期末复习1.3 计算训练 与内能相关的计算 课件 2024-2025学年北师大版物理九年级全一册

期末提分练案 第1讲　机械能、内能及其转化 第3课时　计算训练 与内能相关的计算 1. [物理观念] 寒冷的冬天，为了取暖，每天需要给房间供热4.2×107 J，若流进房间散热器的水温是62 ℃，流出的水温是54 ℃。求：每天流经散热器的水的质量是多少？[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)] 返回 解：由题意知，水放出的热量Q放＝4.2×107 J， 由Q放＝cm(t0－t)得：水的质量为 ＝1 250 kg。 2. 标准大气压下，将一壶质量为2 kg、温度为20 ℃的水加热到70 ℃。[已知c水＝4.2×103 J/(kg·℃)] (1)求水吸收的热量Q吸。 解：水升高的温度：Δt＝70 ℃－20 ℃＝50 ℃， 水吸收的热量： Q吸＝c水mΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×50 ℃＝4.2×105 J。 解：由Q吸＝cmΔt可得，水升高的温度： t末＝70 ℃＋40 ℃＝110 ℃＞100 ℃， 在一个标准大气压下水的沸点为100 ℃，所以水的末温为100 ℃。 返回 (2)接着再继续加热，若水又吸收了3.36×105 J的热量，求水的末温。 3. 搭载“嫦娥五号”月球探测器的长征五号火箭成功发射升空。铍是一种高效率的火箭燃料，铍在燃烧时能释放出巨大的能量。[已知c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q铍＝6.3×107 J/kg]求： (1)5 kg铍完全燃烧放出的热量是多少？ 解：5 kg铍完全燃烧放出的热量： Q放＝mq铍＝5 kg×6.3×107 J/kg＝3.15×108 J。 返回 (2)若这些热量的60%被水吸收，可以使多少千克的水温度升高50 ℃？ 解：由题知，水吸收的热量， Q吸＝ηQ放＝60%×3.15×108 J＝1.89×108 J， 由Q吸＝cmΔt得，水的质量： 4. 某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10 kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图像。若在6 min内完全燃烧了2 kg的煤，水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，煤的热值约为3×107 J/kg。求： (1)煤完全燃烧放出的热量。 解：煤完全燃烧放出的热量 Q放＝m煤q＝2 kg×3×107 J/kg＝6×107 J。 8 (2)加热6 min，水吸收的热量。 解：水吸收的热量Q吸＝c水m水(t－t0) ＝4.2×103 J/(kg·℃)×10 kg×(80 ℃－20 ℃) ＝2.52×106 J。 返回 (3)煤炉烧水时的热效率。 解：煤炉烧水时的热效率η＝ ×100% ＝ 5. 煤、石油、天然气的过量开采使人类面临能源危机。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 ℃，出水流量为150 m3/h。 (1)求每小时流出的水是多少千克？ 解：出水流量为150 m3/h，每小时流出水的质量 m水＝ρ水V水＝1.0×103 kg/m3×150 m3＝1.5×105 kg。 (2)求每小时流出的地热水温度降低到50 ℃时所放出的热量。 解：水放出的热量Q水放＝c水m水Δt ＝4.2×103 J/(kg·℃)×1.5×105 kg×(90 ℃－50 ℃) ＝2.52×1010 J。 (3)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%，则利用上述地热能供暖一小时可以节约多少天然气？[ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，天然气的热值为4×107 J/m3] 解：这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热，则Q有用＝Q水放＝2.52×1010 J， 天然气需要放出的热量 Q放＝ 由Q放＝Vq得： 利用地热能供暖一小时可以节约天然气的体积 V＝ 返回 6. 一辆汽车以72 km/h的速度匀速行驶10 min，消耗的汽油为1.2 kg。汽车匀速行驶时受到的牵引力F＝1.2×103 N，汽油的热值q＝4.6×107 J/kg。 (1)汽车在这段时间做的功是多少？ 解：由题意可知汽车行驶的速度v＝72 km/h＝20 m/s，汽车行驶的时间t＝10 min＝600 s， 汽车行驶的路程s＝vt＝20 m/s×600 s＝1.2×104 m， 汽车在这段时间做的功W＝Fs＝1.2×103 N×1.2×104 m＝1.44×107 J。 (2)这段时间内汽车的效率是多少？(百分号前保留一位小数) 解：汽油完全燃烧放出的热量Q＝mq＝1.2kg×4.6×107 J/kg＝5.52×107 J， 这段时间内汽车的效率：η＝ ×100%≈26.1%。 返回 (3)简要分析汽车效率低的原因(写出两条即可)。 解：汽油不能完全燃烧；尾气带走许多热量。(合理即可) 7. 一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动，其v-­t图像如图所示，在第10 s时速度达到20 m/s，通过的路程为120 m。求： (1)在0～10 s内汽车的平均速度。 解：由题知，在0～10 s内汽车通过的路程s1＝120 m，则在0～10 s内汽车的平均速度v1＝ (2)设汽车在行驶过程中所受阻力不变，大小为f＝4 000 N，则汽车行驶时的功率为多少瓦？在0～10 s内汽车发动机产生的牵引力所做的功是多少焦耳？ 解：由题图知，10 s后汽车做匀速直线运动，速度v＝20 m/s，此时汽车受到的牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等，则牵引力F＝f＝4 000 N，汽车行驶时的功率为P＝ ＝Fv＝4 000 N×20 m/s＝8×104 W； 因为汽车的功率不变，所以在0～10 s内汽车发动机产生的牵引力所做的功为 W′＝Pt1＝8×104 W×10 s＝8×105 J。 (3)若发动机的转化效率为40%，则需要燃烧多少千克汽油才能使发动机做这么多功？(已知汽油的热值大约为5×107 J/kg) 返回 $$