2024年中考物理专题训练——比热容的综合计算

2024年中考物理专题训练——比热容的综合计算 1.对生活垃圾进行分类既是当前的一种时尚,更是生态环保的需要。目前我市每天能产生900t左右的生活垃圾,若进行分类后,除去可回收垃圾和需要特殊处理的垃圾,将还有800t左右的垃圾需要处理。为了处理这些垃圾,益阳市建成了光大生活垃圾焚烧发电厂,它每天可以焚烧800t生活垃圾发电,经实践检测每完全燃烧1t生活垃圾可发电300kW h。设整个发电过程中的效率为30,求: (1)生活垃圾的热值q; (2)完全燃烧1t生活垃圾产生的热量若用来烧开水,其中70的热量被水吸收,1标准大气压下可烧开多少吨20 的冷水。[c水=4.2103J/(kg )] 2.某同学学习了有关热学的知识后,知道了水的比热容是4.2 103J(kg ) (1)如果用某一品牌的电热水器将质量为1kg的水,在一标准大气压下从20 加热至沸腾,则水需要吸收多少热量? (2)如果该同学所用的电热水器工作时的实际电功率为1000W,并且热效率(热效率等于水吸收的热量与用电器消耗电能之比)为80%,则电热水器加热时间是多少? 3.利用燃烧酒精给水加热,使质量为2kg的水温度升高30 ,。 (1)求水吸收的热量是多少J? (2)若完全燃烧酒精产生的热量全部被水吸收,则需要完全燃烧多少kg的酒精? 4.2020年是全面建成小康社会目标实现之年,乡亲们淘汰了柴炉,改用了清洁干净的液化天然气炉。 (1)将初温为的一壶水恰好加热到,需要吸收多少热量? (2)若液化天然气炉完全燃烧天然气放出的热量有40%被水吸收,烧开这壶水需要燃烧多少立方米天然气?(天然气热值为,水的比热容为) 5.康康家有一台家用电水壶如图甲,他发现电水壶有加热和保温两种功能。如图乙所示是其内部电路的简图,、均为加热电阻,通过旋转旋钮开关可以实现加热和保温两种功能的切换。电水壶加热功率为,保温功率为。[,]求: (1)把的水从40 加热到100 ,水需要吸收的热量; (2)不计热量损失,使用电水壶的加热挡完成问题(1)中的加热过程需要的时间; (3)忽略温度对电阻阻值的影响,加热电阻的阻值。 6.如图甲所示为便携式可折叠电热壶,额定电压为220V。电热壶具有加热、保温两档,保温档的额定功率为110W,内部简化电路如图乙所示,当双触点开关接触1和2时为关闭状态,接触2和3时为保温档,接触3和4时为加热档。、是两个阻值不变的发热元件,,现将电热壶接到220V的家庭电路中,求: (1)的阻值; (2)加热档的电功率; (3)若电热壶内装有0.5kg的水,现用加热档使水从25 C升高到100 C,加热效率为63%,则需要工作多少秒(,结果保留一位小数)? 7.如图是一个饮水机的工作原理图,其中R1和R2是阻值不变的发热电阻,下表是它的部分参数。[水的比热容为4.2 103J/(kg )]。 额定电压 220V 额定加热功率 2000W 额定保温功率 88W 求:(1)1kg的水温度从20 升高到80 吸收的热量; (2)R2的阻值; (3)饮水机正常工作时,加热效率为84%,则将1kg的水从20 加热到80 需用多长时间。 8.如图是一款家用电热水器简化电路图它有高温和低温两个挡位,高温挡功率为3300W。R1、R2均为加热电阻丝,R1的阻值为55 。【c水=4.2 103J/(kg )】求: (1)低温挡时通过R1的电流; (2)R2的阻值; (3)如果不计热量损失,用高温挡把50kg的水,从27 加热到60 ,需要的时间。 9.冬天打出来的果汁太凉,不宜直接饮用如图所示,是小丽制作的“能加热的榨汁杯”及其内部电路简化结构示意图,该榨汁杯的部分参数如表所示,求: 榨汁杯部分参数表 额定电压 220V 加热功率 300W 保温功率 80W 榨汁功率 66W 容量 300mL (1)仅榨汁时的正常工作电流; (2)R2的阻值; (3)已知该榨汁杯正常工作时的加热效率为90%,给杯子盛满果汁并加热,使其温度升高30 ,要加热多长时间｡[,] 10.如图是某品牌足浴盆工作时的简化电路,它有加热功能和按摩功能。加热电阻的阻值为48.4 ,电动机线圈电阻为2 ,电源电压220V稳定不变。求: (1)加热电阻正常工作时的电功率是多少? (2)在足浴盆中加入体积为4L、初温为的水,加热电阻正常工作420s,它的电加热效率为80%,则水的温度会升高到多少摄氏度? [] (3)启动按摩功能时,电动机启动,通过电动机线圈的电流为0.1A,按摩10min,电动机线圈产生的热量是多少? 11.国家提倡节能减排,各地“煤改气”正在积极进行,某同学计算他家天然气烧水的热效率将的水倒入烧水壶中,并测出水温为。在一个标准大气压下,把水刚加热到时,测出消耗天然气。已知水的比热容,天然气热值约为。 求:(1)将这些水烧开,需吸收多少热量; (2)在这种情况下,燃烧的天然气放出了多少热量; (3)他家天然气灶的效率。 12.小华家使用的是天然气热水器,他尝试估测该热水器的效率,以核对铭牌上的数值是否准确。当只有该热水器使用天然气时。把50kg的水从20 加热到54 ,天然气表的示数由1365.05m3变为1365.17m3,已知水的比热容c=4.2 103J/(kg ),天然气的热值q=7.0 107J/m3。求: (1)水吸收的热量; (2)消耗的天然气完全燃烧故出的热量; (3)该热水器的效率。 13.图甲是一款电煮壶,为了保留药膳的营养,可以把被加热的药膳放到炖盅里加热.图乙是其简化电路图,R1、R2均为发热电阻,且R1=R2.电煮壶有加热和保温两个档.加热档的功率为1000W.求: (1)电煮壶保温档的功率 (2)炖盅内0.5kg的药膳温度升高了80 ,药膳吸收的热量.[c药膳=4 103J/kg• )] (3)若不计热量损失,壶中的水和药膳总共吸收6 105J的热量,用加热档加热需要的时间. 14.图甲是具有高温、低温两档的电热饭盒,高温档电功率为242W,简化电路如图乙所示,R1、R2均是发热电阻,且R2的阻值是R1的4倍.求 (1)R1和R2的阻值是多少? (2)高温档加热5min,不计热量损失,可以将1kg饭菜升高的温度是多少?[饭菜的比热容取3 103J/(kg• )] (3)如果实际电压是200V,低温档工作时的实际功率是多少? 15.热敏电阻是一种新型的半导体材料,被广泛应用于电热设备中,该材料温度越高,电阻越大.小明买了一个应用了该材料的养生壶,已知该材料电阻RT不小于24 ,温度为50 时,RT=40.5 ,壶内另一定值电阻R0=20 .养生壶加热过程中的平均功率等于50 时电路的总功率. (1)小明试着设计了养生壶的两种电路图,如图甲、乙所示,已知小明家的电路允许通过的最大电流为10A,请你帮他选择出正确的电路图,是甲乙中的哪个?(不用书写验证过程) (2)该养生壶烧水时的平均功率为多大? (3)若该养生壶烧水时消耗电能的84%转化为水的内能,5min能将多少千克的水从20 加热至100 ?[c水=4.2 103J/(kg• ) 16.如图甲所示是一款加热杯,可以通过控制开关实现高、中、低三挡加热,其简化电路图如图乙所示.R1、R2、R3均为电热丝,已知R1=176 加热杯的部分参数如表.求:c水=4.2 103J/(kg• ), 水=1.0 103kg/m3] (1)R2的阻值是多少? (2)加热杯的低温挡功率是多少? (3)若不计热量损失,加热杯使用高温挡加热,使1L水从12 升高到100 ,需要多长时间? 额定电压 220V 高温挡功率 1100W 中温挡功率 440W 低温挡功率 容量 1L 17.某电热水器的额定电压为220V,有高温和低温两个挡位,低温挡的电功率为550W,其内部电路由发热电阻R1和R2组成,R1=2 R2,简化电路如图所示. (1)R1的电阻是多大? (2)高温挡的电功率是多大? (3)在额定电压下,高温挡工作时将40kg、初温20 的水加热至60 需要多长时间?[不计热量损失,水的比热容c水=4. 2 103J/(kg• ),结果精确至 0.1s] 18.吴丽设计了一个内有水箱的孵化箱。利用图甲所示电路,对水箱内的水加热。电路中R是阻值恒为40 的发热电阻,R0是阻值恒为160 的调控电阻;S为温控开关,当温度等于或低于37 时闭合,温度等于或高于42 时断开,使箱内沮度维持在37 到42 之间;额定电压为220V。请完成下列问题: (1)在额定电压下,发热电阻R工作的最大发热功率和最小发热功率各为多少瓦特? (2)设计完成后,吴丽对孵化箱进行了工作测试。从孵化箱温度刚刚变为42 开始计时,电路中的电流随时间变化的图像如图乙。 .测试时的实际电压为多少伏特? .工作测试一个小时,电路消耗的电能为多少度? .已知水的比热容为4.2 103J/(kg )。假设升温过程中。发热电阻发出的热量全部被水吸收,不考虑热量散失,则测试时水箱内水的质量为多少千克?(本小问结果可用分数表示) 试卷第1页,共3页 试卷第1页,共3页 学科网(北京)股份有限公司 参考答案: 1.(1)3.6106J/kg;(2)7.5t 【详解】(1)由题意可得,由、联立知道,生活垃圾的热值q (2)完全燃烧1t生活垃圾产生的热量 水吸收的热量 由知道,可烧开水的质量为 答:(1)生活垃圾的热值是3.6106J/kg; (2)完全燃烧1t生活垃圾产生的热量若用来烧开水,其中70%的热量被水吸收,1标准大气压下可烧开7.5吨20 的冷水。 2.(1) 3.36 105J;(2)7min 【详解】(1)一标准大气压下水的沸点是100 ,水需要吸收的热量 Q吸=c水m水(t-t0)=4.2 103J/(kg ) 1kg (100 -20 )=3.36 105J (2)热效率 答:(1)水需要吸收3.36 105J热量; (2)电热水器加热时间是7min。 3.(1);(2) 【详解】(1)根据比热容的公式可知,水吸收的热量 水吸收的热量是。 (2)设需要完全燃烧酒精的质量是,而,那么可得到 需要完全燃烧酒精的质量是。 答:(1)水吸收的热量是;(2)完全燃烧酒精产生的热量全部被水吸收,需要完全燃烧酒精的质量是。 4.(1)6.72 105J;(2)0.04m3 【详解】(1)水吸收的热量 Q吸=c水m水(t-t0)=4.2 103J/(kg ) 2kg (100 -20 )=6.72 105J (2)天然气放出的热量 Q放==1.68 106J 需要天然气的体积 =0.04m3 答:(1)水需要吸收6.72 105J热量; (2)烧开这壶水需要燃烧0.04m3天然气。 5.(1)1.26 105J;(2)126s;(3)1051.6 【详解】(1)水的质量为 水需要吸收的热量为 (2)由于不计热量损失,所以电水壶的加热挡消耗的电能为 由得,电水壶加热过程需要的时间为 (3)当旋钮开关接2时,只有接入电路,此时为加热状态 由,得 已知家庭电路的电压是,所以R2的阻值为 当旋钮开关接1时,与串联,此时为保温状态,电路中的总电阻为 根据欧姆定律及串联电路电流、电压规律得R1的阻值为 答:(1)把的水从40 加热到100 ,水需要吸收的热量为1.26 105J; (2)不计热量损失,使用电水壶的加热挡完成问题(1)中的加热过程需要的时间为126s; (3)忽略温度对电阻阻值的影响,加热电阻的阻值为1051.6 。 6.(1);(2);(3) 【详解】(1)由可得的阻值 (2)由分析知,当双触点开关接触3和4时,处于高温档,此时电阻、并联,则消耗的功率为 加热档的电功率 (3)由知,水吸收的热量 由知电热壶消耗的电能 由可得加热时间 答:(1)的阻值; (2)加热档的电功率为; (3)需要工作225.2秒。 7.(1)2.52 105J;(2) 525.8 ;(3) 150s 【详解】(1)水升温所吸收的热量 Q吸=cmt=4.2 103J/kg• 1kg (80 -20 )=2.52 105J 吸收的热量为2.52 105J。 (2) 当S1闭合、S2断开时,饮水机处于保温状态,由图可知R1和R2串联,已知P保温=88W,由P=得 R1+R2===550 当S1、S2同时闭合时,饮水机处于加热状态,由图可知,只有R1接入电路,已知P加热=2000W,由P=得 R1===24.2 则R2的阻值为 R2=550 -24.2 =525.8 R2的阻值为525.8 。 (3) 热水器放出的热量 Q放===3 105J 由P=可得,电流所做的功W=Q放=Pt,加热所用的时间 t===150s 加热需用多长时间150s。 答:(1)1kg的水温度从20 升高到80 吸收的热量为2.52 105J; (2)R2的阻值为525.8 ; (3)饮水机正常工作时,加热效率为84%,则将1kg的水从20 加热到80 需用150s。 8.(1)4A;(2)20 ;(3)2100s 【详解】(1)低温时S拨向b,R1单独工作,电路中的电阻最大,由P=可知电路中电功率最小,处于低温挡,通过R1的电流 (2)S拨向a,R1与R2并联,电路中的总电阻最小,由P=可知电路中电功率最大,处于高温挡,干路中的电流 通过R2的电流 I2=I-I1=15-4A=11A R2的阻值 (3)水吸收的热量 Q吸=c水m(t-t0)=4.2 103J/(kg ) 50kg (60 -27 )=6.93 106J 不计热量损失 W=Q吸=6.93 106J 需要的时间 答:(1)低温挡时R1的电流为4A; (2)R2的电阻为20 ; (3)需要的时间是2100s。 9.(1)0.3A;(2)220 ;(3)160s 【详解】(1)仅榨汁时的正常工作电流 I==0.3A (2)仅闭合开关S2和S3时,R1和R2并联,电路的总电阻较小,由P=可知电功率较大,榨汁杯处于加热挡,仅闭合开关S2时,只有R1的简单电路,电路的电阻较大,由P=可知电功率较小,处于保温挡,R2的功率 P2=P-P1=300W-80W=220W R2的阻值 R2==220 (3)果汁的质量 m= 果汁V=1.2 103kg/m3 300 10-6m3=0.36kg 果汁吸收的热量 Q吸=c果汁m t=4 103J/(kg ) 0.36kg 30 =4.32 104J 消耗的电能 W==4.8 104J 加热时间 t= 答:(1)仅榨汁时的正常工作电流是0.3A; (2)R2的阻值是220 ; (3)要加热时间是160s。 10.(1)100W;(2)40 ;(3)12J 【详解】(1)由电路图知,电动机与加热电阻并联,故加热电阻正常工作时的电功率为 (2)水吸收的热量为 加热电阻放出的热量为 由题意知 即 则 水的温度会升高到 (3)由焦耳定律可得电动机线圈产生的热量 答:(1)加热电阻正常工作时的电功率100W; (2)水的温度会升高到40 ; (3)电动机线圈产生的热量是12J。 11.(1);(2);(3)35% 【详解】(1)将这些水烧开需吸收的热量 (2)燃烧的天然气,放出的热量为 (3)他家天然气灶的效率是 答:(1)将这些水烧开,需吸收热量; (2)在这种情况下,燃烧的天然气放出了热量; (3)他家天然气灶的效率是35%。 12.(1)7.14 106J;(2)8.4 106J;(3)85% 【详解】(1)水吸收的热量 (2)消耗的天然气体积 V=1365.17m3-1365.05m3=0.12m3 消耗的天然气完全燃烧放出的热量 (3)该热水器的效率 答:(1)水吸收的热量是7.14 106J; (2)消耗的天然气完全燃烧故出的热量是8.4 106J; (3)该热水器的效率是85%。 13.(1)500W(2)1.6 105J(3)600s 【详解】(1)当开关S闭合、旋钮开关接2时,电路为R2的简单电路,电路的总电阻最小,总功率最大,为加热档,R2的阻值: R2 == = 48.4 ; 当开关S闭合、旋钮开关接1时,R1、R2串联,电路的总电阻最大,电路的总功率最小,为保温档,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,且R1=R2,所以,电煮壶保温档的功率: (2)药膳吸收的热量: Q吸=c药膳m t=4 103J/(kg• ) 0.5kg 80 =1.6 105J; (3)不计热量损失,消耗的电能: W=Q吸′=1.6 105J, 加热档加热需要的时间: t = = = 600s. 答:(1)电煮壶保温档的功率为500W; (2)药膳吸收的热量为1.6 105J; (3)用加热档加热需要600s. 14.(1)200 、800 ;(2)24.2 ;(3)40W 【详解】(1)开关S接2时,电路为R1的简单电路,电路的总电阻最小,电路的总功率最大,电热饭盒处于高温档,由 可得,R1的阻值: , 则R2的阻值: R2=4R1=4 200 =800 ; (2)高温档加热5min消耗的电能: W=P高t=242W 5 60s=7.26 104J, 不计热量损失,则饭菜吸收的热量: Q吸=W=7.26 104J, 由Q吸=cm t可得,1kg饭菜升高的温度: ; (3)如果实际电压是200V,低温档工作时的实际功率: . 答:(1)R1和R2的阻值依次为200 、800 ; (2)高温档加热5min,不计热量损失,可以将1kg饭菜升高的温度是24.2 ; (3)如果实际电压是200V,低温档工作时的实际功率是40W. 15.(1)正确的电路图是甲;(2)800W;(3)0.6kg 【详解】(1)因小明家的电路允许通过的最大电流为10A,由可得,家庭电路的最小总电阻 因串联电路的总电阻等于各分电阻之和,且并联电路的总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,所以,甲电路图中总电阻大于20 ,乙电路图总电阻小于20 ,则正确的电路图为甲电路图; (2)由题意可知,养生壶加热过程中的平均功率等于50 时电路的总功率,则该养生壶烧水时的平均功率: (3)该养生壶烧水时,5min内消耗的电能: 由可得,水吸收的热量: 由可得,加热水的质量: 答:(1)正确的电路图是甲;(2)该养生壶烧水时的平均功率为800W;(3)若该养生壶烧水时消耗电能的84%转化为水的内能,5min能将0.6kg的水从20 加热至100 . 16.(1)66 ;(2)220W;(3)336s. 【详解】(1)当S接高温挡触点时,电路为R3的简单电路,R3的阻值: R3==44 , 当S接中温挡触点时,R2、R3串联,则此时电路中的总电阻: R总==110 , 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,R2的阻值: R2=R总﹣R3=110 ﹣44 =66 ; (2)当S接低温挡触点时,R1、R3串联,则加热杯的低温档功率: P低==220W; (3)满壶水的体积: V=1L=1dm3=1 10﹣3m3, 水的质量: m= V=1.0 103kg/m3 1 10﹣3m3=1kg, 水吸收的热量: Q吸=cm(t﹣t0)=4.2 103J/(kg• ) 1kg (100 ﹣12 )=3.696 105J, 不计热量损失时,消耗的电能: W=Q吸=3.696 105J, 需要的加热时间: t′==336s. 答:(1)R2的阻值是66 ; (2)加热杯的低温挡功率是220W; (3)若不计热量损失,加热杯使用高温挡加热,使1L水从12 升高到100 ,需要336s. 17.(1)88 ;(2)1650W;(3)4072.7s 【详解】(1)由电路图可知,只闭合开关S1时,电路为R1的简单电路,此时电路中的总电阻较大(比并联的总电阻大),由P=可知电热水器的总功率小,处于低温挡,由可得, ; (2)由电路图可知,闭合开关S1、S2时,R1与R2并联,总电阻较小,由P=可知总功率较大,电热水器处于高温档,由R1=2R2可得,R2的阻值 R2=R1= 88 =44 , 因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,R2的电功率 P2, 则高温挡的电功率 P高=P低+P2=550W+1100W=1650W; (3)水吸收的热量 Q吸=c水m(t-t0)=4.2 103J/(kg• ) 40kg (60 -20 )=6.72 106J, 不计热量损失,则电热水器消耗的电能 W=Q吸=6.72 106J, 需要加热的时间 . 答:(1)R1的电阻是88 ; (2)高温档的电功率是1650W; (3)在额定电压下,高温档工作时将40kg、初温20 的水加热至60 需要4072.7s. 18.(1)1210W ;48.4W(2)200V ;0.36度 ;0.48kg 【详解】解:(1) S断开时两电阻串联,电阻较大,功率较小,此时电流为 电阻R的发热功率 S闭合时只有电阻R工作,电阻较小,功率较大,较大功率为 (2) i从孵化箱温度刚刚变为42 开始计时,此时开关S断开,两电阻串联,由图乙知此时的电流为1A,根据欧姆定律 可得测试时的实际电压为 ii由图乙知一个循环较大功率工作10s,较小功率工作40s,总共50s,工作测试一个小时,总共有循环,较大功率总共工作 较小功率总共工作 S闭合时只有电阻R工作,电阻较小,功率较大,较大实际功率为 较小的实际功率为 电路消耗的电能 iii加热一次消耗的电能 根据 得水的质量 答:(1) 在额定电压下,发热电阻R工作的最大发热功率和最小发热功率各为1210W和242W; (2) 测试时的实际电压为200伏特; 工作测试一个小时,电路消耗的电能为0.36度; 测试时水箱内水的质量为0.48千克。 答案第1页,共2页 答案第1页,共2页 学科网(北京)股份有限公司 $$