第十四章 内能的利用 专题训练 3.热量的综合计算 课件 2023-2024学年人教版物理九年级全一册

第十四章 内能的利用 专题训练 3. 热量的综合计算 返回 1.如图所示的是某四冲程汽油机的_冲程,若飞轮的转速是3 000 r/min,则每秒钟对外做功_次;某段时间内该汽油机消耗汽油0.2 kg,汽油完全燃烧放出的热量是_J。 (q汽油=4.6 107 J/kg) 做功 25 9.2 106 2.某家庭用的燃气热水器将20 kg的水从10 加热到 60 ,完全燃烧了0.21 m3的煤气。已知水的比热容为4.2 103 J/(kg ),煤气的热值为4 107 J/m3,试求: (1)煤气完全燃烧放出的热量是多少? 解:0.21 m3煤气完全燃烧放出的热量 Q放=Vq=0.21 m3 4 107 J/m3=8.4 106 J。 (2)该热水器烧水的效率是多少? 解:水吸收的热量Q吸=cm(t-t0)=4.2 103 J/(kg ) 20 kg (60 -10 )=4.2 106 J,则该热水器烧水的效率 = 100%=50%。 (3)如果完全燃烧0.21 m3煤气放出的热量的70%用来对小轿车做功,以1 000 N的动力进行牵引,可使轿车行驶多远? 解:对小轿车做的功为W= Q放=70% 8.4 106 J=5.88 106 J,根据W=Fs,轿车行驶的距离为 s= =5 880 m。 返回 3.如图所示的为四冲程汽油机工作时的_冲程,若其效率为30%,消耗100 g汽油,对外 做功_J。若水箱中5 kg的水由 20 升高到100 ,水吸收_J 的热量。[q汽油=4.6 107 J/kg,c水=4.2 103 J/(kg )] 返回 压缩 1.38 106 1.68 106 4.[2023 云南改编]中国首次火星探索任务“天问一号”探测器的成功发射,是我国综合国力和创新能力提升的重要标志。目前运载火箭一般使用液态氢作为燃料、液态氧作为助燃剂。下表是一些燃料的热值。 (1)使用氢作为燃料的主要优点是_和_。 热值大 无污染 燃料 热值 燃料 热值 汽油 4.6 107 J/kg 煤油 4.6 107 J/kg 柴油 4.3 107 J/kg 氢 1.4 108 J/kg (2)某火箭发射时携带了3 104 kg液态氢燃料,这些燃料完全燃烧最多能将多少千克初温为20 的水加热至沸腾?[当地大气压为1个标准大气压,c水=4.2 103 J/(kg )] 解:氢燃烧后释放的热量Q放=m氢q=3 104 kg 1.4 108 J/kg=4.2 1012 J,水吸收的热量Q吸=Q放=4.2 1012 J,由Q吸=cm(t-t0)可知,水的质量m水= = =1.25 107 kg。 (3)氢能源车的发动机工作时将液态氢转化为氢气在汽缸中燃烧。某次测试中,一辆氢能源车以70 kW的功率匀速行驶0.5 h,消耗了2 kg燃料,求该发动机的效率。 解:2 kg氢完全燃烧释放的热量Q1=m1q=2 kg 1.4 108 J/kg=2.8 108 J,汽车发动机做的功W=Pt=70 103 W 0.5 3 600 s=1.26 108 J,则发动机的效率 = 100%= 100%=45%。 返回 5.如图甲所示的是某便携式丁烷 燃气炉,用该燃气炉烧水时, 每2 min完全燃烧0.014 kg的 丁烷放出的热量为_J;由图乙可以判断出在烧水过程中,_(填“0~2 min”“2~4 min”或“4~6 min”)时的热效率高,若水的质量为3 kg,则该时间段的热效率为_。[水的比热容为4.2 103 J/(kg ),丁烷的热值为9 107 J/kg] 【点拨】丁烷完全燃烧放出的热量为Q放=m丁烷q= 0.014 kg 9 107 J/kg=1.26 106 J;图乙中在0~2 min时间内,水的温度升高较快,所以该时间段热效率高;水吸收的热量 Q吸=cm水(t-t0)=4.2 103 J/(kg ) 3 kg (50 -20 )=3.78 105 J,热效率 = 100%=30%。 【答案】1.26 106;0~2 min;30% 返回 6.小明在燃烧皿中放入酒精,对300 g水加热,待酒精燃尽后水温升高了50 ,则水吸收的热量为_J。若热效率为42%,则燃烧前酒精的质量为_g。水的内能是通过_的方式增加的。[已知水的比热容为4.2 103 J/(kg ),酒精的热值为3.0 107 J/kg] 【点拨】水的质量为m=300 g=0.3 kg,水吸收的热量为Q吸=cm t=4.2 103 J/(kg ) 0.3 kg 50 =6.3 104 J。根据 = 100%可得,酒精放出的热量为Q放= =1.5 105 J,燃烧前酒精的质量为m酒精= =0.005 kg=5 g。改变内能的方式有 做功和热传递两种,燃烧酒精给水加热属于用热传递的方式增加水的内能。 【答案】 6.3 104 ; 5 ; 热传递 返回 7.太阳能安全、清洁、无污染,几乎可以说是一种取之不尽、用之不竭的永久性能源。当太阳光垂直照射到采光面时,1 m2采光面在1 s内接收到的太阳辐射能约为1 103 J,下表列出了某种品牌太阳能热水器的有关数据,假设太阳光垂直照射到集热管采光面上。利用这种太阳能热水器将满箱的水由25 加热到45 ,求: 水箱容积(V) 0.1 m3 集热管采光面积(S) 0.8 m2 效率( ) 50% 使用年限 15年 (1)满箱时水的质量为多少千克? 解:水的质量为 m= 水V=1 103 kg/m3 0.1 m3=100 kg。 (2)水吸收的热量为多少焦耳? 解:水吸收的热量为Q吸=c水m t=4.2 103 J/(kg ) 100 kg (45 -25 )=8.4 106 J。 (3)需要多长时间?[ 水=1 103 kg/m3,c水=4.2 103 J/(kg )] 解:需要接收到的太阳能为Q辐射= = 1.68 107 J,1 m2采光面在1 s内接收到的太阳辐射能约为1 103 J,即采光面接收太阳能的辐射速度为1 103 J/(m2 s),所以0.8 m2的采光面接收1.68 107 J的能量需 要的时间为t= = =2.1 104 s。 返回 100%= = 100%= = = = $$