期末重难强化练二　热量、热值、热机效率的综合计算课件2024-2025学年物理教科版九年级上册

期末重难强化练二　 热量、热值、热机效率的综合计算 1 类型一　热平衡问题 【方法引领】 计算热量的两个公式 吸热:Q吸=cm(t-t0); 放热:Q放=cm(t0-t)。 不计热量损失时,高温物体放出的热量等于 低温物体吸收的热量,即Q放=Q吸。 点击题号可跳转 1 1.(2022·贵港中考)某学校需要把1 000 kg的水从20 ℃加热到80 ℃,[q天然气=4× 107 J/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃)]求: (1)这些水吸收的热量; 解:(1)水吸收的热量 Q吸=c水mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×1 000 kg×(80 ℃-20 ℃)=2.52×108 J; (2)若用天然气加热,不计热量损失,需要完全燃烧多少m3的天然气? 解:(2)因不计热量损失,则天然气完全燃烧放出的热量Q放=Q吸=2.52×108 J, 由Q放=Vq天然气得加热这些水所需要天然气的体积V===6.3 m3。 1 2.在物理实验室,所用的酒精灯里有42 g酒精,这些酒精完全燃烧释放多少热量?若这些热量完全被水吸收,可以使6 kg的水温度从20 ℃升高到多少℃?[q酒精=3× 107 J/kg,c水=4.2×103 J/(kg·℃)] 解:酒精的质量m酒精=42 g=0.042 kg; 完全燃烧放出的热量 Q放=q酒精m酒精=3×107 J/kg×0.042 kg=1.26×106 J; 由于热量完全被水吸收,Q吸=cmΔt=Q放, 所以水升高的温度Δt===50 ℃。 可以使水的温度升高到50 ℃+20 ℃=70 ℃。 1 3.人类发展史也是利用燃料的历史,干木柴、煤的放热本领不同,是因为它们的 _________(选填“热值”“热量”或“温度”)不同,完全燃烧0.28 m3的天然气可放出 ____________J的热量,这些热量若全部被水吸收,可让________kg的水温度升高 20 ℃[已知天然气热值q=3.0×107 J/m3,水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃)]。  　热值　 　8.4×106　 　100　 1 4.学习热学知识后,两位同学设计了一个测定液化气热值的实验,取500 g水放入锅中,用温度计测得水的初始温度为20 ℃,读出液化气表的示数为12.563 m3,然后用液化气给水加热,当温度计的示数为80 ℃时,液化气表的示数为12.560 m3。 [c水=4.2×103 J/(kg·℃)] (1)求实验过程中水吸收的热量。 解:(1)已知水的质量m=500 g=0.5 kg, Δt=80 ℃-20 ℃=60 ℃, 水吸收的热量: Q吸=c水mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×0.5 kg×60 ℃=1.26×105 J; 1 4.学习热学知识后,两位同学设计了一个测定液化气热值的实验,取500 g水放入锅中,用温度计测得水的初始温度为20 ℃,读出液化气表的示数为12.563 m3,然后用液化气给水加热,当温度计的示数为80 ℃时,液化气表的示数为12.560 m3。 [c水=4.2×103 J/(kg·℃)] (2)理想状况下可求得液化气的热值为多少? 解:(2)消耗液化气的体积: V=12.563 m3-12.560 m3=0.003 m3。 液化气完全燃烧放出的热量:Q放=Q吸=1.26×105 J, 热值:q===4.2×107 J/m3; 1 4.学习热学知识后,两位同学设计了一个测定液化气热值的实验,取500 g水放入锅中,用温度计测得水的初始温度为20 ℃,读出液化气表的示数为12.563 m3,然后用液化气给水加热,当温度计的示数为80 ℃时,液化气表的示数为12.560 m3。 [c水=4.2×103 J/(kg·℃)] (3)实际上利用该方法测得的液化气的热值是偏小的,为什么? 解:(3)在加热的过程中,液化气放出的热量不可能全部被水吸收,有热量的散失,即实际Q放>Q吸,所以使得测量的热值偏小。 1 类型二　热效率的计算 【方法引领】 从题意中审出已知量、未知量,根据η==计算。 5.(2023·荆州中考)某燃气热水器将20 L的水从20 ℃加热到70 ℃,完全燃烧了 0.21 m3的煤气,求: (1)水吸收的热量。 解:(1)水的质量m=ρV水=1.0×103 kg/m3×20×10-3 m3=20 kg, 水吸收的热量Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×20 kg×(70 ℃-20 ℃)=4.2×106 J; 1 5.(2023·荆州中考)某燃气热水器将20 L的水从20 ℃加热到70 ℃,完全燃烧了 0.21 m3的煤气,求: (2)该燃气热水器烧水的效率是多少。[已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),水的密度为1.0×103 kg/m3,煤气的热值为4×107 J/m3] 解:(2)这些煤气完全燃烧放出的热量Q放=qV=4×107 J/m3×0.21 m3=8.4×106 J, 热水器烧水的效率η=×100%=×100%=50%。 1 6.完全燃烧0.07 kg的焦炭所放出的热量有60%被质量为5 kg的水吸收,当时气压为1个标准大气压。已知c水=4.2×103 J/( kg·℃),q焦炭=3.0×107 J/kg,求: (1)完全燃烧0.07 kg的焦炭所放出的热量。 解:(1)0.07 kg 焦炭完全燃烧释放的热量: Q放=q焦炭m焦炭=3.0×107 J/kg×0.07 kg=2.1×106 J; (2)水所吸收的热量。 解:(2)由η=得,水吸收的热量: Q吸=Q放η=2.1×106 J×60%=1.26×106 J; 1 6.完全燃烧0.07 kg的焦炭所放出的热量有60%被质量为5 kg的水吸收,当时气压为1个标准大气压。已知c水=4.2×103 J/( kg·℃),q焦炭=3.0×107 J/kg,求: (3)若水的初温为20 ℃,吸收这些热量后,水的温度升高到多少? 解:(3)由Q吸=cmΔt得水升高的温度: Δt===60 ℃ 水的末温t=Δt+t0=20 ℃+60 ℃=80 ℃。 1 类型三　热机效率的计算 【方法引领】 计算公式:η=, W=Fs:已知牵引力F和牵引力移动的距离s W=Pt:已知牵引力的功率P和物体运动的时间t,其中P=Fv, Q放=mq(气体燃料Q放=Vq)。 1 7.(2023·锦州中考)我国道路交通安全规定,货车轮胎对地面的压强应控制在7× 105 Pa以内。王师傅的货车自身质量是6 t,车轮与地面总接触面积是0.5 m2。一次,王师傅开着装有24 t沙子的货车在平直的公路上匀速行驶30 km,货车受到的阻力是货车总重力的0.02倍,消耗柴油10 kg。(g取10 N/kg,q柴油=4.3×107 J/kg)求: (1)通过计算判断装有沙子的货车静止时,对水平地面的压强是否符合安全规定。 解:(1)装有沙子的货车的总重力 G总=m总g=(6×1 000 kg+24×1 000 kg)×10 N/kg=3×105 N, 装有沙子的货车静止时,对水平地面的压力F=G总=3×105 N, 装有沙子的货车静止时,对水平地面的压强 p===6×105 Pa<7×105 Pa,所以符合安全规定; 1 7.(2023·锦州中考)我国道路交通安全规定,货车轮胎对地面的压强应控制在7× 105 Pa以内。王师傅的货车自身质量是6 t,车轮与地面总接触面积是0.5 m2。一次,王师傅开着装有24 t沙子的货车在平直的公路上匀速行驶30 km,货车受到的阻力是货车总重力的0.02倍,消耗柴油10 kg。(g取10 N/kg,q柴油=4.3×107 J/kg)求: (2)这一过程中货车牵引力所做的功是多少。 解: (2)货车受到的阻力 f=0.02G总=0.02×3×105 N=6 000 N, 因为货车匀速行驶, 所以货车的牵引力F牵=f=6 000 N, 牵引力所做的功W=F牵s=6 000 N×30×1 000 m=1.8×108 J; 1 7.(2023·锦州中考)我国道路交通安全规定,货车轮胎对地面的压强应控制在7× 105 Pa以内。王师傅的货车自身质量是6 t,车轮与地面总接触面积是0.5 m2。一次,王师傅开着装有24 t沙子的货车在平直的公路上匀速行驶30 km,货车受到的阻力是货车总重力的0.02倍,消耗柴油10 kg。(g取10 N/kg,q柴油=4.3×107 J/kg)求: (3)这一过程中货车发动机的效率是多少。(计算结果精确到1%) 解: (3)柴油完全燃烧放出的热量Q放=m柴油q柴油=10 kg×4.3×107 J/kg=4.3×108 J, 这一过程中货车发动机的效率η=×100%=×100%≈42%。 1 本课结束 1 $$