考点6 热量和效率的相关计算-沪粤版九年级上册期中专项（初中物理）

原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 专项 6 热量的相关计算 1．质量为 4kg，温度为 30℃的水，当吸收了 1.68×10 5 J 的热量后，温度升高到 ℃ [ 34.2 10 J / kgc   水 ( ℃)]？ 2．小奇同学测量天然气灶火焰中心温度时，把一枚 150g 的金属块放在火焰中心加热足够长的 时间后，立即投入到盛有 200g、20℃水的绝热容器中（容器内部不与容器外部发生热传递）， 水温最高升到 80℃。已知  3  0.5 10 J / kgc   金属块 ℃ ，  3  4.2 10 J / kgc   水 ℃ ，不计热量损失。求： （1）水温升高到 80℃时，水吸收的热量是多少？ （2）天然气灶火焰中心的温度是多少？ 3．质量均为 0.5kg 的水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等，c 水>c 液，它们温度随时 间变化的关系如图所示。已知水的比热容 c 水=4.2×10 3 J /（kg·℃）。下列说法中正确的是（ ） A．乙物质是水 B．0～12min 乙温度降低了 20℃ C．0～12min 甲放出了的热量 8.4×10 4 J 的热量 D．乙物质的比热容为 2.1×10 3 J /（kg·℃） 3．小华在某次体育训练时，身体消耗了 38.4 10 J 的热量，这些热量相当于完全燃烧 kg 干木柴所释放的热量；若将这些热量给水加热，可以使质量为 100g，初温是 30℃的水温度 升高到 ℃，升温后的水的比热容 （选填“不变”或“升高”）。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 2 ［ 71.2 10 J/kgq  干木柴 ，  34.2 10 J / kgc   水 ℃ ］ 5．某汽油机飞轮的转速为 1800r/min，在 1s 内汽油机对外做 次功；为加快农村绿色发 展，我市部分农村地区已经使用上了天然气烧水煮饭。小明同学用他家的天然气灶将质量为 2kg，初温为 20℃的水加热到 100℃，水吸收的热量是 J；消耗了 0.03m 3 的天然 气，则此天然气灶的热效率为 。[c 水＝4.2×10 3 J/(kg·℃)，q 气＝4.0×10 7 J/m 3 ] 6．某个小汽车在水平路面上匀速行驶时，克服摩擦做功 59 10 J ，其发动机的效率为 20％，则 汽油完全燃烧放出的热量为 J，该车在该路段行驶时消耗汽油 kg。 （汽油的热值为 74.5 10 J / kg ） 7．在一个标准大气压下，某种燃料的热值为 4.2×10 7 Jkg，完全燃烧 20g 该燃料，能释放出热 量 J。若这些热量的 80%被质量为 2kg，初温为 22℃的水吸收，则水的温度将升 高 ℃。（c 水＝4.2×10 3 J/(kg·℃） 8．氢燃料具有清洁、效率高等优点，被认为是理想的能源之一，目前我国部分城市已有多批 氢能源公交车投放使用。已知  34.2 10 J /c kg  水 ℃ ， 81 4 10 J / kgq  氢 . 。 问： （1）质量为 0.6kg 的氢燃料完全燃烧放出的热量是多少？ （2）若这些热量的 90%被质量为 500kg、温度为 15℃的水吸收，水升高的温度是多少？ 9．小芳家浴室里使用天然气提供热水。已知水进入热水器前的温度是 10℃，洗澡时热水器输 出热水的温度设定为 40℃，如果小芳洗一次澡用热水 60L，水的比热容是 34.2 10 J / kg C （ ）， 水的密度为 3 31.0 10 kg/m ； 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 3 求：（1）这些水从热水器中吸收多少热量？ （2）若天然气完全燃烧释放热量的 70%被水吸收，则需要消耗多少立方米的天然气？（天然 气的热值 7 34 10 J/mq   ） 10．2023 年 5 月 28 日上午，我国首架自行研制、拥有自主知识产权的喷气式客机 C919，如题 图所示，历时 2h 从上海到北京，开启了首次商业载客飞行。C919 在高空水平定速巡航时，若 受到的阻力恒为 51.15 10 N 。求：（汽油密度 3 30.8 10 kg/m  汽油 ，汽油热值 74.6 10 J/kgq  汽油 ） （1）若 C919 匀速飞行 4km 消耗了 50L 汽油，这些汽油完全燃烧释放的热量为多少？ （2）C919 发动机的效率为多少？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 专项 6 热量的相关计算 1．40℃ 【解析】根据Q cm t  可得，水升高的温度 5 3 1.68 10 J 4.2 10 J / (kg 4k 0 g 1 Q t c m         吸 水 ℃ ℃) 吸热后水的温度 0 30 10 40t t t     ℃ ℃ ℃ 2．（1） 45.04 10 J ；（2）752℃。 【解析】解：（1）水吸收的热量    3 3 44.2 10 J / kg 200 10 kg 80 20 5.04 10 JQ c m t           吸 水 水 ℃ ℃ ℃ （2）容器内部不与容器外部发生热传递，金属块放出的热量 45.04 10 JQ Q  吸放 达到热平衡后，金属块的温度与水的温度相同，金属块的质量 150g 0.15kgm  金属 由  0Q cm t t 放 可知，金属块的初温   4 0 3 5.04 10 J 80 752 0.5 10 J / kg 0.15kg Q t t c m          放 金属 金属 ℃ ℃ ℃ ， 金属块放在火焰中心加热足够长的时间后，金属块的温度与火焰中心的温度相同，所以火 焰中心的温度为752℃。 答：（1）水温升高到 80℃时，水吸收的热量是 45.04 10 J ； （2）天然气灶火焰中心的温度是752℃。 3. D 【解析】A．时间相等时，两种液体放出的热量相等，由图像可知，乙液体的温度降低得快， 甲液体温度降低得慢；根据 ΔQ cm t放 可知，在质量相等、放热也相同的情况下，温度降低 得快的比热容小；所以，甲液体的比热容大，则甲为水，故 A错误； B．由图可知，0~12min 乙的温度从 60℃降低至 20℃，所以乙的温度变化量为 60 20 40t   乙 ℃ ℃ ℃ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 2 故 B错误； C．甲为水，0~12min 甲的温度从 60℃降低至 40℃，所以甲的温度变化量为 60 40 20t   甲 ℃ ℃ ℃ 则甲放出的热量为 Q 放=c 水mΔt 甲=4.2×10 3 J/（kg•℃）×0.5kg×20℃=4.2×10 4 J 故 C 错误； D．由题知，水和另一种液体的质量相同，在相同时间内放出的热量相等，0~12min 乙的温 度变化量为 40℃，甲的温度变化量为 20℃，乙的温度变化量是甲的 2倍，根据 ΔQ cm t放 可 知，此时温度变化量和比热容成反比，所以乙物质的比热容为甲比热容的 1 2 ，即乙物质的 比热容为    3 31 1 1 4.2 10 J / kg 2.1 10 J / kg 2 2 2 c c c       乙 甲 水 ℃ ℃ 故 D正确。 故选 D。 4. 47 10 50 不变 【解析】[1]根据Q mq 可得，身体消耗了 8.4×103J 的热量，这些热量相当于完全燃烧干木 柴的质量为 3 4 7 8.4 10 J 7 10 kg 1.2 10 J/kg Qm q     干木柴 [2]根据 0( )Q cm t t  可得，若将这些热量给水加热，可以使质量为 100g，初温是 30℃的水 温度升高到的温度为   3 0 3 8.4 10 J 30 50 4.2 10 J / kg 0.1kg Qt t c m         水 水 ℃ ℃ ℃ [3]比热容是物质的一种特性，和物质的种类、状态有关，与物体的温度和温度变化无关， 所以水升温后水的比热容不变。 5. 15 6.72×10 5 56% 【解析】[1]某汽油机飞轮的转速为 1800r/min=30r/s 汽油机飞轮转 2转就是一个工作循环，所以 1s 内的工作循环次数是 15 次；汽油机一个工 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 3 作循环有 4个冲程，但只有 1次对外做功，所以 1s 内对外做功次数是 15 次。 [2]水吸收的热量 Q 吸=c 水m(t-t0)=4.2×10 3 J/(kg·℃)×2kg×(100℃-20℃)=6.72×10 5 J [3]0.03m 3 天然气完全燃烧放出的热量 Q 放=Vq 气=0.03m 3 ×4.0×10 7 J/m 3 =1.2×10 6 J 燃气灶烧水的效率 5 6 6.72 10 J= 100% 100% 56% 1.2 10 J Q Q       吸 放 6. 4.5×10 6 0.1 【解析】[1] 由题意可知，克服摩擦做功 59 10 J ，即有用功为 59 10 J ，做功发动机的效率为 20％，则 20% W Q   有 放 汽油完全燃烧放出的热量为 5 69 10 J 4.5 10 J 20% W Q      有 放 [2] 根据热量公式 Q mq 放 可得，该路段行驶时消耗汽油质量为 6 7 4.5 10 J 0.1kg 4.5 10 J/kg Q m q      放 7. 58.4 10 78 【解析】[1]燃料燃烧完全放出的热量为 -3 574.2 10 J/kg=8.4 10 J=20 10 kgQ mq     放 [2]升高的温度为 5 3 8.4 10 J 4.2 10 J/ kg k 80%= = =80 g( Q t cm       吸 ℃ ℃）2 在标准大气压下，水的沸点为 100℃，故水的温度将升高 0- =100 -22 =78t t t  末 ℃ ℃ ℃ 8．（1） 78.4 10 J ；（2）36℃ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 4 【解析】解：（1）质量为 0.6kg 的氢燃料完全燃烧放出的热量是 8 71 4 10 J/kg 0.6kg 8 4 10 JQ q m     氢 氢放 . . （2）水吸收的热量为 7 790% 8 4 10 J=7.56 10 JQ Q    吸 放 . 水升高的温度是   7 3 7.56 10 J 36 4.2 10 J/ kg 500kg Q t cm         吸 ℃ ℃ 答：（1）质量为 0.6kg 的氢燃料完全燃烧放出的热量是 78.4 10 J ； （2）若这些热量的 90%被质量为 500kg、温度为 15℃的水吸收，水升高的温度是36℃。 9．（1） 67.56 10 J ；（2） 30.27m 【解析】解：（1）热水器中水的质量为 3 3 3 31.0 10 kg / m 60 10 m 60kgm V       水吸收的热量为      3 60cm 4.2 10 J / kg C 60kg 40 C 10 C 7.56 10 JQ t t           吸 （2）天然气完全燃烧释放热量的 70%被水吸收，则燃料完全燃烧放出的热量为 6 7    7.56 10 J 1.08 10 J 70% Q Q      吸放 根据公式Q Vq 可得 7 3 7 3 1.08 10 J 0.27m 4 10 J / m Q V q      放 答：（1）水从热水器中吸收 67.56 10 J 的热量； （2）若天然气完全燃烧释放热量的 70%被水吸收，需要消耗 30.27m 的天然气。 10．（1） 91.84 10 J ；（2）25% 【解析】解：（1）C919 匀速飞行中消耗汽油的质量为 3 3 3 30.8 10 kg/m 50 10 m 40kgm V       汽油 完全燃烧 40kg 汽油放出的热量为 7 94.6 10 J/kg 40kg 1.84 10 JQ mq     油放 汽 （2）C919 在高空水平定速巡航时，做匀速直线运动，处于平衡状态，牵引力与阻力是一对 平衡力，大小相等，即 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 5 51.15 10 NF f   则 C919 做的有用功为 5 3 81.15 10 N 4 10 m 4.6 10 JW Fs       C919 发动机的效率为 8 9 4.6 10 J 25% 1.84 10 J W Q      放 答：（1）若 C919 匀速飞行 4km 消耗了 50L 汽油，这些汽油完全燃烧释放的热量为 91.84 10 J ； （2）C919 发动机的效率为 25%。