内容正文:
24版·物理课件
题型三 计算题
专项二 热学
第二部分 题型突破
1.物理兴趣小组的同学在探究“沙子和水谁的吸热本领大”时,选用了两只完全相同的酒精灯分别给质量都是200 g的沙子和水加热.他们绘制的沙子与水的温度随加热时间变化的图象如图所示.已知c水=4.2×103 J/(kg·℃),问:
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类型1 Q=cmΔt及其变形
(1)图甲和图乙哪个是沙子吸热升温的图象?
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解:由图甲可知,在加热过程中物质的温度一直升高(会超过250 ℃);由图乙可知,在加热过程中物质的温度升高到某一温度时就不再升高(远低于250 ℃).因水的沸点约为100 ℃,且水沸腾时温度不再升高,所以图乙是水吸热升温的图象,则图甲是沙子吸热升温的图象
答:图甲是沙子吸热升温的图象;
(2)加热满2 min时,水吸收了多少热量?
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解:由图乙可知,加热满2 min时,水的温度从20 ℃上升到70 ℃,则水吸收的热量Q水吸=c水m水Δt水=4.2×103 J/(kg·℃)×200×10-3 kg×(70 ℃-20 ℃)=4.2×104 J
答:加热满2 min时,水吸收了4.2×104 J的热量;
(3)沙子的比热容是多少?(结果保留整数)
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解:相同时间内酒精灯燃烧放出相同的热量,则在2 min内
Q沙吸=Q水吸=4.2×104 J
由图甲可知,加热满2 min时,沙子的温度从20 ℃上升到250 ℃,沙子升高的温度Δt沙=250 ℃-20 ℃=230 ℃
沙子的质量m沙=200 g=0.2 kg
沙子的比热容
答:沙子的比热容是913 J/(kg·℃).
2.在标准大气压下,质量为1 kg、初温为20 ℃的水吸收了3.78×105 J的热量后,温度升高到多少?[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
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答:水吸收了3.78×105 J的热量后,温度升高到100 ℃.
3.吃早饭时,妈妈用250 mL的热水给墨墨加热250 g的袋装牛奶.一段时间后,牛奶和热水的温度随时间变化的图象如图所示.求:[已知c水=4.2×103 J/(kg·℃),ρ水=1.0×103 kg/m3,不考虑热损失和质量损失]
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类型2 热平衡Q放=Q吸
(1)热水放出的热量;
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解:热水的体积为V水=250 mL=250 cm3
由ρ= 可知,热水的质量为
m水=ρ水V水=1.0×103 kg/m3×250×10-6 m3=0.25 kg
由图可知热水温度从80 ℃降低到60 ℃,则热水放出的热量为
Q放=c水m水Δt水=4.2×103 J/(kg·℃)×0.25 kg×(80 ℃-60 ℃)=2.1×104 J
答:热水放出的热量为2.1×104 J;
(1)热水放出的热量;
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解:不考虑热量的损失,则牛奶吸收的热量为
Q吸=Q放=2.1×104 J
答:牛奶吸收的热量为2.1×104 J;
(3)牛奶的比热容.
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答:牛奶的比热容为2.1×103 J/(kg·℃).
4.2017年5月,我国在世界上第一次对可燃冰实现安全可控开采.1 m3的可燃冰分解后,可释放出约160 m3的天然气.已知q天然气=2.1×107 J/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃).问:
(1)1 m3的可燃冰释放出的天然气完全燃烧,放出的热量是多少?
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类型3 Q=qm=cmΔt,Q=qV=cmΔt相关计算
解:由题可知,1 m3的可燃冰分解后,可释放出约160 m3的天然气,这些天然气完全燃烧放出的热量
Q=q天然气V=2.1×107 J/m3×160 m3=3.36×109 J
答:1 m3的可燃冰释放出的天然气完全燃烧,放出的热量是3.36×109 J;
(2)这些热量可将多少千克的水从20 ℃加热到100 ℃?
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答:这些热量可将1×104 kg的水从20 ℃加热到100 ℃.
5.小明家使用的是瓶装液化气,每瓶中液化气的质量为20 kg.液化气的热值为5×107 J/kg.问:
(1)1 kg的液化气完全燃烧,放出的热量是多少?
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类型4 与效率相关的热学计算
解:1 kg的液化气完全燃烧,放出的热量是
Q放=qm=5×107 J/kg×1 kg=5×107 J
答:1 kg的液化气完全燃烧,放出的热量是5×107 J;
(2)若整瓶液化气完全燃烧放出的热量的60%被利用,则散失的热量是多少?
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解:整瓶液化气完全燃烧放出的热量是
Q放总=qm′=5×107 J/kg×20 kg=1×109 J
整瓶液化气完全燃烧放出的热量的60%被利用,则散失的热量是Q散失=(1-60%)Q放总=40%×1×109 J=4×108 J
答:若整瓶液化气完全燃烧放出的热量的60%被利用,则散失的热量是4×108 J.
6.(2023·本