专项训练：比热容、热值和热效率的综合计算 2024-2025学年人教版物理九年级全一册

专项训练：比热容、热值和热效率的综合计算 专项题型归纳 专项训练（一）：比热容的计算 专项训练（二）：热值、热效率的计算 专项训练（三）：热机效率的综合计算 专项题型训练 专项训练（一）：比热容的计算 1．水的比热容是煤油比热容的2倍，若水和煤油质量之比为1：2，吸收的热量之比为3：2，则它们升高的温度之比为（　　） A．3：2 B．2：3 C．4：3 D．3：4 2．水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），电水壶的容积约为1L，通常情况下要烧开一电水壶水，需吸收的热量大约是（　　） A．4×103J B．4×104J C．4×105J D．4×106J 3．某汽车的散热器用水作冷却剂是因为水　 　，其中中水的质量为，温度升高时吸收的热量是　 　。水的比热容为 4．水的比热容为，将4kg的水倒掉一半，剩下的水的比热容是　 　；水结冰后它的比热容将　 　（填“改变”或“不变”）；在一标准大气压下，初温为20℃、质量为5kg的水吸收的热量后温度将升高到　 　℃。 5． 有一种能自动调节角度的太阳能集热器，能使太阳光直射到集热器上，使流经集热器的水快速升温，这是通过　 　（选填“做功”或“热传递”）增加了水的内能；若使1kg的水温度升高1℃，则需要吸收热量　 　J[水的比热容为]。 6．吃早饭的时候，妈妈用热水给小进加热如图所示的盒装牛奶，使200g牛奶的温度由20℃升高到50℃。[已知：，]求： （1）牛奶吸收的热量？ （2）若不考虑热量损失，热水放出的热量全部被牛奶吸收，妈妈至少要用70℃的热水多少千克？（结果保留2位小数） 7．工匠用钢铁打制刀具时，有一个重要流程叫“淬火”，把刚打制成型的刀具放到火炉中充分煅烧，然后将其迅速放入水中骤冷。现有一成型的合金钢刀具的质量为1kg，温度为20℃，放入820℃的炉火中煅烧足够长时间，迅速取出放入5kg、20℃的水中冷却，最后与水达到共同的温度。求：[不计过程中的热量损失，，] （1）此刀具在火炉中吸收了多少热量； （2）淬火后水的温度为多少摄氏度（保留一位小数）。 8．为了测定铅的比热容，把质量为1kg的铅块加热到39℃再投入到10Dg的12℃的水中，混合后水的温度为18℃。若不计热损失，水的比热容为。求： （1）水吸收的热量； （2）铅的比热容。 9． 如图所示，是小羽同学做冰熔化实验时绘制的温度-时间图像，冰的质量是0.1kg，若相同时间内物质吸收的热量相同，谓你根据图像，计算：[c水=4.2×103J/（kg·℃），q燃烧=3×107J/kg] （1）CD阶段物质吸收的热量是多少？ （2）BC阶段物质吸收的热量是多少？ （3）请你根据图像分析说明冰的比热容与水的比热容的关系。 专项训练（二）：热值、热效率的计算 10．氢能源具有来源广，热值高，无污染等优点，氢气的热值为，完全燃烧2kg的氢气可放出　 　J的热量；若一罐氢气用去了一半，则剩余氢气的热值　 　（填“大于”“等于”或“小于”）。 11．小明家使用太阳灶烧水，某次用太阳灶将、的水加热到，那么这些水吸收的热量为　 　；若使用木柴加热这些水，假设木柴完全燃烧放出的热量有被水吸收，则需要木柴的质量为　 　。 12．某燃气热水器将的水从加热到，完全燃烧了的煤气。水吸收的热量是　 　J。热水器烧水的效率是　 　。（已知水的比热容为，煤气的热值为） 13．小明家新买了一个燃气灶，爱动脑筋的小明想测一下燃气灶烧水的效率。他把4kg初温为50℃的水加热到100℃，共燃烧了0.05kg 天然气（假设天然气完全燃烧）。已知天然气的热值为4.2×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。 （1）水吸收的热量是多少？ （2）0.05kg天然气完全燃烧放出的热量是多少？ （3）燃气灶烧水的效率是多少？ 14．小红观察到家里的迷你磁炉外包装上印有“体积小方便携带、高火力效率高”等字样，她内心产生了疑问：“该款磁炉的效率到底有多高？”于是她准备实际测试一下炉子的效率，她测量了2kg的水倒入锅中，测得初温为20℃，当水温加热到100℃时停止加热，测得燃烧了32g的丁烷气体，水的比热容是4.2×103J/（kg•℃），这种丁烷气体的热值是3.5×107J/kg。试求： （1）32g丁烷气体完全燃烧放出的热量是多少？ （2）水吸收的热量是多少？ （3）炉子烧水的效率是多少？ 15．如图所示，某同学用燃气灶烧水给餐具消毒，在标准大气压下，用该燃气灶加热质量为5kg、初温为20℃的水，加热到沸腾，共消耗了的天然气；[水的比热容为，天然气的热值为]求： （1）的天然气完全燃烧所放出的热量； （2）水吸收的热量； （3）该燃气灶烧水的热效率。 16．小华家使用的是天然气热水器。他尝试估测该热水器的热效率，以核对铭牌上的数值是否准确。他把家里自动洗衣机的“水量”设置为，用热水器输出的热水注入洗衣机，当注入水的体积达到时洗衣机便会自动停止注水。已知当时自来水的温度是，热水器输出热水的温度为。水的比热容为，天然气的热值为，求： （1）水吸收的热量是多少？ （2）注水前天然气表的示数是，注水后变为，完全燃烧天然气放出来的热量是多少？ （3）该热水器的热效率是多少？ 17． 如图所示是一台由广西南宁生产的便携式丁烷气炉（内置一瓶新的丁烷气，热值为8.4×107J/kg）。小明测出当地水的沸点为96℃，当地水的温度为16℃，把10kg的水烧开需要完全燃烧0.1kg的丁烷，已知c水=4.2×103J/（kg·℃），求： （1）完全燃烧0.1kg丁烷气体放出多少热量； （2）烧开10kg的水，水吸收的热量； （3）这个便携式丁烷气炉这次烧水的效率。 18．太阳能因其安全、清洁、方便，越来越受到人们的重视。太阳能热水器是直接利用太阳能的一种装置，它可以利用太阳能来加热水。冬天的昆明，能将热水器中质量为100kg、初温为18℃的水加热到68℃[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），q焦炭＝4.6×107J/kg]。求： （1）水吸收的热量； （2）若改用焦炭炉来加热这些水，需要完全燃烧1.75kg的焦炭，则完全燃烧这些焦炭能放出多少焦耳热量？ （3）该焦炭炉加热水的效率为多少？ 专项训练（三）：热机效率的综合计算 19．如图所示，是国产大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600，是国家为满足森林灭火和水上救援的迫切需要而研制的大型特种民用飞机。某次飞行中，消耗燃油，已知燃油的热值为，则这些燃油完全燃烧放出的热量为　 　J；若这次飞行中飞机的发动机推力做功，则该发动机的效率为　 　%。 20．一辆燃油汽车沿平直公路匀速行驶了 15km， 所用时间为600s， 消耗汽油1kg， 汽车在行驶过程中所受阻力恒为1000N(汽油的热值取q汽油=5.0×107J/kg)。求： （1）牵引力所做功的大小； （2）1kg汽油完全燃烧放出的热量： （3）汽车发动机的效率。 21．一辆氢气动力试验汽车在10 min内水平匀速行驶了1.2×104 m，消耗了0.15 kg的氢气，汽车发动机提供的牵引力为1.5×103 N，氢气的热值取4×108 J/kg，g取10 N/kg。求： （1）氢气完全燃烧放出的热量； （2）牵引力做功多少。 （3）汽车发动机的效率。 22．某公交汽车以天然气为燃料，该车在平直公路上以15m/s的速度匀速行驶10min，消耗的天然气为4.5m3，汽车发动机提供的牵引力为6000N。已知天然气的热值是4×107J/m3，试求： （1）汽车发动机做的功是多少J? （2）所消耗的天然气完全燃烧所放出的热量是多少J? （3）发动机工作时将天然气完全燃烧获得的内能转化为机械能的效率是多大? 23．某氢能源公交车以10m/s的速度在平直公路上匀速行驶，发动机的功率为200kW，每行驶700m消耗氢燃料0.2m3，计算在这个过程中：（氢燃料的热值为1.4×108J/m3） （1）发动机做了多少机械功； （2）0.2m3的氢燃料完全燃烧放出的热量； （3）这台公交车发动机的效率。 24．小广家汽车发动机的能量流向如图所示，已知在某次行驶过程中，汽车消耗了70g汽油。[汽油的热值q＝4.6×107J/kg，水的比热容c水＝4.2×103J/（kg·℃）] （1）求70g汽油完全燃烧放出的热量； （2）求发动机的工作效率； （3）行驶过程中，需不断地对发动机进行冷却。若上述行驶过程中，发动机周围冷却水的温度从60℃上升到83℃，则用于冷却发动机的水的质量是多少？ 25．新能源油电混合动力汽车工作模式为：纯电模式行驶时，内燃机不工作，由蓄电池提供能量；混动模式行驶时，内燃机工作，既可以给汽车行驶提供能量，还可以给蓄电池充电。若汽车以混动模式在平直公路上匀速行驶消耗的燃料，汽车克服阻力做功，同时蓄电池储存的电能增加。已知燃料的密度，燃料的热值为。 （1）的燃料完全燃烧放出多少热量？ （2）内燃机工作的效率是多少？（结果精确到） （3）若用燃料燃烧放出的热量给防冻液加热，加热效率为，使防冻液的温度从升高到，求防冻液的质量。[防冻液的比热容为] 26．中国首次火星探索任务“天问一号”探测器的成功发射，是我国综合国力和创新能力提升的重要标志，如图所示是某火箭发射时的场景，目前运载火箭一般使用液体氢作为燃料，液态氧作为助燃剂，液态氢的热值为1.4×108J/kg。 （1）某火箭发射时携带6×104kg液态氢燃料，这些燃料完全燃烧放出的热量是多少J？ （2）若这些热量只有20%被水吸收，则质量为5×106kg、初温为30℃的水能升温到多少℃？[c水=4.2×103J/（kg·℃），当地大气压为1标准大气压] （3）氢作为一种清洁能源，在汽车中也有应用，例如氢能源车。工作时，发动机将液态氢转化为氢气在汽缸中燃烧，某次测试中，该车只利用了第一问燃料放出热量的万分之一，就能以70kW的功率匀速行驶了2h。求该发动机的效率。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专项训练：比热容、热值和热效率的综合计算 专项题型归纳 专项训练（一）：比热容的计算 专项训练（二）：热值、热效率的计算 专项训练（三）：热机效率的综合计算 专项题型训练 专项训练（一）：比热容的计算 1．水的比热容是煤油比热容的2倍，若水和煤油质量之比为1：2，吸收的热量之比为3：2，则它们升高的温度之比为（　　） A．3：2 B．2：3 C．4：3 D．3：4 【答案】A 【解析】【解答】由物质吸放热公式Q = cm △ t可得△ t=，因此，把水的比热容是煤油比热容的2倍，若水和煤油质量之比为1：2，吸收的热量之比为3：2代入，得它们升高的温度之比为3：2，故A对。 故选：A。 【分析】本题考查物质吸放热公式Q = cm △ t求升高的温度计算问题。 2．水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），电水壶的容积约为1L，通常情况下要烧开一电水壶水，需吸收的热量大约是（　　） A．4×103J B．4×104J C．4×105J D．4×106J 【答案】C 【解析】【解答】一壶水质量约为 通常情况下室温约为25℃左右，则水烧开升高温度为75℃，吸收热量约为 故答案为：C。 【分析】根据密度和体积的乘积计算质量；根据比热容、质量和温度差的乘积，计算吸热的多少。 3．某汽车的散热器用水作冷却剂是因为水　 　，其中中水的质量为，温度升高时吸收的热量是　 　。水的比热容为 【答案】比热容大； 【解析】【解答】 （1）水的比热容较大大，降低相同温度吸收热量多，所以汽车的散热器用水作冷却剂是利用了水的比热容较大的性质。 （2）水吸收的热量为Q=cmΔt=4.2×103J/kg▪℃×5kg×40℃=8.4×105J。 【分析】 （1）水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，吸收或放出相同的热量，水的温度升高或降低的少；升高或降低相同的温度，水吸收或放出的热量多。 （2）利用公式Q=cmΔt即可算出水吸收的热量。 4．水的比热容为，将4kg的水倒掉一半，剩下的水的比热容是　 　；水结冰后它的比热容将　 　（填“改变”或“不变”）；在一标准大气压下，初温为20℃、质量为5kg的水吸收的热量后温度将升高到　 　℃。 【答案】4.2×103；改变；100 【解析】【解答】(1)比热容是物质的一种特性，与物质的种类和状态有关，而与物质的质量、体积及吸收（放出）的热量等无关，将4kg的水倒掉一半，比热容不变仍为4.2×103J/(kg·℃)，水结冰后比热容将改变； (2)m=2kg， 解得：t=220℃。 由于一标准大气压下 水的沸点为100℃，所以加热后水的末温为100℃。 故答案为：4.2×103；改变；100。 【分析】(1)比热容是物质的一种特性，只与这种物质存在的状态有关，而与物质的质量无关，故4千克的水倒掉一半，剩下的水的比热容仍然不变；水结冰状态改变了，比热容也改变； (2)知道水的初温、水的质量、水的比热容，利用吸热公式Q吸=cm(t-to)求水吸收4.2×106J热量后的温度。 5． 有一种能自动调节角度的太阳能集热器，能使太阳光直射到集热器上，使流经集热器的水快速升温，这是通过　 　（选填“做功”或“热传递”）增加了水的内能；若使1kg的水温度升高1℃，则需要吸收热量　 　J[水的比热容为]。 【答案】热传递；4.2×103 【解析】【解答】流经集热器的水快速升温，这是通过热传递来增加了水的内能；水吸收的热量。 【分析】改变物体内能的方式有做功和热传递，区分好两种方式是解题的关键；根据吸热公式求出水吸收的热量。 6．吃早饭的时候，妈妈用热水给小进加热如图所示的盒装牛奶，使200g牛奶的温度由20℃升高到50℃。[已知：，]求： （1）牛奶吸收的热量？ （2）若不考虑热量损失，热水放出的热量全部被牛奶吸收，妈妈至少要用70℃的热水多少千克？（结果保留2位小数） 【答案】（1）解：牛奶的质量200g=0.2kg，吸收的热量为 Q吸=c牛奶m牛奶(t-t0)=2.5×103J/(kg·℃)×0.2kg×(50℃-20℃)=1.5×104J （2）解：若不考虑热量损失，热水放出的热量：Q放=Q吸=1.5×104J 热水的质量为 【解析】【分析】（1）根据Q吸=c牛奶m牛奶(t-t0)，计算牛奶吸收热量的多少； （2）根据吸收的热量等于水放出的热量，利用，计算热水的质量。 （1）牛奶吸收的热量为 Q吸=c牛奶m牛奶(t-t0)=2.5×103J/(kg·℃)×200×10-3kg×(50℃-20℃)=1.5×104J （2）若不考虑热量损失，热水放出的热量 Q放=Q吸=1.5×104J 热水的质量为 7．工匠用钢铁打制刀具时，有一个重要流程叫“淬火”，把刚打制成型的刀具放到火炉中充分煅烧，然后将其迅速放入水中骤冷。现有一成型的合金钢刀具的质量为1kg，温度为20℃，放入820℃的炉火中煅烧足够长时间，迅速取出放入5kg、20℃的水中冷却，最后与水达到共同的温度。求：[不计过程中的热量损失，，] （1）此刀具在火炉中吸收了多少热量； （2）淬火后水的温度为多少摄氏度（保留一位小数）。 【答案】（1）解：计算刀具吸收的热量 （2）解：不计热损，则，即 代入数据，有 解得淬火后水的温度。 【解析】【分析】（1）根据Q=cm∆t，计算水吸收的热量； （2）结合吸收的热量，利用，计算温度差和末温。 （1）由得，刀具吸收的热量 （2）不计热损，则，即 代入数据，有 解得淬火后水的温度。 8．为了测定铅的比热容，把质量为1kg的铅块加热到39℃再投入到10Dg的12℃的水中，混合后水的温度为18℃。若不计热损失，水的比热容为。求： （1）水吸收的热量； （2）铅的比热容。 【答案】（1）解： 10kg的12℃的水，最终温度为18℃，根据热量公式计算 水吸收的热量 Q=cmΔt= 4.2 ×103J/（kg·℃) ×10kg×6℃=2.52×105J。 （2）解： 质量为1kg的铅块 ，温度变化量为21℃，水吸收的热量为铅释放的能量，所以c铅=。 【解析】【分析】（1）题目中可知，水的质量为10kg，温度变化量为6℃，根据热量的计算公式Q=cmΔt计算 水吸收的热量； （2）由（1）知道水吸收的热量， 不计热损失， 所以水吸收的热量为铅释放的能量，同理计算 铅的比热容 。 9． 如图所示，是小羽同学做冰熔化实验时绘制的温度-时间图像，冰的质量是0.1kg，若相同时间内物质吸收的热量相同，谓你根据图像，计算：[c水=4.2×103J/（kg·℃），q燃烧=3×107J/kg] （1）CD阶段物质吸收的热量是多少？ （2）BC阶段物质吸收的热量是多少？ （3）请你根据图像分析说明冰的比热容与水的比热容的关系。 【答案】（1）解：由于冰化水、质量不变，水的质量为 CD阶段物质吸收的热量是 答：CD阶段物质吸收的热量是； （2）解：相同时间内物质吸收的热量相同，由图像可知 则 答：BC阶段物质吸收的热量是； （3）解：由图像可知， 而加热时间 即 由可知 即冰的比热容小于水比热容。 答：冰的比热容小于水比热容。 【解析】【分析】（1）根据Q=cm∆t，可以计算水吸收热量的多少； （2）根据相同时间，判断吸收热量的多少； （3）根据质量和热量相同，结合温度差，判断比热容的大小关系。 专项训练（二）：热值、热效率的计算 10．氢能源具有来源广，热值高，无污染等优点，氢气的热值为，完全燃烧2kg的氢气可放出　 　J的热量；若一罐氢气用去了一半，则剩余氢气的热值　 　（填“大于”“等于”或“小于”）。 【答案】；等于 【解析】【解答】完全燃烧2kg的氢气可放出为：； 热值大小只与燃料的种类有关，所以罐氢气用去了一半，则剩余氢气的热值不变 。 【分析】根据求出燃料燃烧放出的热量； 热值大小只与燃料的种类有关。 11．小明家使用太阳灶烧水，某次用太阳灶将、的水加热到，那么这些水吸收的热量为　 　；若使用木柴加热这些水，假设木柴完全燃烧放出的热量有被水吸收，则需要木柴的质量为　 　。 【答案】； 【解析】【解答】根据热量计算公式Q=cmΔt可知，、的水加热到，水吸收的热量 Q= 4.2×103J/（kg℃）×100kg×70℃=2J； 木柴完全燃烧放出的热量有被水吸收， 所以木柴完全燃烧的热量Q=2.94×108J，根据Q=mq可知m= 综上 第1空、2.94×107； 第2空、 24.5 【分析】热量的计算：公式为Q=cmΔt，题目中水的质量为100kg，温度变化量为70℃，据此计算水吸收的热量；热值的计算：公式为Q=mq，具体可知Q=2.94×108J，据此计算需要燃料的质量。 12．某燃气热水器将的水从加热到，完全燃烧了的煤气。水吸收的热量是　 　J。热水器烧水的效率是　 　。（已知水的比热容为，煤气的热值为） 【答案】； 【解析】【解答】（1）由题意可知水吸收的热量为； （2）燃料完全燃烧释放的热量为，热水器的效率为。 【分析】（1）根据比热容的计算公式即可求解；（2）计算出煤气完全燃烧释放的热量，结合效率的公式即可求解。 13．小明家新买了一个燃气灶，爱动脑筋的小明想测一下燃气灶烧水的效率。他把4kg初温为50℃的水加热到100℃，共燃烧了0.05kg 天然气（假设天然气完全燃烧）。已知天然气的热值为4.2×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。 （1）水吸收的热量是多少？ （2）0.05kg天然气完全燃烧放出的热量是多少？ （3）燃气灶烧水的效率是多少？ 【答案】解：（1）水吸收的热量 Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×4kg×(100℃-50℃)=8.4×105J （2）0.05kg天然气完全燃烧放出的热量 Q放=m天然气q天然气=0.05kg×4.2×107J/kg=2.1×106J （3）燃气灶烧水的效率 答：（1）水吸收的热量是8.4×105J； （2）0.05kg天然气完全燃烧放出的热量是2.1×106J； （3）燃气灶烧水的效率是40%。 【解析】【分析】（1）根据Q=cmΔt，计算水吸收的热量； （2）根据Q=mq，计算燃料燃烧放出的热量； （3）根据，计算热效率。 14．小红观察到家里的迷你磁炉外包装上印有“体积小方便携带、高火力效率高”等字样，她内心产生了疑问：“该款磁炉的效率到底有多高？”于是她准备实际测试一下炉子的效率，她测量了2kg的水倒入锅中，测得初温为20℃，当水温加热到100℃时停止加热，测得燃烧了32g的丁烷气体，水的比热容是4.2×103J/（kg•℃），这种丁烷气体的热值是3.5×107J/kg。试求： （1）32g丁烷气体完全燃烧放出的热量是多少？ （2）水吸收的热量是多少？ （3）炉子烧水的效率是多少？ 【答案】（1）解：由题可知，丁烷气体完全燃烧放出的热量是。 （2）解：水吸收的热量是。 （3）解：炉子烧水的效率是。 【解析】【分析】（1）根据热值公式计算32g丁烷气体完全燃烧放出的热量； （2） 2kg的水 ，温度变化量为80℃的水，根据吸热公式可计算水吸收的热量； （3）根据效率公式可计算炉子烧水的效率。 （1）由题可知，丁烷气体完全燃烧放出的热量是 （2）水吸收的热量是 （3）炉子烧水的效率是 15．如图所示，某同学用燃气灶烧水给餐具消毒，在标准大气压下，用该燃气灶加热质量为5kg、初温为20℃的水，加热到沸腾，共消耗了的天然气；[水的比热容为，天然气的热值为]求： （1）的天然气完全燃烧所放出的热量； （2）水吸收的热量； （3）该燃气灶烧水的热效率。 【答案】（1）解：0.06m3的天然气完全燃烧放出的热量 （2）解：水吸收的热量 （3）解：该燃气灶烧水的热效率 ​​​​​​​ 【解析】【分析】（1）根据Q=Vq，计算燃料燃烧，放出的热量； （2）根据Q=cmΔt，计算水吸收的热量； （3）根据，计算热效率。 （1）0.06m3的天然气完全燃烧放出的热量 （2）水吸收的热量 （3）该燃气灶烧水的热效率 16．小华家使用的是天然气热水器。他尝试估测该热水器的热效率，以核对铭牌上的数值是否准确。他把家里自动洗衣机的“水量”设置为，用热水器输出的热水注入洗衣机，当注入水的体积达到时洗衣机便会自动停止注水。已知当时自来水的温度是，热水器输出热水的温度为。水的比热容为，天然气的热值为，求： （1）水吸收的热量是多少？ （2）注水前天然气表的示数是，注水后变为，完全燃烧天然气放出来的热量是多少？ （3）该热水器的热效率是多少？ 【答案】（1）解：水的体积水的质量水吸收的热量 。 （2）解：消耗天然气的体积，完全燃烧天然气放出来的热量。 （3）解：该热水器的热效率。 【解析】【分析】（1）根据题目已知水的体积，根据密度公式计算水的质量，根据热量公式计算水吸收的热量。 （2）据题可知消耗天然气的体积，根据热量公式计算完全燃烧天然气放出来的热量。 （3）根据效率公式计算该热水器的热效率。 （1）水的体积 水的质量 水吸收的热量 （2）消耗天然气的体积 完全燃烧天然气放出来的热量 （3）该热水器的热效率 17． 如图所示是一台由广西南宁生产的便携式丁烷气炉（内置一瓶新的丁烷气，热值为8.4×107J/kg）。小明测出当地水的沸点为96℃，当地水的温度为16℃，把10kg的水烧开需要完全燃烧0.1kg的丁烷，已知c水=4.2×103J/（kg·℃），求： （1）完全燃烧0.1kg丁烷气体放出多少热量； （2）烧开10kg的水，水吸收的热量； （3）这个便携式丁烷气炉这次烧水的效率。 【答案】（1）解：完全燃烧0.1kg丁烷气体放出的热量为 答：完全燃烧0.1kg丁烷气体放出热量； （2）解：烧开10kg的水，水吸收的热量为 答：烧开10kg的水，水吸收的热量为； （3）解：这个便携式丁烷气炉这次烧水的效率为 答：这个便携式丁烷气炉这次烧水的效率为。 【解析】【分析】(1)知道丁烷气体的质量和热值，利用Q放=mq求完全燃烧0.1kg的丁烷气体可以放出的热量； (2)知道水的质量、比热容和温度变化，利用Q吸=cm(t -t0)求出烧开10kg水吸收的热量； (3)根据求出烧水的效率。 18．太阳能因其安全、清洁、方便，越来越受到人们的重视。太阳能热水器是直接利用太阳能的一种装置，它可以利用太阳能来加热水。冬天的昆明，能将热水器中质量为100kg、初温为18℃的水加热到68℃[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），q焦炭＝4.6×107J/kg]。求： （1）水吸收的热量； （2）若改用焦炭炉来加热这些水，需要完全燃烧1.75kg的焦炭，则完全燃烧这些焦炭能放出多少焦耳热量？ （3）该焦炭炉加热水的效率为多少？ 【答案】（1）解：将热水器中质量为100kg的水，温度由18℃升高到68℃ Q吸＝c水m水Δt＝4.2×105J/（kg•℃）×100kg×（68℃﹣18℃）＝2.1×107J （2）解：由放热公式Q放＝qm计算完全燃烧1.75kg焦炭放出的热量： Q放＝q焦炭m焦炭＝4.6×107J/kg×1.75kg＝8.05×107J （3）解：该焦炭炉加热水的效率为： η＝＝≈26.1% 【解析】【分析】（1）根据Q=cmΔt，计算水吸收的热量； （2）根据Q=mq，计算燃料燃烧放出的热量； （3）利用，计算热效率。 专项训练（三）：热机效率的综合计算 19．如图所示，是国产大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600，是国家为满足森林灭火和水上救援的迫切需要而研制的大型特种民用飞机。某次飞行中，消耗燃油，已知燃油的热值为，则这些燃油完全燃烧放出的热量为　 　J；若这次飞行中飞机的发动机推力做功，则该发动机的效率为　 　%。 【答案】；25 【解析】【解答】根据燃油质量和热值，计算完全燃烧放出的热量： Q放=q燃油m燃油=4.6×107J/kg×2×103kg=9.2×1010J； 根据有用功，计算发动机的效率为。 【分析】根据Q=mq，计算燃料燃烧放出的热量；利用，计算热机效率。 20．一辆燃油汽车沿平直公路匀速行驶了 15km， 所用时间为600s， 消耗汽油1kg， 汽车在行驶过程中所受阻力恒为1000N(汽油的热值取q汽油=5.0×107J/kg)。求： （1）牵引力所做功的大小； （2）1kg汽油完全燃烧放出的热量： （3）汽车发动机的效率。 【答案】（1）一辆燃油汽车沿平直公路匀速 行驶，所以阻力等于牵引力等于1000N，根据W=Fs可知W=1000N×15000m=1.5×107J； （2）汽油的热值取q汽油=5.0×107J/kg ，根据Q=mq计算 1kg汽油完全燃烧放出的热量 Q= 5.0×107J； （3）解：根据效率公式η= 【解析】【分析】（1）一辆燃油汽车沿平直公路匀速 行驶，所以汽车受到平衡力，阻力等于牵引力，根据W=Fs计算 牵引力所做功 ； （2）汽油的热值取q汽油=5.0×107J/kg ，消耗汽油质量为1kg，根据热值公式Q=mq计算 1kg汽油完全燃烧放出的热量 ； （3）根据效率公式η=计算 汽车发动机的效率。 21．一辆氢气动力试验汽车在10 min内水平匀速行驶了1.2×104 m，消耗了0.15 kg的氢气，汽车发动机提供的牵引力为1.5×103 N，氢气的热值取4×108 J/kg，g取10 N/kg。求： （1）氢气完全燃烧放出的热量； （2）牵引力做功多少。 （3）汽车发动机的效率。 【答案】（1）解：氢气完全燃烧放出的热量Q放＝qm＝4×108 J/kg×0.15 kg＝6×107J。 （2）解：汽车牵引力所做的功为W＝Fs＝1.5×103 N×1.2×104m＝1.8×107 J； （3）解：汽车发动机的效率。 【解析】【分析】（1）据题可知 氢气的热值取4×108J/kg ，根据Q放＝qm计算0.15kg氢气完全燃烧放出的热量Q放； （2） 汽车发动机提供的牵引力为1.5×103 N ， 水平匀速行驶了1.2×104m ，根据做功公式W=Fs计算 汽车牵引力所做的功。 （3）根据效率公式以及（1）（2）计算的放热量和牵引力做功，计算汽车发动机的效率。 （1）氢气完全燃烧放出的热量 Q放＝qm＝4×108 J/kg×0.15 kg＝6×107J （2）汽车牵引力所做的功为 W＝Fs＝1.5×103 N×1.2×104m＝1.8×107 J （3）汽车发动机的效率 22．某公交汽车以天然气为燃料，该车在平直公路上以15m/s的速度匀速行驶10min，消耗的天然气为4.5m3，汽车发动机提供的牵引力为6000N。已知天然气的热值是4×107J/m3，试求： （1）汽车发动机做的功是多少J? （2）所消耗的天然气完全燃烧所放出的热量是多少J? （3）发动机工作时将天然气完全燃烧获得的内能转化为机械能的效率是多大? 【答案】（1）解：汽车发动机做的功为W＝Fs＝Fvt＝6000N×15m/s×10×60s＝5.4×107J 答：汽车发动机做的功是5.4×107J （2）解：天然气完全燃烧所放出的热量是Q放＝qV＝4×107J/m3×4.5m3＝1.8×108J 答：所消耗的天然气完全燃烧所放出的热量是1.8×108J； （3）解：发动机的热效率为η＝ ＝30% 答：发动机工作时将天然气完全燃烧获得的内能转化为机械能的效率是30%。 【解析】【分析】（1）结合发动的牵引力乘以汽车移动的距离即为牵引力做功，其中汽车移动的距离利用速度乘以时间求解； （2）结合天然气的热值和体积，两者相乘即为天然气燃烧释放的热量； （3）天然气燃烧释放的热量为总功，牵引力做功为有用功，有用功除以总功即为热机效率。 23．某氢能源公交车以10m/s的速度在平直公路上匀速行驶，发动机的功率为200kW，每行驶700m消耗氢燃料0.2m3，计算在这个过程中：（氢燃料的热值为1.4×108J/m3） （1）发动机做了多少机械功； （2）0.2m3的氢燃料完全燃烧放出的热量； （3）这台公交车发动机的效率。 【答案】解：（1）由公交车以10m/s的速度匀速行驶700m，公交车运动的时间 公交车发动机做的机械功。 （2）0.2m3的氢燃料完全燃烧放出的热量。 （3）这台公交车发动机的效率。 【解析】【分析】（1）由公交车以10m/s的速度匀速行驶700m，根据速度公式可知公交车运动的时间，根据做功公式可计算公交车发动机做的机械功； （2）根据热量公式计算0.2m3的氢燃料完全燃烧放出的热量； （3）根据效率公式计算这台公交车发动机的效率。 24．小广家汽车发动机的能量流向如图所示，已知在某次行驶过程中，汽车消耗了70g汽油。[汽油的热值q＝4.6×107J/kg，水的比热容c水＝4.2×103J/（kg·℃）] （1）求70g汽油完全燃烧放出的热量； （2）求发动机的工作效率； （3）行驶过程中，需不断地对发动机进行冷却。若上述行驶过程中，发动机周围冷却水的温度从60℃上升到83℃，则用于冷却发动机的水的质量是多少？ 【答案】（1）解：70g汽油完全燃烧放出的热量为Q放＝mq＝70×10-3kg×4.6×107J/kg＝3.22×106J。 （2）解：发动机的工作效率为η＝100%－32%－30%－8%＝30%。 （3）解：冷却水吸收的热量为Q吸＝Q放×30%＝3.22×106J×30%＝9.66×105J，则用于冷却发动机的水的质量为 。 【解析】【分析】（1） 汽油的热值q＝4.6×107J/kg ，根据热值公式Q放＝mq可计算70g汽油完全燃烧放出的热量。 （2）效率的定义为有用功占总功的比值，题目中额外功的的占比已知，所以发动机的工作效率为η＝100%－32%－30%－8%＝30%。 （3）冷却水吸收的热量占比为30%，根据热量的计算公式计算用于冷却发动机的水的质量。 （1）70g汽油完全燃烧放出的热量为 Q放＝mq＝70×10-3kg×4.6×107J/kg＝3.22×106J （2）发动机的工作效率为 η＝100%－32%－30%－8%＝30% （3）冷却水吸收的热量为 Q吸＝Q放×30%＝3.22×106J×30%＝9.66×105J 则用于冷却发动机的水的质量为 25．新能源油电混合动力汽车工作模式为：纯电模式行驶时，内燃机不工作，由蓄电池提供能量；混动模式行驶时，内燃机工作，既可以给汽车行驶提供能量，还可以给蓄电池充电。若汽车以混动模式在平直公路上匀速行驶消耗的燃料，汽车克服阻力做功，同时蓄电池储存的电能增加。已知燃料的密度，燃料的热值为。 （1）的燃料完全燃烧放出多少热量？ （2）内燃机工作的效率是多少？（结果精确到） （3）若用燃料燃烧放出的热量给防冻液加热，加热效率为，使防冻液的温度从升高到，求防冻液的质量。[防冻液的比热容为] 【答案】（1）解：燃料的质量。 其完全燃烧放出的热量。 （2）解：内燃机被有效利用的能量为；内燃机工作的效率 。 （3）解：依题意，防冻液吸热；防冻液的质量 。 【解析】【分析】（1） 消耗的燃料 ，燃料密度为 ，根据密度公式m=ρv可知燃料的质量，根据热值公式Q放=mq计算其完全燃烧放出的热量 （2）内燃机被有效利用的能量为 汽车克服阻力做功 以及 蓄电池储存的电能增加 ，。根据效率公式计算内燃机工作的效率。 （3）依题意，防冻液吸热，根据热量公式可知防冻液的质量。 （1）燃料的质量 其完全燃烧放出的热量 （2）内燃机被有效利用的能量为 内燃机工作的效率 （3）依题意，防冻液吸热 防冻液的质量 26．中国首次火星探索任务“天问一号”探测器的成功发射，是我国综合国力和创新能力提升的重要标志，如图所示是某火箭发射时的场景，目前运载火箭一般使用液体氢作为燃料，液态氧作为助燃剂，液态氢的热值为1.4×108J/kg。 （1）某火箭发射时携带6×104kg液态氢燃料，这些燃料完全燃烧放出的热量是多少J？ （2）若这些热量只有20%被水吸收，则质量为5×106kg、初温为30℃的水能升温到多少℃？[c水=4.2×103J/（kg·℃），当地大气压为1标准大气压] （3）氢作为一种清洁能源，在汽车中也有应用，例如氢能源车。工作时，发动机将液态氢转化为氢气在汽缸中燃烧，某次测试中，该车只利用了第一问燃料放出热量的万分之一，就能以70kW的功率匀速行驶了2h。求该发动机的效率。 【答案】（1）解：（1）某火箭发射时携带液态氢燃料，这些燃料完全燃烧放出的热量是 （2）解： （2）若第一问放出的热量只有20%被水吸收，水吸收的热量为 由得，这些热量能使质量为、初温为30℃的水温度升高温度为 水的末温可为 但1标准大气压下水的沸点为100℃，则水能升温到100℃。​​​​​​ （3）解：（3）第一问燃料放出热量的万分之一为 由得，氢能源车的牵引力做的功为 该发动机的效率 【解析】【分析】（1）根据Q=mq，计算燃料燃烧放出的热量； （2）根据热效率，计算吸收的热量，根据，计算温度差，结合初温，计算末温； （3）根据W=Pt，计算做功多少；根据，计算热机效率。 （1）某火箭发射时携带液态氢燃料，这些燃料完全燃烧放出的热量是 （2）若第一问放出的热量只有20%被水吸收，水吸收的热量为 由得，这些热量能使质量为、初温为30℃的水温度升高温度为 水的末温可为 但1标准大气压下水的沸点为100℃，则水能升温到100℃。 （3）第一问燃料放出热量的万分之一为 由得，氢能源车的牵引力做的功为 该发动机的效率 学科网（北京）股份有限公司 $$