第十章 专题训练二 热量、热值和热效率的综合计算（作业课件）-【黄冈金牌之路·练闯考】2023-2024学年九年级物理上册(北师大版)

专题训练二　热量、热值和热效率的综合计算 物理 九年级上册 北师版 练闯考 4.2×105 0.01 多 增大 3×104 热值 1.43×1010 内 52 2.1×103 6.8×106 内 8.5 热传递 1.26×106 0～2 min 30% 热传递 内 5.04×107 2.52×107 60 类型一　比热容、热值的计算 ①水吸收(放出)的热量用比热容公式：Q吸＝c水m(t－t0)或Q放＝c水m(t0－t)； ②燃料燃烧放出的热量全部被水吸收时，Q吸＝Q放；若有热量损失时，Q吸＜Q放。 1．盐城中考用煤气灶把初温为20 ℃，质量为2 kg的水加热到70 ℃，水吸收的热量为______________J。若煤气燃烧时放出的热量全部被水吸收，则需要完全燃烧________kg的煤气。事实上，将这壶水加热到70 ℃需要的煤气质量更______。[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，煤气的热值为4.2×107 J/kg] 2．甘孜州中考如图所示是一种学生饮用奶，在饮用前加热的过程中，温度升高，内能________(选填“增大”或“减小”)﹔若其中奶的质量为0.25 kg，奶的比热容是4.0×103 J/(kg·℃)，则把它从10 ℃加热到40 ℃需要吸收____________J的热量。 如图所示是长征2F火箭托举神舟十二号飞船成功发射时的情景。火箭中用氢气作燃料主要的优点是它的________高，完全燃烧100 kg的液态氢放出的热量是______________J(氢气的热值q液氢＝1.43×108 J/kg)。火箭中的燃料燃烧时，将化学能转化为燃气的________能。 4．天然气是一种热值高、污染小的清洁能源，正在得到越来越广泛的应用。完全燃烧0.035 m3的天然气放出多少焦的热量？若这些热量完全被水吸收，能使多少千克的水温度升高50 ℃？[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q天然气＝8×107 J/m3] 解：(1)完全燃烧0.035 m3的天然气放出的热量：Q＝Vq＝0.035 m3×8×107 J/m3＝2.8×106 J。 (2)由Q放＝cmΔt可得，这些热量完全被水吸收后可加热水的质量：m＝ eq \f(Q,c水Δt) ＝ eq \f(2.8×106 J,4.2×103 J/（kg·℃）×50 ℃) ≈13.3 kg。 类型二　热平衡(Q吸＝Q放)的计算 5．网上曾热销一种“55度杯”，如图所示为其模型图，假设此模型杯内胆中封存着300 g水，室温20 ℃，现向杯中倒入200 g、100 ℃开水，摇一摇，热平衡后杯内水温迅速降至______℃；将杯内水倒掉，再将200 g室温的某液体倒入该杯，摇一摇，这种液体温度可升至44 ℃，则这种液体的比热容为_____________J/(kg·℃)。[不计热量损失，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)] 6．吃早饭的时候，妈妈用热水给小雪加热袋装牛奶，已知袋上标有250 mL，为了使这袋牛奶的温度由12 ℃升高到42 ℃，妈妈至少要用60 ℃的热水多少千克？[设该牛奶的比热容为2.5×103 J/(kg·℃)，牛奶密度为1 g/cm3，不计热量损失] 解：牛奶的质量：m1＝ρ1V1＝1 g/cm3×250 cm3＝250 g＝0.25 kg，牛奶升温吸收的热量：Q吸＝c1m1(t－t01)＝2.5×103 J/(kg·℃)×0.25 kg×(42 ℃－12 ℃)＝1.875×104 J，热水由60 ℃降到42 ℃放出的热量：Q放＝c2m2(t02－t)＝Q吸，至少用热水质量：m2＝ eq \f(Q吸,c2（t02－t）) ＝ eq \f(1.875×104 J,4.2×103 J/（kg·℃）×（60 ℃－42 ℃）) ≈0.248 kg。 类型三　热效率的计算 基本思路是知二求一，方法公式演算如下： ①已知Q吸(W机)、Q放，求热效率：η＝ eq \f(Q吸,Q放) ＝ eq \f(c水m水Δt,m燃料q) 或η＝ eq \f(W机,Q放) ＝ eq \f(Fs,m燃料q) 。 ②已知Q放、η，a.求水的质量或温差：Q吸＝Q放η＝m燃料qη，m水＝ eq \f(Q吸,c水Δt) 或Δt＝ eq \f(Q吸,c水m水) ；b.求牵引力或距离：W机＝Q放η＝m燃料qη，F＝ eq \f(W机,s) 或s＝ eq \f(W机,F) 。 ③已知Q吸(W机)、η，求燃料的质量：a.Q放＝ eq \f(Q吸,η) ＝ eq \f(c水m水Δt,η) ，m燃料＝ eq \f(Q放,q) ；b.Q放＝ eq \f(W机,η) ＝ eq \f(Fs,η) (或 eq \f(Pt,η) )，m燃料＝ eq \f(Q放,q) 。 7．鄂州中考合理分类和利用垃圾可以变废为宝，在一定条件下，1 kg垃圾能“榨”出0.17 kg燃料油，若燃料油的热值为4.0×107 J/kg，则这些燃料油完全燃烧释放出的热量为______________J，燃烧时燃料油的化学能转化为______能；如果这些热量的42%被水吸收，则可以使________kg的水温度从20 ℃升高到100 ℃，这是通过__________的方式改变水的内能。 用丁烷燃气炉烧水时，每2 min完全燃烧0.014 kg的丁烷放出的热量为______________J；由图可以判断出在烧水过程中，______________(选填“0～2 min”“2～4 min”或“4～6 min”)时的热效率最高；若水的质量为3 kg，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] 如图所示是太阳能热水器。 (1)它是利用__________(选填“做功”或“热传递”)将光能转化为______能的。 (2)我国太阳能热水器已走进了千家万户，小明家的太阳能热水器的采光面积是2.1 m2。若我市向阳的地方每平方米的面积1 h得到的太阳辐射能平均为3×106 J，每天接收太阳能的时间以8 h计算，则一天太阳能热水器接收到的太阳能是______________J。 (3)热水器能把接收到的太阳能的50%转化成水的内能，则正常情况下，一天内水吸收的热量为______________J。 (4)该热水器一天能把150 kg、初温为20 ℃的水加热到________℃。 10．暑假期间，小明与家人乘坐一辆汽车沿高速公路到某地旅游，全程为300 km，共用时3 h。汽车和人的总质量为1.5 t(含油箱内的18 kg汽油，不考虑消耗汽油时汽车总质量的变化)，假设汽车匀速行驶，受到的阻力为车重的0.1倍，已知汽油完全燃烧产生的内能有30%转化为机械能。求：(汽油的热值为4.6×107 J/kg，g取10 N/kg) (1)汽车到达目的地牵引力所做的功是多少？汽车发动机的输出功率是多少？ (2)通过计算说明该汽车在行驶途中是否需要加油？ 解：(1)汽车匀速行驶，受到的阻力为车重的0.1倍，所以汽车所受阻力：f＝0.1G＝0.1mg＝0.1×1.5×103 kg×10 N/kg＝1.5×103 N，因为轿车匀速行驶，所以，F＝f＝1.5×103 N，汽车到达目的地牵引力所做的功：W＝Fs＝1.5×103 N×3×105 m＝4.5×108 J；汽车发动机的输出功率：P＝ eq \f(W,t) ＝ eq \f(4.5×108 J,3×3 600 s) ≈4.17×104 W。 (2)油箱中汽油能放出的总能量：Q放＝m汽油q＝18 kg×4.6×107 J/kg＝8.28×108 J；汽油完全燃烧产生的内能有30%转化为机械能：E＝Q放η＝8.28×108 J×30%＝2.484×108 J；因为E＜W，所以小轿车在行驶途中需要加油。 $$