第14章 专题1 热学的综合计算（教师用书）-【中考123】2025-2026学年新教材九年级上册物理全程导练（人教版2024）

[答案 P4] 比热容及物体吸、放热的计算　　 1．一个质量为1.5 kg的钢刀，加热到560 ℃，然后在空气中自然冷却，室温为20 ℃。已知钢的比热容为0.46×103 J/(kg·℃)，水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，室内气压为标准大气压。 (1)这把钢刀在冷却过程中放出多少热量？ (2)若把这些热量给30 ℃、1.0 kg的水加热，水温能够升高到多少摄氏度？ 解：(1)钢刀放出的热量： Q放＝c钢m钢(t初－t末)＝0.46×103 J/(kg·℃)×1.5 kg×(560 ℃－20 ℃)＝3.726×105 J； (2)若钢刀放出的热量全部被水吸收，且没有变成水蒸气，则由Q吸＝cmΔt得， Δt＝＝≈89 ℃， t＝Δt＋t0＝89 ℃＋30 ℃＝119 ℃， 而标准大气压下水的沸点是100 ℃，故部分水蒸发成水蒸气，剩下水的温度是100 ℃。 答：(1)这把钢刀在冷却过程中放出了3.726×105 J的热量；(2)若把这些热量给30 ℃、1.0 kg的水加热，水温能够升高到100 ℃。 2．质量为500 g的某液体放出了3.0×104 J的热量后，温度下降了30 ℃；若此液体放出的热量有60%被一个质量为2 kg的铁球吸收。[c铁＝0.46×103 J/(kg·℃)]求： (1)这种液体的比热容。 (2)铁球升高的温度。(保留整数) 解：(1)由Q放＝cmΔt得，该液体的比热容： c液＝＝＝2.0×103 J/(kg·℃)； (2)由题意可得，铁球吸收的热量： Q吸＝Q放×60%＝3.0×104 J×60%＝1.8×104 J， 由Q吸＝cmΔt得，铁球升高的温度： Δt′＝＝≈20 ℃。 答：(1)这种液体的比热容是2.0×103 J/(kg·℃)；(2)铁球升高的温度约为20 ℃。 热值的相关计算　　 3．小彤家使用的是瓶装液化气，每瓶中装入的液化气的质量为21 kg。(液化气的热值取5.0×107 J/kg) (1)21 kg的液化气完全燃烧，释放的热量是多少？ (2)若整瓶液化气完全燃烧释放热量的60%被利用，那么散失的热量是多少？ 解：(1)整瓶液化气完全燃烧，释放的热量： Q放＝mq＝21 kg×5.0×107 J/kg＝1.05×109 J； (2)整瓶液化气完全燃烧后，被利用的热量： Q有用＝Q放×60%＝1.05×109 J×60%＝6.3×108 J， 散失的热量： Q散失＝Q放－Q有用＝1.05×109 J－6.3×108 J＝4.2×108 J。 答：(1)21 kg的液化气完全燃烧，释放的热量是1.05×109 J；(2)若整瓶液化气完全燃烧释放热量的60%被利用，那么散失的热量是4.2×108 J。 4．某同学用如图所示装置测量酒精的热值。他在烧杯中加入300 g水，调好装置后进行加热，使初温为20 ℃的水温度升高了50 ℃，测得此过程中消耗了6 g酒精。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)] (1)此过程中水吸收的热量是多少？ (2)假设酒精燃烧放出的热量与水吸收的热量相等，则酒精的热值是多少？ 4题图 解：(1)水的质量：m＝300 g＝0.3 kg， 水吸收的热量： Q吸＝c水m水Δt＝4.2×103 J/(kg·℃)×0.3 kg×50 ℃＝6.3×104 J； (2)酒精的质量：m酒精＝6 g＝0.006 kg， 由于酒精燃烧放出的热量与水吸收的热量相等，则Q放＝Q吸＝6.3×104 J， 根据Q放＝mq可得，酒精的热值： q酒精＝＝＝1.05×107 J/kg。 答：(1)此过程中水吸收的热量是6.3×104 J；(2)酒精的热值是1.05×107 J/kg。 热效率的相关计算　　 角度1　炉具的效率 5．(内蒙古中考)民谚“五月五、过端午、蒸粽子”，呈现了端午节文化习俗。蒸粽子是利用水沸腾产生的水蒸气进行加热。用2.5 kg的水蒸粽子，当水沸腾时，水温升高了80 ℃。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q煤＝3×107 J/kg]求： (1)从加热至沸腾，水吸收的热量。 (2)此过程若采用煤炉加热，煤炉加热水的效率为10%，需要完全燃烧煤的质量。 解：(1)水吸收的热量： Q吸＝c水m水Δt＝4.2×103 J/(kg·℃)×2.5 kg×80 ℃＝8.4×105 J； (2)由η＝可得煤完全燃烧放出的热量： Q放＝＝＝8.4×106 J， 由Q放＝mq可得完全燃烧煤的质量： m煤＝＝＝0.28 kg。 答：(1)水吸收的热量为8.4×105 J；(2)需要完全燃烧煤的质量为0.28 kg。 6．(苏州中考)如图所示为某折叠卡式炉，采用丁烷气体作为燃料。水壶装入2 L初温为25 ℃的水，用卡式炉加热至100 ℃，消耗了25 g丁烷气体。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q丁烷＝4.8×107 J/kg]求： (1)壶中水的质量。 (2)水吸收的热量。 (3)卡式炉的加热效率。 6题图 解：(1)壶中水的质量： m水＝ρ水V水＝1.0×103 kg/m3×2×10－3 m3＝2 kg； (2)水吸收的热量： Q吸＝c水m水Δt水＝4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(100 ℃－25 ℃)＝6.3×105 J； (3)丁烷气体完全燃烧放出的热量： Q放＝m丁烷q丁烷＝25×10－3 kg×4.8×107 J/kg＝1.2×106 J， 卡式炉的加热效率： η＝×100%＝×100%＝52.5%。 答：(1)壶中水的质量为2 kg；(2)水吸收的热量为6.3×105 J；(3)卡式炉的加热效率为52.5%。 角度2　热机的效率 7．我国自行设计研制的AG600全状态新构型灭火飞机如图所示。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) (1)消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量是多少？ (2)飞机在航行过程中所受的阻力是多少？ (3)发动机的效率是多少？ 7题图 解：(1)消耗的航空燃油的质量： m＝1.35 t＝1 350 kg， 这些燃油完全燃烧放出的热量： Q放＝qm＝4×107 J/kg×1 350 kg＝5.4×1010 J； (2)飞机匀速直线航行的速度： v＝270 km/h＝75 m/s， 由P＝＝＝Fv可知，飞机航行过程中所受的牵引力： F＝＝＝3×105 N， 由二力平衡的条件可知，飞机在航行过程中所受的阻力： f＝F＝3×105 N； (3)由P＝可知飞机发动机做的功： W＝Pt＝2.25×107 W×20×60 s＝2.7×1010 J， 发动机的效率： η＝×100%＝×100%＝50%。 答：(1)消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量为5.4×1010 J；(2)飞机在航行过程中所受的阻力为3×105 N；(3)发动机的效率为50%。 角度3　太阳能热水器的效率 8．如图所示的是某太阳能热水器，容量为100 L。该热水器在冬季有效日照时段里，平均每平方米的面积上每小时接收的太阳能约为2.8×106 J。该热水器接收太阳能的有效面积为1.5 m2，每天日照时间按8 h计算，这些太阳能能使装满水的热水器中水的温度从20 ℃升高到60 ℃。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，ρ水＝1.0×103 kg/m3]求： (1)热水器中水的质量。 (2)一天内热水器中的水吸收的热量。 (3)热水器在冬季的效率。 8题图 解：(1)热水器中水的质量为100 kg；(2)一天内热水器中的水吸收的热量为1.68×107 J； (3)热水器在冬季的效率为50%。 (详细答案见《参考答案及解析》P5) 学科网（北京）股份有限公司 $$