第十四章 内能的利用 专题 3.热量的综合计算 课件 2024-2025学年人教版物理九年级全一册

专题训练 3.热量的综合计算 第十四章　内能的利用 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) 返回 做功 25 9.2×106 2.[立德树人·中国智慧]可燃冰是一种新型能源，我国可燃冰已试采成功，技术处于世界领先。燃气锅炉的效率为30%，用燃气锅炉烧水，把锅炉里的水从20 ℃加热至沸腾，共燃烧了12 m3天然气，已知天然气热值q＝4.2×107 J/m3，可燃冰的热值为同体积天然气的16倍，求： (1)12 m3天然气完全燃烧所释放的热量； 解：(1)12 m3天然气完全燃烧所释放的热量为 Q放＝Vq＝12 m3×4.2×107 J/m3＝5.04×108 J。 2.[立德树人·中国智慧]可燃冰是一种新型能源，我国可燃冰已试采成功，技术处于世界领先。燃气锅炉的效率为30%，用燃气锅炉烧水，把锅炉里的水从20 ℃加热至沸腾，共燃烧了12 m3天然气，已知天然气热值q＝4.2×107 J/m3，可燃冰的热值为同体积天然气的16倍，求： (2)水吸收的热量； 燃气锅炉的效率为30%，根据η＝ ×100%得水吸收的 热量为Q吸＝Q放×η＝5.04×108 J×30%＝1.512×108 J。 (3)若换用可燃冰燃烧放出相同的热量，应使用可燃冰的体积。 若换用可燃冰燃烧放出相同的热量，可燃冰的热值为同体积天然气的16倍，则可燃冰的热值为 q可燃冰＝16×4.2×107 J/m3＝6.72×108 J/m3， 应使用可燃冰的体积为 返回 3．[2022·阳泉期中]水上摩托运动是集高科技、观赏、竞技和惊险刺激于一体，富有现代文明特征的高速水上运动。摩托艇加满燃油时，人和摩托艇的总质量为400 kg，油箱容积为10 L，加满一次燃油最多能使摩托艇以20 m/s的速度匀速航行1 h。摩托艇以20 m/s的速度匀速航行时，发动机的牵引力为总重的 。不考虑行驶过程中人和摩托艇总质量的变化。[g取10 N/kg，ρ燃油＝0.8×103 kg/m3， q燃油＝4.5×107 J/kg，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)] (1)摩托艇一满箱燃油完全燃烧放出的热量的70%被水吸收，可将多少千克的水从20 ℃升高到80 ℃？ 解：(1)油箱容积为V＝10 L＝0.01 m3由ρ＝ 得，一满箱燃油的质量为 m＝ρ燃油V＝0.8×103 kg/m3×0.01 m3＝8 kg，一满箱燃油完全 燃烧放出的热量为Q放＝q燃油m＝4.5×107 J/kg×8 kg＝3.6×108 J， 由η＝ ×100%得，水吸收的热量为 Q吸＝Q放η＝3.6×108 J×70%＝2.52×108 J，由Q吸＝cmΔt得， (2)求摩托艇的热机效率。 由v＝ 得，摩托艇1 h行驶的路程为 s＝vt＝20 m/s×1×3 600 s＝7.2×104 m， 发动机的牵引力为 F＝ G＝ mg＝ ×400 kg×10 N/kg＝2 000 N， 摩托艇牵引力做的功为 W＝Fs＝2 000 N×7.2×104 m＝1.44×108 J， 则摩托艇的热机效率为 返回 4．[2022·太原师范学院附属中学阶段练]山西大力发展新能源汽车，其中混合动力汽车具有节能、低排放等优点，成为汽车研究与开发领域的重点，某新型混合动力汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池向车轮输送能量；当需要高速行驶或蓄电池电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电。车速与所受的阻力的关系如图所示。在某次测试中，由内燃机提供能量，汽车以50 km/h的速度匀速直线行驶了 0.2 h，同时蓄电池的电能增加了 2.16×107 J。求： (1)汽车牵引力做的功； 解：由v＝ 知道，汽车行驶的路程 s＝vt＝50 km/h×0.2 h＝10 km＝1.0×104 m 由图象知道，汽车速度为50 km/h时， 所受阻力为4 000 N；由于汽车匀速行驶， 牵引力等于阻力，即F＝f＝4 000 N，汽车牵引力做的功为 W牵＝Fs＝4 000 N×1.0×104 m＝4×107 J。 (2)若所用燃料的热值为4.5×107 J/kg，测试过程中消耗3 kg的燃料(假设燃料完全燃烧)，则内燃机工作时的效率。 燃料完全燃烧释放的总热量 Q＝mq＝3 kg×4.5×107 J/kg＝1.35×108 J， 返回 5．国家提倡节能减排，各地“煤改气”正在积极进行，某同学已知他家天然气烧水的热效率为35%。若他将2 kg的水倒入烧水壶中，并测出水温为20 ℃，在一个标准大气压下，把水刚加热到100 ℃时[已知水的比热容c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，天然气热值约为4.0×107 J/m3]，请你帮他计算： (1)将这些水烧开，需吸收的热量； 解：(1)将2 kg的水从20 ℃加热到100 ℃需要吸收的热量 Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(100 ℃－20 ℃)＝6.72×105 J。 5．国家提倡节能减排，各地“煤改气”正在积极进行，某同学已知他家天然气烧水的热效率为35%。若他将2 kg的水倒入烧水壶中，并测出水温为20 ℃，在一个标准大气压下，把水刚加热到100 ℃时[已知水的比热容c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，天然气热值约为4.0×107 J/m3]，请你帮他计算： (2)他家天然气灶燃烧的天然气的体积。 返回 6．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 ℃[ρ水＝1×103 kg/m3，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]，求： 水箱容积(V) 0.1 m3 集热管采光面积(S) 0.8 m2 效率(η) 50% 使用年限 15年 (1)满箱时水的质量为多少千克？ 解：(1)水的质量为 m＝ρ水V＝1×103 kg/m3×0.1 m3＝100 kg。 水箱容积(V) 0.1 m3 集热管采光面积(S) 0.8 m2 效率(η) 50% 使用年限 15年 (2)水吸收的热量为多少焦耳？ 水吸收的热量为Q吸＝c水mΔt＝ 4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg×(45 ℃－25 ℃) ＝8.4×106 J。 水箱容积(V) 0.1 m3 集热管采光面积(S) 0.8 m2 效率(η) 50% 使用年限 15年 (3)需要多长时间？ 水箱容积(V) 0.1 m3 集热管采光面积(S) 0.8 m2 效率(η) 50% 使用年限 15年 ＝2.1×104 s。 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，即单位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＝ 返回 $$