专项练习：内能的利用---热值相关计算2024-2025学年人教版物理九年级全一册

专项练习： 内能的利用---热值相关计算 1．某家庭用燃气热水器将质量为100kg、温度为20℃的自来水加热到50℃，消耗的天然气体积为0.8m3（假设天然气完全燃烧）。已知水的比热容为，天然气的热值为，求： (1)天然气完全燃烧放出的热量； (2)水吸收的热量； (3)该热水器工作时的效率。 2．氢内燃汽车是以内燃机燃烧氢气及空气中的氧气产生动力。如图所示的氢能源公交车属于氢内燃汽车，目前在我国多地投入使用。氢具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是21世纪最理想的能源。已知q氢=1.4×108J/kg。通过计算回答： （1）质量为5kg的氢完全燃烧放出的热量是多少? （2）如果这5kg的氢完全燃烧放出的热量全部用于驱动车辆行驶，能使一辆以恒定功率140kW的公交车匀速行驶多长时间? 3．如图是我国自主研发的大型运输机，它的发动机是一种热机，航空煤油在燃烧，从喷口向后高速喷出气体，使发动机获得向前的推力。若飞机在水平推力F作用下，以700km/h的速度沿水平方向匀速航行1h，飞行时，总共燃烧航空煤油4800kg，（已知飞机发动机提供的机械功率是3.2×107W，航空煤油的热值q=4.0×107J/kg）。则在这1h内： （1）航空煤油完全燃烧放出的热量是多少？ （2）该发动机的热机效率是多大？ 4．完全燃烧0.42m3的煤气，可以放出多少热量（）？若煤气完全燃烧放出的热量有40%被水吸收，在一标准大气压下，能将16kg初温为20°C的水加热到多少°C？ 5．汽车厂对某型号汽车进行测试，汽车以108km/h的速度在一段平直的公路上匀速行驶了2.5min，汽车受到的阻力是3.0×103N，共消耗了1.2L燃油（假设燃油完全燃烧）。若燃油的密度ρ=0.8×103kg/m3，热值q=4×107J/kg。求： (1)汽车行驶的路程是多少？ (2)汽车车牵引力所做的功是多少？ (3)汽车发动机的效率是多少？ 6．将2kg的水由20°C烧到70°C。 [c水=4.2×103J/ （kg· ℃） ] （1）求水吸收的热量 （2）若用热值为4.2×107J/ m3的天然气烧这些水，某炉子消耗的天然气0.02 m3，求该炉子的效率。 （3）若用“220V 2000W”的电热水壶烧这些水，热水壶正常工作的效率为70%，则热水壶需要正常工作多少时间? 7．现代家庭装修中浴室大多用燃气热水器提供热水，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℃，洗澡时热水器输出热水的温度设定为40℃；水的密度ρ水=1.0×103kg/m3，水的比热容c水=4.2×103J/（kg•℃），如果小芳洗一次澡用热水50L。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？（天然气的热值q=4×107J/m3） 8．东东家购买某型号的四轮汽车的质量为。假期全家开车去某地旅游，下车时观察里程表确定汽车行驶，所用的时间是，消耗汽油（假设汽油完全燃烧），汽车发动机在这段时间内的功率为（已知，）求： (1)汽车行驶过程中的牵引力。 (2)汽车发动机的效率。 9．2019年6月18日，苏州首批15辆氢燃料电池公交车投放使用氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是21世纪最理想的能源，[c水=4.2×103J/kg·℃）；q氢=1.4×108J/kg）求： （1）质量为0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量； （2）若这些热量全部被质量为400kg，温度为15℃的水吸收，则水升高的温度； （3）某氢能源公交车以140kW的恒定功率做匀速行驶，如果0.6kg的氢燃料完全燃烧获得热量和公交车所做的功相等，则这些热量能让该公交车匀速行驶多长时间。 10．如图所示是某款油电混动汽车，部分信息如下表。某次测试，测试员驾驶该车以额定功率并保持72km/h的速度匀速直线行驶。测试中，又向蓄电池充电，同时蓄电池又将部分能量通过驱动电机向车轮输送。（假设汽油完全燃烧，且忽略蓄电池和电机的热损失，g＝10N/kg，q汽油＝4.6×107J/kg） （1）空车对水平地面的压强； （2）测试中汽车受到的阻力； （3）测试中汽油燃烧放出热量的40%用于汽车行驶和蓄电池充电，其中驱动汽车所需能量，向蓄电池充电的能量E2为2×107J，求该次测试中消耗的汽油质量。 空车质量 1250kg 车轮与地面总接触面积 0.2m2 额定功率 20kW 11．鲲龙是中国自行设计研制的大型灭火、水上救援水陆两栖飞机。如图所示，若鲲龙以的速度匀速直线滑行10min，消耗航空煤油675kg，飞机发动机的功率为2.25×107 W（航空煤油的热值为4×107 J/kg）。求： （1）飞机滑行的路程； （2）滑行时牵引力做的功； （3）发动机的效率。    12．改革开放以来，我国人民的生活水平不断提高，汽车已成为多数人的代步工具。某品牌国产汽车以80km/h的速度在平直公路上匀速行驶80km，消耗了汽油6L，汽车发动机功率为20kW，已知：汽油的热值为，汽油的密度为。求该汽车匀速行驶过程中：（1L=10-3m3） （1）消耗汽油的质量； （2）发动机所做的功； （3）发动机的效率（百分号前保留整数）。 13．新能源公交汽车在淮安市正式投入使用。它即可以用充电桩充电，也可以用车辆顶部的太阳能电池板为车辆提供辅助充电，还可以使用天然气。当蓄电池电力储存不够时，就用燃气发动机为汽车提供动力，太阳能电池板每天能向蓄电池充入20kW•h﹣30kW•h的电能。已知蓄电池消耗的电能有90%转化为汽车前进所做的功，天然气完全燃烧产生的内能有30%转化为汽车前进所做的功，天然气热值为4.5×107J/kg，该车行驶时受到的阻力为7.2×103N。新能源公交汽车总质量为4×103kg，轮胎与地面总接触面积为0.4m2。（取g＝10N/kg，忽略司机的质量） （1）当车辆以36km/h匀速行驶时，牵引力的功率为多少？ （2）新能源公交汽车静止时对水平地面的压强是多少？ （3）若汽车使用太阳能电池板提供电能，则每天最多可以节约天然气的质量为多少？ 14．小张驾驶一辆效率为30%的汽车在一段平直的公路上匀速行驶，在额定功率下行驶一段时间的过程中，消耗的汽油若完全燃烧可放出1.932×107 J的热量。（汽油的热值为4.6×107 J/kg）求： （1）在这段时间内消耗的汽油的质量； （2）在这段时间内汽车牵引力做的功； （3）在一标准大气压下，若这些热量完全被水吸收，则能将20℃、46kg的水温升高多少？ 15．“嘉庚号”科考船（如图甲）于2016年5月8日下水，厦门大学由此成为中国大陆综合性大学中第一所拥有自己的全球级科考船的高校。科考船满载时排水量为3.5×103t，在某段航行中牵引力与速度的关系图象是双曲线，如图乙所示，求： （1）科考船满载航行受到的浮力； （2）某一次加400t柴油，这些油完全燃烧放出的热量是多少？（q柴油=4.3×107J/kg） （3）请根据图甲所示规律计算，科考船航速为20km/h时受到的牵引力。（提示：在不同速度下，轮船功率恒定不变） 16．一辆小轿车以某一速度在平直路面上匀速行驶100km，消耗汽油7kg，若这些汽油完全燃烧，放出的热量有20%用来驱动汽车做有用功，已知q汽油＝4.6×107J/kg，求： （1）这些汽油完全燃烧放出的热量； （2）用来驱动汽车做的有用功； （3）现有一新型燃料合成氢，若此次行程使用该燃料驱动汽车，汽车的效率将由20%提高到25%，则消耗合成氢的质量为多少？（q合成氢＝1.4×108J/kg，汽车的阻力不变） 17．某四轮出租车的质量为2×103kg，每个轮胎与地面的接触面积为200cm2。 (1)这辆出租车在水平路面匀速行驶过程中，对路面的压强； (2)这辆出租车在一段时间内消耗了500g汽油，这些汽油完全燃烧，可放出的热量（该汽油的热值为4.4×107J/kg）； (3)若（2）中放出的热量的30%用来做功，可使功率为100kW的出租车匀速运动多长时间？ 18．高能聚合油是一种安全、清洁、可再生的新型环保燃料。某次用高能聚合油灶具将10kg的水从25℃加热到100℃。已知水的比热容是，高能聚合油的热值约为。求： （1）这些水吸收的热量； （2）若该高能聚合油灶具烧水的热效率为75%，则燃烧了多少千克高能聚合油。 19．近年来居民陆续使用上了安全、清洁的天然气。某用户在使用天然气灶加热水时，使用前天然气表的示数是2365. 89m3，使用后变为2366. 05m3，将4kg的水从20℃加热到90℃。已知天然气的热值是3.6×107J/m3。 求： （1）所用天然气完全燃烧放出的热量是多少？ （2）该天然气灶加热这些水的效率约是多少？（结果保留整数） 20．我国新装配的水陆两用坦克如图所示，配备的是柴油发动机，其效率为40%，在水中的最大行驶速度为5m/s，输出功率为430kW。问： （1）该坦克在水中以最大速度匀速行驶10min，发动机所做的功是多少？ （2）该坦克在水中以最大速度匀速行驶10min，发动机的牵引力为多大？ （3）该坦克在水中以最大速度匀速行驶10min，消耗多少千克柴油？（柴油的热值） （4）热机损耗的能量有哪些？请简要说明。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 1．(1)2.52×107J (2)1.26×107J (3)50% 【详解】（1）天然气完全燃烧放出的热量 （2）水吸收的热量 （3）该热水器工作时的效率 2．（1）7×108J；（2）5000s 【详解】解：（1）5kg的氢燃料完全燃烧放出的热量 Q放=mq氢=5kg×1.4×108J/kg=7×108J （2）5kg的氢燃料燃烧放出的热量对公交车做的功 W=Q放=7×108J 公交车行驶的时间 答：（1）质量为5kg的氢完全燃烧放出的热量是7×108J； （2）如果这5kg的氢完全燃烧放出的热量全部用于驱动车辆行驶，能使一辆以恒定功率140kW的公交车匀速行驶5000s。 3．（1）1.92×1011J；（2）60% 【详解】解：（1）航空煤油完全燃烧放出的热量为 （2）飞机发动机1h做的功为 则该发动机的热机效率为 答：（1）航空煤油完全燃烧放出的热量是1.92×1011J； （2）该发动机的热机效率是60%。 4．1.512×107J，100°C 【详解】煤气放出的热量 由可得水吸收的热量 由可得水升高的温度 理论上 因为在一标准大气压下，水的沸点为100°C，所以实际上只能将这些水加热到100°C。 答：完全燃烧0.42m3的煤气，可以放出1.512×107J热量；若煤气完全燃烧放出的热量有40%被水吸收，在一标准大气压下，能将16kg初温为20°C的水加热到100°C。 5．(1)4.5×103m；(2)1.35×107J；(3)35.2% 【分析】(1)已知汽车速度和行驶时间，利用速度公式变形可求得汽车行驶的路程； (2)由于汽车匀速行驶，所以汽车的牵引力F等于受到的阻力f；路程已知，求牵引力做的功，根据功的公式进行计算；根据公式求出牵引力的功率； (3)要算燃油完全燃烧放出的热量，需要先算出消耗燃油的质量，然后根据算出放出的热量；根据公式就可以算出该车的热机效率。 【详解】解：(1)由可得，汽车行驶的路程 (2)因为汽车匀速行驶，所以牵引力 牵引力做的功 (3)由可得，消耗燃油的质量 燃油完全燃烧所产生的热量 汽车发动机的效率 答：(1)汽车行驶的路程是4.5×103m；(2)汽车牵引力所做的功是1.35×107J；(3)汽车发动机的效率是35.2%。 6．(1) 4.2×105J；(2)50%；(3)300s。 【详解】(1)水吸收的热量为： ； (2) 0.02 m3天然气完全燃烧所释放的热量为： 该炉子的效率为： ； (3)由可得，电热水壶烧这些水所消耗的电能为： ， 由可得，电热水壶烧这些水需要的时间为： 。 7．（1）50kg；（2）6.3×106J；（3）0.225m3 【详解】解：（1）水的质量为 （2）水从热水器中吸收的热量为 （3）天然气完全燃烧释放的热量为 需要消耗天然气的体积为 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。 8．(1)750N；(2)25% 【分析】(1)知道汽车发动机在这段时间内的功率和工作时间，根据W=Pt求出牵引力做的功，又知道汽车行驶的路程，根据W=Fs求出汽车行驶过程中的牵引力。 (2)知道消耗汽油的体积和汽油的密度，根据m=ρV求出消耗汽油的质量，利用Q放=mq求出汽油完全燃烧放出的热量，利用求出汽车发动机的效率。 【详解】(1)由可得，汽车行驶过程中牵引力做的功 W=Pt=15×103W×2×3600s=1.08×108J 由W=Fs可得，汽车行驶过程中的牵引力 (2)消耗汽油的体积 V=12L=12dm3=1.2×10-2m3 由可得，消耗汽油的质量 m=ρ油V=0.8×103kg/m3×1.2×10-2m3=9.6kg 汽油完全燃烧放出的热量 Q放=mq汽油=9.6kg×4.5×107J/kg=4.32×108J 汽车发动机的效率 答：(1)汽车行驶过程中的牵引力为750N； (2)汽车发动机的效率为25%。 9．（1）8.4×107J；（2）50℃；（3）600s 【详解】解：（1）0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量 Q =m氢q=0.6kg×1.4×108J/kg=8.4×107J （2）水升高的温度 （3）公交车行驶时间 答：（1）质量为0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量8.4×107J； （2）若这些热量全部被质量为400kg，温度为15℃的水吸收，则水升高50℃； （3）这些热量能让该公交车匀速行驶600s。 10．（1）6.25×104Pa；（2）1000N；（3）2.5kg 【详解】解：（1）由题意可得，空车对水平地面的压力 F＝G＝mg＝1250kg×10N/kg＝1.25×104N 该车对水平地面的压强 （2）汽车行驶的速度 v＝72km/h＝20m/s 由题意及可知 因汽车匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，汽车受到的阻力 f＝F牵＝1000N （3）根据效率公式可得 总放出的能量来自汽油燃烧的热值，由可得，汽油的质量为 答：（1）空车对水平地面的压强为6.25×104Pa； （2）测试中汽车受到的阻力为1000N； （3）该次测试中消耗的汽油质量为2.5kg。 11．（1）45km；（2）1.35×1010 J；（3）50% 【详解】解：（1）飞机滑行的路程为 （2）牵引力做的功为 （3）航空炼油完全燃烧放出的能量为 发动机的效率为 答：（1）飞机滑行了45km； （2）牵引力做的功为1.35×1010 J； （3）发动机的效率为50%。 12．（1）4.2kg；（2）7.2×107J；（3）38.1% 【详解】解：（1）已知消耗汽油的体积 V=6L=6×10-3m3 由密度公式可得消耗汽油的质量 m=ρV=0.7×103kg/m3×6×10-3m3=4.2kg （2）由速度公式可得汽车行驶80km用时为 由功率公式可得发动机所做的功 W=Pt=20000W×3600s=7.2×107J （3）汽油完全燃烧所放出的热量 Q=qm=4.5×107J/kg×4.2kg=1.89×108J 发动机的效率为 答：（1）消耗汽油的质量为4.2kg； （2）发动机所做的功为7.2×107J； （3）发动机的效率为38.1%。 13．（1）7.2×104W；（2）；（3）0.24kg 【详解】解：（1）汽车匀速行驶时，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等，牵引力大小为 F=f=7.2×103N 当车辆以36km/h匀速行驶时，速度为 v=36km/h=10m/s 牵引力的功率为 P=Fv=7.2×103N×10m/s=7.2×104W （2）新能源公交汽车静止时对水平地面的压力是 F=G=mg=4×103kg×10N/kg=4×104N 对地面的压强是 （3）太阳能电池板每天最多能提供的电能为 W=30kW•h=1.08×107J 每天最多可以节约天然气的质量为 答：（1）当车辆以36km/h匀速行驶时，牵引力的功率为7.2×104W； （2）新能源公交汽车静止时对水平地面的压强是； （3）若汽车使用太阳能电池板提供电能，则每天最多可以节约天然气的质量为0.24kg。 14．（1）0.42kg；（2）5.796×106 J；（3）80℃ 【详解】解：（1）这段时间内消耗的汽油的质量为 （2）这段时间内汽车牵引力做的功为 （3）这些热量完全被水吸收，水升高的温度为 在一标准大气压下水的沸点为100℃，故水实际升高的温度为 答：（1）在这段时间内消耗的汽油的质量为0.42kg； （2）在这段时间内汽车牵引力做的功为5.796×106 J； （3）在一标准大气压下，若这些热量完全被水吸收，则能将20℃、46kg的水温升高80℃。 15．（1）3.5×107N；（2）1.72×1013J；（3）6×105N 【详解】解：（1）因为排水量是指轮船满载时排开水的质量，所以，科考船满载时受到的浮力 F浮=G排=m排g=3.5×103×103kg×10N/kg＝3.5×107N （2）这些油完全燃烧放出的热量 Q放=m油q=400×103kg×4.3×107J/kg=1.72×1013J （3）由图乙可知，科考船航行中牵引力与速度的关系是双曲线，在不同速度下，轮船功率恒定不变，所以有 F1v1=F2v2 则科考船航速为20km/h时受到的牵引力 答：（1）科考船满载航行受到的浮力为3.5×107N； （2）某一次加400t柴油，这些油完全燃烧放出的热量是1.72×1013J； （3）科考船航速为20km/h时受到的牵引力为6×105N。 16．（1）3.22×108J；（2）6.44×107J；（3）1.84kg 【详解】解：（1）这些汽油完全燃烧放出的热量 （2）由得，用来驱动汽车做的有用功 （3）由得，消耗合成氢放出的热量 由得，消耗合成氢的质量 答：（1）这些汽油完全燃烧放出的热量为3.22×108J； （2）用来驱动汽车做的有用功6.44×107J； （3）消耗合成氢的质量为1.84kg。 17．(1)2.5×105Pa (2)2.2×107J (3)66s 【解析】【小题1】这辆出租车在水平路面匀速行驶过程中，对路面的压力为 对路面的压强为 【小题2】汽油完全燃烧，可放出的热量为 【小题3】出租车做的功为 可使功率为100kW的出租车匀速运动的时间为 18．（1）3.15×106J；（2）0.1kg 【详解】解：（1）水吸收的热量 Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×10kg×(100℃-25℃)=3.15×106J （2）高能聚合油完全燃烧放出的热量 完全燃烧高能聚合油的质量 答：（1）这些水吸收的热量为3.15×106J； （2）若该高能聚合油灶具烧水的热效率为75%，则燃烧了多少千克高能聚合油为0.1kg。 19．（1）5.76×106J；（2）20% 【详解】解：（1）所用天然气的体积为 V=2366. 05m3-2365. 89m3=0.16m3 天然气完全燃烧放出的热量 Q放=Vq=0.16 m3×3.6×107J/m3=5.76×106J （2）水吸收的热量为 Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×4kg×(90℃-20℃)=1.176×106J 天然气灶的效率 答：（1）所用天然气完全燃烧放出的热量是5.76×106J； （2）该天然气灶加热这些水的效率约是20%。 20．（1）；（2）；（3）15；（4）见解析 【详解】解：（1）发动机所做的功是 （2）发动机的牵引力为 （3）该坦克在水中以最大速度匀速行驶10min消耗的柴油完全燃烧放出的热量 由可知，消耗的柴油质量为 （4）根据影响热机效率的因素可知，热机损耗的能量有：燃料很难完全燃烧；排出的废气带走的能量；热机部件要散热；克服运转机件之间的摩擦消耗能量。 答：（1）发动机所做的功是； （2）发动机的牵引力为； （3）该坦克在水中以最大速度匀速行驶10min，消耗15千克柴油； （4）见解析。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$