内容正文:
九全·第十四章 17
1 热量、热效率相关计算
类型一 比热容、热值综合计算
1.小明的妈妈做饭时,使用铁锅烧水,把2kg的
水从10℃加热到85℃。
(1)(比热容计算热量)已知水的比热容为4.2×
103J/(kg·℃),则水吸收的热量为 6.3×105 J;
(2)(热值相关计算)若消耗了0.5kg的干木
柴,干木柴的热值为1.2×107J/kg,则干木柴
完全燃烧放出的热量为 6×106 J;
(3)(综合应用)若使用天然气将2kg的水从
10℃加热到100℃,则水吸收的热量为 7.56
×105 J,若天然气完全燃烧放出的热量均被
水吸收,天然气的热值为3.6×107J/m3,理论
上需要天然气的体积为 0.021 m3。
2.(2023柳州一模)一质量是3kg、初温为25℃
的铁块,当温度升高到525℃时吸收了6.9×
105J的热量,则:
(1)求铁块升高的温度;
(2)计算出铁的比热容;
(3)若铁块吸收的热量由燃烧酒精提供,则至少
需要多少kg的酒精?(q酒精 =3.0×10
7J/kg,不
计热量损失)
解:(1)铁块升高的温度
Δt=525℃-25℃=500℃;
(2)由Q吸 =cmΔt可知,铁的比热容
c=
Q吸
m铁Δt
=6.9×10
5J
3kg×500℃=0.46×10
3J/(kg·℃);
(3)由题意可知,酒精完全燃烧放出的热量
Q放 =Q吸 =6.9×10
5J,
由Q放 =mq可知,需要酒精的质量
m酒精 =
Q放
q酒精
= 6.9×10
5J
3.0×107J/kg
=0.023kg。
3.天然气具有热值高、投资成本低、价格实惠、污
染少、安全等优点。完全燃烧0.06m3天然气
所放出的热量有 70%被质量为 5kg的水吸
收。[天然气的热值q=4×107J/m3,水的比热
容c水 =4.2×10
3J/(kg·℃)]
(1)0.06m3天然气完全燃烧放出的热量是
多少?
(2)水吸收的热量是多少?
(3)若水的初始温度为30℃,则水吸收了这些
热量后温度将升高到多少℃?(1个标准大气
压状态)
解:(1)完全燃烧0.06m3天然气所放出的热量
Q放 =V天然气q=0.06m
3×4×107J/m3=2.4×
106J;
(2)由η=
Q吸
Q放
×100%可知,水吸收的热量
Q吸 =ηQ放 =70%×2.4×10
6J=1.68×106J;
(3)由Q吸 =cmΔt可知,水吸收后可能升高的
温度Δt=
Q吸
c水m水
= 1.68×10
6J
4.2×103J/(kg·℃)×5kg
=
80℃;
由于Δt=t-t0,则水的末温
t=Δt+t0=80℃+30℃=110℃>100℃;
1个标准大气压下,水沸腾时的温度保持100℃,
所以水升高到的温度为100℃
。
18 众相原创 分层练· 广西物理(RJ)
4.氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点,用氢燃
料给20kg的水加热,同时绘制了如图所示加热
过程中水温随时间变化的图线,氢燃料的热值为
1.4×108J/kg,c水=4.2×10
3J/(kg·℃),求:
(1)经过6min时间加热,水吸收的热量;
(2)质量为0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的
热量;
(3)氢燃料新能源公交车在不少城市投放使
用,若氢燃料公交车的效率为 60%,则燃烧
0.6kg的氢燃料可使恒定功率为140kW的公
交车匀速行驶多长时间。
解:(1)由图可知,经过6min时间加热后水温
由20℃达到80℃,则水吸收的热量
Q吸 =c水m(t-t0)=4.2×10
3J/(kg·℃)×
20kg×(80℃-20℃)=5.04×106J;
(2)0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量
Q放=m氢q=0.6kg×1.4×10
8J/kg=8.4×107J;
(3)公交车所做的功
W=ηQ放 =8.4×10
7J×60%=5.04×107J,
由P=Wt可知,公交车行驶时间
t=WP=
5.04×107J
140000W =360s。
类型二 热效率、
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热机效率相关计算
方法指 导
效率的通用计算公式为 η=
W有用
W总
×100%。
①计算热效率时,W有用 =Q吸 =cmΔt,W总 =
Q放 =mq(或Vq);②计算热机效率时,W有用 =
Fs(或Pt),W总 =Q放 =mq(或Vq)。
5.我国自主品牌汽车通过技术革新和品质提升,
越来越受到消费者的青睐。某国产品牌汽车
在平直公路上以25m/s的速度匀速行驶200s,
消耗了汽油1kg,若汽车发动机的输出功率为
92kW,汽油的热值q=4.6×107J/kg,求:
(1)汽车匀速行驶的距离;
(2)汽车牵引力所做的功;
(3)发动机的效率。
解:(1)由v=st可得,汽车匀速行驶的距离
s=vt=25m/s×200s=5000m;
(2)汽车牵引力所做的功
W有用 =Pt=92×10
3W×200s=1.84×107J;
(3)1kg汽油完全燃烧后释放的热量
Q放 =mq=1kg×4.6×10
7J/kg=4.6×107J,
发动机的效率
η=
W有用
Q放
×100%=1.84×10
7J
4.6×107J
×100%=40%。
6.某县在冬季利用地热能为用户取暖。县内有
一口自喷状态地热井,出水温度为90℃,每小
时出水量为150m3。[ρ水 =1.0×10
3kg/m3,
c水 =4.2×10
3J/(kg·℃),天然气的热值为
4×107J/m3]求:
(1)每小时流出的地热水温度降低到50℃,所
放出的热量是多少?
(2)这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热,且
天然气蒸汽锅炉的热效率为90%,天然气放出
的热量为多少?
(3)需完全燃烧天然气的体积为多少?
解:(1)每小时出水量为150m3,由 ρ=mV得,
水的质量m=ρ水V=1.0×10
3kg/m3×150m3=
1.5×105kg,
水放出的热量Q放=c水mΔt=4.2×10
3J/(kg·℃)
×1.5×105kg×(90℃-50℃)=2.52×1010J;
(2)由η=
Q吸
Q放
×100%得,天然气放出的热量
Q放 =
Q吸
η
=2.52×10
10J
90% =2.8×10
10J;
(3)由 Q放 =Vq得,需要完全燃烧天然气的
体积
V=
Q放
q=
2.8×1010J
4×107J/m3
=700m3
。
书
25
参考答案·物理(RJ)
分层作业本
第十三章 内能
第1节 分子热运动
一阶 基础巩固分点练
1.C 2.B 3.D 4.扩散 剧烈 5.D 6.B 7.C
二阶 拓展提升综合练
8.D 9.A 10.B 11.D 12.C 13.分子在不停地做无规则运动 重力 引力 拉伸
三阶 核心素养情境练
14.A
第2节 内 能
一阶 基础巩固分点练
1.C 2.B 3.A 4.A 5.A 6.D 7.D 8.B 9.增大 做功 10.热传递 扩散
二阶 拓展提升综合练
11.B 12.B
13.热量 温度 内能 14.大于 熔化要吸收热量 15.Ⅰ 不存在
三阶 核心素养情境练
16.变大 外界对汽缸内的空气做功,空气内能变大,温度升高 17.(1)乙 (2)甲 热传递
第3节 比热容
!"#$%&'()*
一阶 基础巩固分点练
1.热量 液体升高的温度
2.(1)物质吸收热量的多少 (2)大于 (3)沙子 (4)控制变量法 转换法
3.B 4.D 5.1千克的酒精在温度升高(或降低)1℃时所吸收(或放出)的热量是2.4×103J 2.4×103
二阶 拓展提升综合练
6.C 7.D 8.D 9.BC
10.晶体 相同 不相同 小于 11.(1)停表 (2)42 (3)A 12.(1)C (2)不同 甲 大于
!+#$%()*,-./)0,12
一阶 基础巩固分点练
1.D 2.C 3.A 4.B 5.D 6.B
7.不变 不变
8.解:(1)由图可知,前10min该物质的初温为20℃、末温为50℃,该物质的质量m=100g=0.1kg,吸收的热量Q吸 =7.2×10
3J,
则该物质的比热容c=
Q吸
m(t-t0)
= 7.2×10
3J
0.1kg×(50℃-20℃)=2.4×10
3J/(kg·℃);
(2)水吸收的热量Q水吸 =Q吸 =7.2×10
3J,
由Q吸 =cmΔt得,水升高的温度Δt=
Q水吸
c水m水
= 7.2×10
3J
4.2×103J/(kg·℃)×0.05kg
≈34℃。
二阶 拓展提升综合练
9.C 10.C 11.D 12.D 13.小于 6.3×104J 14.6.2 1680 15.3.77×104
第十三章 复习与巩固
思维导图构建体系
①高 ②分子 ③原子 ④无规则运动 ⑤引力 ⑥斥力 ⑦动 ⑧分子势 ⑨温度 ⑩质量 瑏瑡做功 瑏瑢热传递 瑏瑣转移
瑏瑤热传递 瑏瑥热量 瑏瑦质量和升高的温度乘积 瑏瑧种类 瑏瑨状态 瑏瑩c=QmΔt
瑐瑠J/(kg·℃) 瑐瑡cm(t-t0) 瑐瑢cm(t0-t)
广西中考题型突破
1.BC 2.D 3.无规则 引力 4.扩散 斥力 5.扩散 剧烈 6.B 7.B 8.CD
9.热传递 运动 10.热传递 不同 11.熔化 热传递 12.B 13.D 14.D 15.D
16.大 低 17.比热容 2.1×104 18.扩散 4.2×105 19.有 8.4×105 20.0.46×103 无关 21.1∶2 0.8×103
22.解:(1)铁块降低的温度Δt铁 =t0铁 -t=80℃-30℃=50℃;
(2)铁块放出的热量Q放 =c铁m铁Δt铁 =0.46×10
3J/(kg·℃)×1kg×50℃=2.3×104J;
(3)不计热量损失,液体吸收的热量Q吸 =Q放 =2.3×10
4J,液体升高的温度Δt液 =t-t0液 =30℃-20℃=10℃,
则这种液体的比热容c液 =
Q吸
m液Δt液
=2.3×10
4J
2kg×10℃=1.15×10
3J/(kg·℃)。
23.解:(1)质量为10kg的水受到的重力G=mg=10kg×10N/kg=100N;
(2)30℃的水加热到50℃吸收的热量Q吸 =c水 mΔt=c水 m(t-t0)=4.2×10
3J/(kg·℃)×10kg×(50℃-30℃)=8.4×105J。
24.B 25.B 26.(1)天平 (2)26 (3)加热时间 (4)B (5)A (6)6×105 (7)水的比热容比冰的大
第十四章 内能的利用
第1节 热 机
一阶 基础巩固分点练
1.A 2.功 不属于 3.C 4.B 5.减小 做功 6.做功 做功 7.4 1 2 柴油机
二阶 拓展提升综合练
8.D 9.C 10.D 11.做功 减少 12.内能转化为机械能 做功 13.汽化 增大 2
三阶 核心素养情境练
14.B 15.做功 内能转化为机械能
第2节 热机的效率
一阶 基础巩固分点练
1.A 2.化学 1.26×108 3.4.2×107 125 4.8.7×109 290 5.5.04×104 小于 酒精不可能完全燃烧
6.C 7.提高 做功 不变 8.30% 5.52×107 9.1×1012 50
二阶 拓展提升综合练
10.A 11.C 12.1.38×108 690 13.2.4×106 1.68×106 102 14.45 5.4×107
15.解:(1)汽车的总重力G=mg=2×103kg×10N/kg=2×104N;
汽车受到在平均阻力f=0.05G=0.05×2×104N=1000N,
汽车在平直公路上匀速行驶时,汽车的牵引力和阻力是一对平衡力,大小相等,即F牵 =f=1000N,
汽车行驶80.5km时,牵引力做的功W=F牵 s=1000N×80.5×1000m=8.05×10
7J;
(2)汽油的体积V=10L=10dm3=0.01m3,
由ρ=mV可知,汽油的质量m汽油 =ρV=0.7×10
3kg/m3×0.01m3=7kg,
汽油完全燃烧放出的热量Q放 =m汽油q=7kg×4.6×10
7J/kg=3.22×108J;
(3)汽车发动机的效率η=WQ放
×100%=8.05×10
7J
3.22×108J
×100%=25%。
小专题培优1 热量、热效率相关计算
1.(1)6.3×105 (2)6×106 (3)7.56×105 0.021
2.解:(1)铁块升高的温度Δt=525℃-25℃=500℃;
(2)由Q吸 =cmΔt可知,铁的比热容c=
Q吸
m铁Δt
=6.9×10
5J
3kg×500℃=0.46×10
3J/(kg·℃);
(3)由题意可知,酒精完全燃烧放出的热量Q放 =Q吸 =6.9×10
5J,
由Q放 =mq可知,需要酒精的质量m酒精 =
Q放
q酒精
= 6.9×10
5J
3.0×107J/kg
=0.023kg。
3.解:(1)完全燃烧0.06m3天然气所放出的热量Q放 =V天然气q=0.06m
3×4×107J/m3=2.4×106J;
(2)由η=
Q吸
Q放
×100%可知,水吸收的热量Q吸 =ηQ放 =70%×2.4×10
6J=1.68×106J;
(3)由Q吸 =cmΔt可知,水吸收后可能升高的温度Δt=
Q吸
c水m水
= 1.68×10
6J
4.2×103J/(kg·℃)×5kg
=80℃;
由于Δt=t-t0,则水的末温t=Δt+t0=80℃+30℃=110℃>100℃;
1个标准大气压下,水沸腾时的温度保持100℃,所以水升高到的温度为100℃。
4.解:(1)由图可知,经过6min时间加热后水温由20℃达到80℃,则水吸收的热量
Q吸 =c水m(t-t0)=4.2×10
3J/(kg·℃)×20kg×(80℃-20℃)=5.04×106J;
(2)0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量Q放 =m氢q=0.6kg×1.4×10
8J/kg=8.4×107J;
(3)公交车所做的功W=ηQ放 =8.4×10
7J×60%=5.04×107J,
由P=Wt可知,公交车行驶时间t=
W
P=
5.04×107J
140000W =360s。
5.解:(1)由v=st可得,汽车匀速行驶的距离s=vt=25m/s×200s=5000m;
(2)汽车牵引力所做的功W有用 =Pt=92×10
3W×200s=1.84×107J;
(3)1kg汽油完全燃烧后释放的热量Q放 =mq=1kg×4.6×10
7J/kg=4.6×107J,
发动机的效率η=
W有用
Q放
×100%=1.84×10
7J
4.6×107J
×100%=40%。
6.解:(1)每小时出水量为150m3,由ρ=mV得,水的质量m=ρ水 V=1.0×10
3kg/m3×150m3=1.5×105kg,
水放出的热量Q放 =c水 mΔt=4.2×10
3J/(kg·℃)×1.5×105kg×(90℃-50℃)=2.52×1010J;
(2)由η=
Q吸
Q放
×100%得,天然气放出的热量Q放 =
Q吸
η
=2.52×10
10J
90% =2.8×10
10J;
(3)由Q放 =Vq得,需要完全燃烧天然气的体积V=
Q放
q=
2.8×1010J
4×107J/m3
=700m3。
第3节 能量的转化和守恒
一阶 基础巩固分点练
1.D 2.C 3.C 4.D 5.A 6.①动能 ②重力势能 ③弹性势能 ④动能和重力势能 7.B 8.化学 不变
二阶 拓展提升综合练
9.D 10.A 11.B 12.D 13.C 14.内 太阳 不变 环保 15.力臂 顺时针 能量守恒定律
三阶 核心素养情境练
16.内 电 不能够 遵守
第十四章 复习与巩固
思维导图构建体系
①内能 ②内 ③机械能 ④汽油机 ⑤柴油机 ⑥吸气 ⑦压缩 ⑧做功 ⑨排气 ⑩热量 瑏瑡质量 瑏瑢完全燃烧 瑏瑣J/kg
瑏瑤Q放 =qm或Q放 =qV 瑏瑥有用功 瑏瑦燃烧完全燃烧放出的能量 瑏瑧产生 瑏瑨转化 瑏瑩转移 瑐瑠保持不变
广西中考题型突破
1.C 2.B 3.做功 机械能
4.D 5.机械 高 6.大 不变 7.1.68×105 11.2 8.热值 1000 9.做功 压缩 25% 10.5.6×1010 8
11.解:(1)由v=st可知,地效飞机飞行的时间t=
s
v=
90km
180km/h=0.5h;
(2)消耗的燃油完全燃烧放出的热量Q放 =qm=4.5×10
7J/kg×40kg=1.8×109J;
(3)已知发动机的效率为η=40%,由η=WQ放
×100%可知,地效飞机做的有用功W=Q放 η=1.8×10
9J×40%=7.2×108J,
由W=Fs可知,地效飞机飞行过程的牵引力F=Ws=
7.2×108J
90×103m
=8000N,
由二力平衡的条件可知,地效飞机飞行过程中受到的阻力f=F=8000N。
12.解:(1)汽车行驶的速度v=36km/h=10m/s,
因汽车以额定功率匀速行驶时处于平衡状态,受到的阻力和牵引力是一对平衡力,
所以,由P=Wt=
Fs
t=Fv可得,所受平均阻力f=F=
P
v=
9600W
10m/s=960N;
(2)因为1kW·h=3.6×106J,所以E电池最大容量 =45×3.6×10
6J=1.62×108J,
牵引力做的功W′=80%E电池最大容量 =80%×1.62×10
8J=1.296×108J,
汽车在电池充满电的情况下以36km/h的速度最多可行驶的路程s=WF=
1.296×108J
960N =1.35×10
5m=135km;
(3)汽车的有用能量W=1.296×108J,
由η=
W有
Q ×100%可得,燃烧汽油所需能量Q=
W
η
=1.296×10
8J
25% =5.184×10
8J,
由Q=mq可得,所需汽油的质量m=Qq=
5.184×108J
4.6×107J/kg
≈11.3kg。
参考答案 参考答案 参考答案