上分专题(一) 热学相关计算-【初中上分卷】2024-2025学年九年级全一册物理(人教版)

九年级 人教版 物理 1 热学相关计算 上分专题(一)　 重难上分 – 攻克难点 类型1　热平衡类 类型2　热效率类 类型3　热机效率类 目 录 鼠标轻轻一点，内容立即呈现 1. [2023全国自主招生]将一杯热水倒入盛有冷水的容器中，冷水的温度升高了10 ℃，再向容器内倒入一杯热水，容器中的水温又升高了6 ℃。如果继续向容器中倒 入一杯热水(三次倒入的热水的质量和温度相同，不计热量损失)，则容器中水的温 度会升高(　B　) A. 5 ℃ B. 4 ℃ C. 3 ℃ D. 2 ℃ 类型1　热平衡类 B 1 2 3 4 5 6 7 返回目录 【解析】设热水和冷水的温差为t，热水的质量为m0，冷水的质量为m，由Q吸＝Q放 得，cm0(t－10 ℃)＝cm×10 ℃①，又向容器中倒入一杯质量同为m0且温度相同的热 水，容器中的水温又升高了6 ℃，同理有cm0(t－10 ℃－6 ℃)＝c(m＋m0)×6 ℃②， 则①－②得：6 ℃×cm0＝10 ℃×cm－6 ℃×cm－6 ℃×cm0，解得：m＝3m0，代入 ①式可得，t＝40 ℃。假设将这三杯热水一次性倒入容器中，容器中水的温度升高 了Δt，则由Q吸＝Q放可得：3m0c(40 ℃－Δt)＝mcΔt，解得：Δt＝20 ℃，则倒入第3杯 水后，水温还会上升：20 ℃－10 ℃－6 ℃＝4 ℃。故选B。 1 2 3 4 5 6 7 返回目录 2. [2024安徽蚌埠质检]质量为2 kg的金属块，被加热到200 ℃后放入1 kg、20 ℃的水 中，不计热量损失，达到热平衡后，水和金属块的温度均为50 ℃，已知c水＝ 4.2×103 J/(kg·℃)，求： (1)水吸收的热量； (1)水吸收的热量：Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(50 ℃－20 ℃)＝ 1.26×105 J； (2)金属块内能的减少量； (2)不计热量损失，达到热平衡后，金属块内能的减少量等于金属块放出的热量，也 等于水吸收的热量，则Q放＝Q吸＝1.26×105 J； 1 2 3 4 5 6 7 返回目录 (3)金属块的比热容。 (3)由Q放＝c金m金Δt可得，金属块的比热容：c金＝＝＝ 0.42×103 J/(kg·℃)。 1 2 3 4 5 6 7 返回目录 3. [2023湖南益阳中考]如图所示为某种固体酒精炉，固体酒精炉比液体酒精炉使用 时更安全。为了测定该固体酒精炉的热效率，在炉中放入40 g的固体酒精，当固体 酒精燃烧完后，锅中1 kg的水的温度从20 ℃升高到了70 ℃。已知固体酒精的热值为 1.5×107 J/kg，水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)。 (1)若固体酒精完全燃烧，则放出的热量是多少？ (1)固体酒精完全燃烧放出的热量：Q放＝m酒精q酒精＝40×10－3 kg×1.5×107 J/kg＝ 6×105 J； 类型2　热效率类 1 2 3 4 5 6 7 返回目录 (2)水吸收的热量是多少？ (2)水吸收的热量：Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(70 ℃－20 ℃)＝ 2.1×105 J； (3)固体酒精炉的热效率是多大？ (3)固体酒精炉的热效率：η＝×100％＝×100％＝35％； (4)请写出固体酒精炉热效率不高的一个原因。 (4)固体酒精不能完全燃烧，而且加热过程中有热量损失，使得固体酒精炉热效率不 高(合理即可)。 1 2 3 4 5 6 7 返回目录 4. [2024辽宁大连质检]用天然气灶给常温下3 kg的水加热，消耗了0.07 m3的天然 气。已知天然气灶烧水的效率为30％，天然气的热值为3.6×107 J/m3，水的比热容 为4.2×103 J/(kg·℃)。试求： (1)完全燃烧0.07 m3的天然气放出的热量； (1)完全燃烧0.07 m3的天然气放出的热量：Q放＝Vq＝0.07 m3×3.6×107 J/m3＝ 2.52×106 J； (2)水吸收的热量； (2)由η＝得，水吸收的热量：Q吸＝Q放η＝Q放×30％＝2.52×106 J×30％＝ 7.56×105 J； (3)水升高的温度。 (3)由Q吸＝cmΔt可得，水升高的温度：Δt＝＝＝60 ℃。 1 2 3 4 5 6 7 返回目录 上分总结　热效率的计算 1 2 3 4 5 6 7 返回目录 5. [2023山东济宁期中]在热电厂的锅炉中，水汽化为水蒸气，高温高压的水蒸气通 过涡轮机带动发电机发电，用过的水蒸气在液化器中液化成水，再回到锅炉中循环 使用。为综合利用水蒸气液化放出的热量，可将液化器与小区供暖系统相连，如图 所示。若从液化器流向小区供暖系统的水的温度为40 ℃，从小区供暖系统流回的水 的温度为20 ℃，水的流量为每分钟1 000 kg，已知c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q焦炭＝ 3×107 J/kg。 (1)求每分钟供给小区的热量。 (1)水的流量为每分钟1 000 kg，每分钟供给小 区的热量：Q＝c水mΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×1 000 kg×(40 ℃－20 ℃)＝8.4×107 J。 1 2 3 4 5 6 7 返回目录 (2)若这些热量由燃烧焦炭提供，燃烧炉的效率为70％，则每分钟需燃烧多少千克的 焦炭？ (2)焦炭完全燃烧放出的热量：Q放＝＝ ＝1.2×108 J，则每分钟需要燃烧焦炭 的质量：m焦炭＝＝＝4 kg。 1 2 3 4 5 6 7 返回目录 6. [2024辽宁大连校级质检]某辆小轿车油箱里有30 kg汽油，小王驾驶该车到某地旅 游，路程为300 km。假设轿车是匀速行驶，且受到的阻力为920 N，该轿车的效率 为30％，汽油的热值为4.6×107 J/kg。 (1)求轿车到达目的地牵引力所做的功。 (1)因轿车匀速行驶，则轿车的牵引力：F＝f＝920 N，轿车到达目的地牵引力所做 的功：W＝Fs＝920 N×300×103 m＝2.76×108 J。 类型3　热机效率类 1 2 3 4 5 6 7 返回目录 (2)通过计算说明轿车行驶途中是否需要加油？ (2)汽油完全燃烧放出的热量Q放＝＝＝9.2×108 J，则轿车在行驶途中需 要消耗汽油的质量m＝＝＝20 kg，由于20 kg＜30 kg，所以轿车在行驶 途中不需要加油。 1 2 3 4 5 6 7 返回目录 7. [2024陕西西安期中]如图为汽油机做功冲程的示意图。若某型号单缸四冲程汽油 机的活塞直径为60 mm(取面积S＝3.0×10－3 m2)，活塞从汽缸一端运动到另一端的 距离为L＝0.06 m，某种工作状态下做功冲程燃气的平均压强为p＝1.0×106 Pa，活 塞每分钟往复运动1 380次，活塞往复运动两次，对外做功一次。 (1)求做功冲程中燃气对活塞的平均压力。 (1)根据p＝得燃气对活塞的平均压力： F＝pS＝1.0×106 Pa×3.0×10－3 m2＝3 000 N。 1 2 3 4 5 6 7 返回目录 (2)求燃气对活塞做一次功的大小。 (2)燃气对活塞做一次功的大小为：W1＝FL＝3 000 N×0.06 m＝180 J。 (3)求汽油机在此工作状态下的功率。 (3)活塞每分钟往复运动1 380次，活塞往复运动两次就对外做功一次，所以汽油机每 分钟对外做功690次，燃气每分钟对活塞做的功：W＝690×180 J＝1.242×105 J，汽 油机在此工作状态下的功率P＝＝＝2 070 W。 1 2 3 4 5 6 7 返回目录 (4)如果此工作状态下每分钟消耗10 g汽油，那么汽油机把内能转化为机械能的效率 是多少？(q汽油＝4.6×107 J/kg，不计摩擦) (4)汽油完全燃烧放出的热量： Q放＝mq汽油＝10×10－3 kg×4.6×107 J/kg＝4.6×105 J， 汽油机把内能转化为机械能的效率： η＝×100％＝×100％＝27％。 1 2 3 4 5 6 7 返回目录 $$