质量为100g，已知ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃），不考虑对水加热时质量的变化。求： （1）冰完全熔化后水的体积； （2）从18min到22min的时间段内，水吸收的热量； （3）冰的比热容。 【解答】解： （1）冰完全熔化为水，质量不变，则m水＝m冰＝100g； ρ水＝1.0×103kg/m3＝1g/cm3， 由ρ＝可得，冰完全熔化后水的体积： V水＝＝＝100cm3； （2）由图象可知，18m