2024年中考物理（人教版）二轮复习专题特训：热学的综合计算

专题特训　热学的综合计算 类型一　热值与热效率 1. （2022·太原尖草坪校级月考）有朋自远方来，烧一壶热水，拈些许茶叶，置于瓷制器皿中，用沸水冲泡，这是山东人独有的待客之道。如果用酒精炉烧水，将质量为2kg、温度为20℃的水加热（标准大气压下），需完全燃烧40g酒精，酒精炉的效率为70%，已知c水＝4.2×103J/（kg·℃），q酒精＝3.0×107J/kg。 （1） 求40g酒精完全燃烧放出的热量。 解：（1） 1.2×106J （2） 水升高的温度是多少？ 解：（2） 由η＝×100%可得， 水吸收的热量Q吸＝Q放η＝1.2×106J×70%＝8.4×105J， 由Q吸＝cmΔt可得，理论上水升高的温度Δt＝＝＝100℃， 因标准大气压下水的沸点为100℃，且沸腾时温度不变， 所以，水实际升高的温度为100℃－20℃＝80℃ 2. （2021·衡阳）“五一”期间，小明一家驱车外出旅游，如图所示，当车经过高速路段A点路标时，时间是8点15分；当车经过高速路段B点路标时，时间是8点45分。假设汽车在上述行驶过程中做匀速直线运动，受到的阻力为1 150N，消耗的汽油为3kg。求：（汽油的热值为4.6×107J/kg） （1） 汽车从A点到B点的平均速度。 解：（1） 72km/h （2） 汽车在行驶过程中牵引力做的功。 解：（2） 汽车匀速行驶时受到的牵引力等于其受到的阻力，F＝f＝1 150N，汽车在行驶过程中牵引力做的功W＝Fs＝1 150N×36 000m＝4.14×107J （3） 汽车发动机的效率。 解：（3） 汽油完全燃烧放出的热量Q＝mq＝3kg×4.6×107J/kg＝1.38×108J，则发动机的效率η＝×100%＝×100%＝30% 3. 认识自然，亲近自然。学校组织学生到农庄进行社会实践活动，小明携带一个质量为1kg的合金锅、一台便携式丁烷气炉（内置一瓶新的燃气，参数如表所示）。爱探究的小明通过手机上网查到便携式燃气炉的热效率为30%，丁烷气体的燃烧效率为90%，活动地点水的沸点为96℃，测出当地水的温度为26℃。[水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），锅的比热容为0.8×103J/（kg·℃）] 表　一 品　名 便携式丁烷气炉 质　量 1.88kg（不含燃气瓶） 型　号 WZL－168－A 尺　寸 343mm×284mm×113mm 用　途 野外用 点火方式 电子点火 使用燃气 液化丁烷气 燃气消耗量 150g/h（最大火力时） 表　二 品　名 总质量 净质量 主要成分 热　值 燃气瓶 354g 250g 丁　烷 9×107J/kg （1） 完全燃烧0.1kg的丁烷气体可以放出多少焦的热量？ 解：（1） 9×106J （2） 需要多少焦的热量，才能使合金锅内2kg的水温度升高50℃？ 解：（2） Q＝Q水吸＋Q锅吸， Q水吸＝cm水Δt＝4.2×103J/（kg·℃）×2kg×50℃＝4.2×105J， Q锅吸＝c'm'Δt＝0.8×103J/（kg·℃）×1kg×50℃＝4×104J， Q＝4.2×105J＋4×104J＝4.6×105J （3） 如果燃气炉以最大火力工作，一瓶燃气最多能持续燃烧1.4h，这样能够把质量为多少千克的水烧开？（结果保留一位小数） 解：（3） 燃气炉以最大火力工作时， 消耗燃气的质量m气'＝0.15kg/h×1.4h＝0.21kg， 由题知，丁烷气体的燃烧效率为90%，则燃气燃烧时所放出的热量 Q1＝Q放'η1＝Q放'×90%＝m气'q×90%＝0.21kg×9×107J/kg×90%＝1.701×107J， 又由题知便携式燃气炉将其燃气燃烧所放出能量的30%用来给水加热，则水吸收的热量Q2＝Q1η2＝Q1×30%＝1.701×107J×30%＝5.103×106J，由Q吸＝cmΔt得能烧开水的质量m水'＝＝≈17.4kg 类型二　热值与热机效率 4. （2022·镇江期中）氢气－汽油发动机使用氢气和汽油两种燃料来工作，可进行自由切换，氢气和汽油的热值分别取q氢气＝1.5×108J/kg、q汽油＝4.5×107J/kg。某司机驾驶使用上述发动机的轿车沿平直公路从甲地到乙地，甲、乙两地相距225km，出发时油箱内汽油的质量为25kg。设氢气和汽油在汽缸内均完全燃烧，轿车行驶中所受阻力恒定，发动机输出的能量全部用来驱动轿车行驶，全程分两个阶段，如图所示： 阶段一：轿车使用氢燃料从甲地出发，以25m/s的速度匀速行驶1h后到达丙地，此过程中轿车牵引力的功率为20kW，在使用氢燃料的情况下，轿车发动机的效率为50%。 阶段二：从丙地开始，由于氢气不足，司机切换汽油作为燃料，轿车仍以25m/s的速度匀速行驶，到达乙地时油箱内剩余汽油的质量为15kg。求： （1