第14章 微专题一 热量的综合计算(课件PPT)-【夺冠百分百】2024-2025学年九年级全一册物理新导学课时练（人教版）

微专题一　热量的综合计算 类型一:热量与热值的计算 1.一位成年人参加一次长跑,身体消耗的能量为8.4×106 J,这些能量相当于完全燃烧0.7 kg的干木柴才能得到。 (1)则干木柴的热值为多少? (2)如果这些能量全部被质量为40 kg、初温为25 ℃的水吸收,可以使这些水温度升高多少?   解:(1)由Q放=mq可得,干木柴的热值 q===1.2×107 J/kg; (2)如果这些能量全部被水吸收,即 Q吸=Q放=8.4×106 J, 根据Q=cmΔt可得,水升高的温度 Δt===50 ℃。 目录 上页 首页 下页 ‹#› 2.某物理兴趣小组的同学,用天然气给8 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0.1 m3的天然气,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值约为3.2×107 J/m3。求: (1)天然气完全燃烧产生的热量。 (2)天然气烧水的热效率。 解:(1)天然气完全燃烧产生的热量 Q放=Vq=0.1 m3×3.2×107 J/m3=3.2×106 J; (2)由图可知,经过6 min加热后水温由20 ℃达到80 ℃,则水吸收的热量 Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×8 kg×(80 ℃-20 ℃)=2.016×106 J, 天然气烧水时的热效率 η==×100%=63%。 目录 上页 首页 下页 ‹#› 3.小高家里原来用液化石油气烧水,每天用60 ℃的热水100 kg。她参加“探究性学 习”活动后,在老师和同学的帮助下,制造了一台简易的太阳能热水器。 (1)若用这台热水器每天可将100 kg的水从20 ℃加热到60 ℃,这些水吸收的热量是 多少?[c水=4.2×103 J/(kg·℃)] (2)若液化石油气燃烧放出的热量有70%被水吸收,她家改用太阳能热水器后平均每天 可节约液化石油气多少千克?(液化石油气的热值是8.0×107 J/kg) 解:(1)因为c水=4.2×103 J/(kg·℃),m=100 kg,Δt=t-t0=60 ℃-20 ℃=40 ℃, 所以水吸收的热量为 Q吸=c水mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg×(60 ℃-20 ℃)=1.68×107 J; (2)因为Q吸=Q放×70%,液化石油气燃烧放出的热量为 Q放===2.4×107 J, 因为Q放=m气q气,所以液化石油气的质量为m气===0.3 kg。 目录 上页 首页 下页 ‹#› 方法指导 ①先确定题目中的已知条件和待求物理量,然后根据公式Q=cmΔt及其变形公式求出待求物理量。 ②对于热值的有关计算,则要根据公式Q=mq或Q=Vq及其变形公式进行计算。 目录 上页 首页 下页 ‹#› 类型二:热机及其效率的综合计算 4.如图所示为内燃机的能流图,则内燃机的效率可表示为(　　) A.η=×100% B.η=×100% C.η=×100% D.η=×100% 5.如图所示是汽油机的　　　冲程,在这一冲程中,它将燃料燃烧产生 的　　　能转化为　　　　能。如果一辆汽车行驶时消耗汽油7 kg, 那么这些汽油完全燃烧能放出　　　 　J的热量;若该汽车发动机所做 的有用功为9.45×107 J,则该发动机的效率为　　　　。(汽油的热值 为4.5×107 J/kg)  D 做功 内 机械 3.15×108 30% 目录 上页 首页 下页 ‹#› 6.我国自行设计研制了AG600全状态新构型灭火飞机。若该飞机以270 km/h的速度匀速直线航行20 min,消耗航空燃油1.35 t,飞机发动机的功率为2.25×107 W。(航空燃油的热值为4×107 J/kg)求: (1)消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量。 (2)飞机在航行过程中的阻力。 (3)发动机的效率。 解:(1)消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量 Q放=mq=1.35×103 kg×4×107 J/kg=5.4×1010 J; (2)飞机航行20 min牵引力做功W=Pt=2.25×107 W×20×60 s=2.7×1010 J, 飞机运动的路程s=vt=270 km/h× h=90 km=9×104m, 飞机受到的牵引力F===3×105 N。因为飞机做匀速直线运动, 受到的牵引力和阻力是平衡力,所以飞机受到的阻力f=F=3×105 N。 (3)发动机的效率η==×100%=50%。 目录 上页 首页 下页 ‹#› 方法指导 ①要明确燃料燃烧放出的能量是多少,可以通过公式Q=mq或Q=Vq计算得出。 ②热机工作时,燃烧燃料产生的内能一般有两个去向:一是对物体加热,这时物体吸收的热量可以用公式Q=cmΔt求出;二是利用内能做功,将内能转化为机械能,这时有用功可以用相关公式求出。 ③用来做有用功的那部分能量(或被物体吸收的能量)与燃料完全燃烧放出的能量之比就是热机的效率。 目录 上页 首页 下页 ‹#› 类型三:力、热综合计算 7.汽车的发动机工作时,吸入汽缸的汽油和空气的比例,决定了汽车的动力性能和经济性能。某汽车四冲程汽油发动机的汽缸总排量为2 L(发动机每个工作循环吸入或排出的流体体积称为汽缸排量),发动机工作时,吸入汽缸的是由汽油和空气所形成的混合物,混合物的密度ρ=1.44 kg/m3,汽油和空气的质量比为1∶15,汽油的热值q=4.5×107 J/kg。如果发动机曲轴1 min转动3×103 r,发动机的效率为40%,那么,在这种情况下: (1)汽车1 min做的有用功是多少? (2)汽车在平直公路上匀速行驶时受到的阻力f=3×103 N,汽车行驶的速度是多少? 解:(1)根据ρ=可得,一次吸入混合物的质量m1=ρV=1.44 kg/m3×2×10-3 m3=2.88×10-3 kg, 因为曲轴每转动两周完成一个工作循环,吸气一次,也做一次功,所以, 发动机曲轴在1 min转动3×103 r,吸气和做功均为1 500次,汽油和空气的质量比为1∶15, 可见汽油占混合物总质量的=, 则发动机在1 min内吸入汽油的总质量m=m1×1 500×=2.88×10-3 kg×1 500×=0.27 kg, 这些汽油完全燃烧放出的热量 Q=mq=0.27 kg×4.5×107 J/kg=1.215×107 J, 根据η=可得汽车1 min做的有用功W有=Qη=1.215×107 J×40%=4.86×106 J; 目录 上页 首页 下页 ‹#› 方法指导 汽车发动机燃烧燃料做功,燃料在汽缸内燃烧,将化学能转化为内能,再通过发动机转换为机械能,机械能(发动机所做的功)占燃料完全燃烧放出能量的比等于发动机的效率。 目录 上页 首页 下页 ‹#› $$