第十四章 内能的利用（计算题30道）- 2024-2025学年九年级物理上册热点题型专练（2024人教版）

第14章 内能的利用（计算题30道） 1．小明利用家中的燃气表和温度计测量燃气灶烧水的效率。将1kg的水从加热到，消耗了0.01m3天然气（假设天然气完全燃烧），已知水的比热容为，天然气的热值为。 （1）水吸收的热量； （2）天然气完全燃烧放出的热量； （3）燃气灶烧水时的效率。 2．某团队在海拔3000多米高山上野营时，使用铁锅烧水，他们发现把体积为20L的水从10℃加热到80℃时，共消耗了5kg的干木柴，已知水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)，干木柴的热值为1.2×107J/kg，求： （1）干木柴完全燃烧放出的热量； （2）水吸收的热量； （3）铁锅烧水的效率。 3．小明家新买来一台容积为80L的天然气热水器。小明学习了热效率的知识后尝试估测该热水器的热效率，他把“进水量”设置为50L，“出水温度”设置为后开始加热。当水温达到时，自动停止加热。已知当时自来水的温度是，加热前天然气的剩余量为，停止加热后天然气的剩余量为，天然气的热值，水的比热容，水的密度，，求： （1）水箱中水的质量； （2）水箱中水吸收的热量； （3）该热水器的热效率。（结果保留一位小数） 4．燃气灶烧水时，把质量为2kg、初温为20℃的水加热到100℃，天然气完全燃烧放出了1.68×106J的热量．已知水的比热容为4.2×103J/（kg.℃），求： （1）水吸收的热量； （2）燃气灶烧水时的效率． 5．若汽车在平直公路上内匀速行驶了，消耗汽油。发动机的输出功率为。汽油热值为。求： （1）汽车行驶的速度； （2）汽车牵引力做的功； （3）汽车发动机的效率。 6．质量为 5 kg、温度为0 ℃的酒精，加热到46 ℃时，吸收了多少 热量？如果热率效是21%，需要燃烧多少煤油？ 7．小明家的太阳能热水器，水箱容积是200L。小明进行了一次观察活动：某天早上，他用温度计测得自来水的温度为20℃，然后给热水器水箱送满水，中午时水箱中的水温为45℃，请你求解下列问题：（J/kg） （1）水箱中水的质量； （2）这些水吸收的热量； （3）如果水吸收的这些热量由燃烧煤气来提供，共燃烧了2kg煤气，则用该煤气灶烧水的效率为多少? 8．一辆四轮家庭轿车的部分数据如下表所示．一次旅行时，司机驾驶该汽车沿一平直公路持续行驶至A市的过程中，先后通过如图所示的甲、乙、丙三个标志牌，牌上的地址和数字表示从该标志牌处沿这一公路到达牌上地址的路程．途经甲时开始计时，到达乙时恰好用时25min，从乙运动到丙的过程中，仪表盘显示汽车一直以108km/h的速度匀速行驶．g取10N/kg． 旅行中汽车部分数据表 汽车（包括人员及物品）总质量/kg 2000 停放时每个轮胎与地面的接触面积/ 250 汽油的热值/ 汽油机效率 25% (1)求这辆车（包括人员及物品）停放在水平地面上时对地面的压强； (2)求汽车从标志牌甲运动到丙这一过程中的平均速度； (3)通过仪表盘显示的数据可知，从标志牌乙到丙的过程中，汽车消耗0.7L汽油，求这一过程中牵引力做功的功率． 9．某太阳能热水器在某天8h的有效照射时间内，将热水器中质量为100kg、初温为20℃的水温升高到50℃，求此过程中： （1）太阳能热水器中的水吸收的热量； （2）若改用燃烧效率为40%煤气来加热这些水，需要完全燃烧煤气的质量。[c水=4.2×103J/(kg•℃)，q煤气=4.2×107J/kg] 10．氢燃料是21世纪的理想能源。如图是我国自主研发的氢燃料新能源公交车，满载质量为4×103kg，某次满载后在10min内匀速直线行驶8.4km，消耗氢燃料0.4kg。公交车匀速直线行驶时所受的阻力为总重的，(q氢燃料=1.4×108J/kg ）。求公交车在此行驶过程中： (1)消耗的氢燃料完全燃烧放出的热量； (2)牵引力做功的功率； (3)公交车发动机的热机效率。 11．某家庭用燃气热水器将质量为100kg、初温为10℃的水温度升高50℃，消耗的天然气体积为2m3（假设天然气完全燃烧）。已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，天然气的热值为4.2×107J/m3。 求：（1）天然气完全燃烧放出的热量？ （2）水吸收的热量？ （3）该热水器工作的效率？ 12．用天然气灶烧水，燃烧0.5m3的天然气，使100kg的水从15℃升高到65℃。已知水的比热容c=4.2×103J/（kg·℃），天然气的热值q=7.0×107J/m3求： （1）0.5m3天然气完全燃烧放出的热量Q放。 （2）水吸收的热量Q吸。 （3）燃气灶的效率。 13．邵阳市望云山开发风力发电基地，预计到 2025 年全部投入生产，如果该风力发电基地全部建成的话，风电装机总容量可达1万千瓦。风力发电——即是风轮机叶片不断受到风力的推动而转动，利用风的动能转化成电能。若风力发电机，每片风叶的质量为 6t，长为40m。下表给出了 1kg 空气在不同风速下速度（ν）与动能（E）的关系（空气密度取 1.2kg/m3，圆周率π=3.0）： 动能 E（J） 2 8 18 32 50 风速 v（m/s） 2 4 6 8 10 (1)如果一台这样的风力发电机平均每秒可以输出 1.8×105J 的电能，则 50 台这样的风力发电机，一年获得的电能相当于完全燃烧多少千克煤所产生的能量？（一年工作时间按 3000h 计算，煤的热值为 3.0×107J/kg） (2)当风速为 10m/s 时，若风力发电机风轮正面迎风，这台发电机每秒钟能对外提供2.88×105J 的电能，则它将风能转化为电能的效率是多少？ 14．英雄攀枝花，阳光康养地。攀枝花日照丰富，为了节约能源。攀枝花很多屋顶都安装了太阳能热水器。已知太阳能热水器储水箱内有100kg的水，在阳光照射下，水的温度升高了26℃，已知c水=4.2×103J（kg·℃）， 求： （1）水吸收的热量； （2）这些热量相当于完全烧多少煤气放出的热量。（q煤气=3.9×107J/m3） 15．液化石油气的热值高达4.6×107J/kg，一些不法商贩为谋取暴利，常将液化石油气与价格低廉、热值仅为2.9×107J/kg的二甲醚混合装入钢瓶内销售给客户．质监局对某液化石油气站销售的瓶装燃气进行检测：将质量为100kg、初始温度为20℃的水装入容器内，用高效炉灶燃烧瓶内燃气加热容器中的水升温至85℃，瓶内燃气消耗了1kg．通过高效炉灶，水能吸收燃气完全燃烧释放热量的75%．已知水的比热容为c水=4.2×103J/ (kg•℃)， 求：(1)水吸收的热量Q；     (2)瓶内燃气的热值q； (3)该液化石油气站销售的瓶装液化石油气有无掺混二甲醚？说明理由． 16．垃圾分类看似小事，实则是“大事”，它体现了一座城市的社会文明水平。我国生活垃圾分类工作已取得阶段性进展，某垃圾焚烧发电厂日处理垃圾420t，垃圾的平均热值q垃=5×106J/kg。求： （1）420t垃圾完全燃烧产生的热量。 （2）这些热量相当于多少t煤完全燃烧所产生的热量？（q煤=3.0×107J/kg） （3）若420t垃圾完全燃烧产生热量的80%被水吸收，则能使20000t初温为20℃的水温度升高到多少℃？[大气压为一个标准大气压，水的比热容c水=4.2×103J/（kg•℃）] 17．如图所示，鲲龙AG600是我国自主研制的首款大型水陆两栖飞机，是当今世界最大一款水陆两栖飞机，最大起飞质量为53.5t，最大飞行速度为500km/h，停在机场时轮胎接触机场地面的总面积为2.5m2。 （1）当该飞机以最大起飞质量静止在机场水平地面上时，对地面产生的压强是多大； （2）当该飞机以最大起飞质量漂浮在海面上时，排开海水的体积是多少； （3）某次执行任务时，AG600以最大速度匀速飞行1h，消耗燃油2×103kg，发动机推力为4.6×104N，则飞机发动机的工作效率为多少？（燃油的热值取4.6×107J/kg，海水的密度取1×103kg/m3，g取10N/kg） 18．小华给奶奶购买了一个暖手宝，如图所示，从说明书中知道了它的额定功率是600W．这个暖手宝正常工作时，袋内0.3kg的水由20℃加热到80℃所用时间为180s．水的比热容为J/（kg·℃），求： （1）加热过程中水吸收的热量； （2）暖手宝加热的效率． 19．小芳家安装了燃气热水器。已知水进入热水器前的温度是10°C，洗澡时热水器输出热水的温度设定为40 °C，如果小芳洗一次澡用热水0.05m3。（ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg•°C），天然气的热值q＝4×107J/m3）求： （1）所用热水的质量为多少？ （2）水从热水器中吸收多少热量？ （3）若天然气完全燃烧释放热量的70%被水吸收，需要消耗多少m3的天然气？ 20．如图所示是我国自主研制的新型气垫两栖登陆艇，它的质量约为1.0×105kg，底面积约为500m2。问： （1）登陆艇漂浮在海面上时，受到的浮力是多少？它静止在水平海滩上时，对海滩的压强是多少？ （2）若登陆艇用3.0×105N的推进力，以20m/s的航速行驶10min，则登陆艇的功率是多少？ （3）登陆艇在这10min内消耗燃油20L，若燃油的密度是0.8×103kg/m3，热值为4.6×107J/kg，则发动机燃油完全燃烧释放的热量是多少？    21．2023年3月29日，我国自主研发的首款四座氢内燃机飞机验证机（如图）成功首飞。这架飞机翼展为13.5m，机身长度为8.2m，高压气态储氢罐可储氢4.5kg，最大起飞质量可达1260kg，飞机静止在水平地面上时，轮胎与地面的总接触面积为；在空中以180km/h的速度匀速巡航时，前置螺旋桨提供的牵引力为。已知氢气的热值为，g取10N/kg，求： （1）达最大起飞质量的飞机静止在水平地面上时对地面的压强； （2）高压储氢罐内4.5kg的氢气完全燃烧放出的热量； （3）飞机以180km/h的速度匀速巡航1h牵引力所做的功。    22．太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一，某品牌太阳能热水器每小时单位面积太阳能板平均接收的太阳能，若太阳能集热板的有效面积为；在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为、初温为的水温升高到。水的比热容，煤的热值。求： （1）在5小时的有效照射时间内，热水器中的水吸收的热量Q； （2）热水器的效率； （3）若改用煤炉来加热这些水，煤完全燃烧放出的热量有20%被水吸收，则需要完全燃烧多少煤？ 23．天然气是柳州市民常用的一种能源。某用户用天然气将50kg的水从20℃加热到60℃。已知水的比热容c水=4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值q=4.2×107J/m3。求： (1)这些水吸收的热量； (2)加热这些水所需要天热气的体积（假设天然气完全燃烧、不计热量损失）。 24．某型号专用车在车型测试中，在一段平直的高速公路上匀速行驶 5.6km，受到的平均阻 力是 3.0×103N，消耗燃油 1.5L（假设燃油完全燃烧），若燃油的密度，热 值为 ，求： （1）发动机做的有用功． （2）汽车发动机的效率是多少？ 25．若家用天然气的热值为4.2×107J/m3 水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）． （1）完全燃烧0.04m3天然气放出的热量是多少？ （2）若某新型天然气灶烧水的效率为40%，完全燃烧0.04m3天然气可使室温下5kg的水温度升高多少？ 26．已知某型号的载重车在一段平直的高速公路上匀速行驶10.08km，所用时间是8min，消耗燃油3L（假设燃油完全燃烧），汽车发动机在这段时间内的功率为63kW．若燃油的密度是0.8×103kg/m3，热值为3.15×107J/kg．求： （1）燃油完全燃烧所放出的热量为多少？ （2）汽车发动机的效率为多少？ （3）汽车牵引力的大小为多少？ 27．油电混合动力汽车是新型节能汽车。这种汽车在内燃机启动时，可以给车提供动力的同时，也给动力蓄电池组充电。已知某型号混合动力汽车所用的动力蓄电池可储存的最大电能是。若测试人员驾驶该车在平直公路上以的测试车速匀速行驶，内燃机消耗燃油，同时蓄电池组的电能增加了；从汽车的使用说明书知道，汽车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图所示。燃油的热值为。求： （1）该汽车测试行驶中牵引力做的功； （2）该汽车测试行驶中燃油完全燃烧放出的热量； （3）该汽车内燃机的效率。 28．《天工开物》是我国古代的科学著作，书中记载着大量的古代农业机械，如筒车。筒车是一种以水流作动力，用来取水的机械，如图甲所示。某筒车的接水槽比取水处高4m，水轮上有12个取水筒，一个取水筒每次可取水5kg，该筒车旋转一周所用的时间为60s，如此工作一昼夜，可以灌溉百亩良田。已知g取。 （1）求该筒车旋转一周，一个取水筒对进入接水槽内的水所做的功； （2）求该筒车工作一昼夜，提升水所做的功； （3）若采用效率为30%的柴油发动机代替筒车灌溉百亩良田，需要完全燃烧多少克柴油？（计算结果保留整数，柴油的热值） 29．一辆小汽车以46kW的恒定功率在水平路面上匀速直线行驶10min，消耗汽油1.5kg，已知汽油的热值。求： (1)牵引力所做的功； (2)汽油完全燃烧放出的热量； (3)小汽车发动机的效率。 30．太阳能热水器通过接受太阳光照射把太阳能转化为水的内能。某品牌太阳能热水器（如图）某天的信息如表，其中太阳辐射功率是指1h内投射到1m2面积上的太阳能。则： 太阳照射的时间 装水质量 吸热的面积 水升高的温度 水的比热容 太阳辐射功率 8h 100kg 2.5m2 40℃ 4.2×103J/（kg•℃） 1.68×106J/（m2•h） （1）水在8h内吸收的热量是多少？ （2）水吸收的热量相当于完全燃烧多少热值为4.2×107J/m3的天然气？ （3）太阳能热水器的能量转化效率是多少？ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第十四章 内能的利用（计算题30道） 1．小明利用家中的燃气表和温度计测量燃气灶烧水的效率。将1kg的水从加热到，消耗了0.01m3天然气（假设天然气完全燃烧），已知水的比热容为，天然气的热值为。 （1）水吸收的热量； （2）天然气完全燃烧放出的热量； （3）燃气灶烧水时的效率。 【答案】（1）；（2）；（3）42% 【详解】解：（1）水吸收的热量为 （2）天然气完全燃烧放热为 （3）燃气灶烧水的效率为 答：（1）水吸收的热量为； （2）天然气完全燃烧放出的热量为； （3）燃气灶烧水时的效率为42%。 2．某团队在海拔3000多米高山上野营时，使用铁锅烧水，他们发现把体积为20L的水从10℃加热到80℃时，共消耗了5kg的干木柴，已知水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)，干木柴的热值为1.2×107J/kg，求： （1）干木柴完全燃烧放出的热量； （2）水吸收的热量； （3）铁锅烧水的效率。 【答案】（1）6×107J；（2）5.88×106J；（3）9.8% 【详解】解：（1）由题意可知，消耗的干木柴质量为5kg，干木柴的热值为1.2×107J/kg，由热值公式可知，干木柴完全燃烧放出的热量 干木柴完全燃烧放出的热量为6×107J。 （2）由题意可知，水的体积为20L=0.02m3，根据密度公式可知，水的质量 水的质量为20kg；水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)，水的温度变化从10℃加热到80℃，根据比热容公式可知，水吸收的热量 水吸收的热量为5.88×106J。 （3）由上述解析可知，水吸收的热量为5.88×106J，干木柴完全燃烧放出的热量为6×107J，则铁锅烧水的效率 铁锅烧水的效率为9.8%。 答：（1）干木柴完全燃烧放出的热量为6×107J； （2）水吸收的热量为5.88×106J； （3）铁锅烧水的效率为9.8%。 3．小明家新买来一台容积为80L的天然气热水器。小明学习了热效率的知识后尝试估测该热水器的热效率，他把“进水量”设置为50L，“出水温度”设置为后开始加热。当水温达到时，自动停止加热。已知当时自来水的温度是，加热前天然气的剩余量为，停止加热后天然气的剩余量为，天然气的热值，水的比热容，水的密度，，求： （1）水箱中水的质量； （2）水箱中水吸收的热量； （3）该热水器的热效率。（结果保留一位小数） 【答案】（1）50kg；（2）；（3）90.9% 【详解】解：（1）把“进水量”设置为50L，则水箱中水的体积 由得水箱中水的质量 （2）由题意可得，水吸收的热量 （3）使用天然气的体积 天然气完全燃烧释放的热量 该热水器的热效率 答：（1）水箱中水的质量50kg； （2）水箱中水吸收的热量； （3）该热水器的热效率90.9%。 4．燃气灶烧水时，把质量为2kg、初温为20℃的水加热到100℃，天然气完全燃烧放出了1.68×106J的热量．已知水的比热容为4.2×103J/（kg.℃），求： （1）水吸收的热量； （2）燃气灶烧水时的效率． 【答案】（1）6.72×105；（2）40% 【分析】（1）知道水的质量、水的比热容，求出水温度的升高值，利用吸热公式Q吸=cm△t求水吸收的热量，即水的内能增加值； （2）知道天然气完全燃烧放出的热量；水吸收的热量跟天然气完全燃烧放出的热量之比等于燃气灶的效率． 【详解】(1)水吸收的热量：Q吸=cm(t−t0)=4.2×103J/(kg⋅℃)×2kg×(100℃−20℃)=6.72×105J，即水的内能增加了4.2×105J；(2)天然气完全燃烧放出的热量Q放=1.68×106J； 燃气灶的效率：η=×100%=×100%=40% 5．若汽车在平直公路上内匀速行驶了，消耗汽油。发动机的输出功率为。汽油热值为。求： （1）汽车行驶的速度； （2）汽车牵引力做的功； （3）汽车发动机的效率。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】解（1）汽车行驶的速度 （2）汽车牵引力做的功 （3）汽油完全燃烧释放的热量为 汽车发动机的效率 答：（1）汽车行驶的速度为； （2）汽车牵引力做的功为； （3）汽车发动机的效率为。 6．质量为 5 kg、温度为0 ℃的酒精，加热到46 ℃时，吸收了多少 热量？如果热率效是21%，需要燃烧多少煤油？ 【答案】0.057kg 【详解】据题意得：m=5kg，t0=0℃，t1=46℃   ，则由： ， 煤油燃烧释放的热量为： ，则据 得：           【点睛】熟练应用比热容公式． 7．小明家的太阳能热水器，水箱容积是200L。小明进行了一次观察活动：某天早上，他用温度计测得自来水的温度为20℃，然后给热水器水箱送满水，中午时水箱中的水温为45℃，请你求解下列问题：（J/kg） （1）水箱中水的质量； （2）这些水吸收的热量； （3）如果水吸收的这些热量由燃烧煤气来提供，共燃烧了2kg煤气，则用该煤气灶烧水的效率为多少? 【答案】（1）200kg；（2）2.1×107J；（3）25% 【详解】解：（1）水箱中水的质量 （2）这些水吸收的热量 （3）2kg煤气完全燃烧释放的热量 该煤气灶烧水的效率为 答：（1）水箱中水的质量为200kg； （2）水吸收的热量为2.1×107J； （3）该煤气灶烧水的效率为25%。 8．一辆四轮家庭轿车的部分数据如下表所示．一次旅行时，司机驾驶该汽车沿一平直公路持续行驶至A市的过程中，先后通过如图所示的甲、乙、丙三个标志牌，牌上的地址和数字表示从该标志牌处沿这一公路到达牌上地址的路程．途经甲时开始计时，到达乙时恰好用时25min，从乙运动到丙的过程中，仪表盘显示汽车一直以108km/h的速度匀速行驶．g取10N/kg． 旅行中汽车部分数据表 汽车（包括人员及物品）总质量/kg 2000 停放时每个轮胎与地面的接触面积/ 250 汽油的热值/ 汽油机效率 25% (1)求这辆车（包括人员及物品）停放在水平地面上时对地面的压强； (2)求汽车从标志牌甲运动到丙这一过程中的平均速度； (3)通过仪表盘显示的数据可知，从标志牌乙到丙的过程中，汽车消耗0.7L汽油，求这一过程中牵引力做功的功率． 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）这辆车（包括人员及物品）的总重力 ， 车（包括人员及物品）停放在水平地面上时对地面的压力， 则车（包括人员及物品）停放在水平地面上时对地面的压强； （2）由图可知，汽车从标志牌甲运动到丙的路程 ， 从乙运动到丙的路程， 由可知，从乙运动到丙的过程中所用时间 ， 已知从甲运动到乙的过程中所用时间， 则从甲运动到丙所用时间 ， 从甲运动到丙这一过程中的平均速度 ； （3）汽油完全燃烧放出的热量 ， 由可知，牵引力做的功 ， 这一过程中牵引力做功的功率 ． 9．某太阳能热水器在某天8h的有效照射时间内，将热水器中质量为100kg、初温为20℃的水温升高到50℃，求此过程中： （1）太阳能热水器中的水吸收的热量； （2）若改用燃烧效率为40%煤气来加热这些水，需要完全燃烧煤气的质量。[c水=4.2×103J/(kg•℃)，q煤气=4.2×107J/kg] 【答案】（1）1.26×107J；（2）0.75kg 【详解】解：（1）太阳能热水器中的水吸收的热量 （2）由 得煤气完全燃烧放出的热量 由 可得需要完全燃烧煤气的质量 答：（1）太阳能热水器中的水吸收的热量为1.26×107J； （2）若改用燃烧效率为40%煤气来加热这些水，需要完全燃烧煤气的质量为0.75kg。 10．氢燃料是21世纪的理想能源。如图是我国自主研发的氢燃料新能源公交车，满载质量为4×103kg，某次满载后在10min内匀速直线行驶8.4km，消耗氢燃料0.4kg。公交车匀速直线行驶时所受的阻力为总重的，(q氢燃料=1.4×108J/kg ）。求公交车在此行驶过程中： (1)消耗的氢燃料完全燃烧放出的热量； (2)牵引力做功的功率； (3)公交车发动机的热机效率。 【答案】(1)5.6×107J (2)2.8×104W (3)30% 【详解】（1）[1]0.4kg的氢燃料完全燃烧放出的热量 [2]公交车所受的阻力 公交车匀速直线行驶时，牵引力与阻力是一对平衡力 牵引力所做的功 牵引力做功的功率 [3]公交车发动机的热机效率 11．某家庭用燃气热水器将质量为100kg、初温为10℃的水温度升高50℃，消耗的天然气体积为2m3（假设天然气完全燃烧）。已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，天然气的热值为4.2×107J/m3。 求：（1）天然气完全燃烧放出的热量？ （2）水吸收的热量？ （3）该热水器工作的效率？ 【答案】（1）8.4×107J；（2）2.1×107J；（3）25% 【详解】解：（1）天然气完全燃烧放出的热量 Q放=Vq=2m3×4.2×107J/m3=8.4×107J （2）水吸收的热量 Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×100kg×50℃=2.1×107J （3）该热水器工作时的效率 答：（1）天然气完全燃烧放出的热量为8.4×107J； （2）水吸收的热量为2.1×107J； （3）该热水器烧水时的效率是25%。 12．用天然气灶烧水，燃烧0.5m3的天然气，使100kg的水从15℃升高到65℃。已知水的比热容c=4.2×103J/（kg·℃），天然气的热值q=7.0×107J/m3求： （1）0.5m3天然气完全燃烧放出的热量Q放。 （2）水吸收的热量Q吸。 （3）燃气灶的效率。 【答案】（1）；（2）；（3）60% 【详解】（1）0.5m3天然气完全燃烧放出的热量为 （2）水吸收的热量为 （3）燃气灶的效率为 答：（1）0.5m3天然气完全燃烧放出的热量为。 （2）水吸收的热量为。 （3）燃气灶的效率60%。 13．邵阳市望云山开发风力发电基地，预计到 2025 年全部投入生产，如果该风力发电基地全部建成的话，风电装机总容量可达1万千瓦。风力发电——即是风轮机叶片不断受到风力的推动而转动，利用风的动能转化成电能。若风力发电机，每片风叶的质量为 6t，长为40m。下表给出了 1kg 空气在不同风速下速度（ν）与动能（E）的关系（空气密度取 1.2kg/m3，圆周率π=3.0）： 动能 E（J） 2 8 18 32 50 风速 v（m/s） 2 4 6 8 10 (1)如果一台这样的风力发电机平均每秒可以输出 1.8×105J 的电能，则 50 台这样的风力发电机，一年获得的电能相当于完全燃烧多少千克煤所产生的能量？（一年工作时间按 3000h 计算，煤的热值为 3.0×107J/kg） (2)当风速为 10m/s 时，若风力发电机风轮正面迎风，这台发电机每秒钟能对外提供2.88×105J 的电能，则它将风能转化为电能的效率是多少？ 【答案】(1)3.24106；(2)10% 【详解】(1)根据题意，一台风力发电机平均每秒可以输出1.8×105J的电能，即功率为1.8×105W，则50台风力发电机一年获得的电能为 煤燃烧放热公式 则 (2)每秒钟通过风轮的空气质量为 由表中数据可知，1kg空气在10m/s风速下的动能为50J，则总动能为 而这台发电机每秒钟实际能对外提供2.88×105J的电能，则它将风能转化为电能的效率为 答：(1)一年获得的电能相当于完全燃烧3.24106千克煤所产生的能量； (2)它将风能转化为电能的效率是10%。 14．英雄攀枝花，阳光康养地。攀枝花日照丰富，为了节约能源。攀枝花很多屋顶都安装了太阳能热水器。已知太阳能热水器储水箱内有100kg的水，在阳光照射下，水的温度升高了26℃，已知c水=4.2×103J（kg·℃）， 求： （1）水吸收的热量； （2）这些热量相当于完全烧多少煤气放出的热量。（q煤气=3.9×107J/m3） 【答案】（1）；（2） 【详解】解：（1）水吸收的热量 （2）产生这些热量需要用煤气的体积 答：（1）水吸收的热量为； （2）这些热量相当于完全燃烧煤气放出的热量。 15．液化石油气的热值高达4.6×107J/kg，一些不法商贩为谋取暴利，常将液化石油气与价格低廉、热值仅为2.9×107J/kg的二甲醚混合装入钢瓶内销售给客户．质监局对某液化石油气站销售的瓶装燃气进行检测：将质量为100kg、初始温度为20℃的水装入容器内，用高效炉灶燃烧瓶内燃气加热容器中的水升温至85℃，瓶内燃气消耗了1kg．通过高效炉灶，水能吸收燃气完全燃烧释放热量的75%．已知水的比热容为c水=4.2×103J/ (kg•℃)， 求：(1)水吸收的热量Q；     (2)瓶内燃气的热值q； (3)该液化石油气站销售的瓶装液化石油气有无掺混二甲醚？说明理由． 【答案】(1)2.73107J (2)3.64107J/kg (3)见解析 【详解】(1)水吸收的热量： ； (2)由可得，燃气燃烧放出的热量为： ； 由得，瓶内燃气的热值为： ； (3)由于 ， 即瓶内气体的热值介于液化石油气和二甲醚之间，说明掺混了二甲醚． 答：(1)水吸收的热量； (2)瓶内燃气的热值； (3)该液化石油气站销售的瓶装液化石油气掺混了二甲醚；瓶内气体的热值介于液化石油气和二甲醚之间． 16．垃圾分类看似小事，实则是“大事”，它体现了一座城市的社会文明水平。我国生活垃圾分类工作已取得阶段性进展，某垃圾焚烧发电厂日处理垃圾420t，垃圾的平均热值q垃=5×106J/kg。求： （1）420t垃圾完全燃烧产生的热量。 （2）这些热量相当于多少t煤完全燃烧所产生的热量？（q煤=3.0×107J/kg） （3）若420t垃圾完全燃烧产生热量的80%被水吸收，则能使20000t初温为20℃的水温度升高到多少℃？[大气压为一个标准大气压，水的比热容c水=4.2×103J/（kg•℃）] 【答案】（1）2.1×1012J；（2）70t；（3）40℃。 【详解】解：（1）生活垃圾完全燃烧放出的热量为 （2）根据Q放=mq，煤的质量 （3）水吸收的热量 根据Q吸=cmΔt可得水温度升高的量 则水升高到的温度为 20℃+20℃=40℃ 答：（1）420t垃圾完全燃烧产生的热量为2.1×1012J； （2）这些热量相当于70t煤完全燃烧所产生的热量； （3）能使20000t初温为20℃的水温度升高到40℃。 17．如图所示，鲲龙AG600是我国自主研制的首款大型水陆两栖飞机，是当今世界最大一款水陆两栖飞机，最大起飞质量为53.5t，最大飞行速度为500km/h，停在机场时轮胎接触机场地面的总面积为2.5m2。 （1）当该飞机以最大起飞质量静止在机场水平地面上时，对地面产生的压强是多大； （2）当该飞机以最大起飞质量漂浮在海面上时，排开海水的体积是多少； （3）某次执行任务时，AG600以最大速度匀速飞行1h，消耗燃油2×103kg，发动机推力为4.6×104N，则飞机发动机的工作效率为多少？（燃油的热值取4.6×107J/kg，海水的密度取1×103kg/m3，g取10N/kg） 【答案】（1）2.14×105Pa；（2）53.5m3；（3）25% 【详解】解：（1）当该飞机以最大起飞质量静止在机场水平地面上时，对地面产生的压强是 （2）当该飞机以最大起飞质量漂浮在海面上时，飞机受到的浮力等于自身重力，还等于排开海水的重力，则排开海水的体积是 （3）飞机发动机的工作效率为 答：（1）当该飞机以最大起飞质量静止在机场水平地面上时，对地面产生的压强是2.14×105Pa； （2）当该飞机以最大起飞质量漂浮在海面上时，排开海水的体积是53.5m3； （3）飞机发动机的工作效率为25%。 18．小华给奶奶购买了一个暖手宝，如图所示，从说明书中知道了它的额定功率是600W．这个暖手宝正常工作时，袋内0.3kg的水由20℃加热到80℃所用时间为180s．水的比热容为J/（kg·℃），求： （1）加热过程中水吸收的热量； （2）暖手宝加热的效率． 【答案】（1）7.56×104J；（2）70%． 【分析】根据题中“小华给奶奶购买了一个暖手宝，……求加热过程中水吸收的热量和暖手宝加热的效率”可知，本题考查热量的计算和加热的效率．根据吸热公式和热效率公式列式计算． 【详解】（1）加热过程中，水吸收的热量 ．                                   （2）暖手宝所消耗的电能 ，        暖手宝加热的效率： ． 答：（1）加热过程中水吸收的热量7.56×104J；（2）暖手宝加热的效率70%． 19．小芳家安装了燃气热水器。已知水进入热水器前的温度是10°C，洗澡时热水器输出热水的温度设定为40 °C，如果小芳洗一次澡用热水0.05m3。（ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg•°C），天然气的热值q＝4×107J/m3）求： （1）所用热水的质量为多少？ （2）水从热水器中吸收多少热量？ （3）若天然气完全燃烧释放热量的70%被水吸收，需要消耗多少m3的天然气？ 【答案】（1）50kg；（2）6.3×106J；（3）0.225m3 【详解】解：（1）由可知，所用热水的质量为 m=ρ水V=1.0×103kg/m3×0.05m3=50kg （2）由题意可得，水从热水器中吸收热量为 Q吸=c水m（t﹣t0）=4.2×103J/（kg•℃）×50kg×（40℃-10℃）=6.3×106J （3）根据可知，天然气完全燃烧释放热量为 由Q放=Vq可得，需要消耗的天然气为 答：（1）所用热水的质量为50kg。 （2）水从热水器中吸收的热量为6.3×106J。 （3）若天然气完全燃烧释放热量的70%被水吸收，需要消耗0.225m3的天然气。 20．如图所示是我国自主研制的新型气垫两栖登陆艇，它的质量约为1.0×105kg，底面积约为500m2。问： （1）登陆艇漂浮在海面上时，受到的浮力是多少？它静止在水平海滩上时，对海滩的压强是多少？ （2）若登陆艇用3.0×105N的推进力，以20m/s的航速行驶10min，则登陆艇的功率是多少？ （3）登陆艇在这10min内消耗燃油20L，若燃油的密度是0.8×103kg/m3，热值为4.6×107J/kg，则发动机燃油完全燃烧释放的热量是多少？    【答案】（1）1.0×106N， 2×103Pa；（2）6×106W；（3）7.36×108J。 【详解】解：（1）登陆艇的重力 因为登陆艇漂浮在海面上，所以登陆艇受到的浮力 登陆艇静止在水平海滩上，则登陆艇对水平海滩的压力 登陆艇对水平海滩的压强 （2）登陆艇的功率 （3）由可得燃油的质量 汽车发动机燃油完全燃烧释放的热量 答：（1）它漂浮在海面上时，受到的浮力是1.0×106N，登陆艇静止在水平海滩上时，对海滩的压强是2×103Pa； （2）登陆艇的功率是6×106W； （3）发动机燃油完全燃烧释放的热量是7.36×108J。 21．2023年3月29日，我国自主研发的首款四座氢内燃机飞机验证机（如图）成功首飞。这架飞机翼展为13.5m，机身长度为8.2m，高压气态储氢罐可储氢4.5kg，最大起飞质量可达1260kg，飞机静止在水平地面上时，轮胎与地面的总接触面积为；在空中以180km/h的速度匀速巡航时，前置螺旋桨提供的牵引力为。已知氢气的热值为，g取10N/kg，求： （1）达最大起飞质量的飞机静止在水平地面上时对地面的压强； （2）高压储氢罐内4.5kg的氢气完全燃烧放出的热量； （3）飞机以180km/h的速度匀速巡航1h牵引力所做的功。    【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】解：（1）飞机起飞前对地面的压力等于其重力，即 飞机对地面的压强为 （2）氢气完全燃烧放出的热量为 （3）飞机匀速巡航1h行驶的距离为 飞机以180km/h的速度匀速巡航1h牵引力所做的功为 答：（1）达最大起飞质量的飞机静止在水平地面上时对地面的压强为； （2）高压储氢罐内4.5kg的氢气完全燃烧放出的热量为； （3）飞机以180km/h的速度匀速巡航1h牵引力所做的功为。 22．太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一，某品牌太阳能热水器每小时单位面积太阳能板平均接收的太阳能，若太阳能集热板的有效面积为；在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为、初温为的水温升高到。水的比热容，煤的热值。求： （1）在5小时的有效照射时间内，热水器中的水吸收的热量Q； （2）热水器的效率； （3）若改用煤炉来加热这些水，煤完全燃烧放出的热量有20%被水吸收，则需要完全燃烧多少煤？ 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】解：（1）水吸收的热量 （2）每小时单位面积太阳能板平均接收太阳能为，故5小时内有效面积为太阳能集热板，接收到的太阳能为 热水器的效率 （3）由题知，水吸收的热量 煤完全燃烧释放热量 由可得，需要完全燃烧煤的质量 答：（1）在5小时的有效照射时间内，热水器中的水吸收的热量； （2）热水器的效率； （3）若改用煤炉来加热这些水，煤完全燃烧放出的热量有20%被水吸收，则需要完全燃烧煤。 23．天然气是柳州市民常用的一种能源。某用户用天然气将50kg的水从20℃加热到60℃。已知水的比热容c水=4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值q=4.2×107J/m3。求： (1)这些水吸收的热量； (2)加热这些水所需要天热气的体积（假设天然气完全燃烧、不计热量损失）。 【答案】(1) (2)0.2m3 【详解】（1）由知道，这些水吸收的热量 （2）根据题意知道，不计热量损失，天然气完全燃烧放出的热量 由知道，加热这些水所需要天热气的体积 24．某型号专用车在车型测试中，在一段平直的高速公路上匀速行驶 5.6km，受到的平均阻 力是 3.0×103N，消耗燃油 1.5L（假设燃油完全燃烧），若燃油的密度，热 值为 ，求： （1）发动机做的有用功． （2）汽车发动机的效率是多少？ 【答案】(1)1.68×107J；(2)35% 【详解】(1)因为专用车匀速行驶，所以牵引力 牵引力做的功 (2)消耗燃油的质量： 燃油完全燃烧所产生的热量： 热机效率 答：(1)专用车牵引力所做的功是1.68×107 J； (2)该专用车的热机效率是35%． 25．若家用天然气的热值为4.2×107J/m3 水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）． （1）完全燃烧0.04m3天然气放出的热量是多少？ （2）若某新型天然气灶烧水的效率为40%，完全燃烧0.04m3天然气可使室温下5kg的水温度升高多少？ 【答案】（1）1.68×106J；（2）32℃． 【分析】根据公式Q放＝Vq计算出天然气放出的热量值； 根据Q吸＝Q放×40％计算出被水吸收的热量； 利用热量的公式Q吸＝cmΔt即可求出水升高的温度． 【详解】（1）完全燃烧0.04m3天然气可放出的热量： Q放＝Vq＝0.04m3×4.2×107J/m3＝1.68×106J； （2）被水吸收的热量为 Q吸＝Q放×40％＝1.68×106J×40%＝6.72×105J， 因为Q吸＝cmΔt，所以 Δt== ， 解得： Δt＝32℃． 26．已知某型号的载重车在一段平直的高速公路上匀速行驶10.08km，所用时间是8min，消耗燃油3L（假设燃油完全燃烧），汽车发动机在这段时间内的功率为63kW．若燃油的密度是0.8×103kg/m3，热值为3.15×107J/kg．求： （1）燃油完全燃烧所放出的热量为多少？ （2）汽车发动机的效率为多少？ （3）汽车牵引力的大小为多少？ 【答案】（1）7.56×107J；（2）40%；（3）3000N 【详解】（1）消耗燃油的体积V=3L=3×10﹣3m3，由ρ=得，燃油的质量： m油=ρV=0.8×103kg/m3×3×10﹣3m3=2.4kg， 燃油完全燃烧放出热量： Q=qm=3.15×107J/kg×2.4kg=7.56×107J， （2）汽车行驶过程所做的功： W=Pt=63×103W×8×60s=3.024×107J， 汽车发动机的效率是： η==40%； （3）汽车行驶速度： v==21m/s； 汽车牵引力 F==3000N． 答：（1）燃油完全燃烧所放出的热量为7.56×107J； （2）汽车发动机的效率是40%； （3）汽车行驶过程的牵引力是3000N． 27．油电混合动力汽车是新型节能汽车。这种汽车在内燃机启动时，可以给车提供动力的同时，也给动力蓄电池组充电。已知某型号混合动力汽车所用的动力蓄电池可储存的最大电能是。若测试人员驾驶该车在平直公路上以的测试车速匀速行驶，内燃机消耗燃油，同时蓄电池组的电能增加了；从汽车的使用说明书知道，汽车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图所示。燃油的热值为。求： （1）该汽车测试行驶中牵引力做的功； （2）该汽车测试行驶中燃油完全燃烧放出的热量； （3）该汽车内燃机的效率。 【答案】（1）；（2）；（3）40% 【详解】解：（1）由图象可知，当速度是时，阻力是900N，因为汽车匀速直线运动时，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以汽车受到的牵引力 汽车行驶的距离 该汽车测试行驶中牵引力做的功 （2）该汽车测试行驶中若燃油完全燃烧可放出热量 （3）有效利用的能量 内燃机的效率是 答：（1）该汽车测试行驶中牵引力做的功为； （2）该汽车测试行驶中燃油完全燃烧放出的热量为； （3）该汽车内燃机的效率为40%。 28．《天工开物》是我国古代的科学著作，书中记载着大量的古代农业机械，如筒车。筒车是一种以水流作动力，用来取水的机械，如图甲所示。某筒车的接水槽比取水处高4m，水轮上有12个取水筒，一个取水筒每次可取水5kg，该筒车旋转一周所用的时间为60s，如此工作一昼夜，可以灌溉百亩良田。已知g取。 （1）求该筒车旋转一周，一个取水筒对进入接水槽内的水所做的功； （2）求该筒车工作一昼夜，提升水所做的功； （3）若采用效率为30%的柴油发动机代替筒车灌溉百亩良田，需要完全燃烧多少克柴油？（计算结果保留整数，柴油的热值） 【答案】（1）200J；（2）；（3）268g 【详解】解：（1）一个取水筒对进入接水槽内的水所做的功为 （2）24小时转的圈数为 由于每圈有12个取水筒做功，故24小时所做的总功为 （3）柴油完全燃烧释放的热量为 需要柴油的质量为 答：（1）一个取水筒对进入接水槽内的水所做的功为200J； （2）该简车工作一昼夜，提升水所做的功； （3）需要完全燃烧大约268克柴油。 29．一辆小汽车以46kW的恒定功率在水平路面上匀速直线行驶10min，消耗汽油1.5kg，已知汽油的热值。求： (1)牵引力所做的功； (2)汽油完全燃烧放出的热量； (3)小汽车发动机的效率。 【答案】(1)；(2)；(3) 【详解】解：(1)牵引力做功为 (2)由热值计算公式可知，汽油完全燃烧放出的热量为 (3)发动机效率为 答：(1)牵引力所做的功为； (2)汽油完全燃烧放出的热量为； (3)小汽车发动机的效率为。 30．太阳能热水器通过接受太阳光照射把太阳能转化为水的内能。某品牌太阳能热水器（如图）某天的信息如表，其中太阳辐射功率是指1h内投射到1m2面积上的太阳能。则： 太阳照射的时间 装水质量 吸热的面积 水升高的温度 水的比热容 太阳辐射功率 8h 100kg 2.5m2 40℃ 4.2×103J/（kg•℃） 1.68×106J/（m2•h） （1）水在8h内吸收的热量是多少？ （2）水吸收的热量相当于完全燃烧多少热值为4.2×107J/m3的天然气？ （3）太阳能热水器的能量转化效率是多少？ 【答案】（1）（2）0.4m3（3）50% 【详解】(1)水在8h内吸收的热量（有用能量）： (2)由题知 需要完全燃烧天然气的体积： (3)8h太阳能热水器吸收的太阳能（总能量）： 太阳能热水器的能量转化效率： 答：(1)水在8h内吸收的热量为； (2)水吸收的热量相当于完全燃烧0.4m3热值为4.2×107J/m3的天然气； (3)该太阳能热水器的能量转化效率为50%。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$