2024年中考物理（沪粤版）二轮复习专题特训：热学综合计算

专题特训　热学综合计算 类型一　公式Q=qm及Q=cmΔt的运用 1. (2021·河池)为保障全校师生饮水安全,学校安装了热效率达到80%的现代化高效节 能锅炉,每天可以提供1.0×103kg开水,已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),优质煤的热值为3.0×107J/kg,则: (1) 1.0×103kg的水温度从20℃升高到100℃,至少需要吸收多少焦耳的热量? (2) 每天至少需要完全燃烧多少千克优质煤? [解析](1) 由题意可知:水吸收的热量Q吸=cm水Δt=4.2×103J/(kg·℃)×1.0× 103kg×(100℃-20℃)=3.36×108J。 (2) 由η=×100%可得:优质煤完全燃烧放出的热量Q放=== 4.2×108J;由Q放=mq可得:需要完全燃烧优质煤的质量m煤===14kg。 2. (2022·曲靖模拟)由于油价上涨,燃油性价比升高,性能优越的油电混合动力汽车得 到消费者的青睐。油电混动小汽车的汽油机既向车轮提供动力,又向蓄电池充电,同时蓄电池又将部分能量通过驱动电机向车轮输送。某油电混动小汽车加上2kg的汽油匀速直线行驶。(假设汽油完全燃烧,且忽略蓄电池和电机的热损失,g取10N/kg, q汽油=4.6×107J/kg) (1) 质量为2kg的汽油完全燃烧释放出的热量是多少? (2) 汽油燃烧放出热量的40%用于驱动汽车行驶和蓄电池充电,其中向蓄电池充电的能量E为1.34×107J,则驱动汽车行驶的能量是多少? (3) 若前进时功率为2×104W,求汽车在燃油提供驱动力的情况下,可以行驶的时间。 [解析](1) 汽油完全燃烧释放出的热量Q放=mq汽油=2kg×4.6×107J/kg=9.2×107J。 (2) 由η=×100%可知:用于驱动汽车行驶和蓄电池充电的总能量W=ηQ放=40%× 9.2×107J=3.68×107J,驱动汽车行驶的能量W机械=W-E=3.68×107J-1.34×107J= 2.34×107J。 (3) 由P=可知:汽车在燃油提供驱动力的情况下,可以行驶的时间t== =1170s。 类型二　热平衡方程的应用 3. 温度不同的两个物体相互接触后会发生热传递现象,若不计热量的损失,则当两个物 体的温度相同时,热传递停止,即达到热平衡状态,在此过程中高温物体放出的热量等于低温物体所吸收的热量,即Q放=Q吸。已知甲容器盛有初温为20℃的水100g,乙容器盛有初温为50℃的水50g。现把甲、乙两容器中的水相互混合,不考虑热量损失,则混合后达到热平衡时的温度是多少?[c水=4.2×103J/(kg·℃)] [解析]设达到热平衡时的温度为t,若不考虑热量损失,则Q吸=Q放,c水m水1(t-t1)= c水m水2(t2-t),4.2×103J/(kg·℃)×100×10-3kg×(t-20℃)=4.2×103J/(kg·℃) ×50×10-3kg×(50℃-t),解得t=30℃。 4. (2022·上海徐汇校级段考)网上曾热销一种“55°杯”,称“能很快将开水变成适 饮的温水,而后又能将凉水变成适饮的温水”。为破解此中秘密,某中学物理小组设计了如图所示的模型。设此杯内胆中被封存着300g水,室温为20℃;现向杯中倒入200g、100℃的开水,忽略内胆及空间的热能消耗,热平衡后:[c水=4.2×103J/(kg· ℃)] (1) 杯内水温为多少? (2) 饮用后迅速将200g室温矿泉水倒入该杯,摇一摇,矿泉水的温度将上升至多少? [解析](1) 忽略内胆及空间的热能消耗,则有Q放=Q吸。由Q= cmΔt可得4.2×103J/(kg·℃)×0.2kg×(100℃-t1)= 4.2×103J/(kg·℃)×0.3kg×(t1-20℃),解得t1=52℃。 (第4题) (2) 迅速将200g室温矿泉水倒入该杯,摇一摇,矿泉水的温度可升至t2,则有4.2×103J/(kg·℃)×0.3kg×(52℃-t2)=4.2×103J/(kg·℃)×0.2kg×(t2-20℃),解得t2=39.2℃。 类型三　热机效率的计算 5. 如图甲所示,向盒内滴入数滴酒精,再将盒盖盖紧,然后按动电火花发生器的按钮,看 到盒盖飞出去了。在此过程中,酒精燃烧后燃气的　　　能转化为盒盖的　　　能。图　　　　(选填“乙”或“丙”)中汽油机的工作过程与这一实验过程中能量的转化是一致的,而另一幅图所示的工作过程叫　　　　冲程。若某四冲程汽油机在工作时的转速为3600r/min,则每秒有　　　　个做功冲程。若该汽油机的效率为30%,完全燃烧10kg的汽油放出的热量可以对外做功　　 　　J。(汽油的热值为4.6×107J/kg)  内 机械 丙 压缩 30 1.38×108 [解析]电火花发生器打火时,酒精气