第14章 小专题培优1 热量、热效率相关计算（分层作业本）-【众相原创】2025-2026学年新教材九年级全一册物理分层练同步课件(人教版2024 广西专版)

物 理 2025秋广西 1 第十四章　内能的利用 小专题培优1　热量、热效率相关计算 类型一　比热容、热值综合计算 1. 一质量是3 kg、初温为25 ℃的铁块，当温度升高到525 ℃时吸收了 6.9×105 J的热量。 (1)求铁的比热容； 解：(1)由Q吸＝cm(t－t0)可知，铁的比热容 c铁＝＝＝0.46×103 J/(kg·℃)………(2分) (2)若铁块吸收的热量由燃烧酒精提供，则至少需要多少kg的酒精？(q酒精 ＝3.0×107 J/kg) 解：(2)由题意可知，酒精完全燃烧放出的热量 Q放＝Q吸＝6.9×105 J……………………………………………………(1分) 至少需要酒精的质量m酒精＝＝＝0.023 kg……………(2分) (3)餐馆里有一道美食叫“铁板牛肉”，将2 kg的铁板加热到150 ℃，再将 九成熟的牛肉片盛放在铁板上，等铁板温度降到100 ℃时，牛肉片已十成 熟了，求铁板在此降温过程中放出的热量。 解：(3)铁板在降温过程中放出的热量 Q放'＝c铁m铁(t0'－t')＝0.46×103 J/(kg·℃)×2 kg×(150 ℃－100 ℃)＝ 4.6×104 J………………………………………………………………(2分) 2. 某家庭需要将50 kg、20 ℃的水加热到60 ℃作为生活用热水，他们利用 煤气灶烧水，需燃烧0.8 kg煤气。已知煤气的热值q＝4.2×107 J/kg，水的 比热容c＝4.2×103 J/(kg·℃)，求： (1)50 kg、20 ℃的水加热到60 ℃需吸收的热量； 解：(1)水吸收的热量Q吸＝cm水Δt＝4.2×103 J/(kg·℃)×50 kg×(60 ℃－ 20 ℃)＝8.4×106 J…………………………………………………… (2分) (2)完全燃烧0.8 kg煤气放出的热量； 解：(2)0.8 kg煤气完全燃烧放出的热量 Q放＝mq＝0.8 kg×4.2×107 J/kg＝3.36×107 J……………………(2分) (3)若不考虑热量损失，可以少用多少kg的煤气。 解：(3)若不考虑热量损失，则煤气完全燃烧放出的热量等于水吸收的热 量，即Q放'＝Q吸＝8.4×106 J，根据Q放＝mq可得，所需煤气的质量 m'＝＝＝0.2 kg…………………………………………(2分) 故少用的煤气质量Δm＝m－m'＝0.8 kg－0.2 kg＝0.6 kg…………(1分) 3. 一个简易的太阳能热水器，它的主要部分是一个敞口水箱，水箱内水深 0.5 m，水的质量为200 kg。在阳光照射下，水的温度从20 ℃上升到70 ℃。 水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)，这些热量如果由某种燃油来提供，不计 热损失，需完全燃烧1.2 L这种燃油，已知这种燃油的密度为0.7×103 kg/m3。 则： (1)水吸收的热量是多少？ 解：(1)水吸收的热量Q吸＝cm水(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×200 kg×(70 ℃－20 ℃)＝4.2×107 J…………………………………………………(2分) (2)1.2 L这种燃油的质量是多少？(1 L＝1×10－3 m3) 解：(2)由ρ＝可知，燃油的质量 m＝ρ油V＝0.7×103 kg/m3×1.2×10－3 m3＝0.84 kg………………(2分) (3)这种燃油的热值为多少J/kg？ 解：(3)不计热损失，Q吸＝Q放＝4.2×107 J，根据Q放＝mq可知， 这种燃油的热值q＝＝＝5×107 J/kg……………………(2分) 类型二　热效率、热机效率相关计算 效率的通用计算公式为η＝×100％。①计算热效率时，W有用＝Q吸＝ cmΔt，W总＝Q放＝mq(或Vq)；②计算热机效率时，W有用＝Fs(或Pt)，W总＝ Q放＝mq(或Vq)。 方 法 指 导 4. 氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，用氢燃料给20 kg的水加热， 同时绘制了如图所示加热过程中水温随时间 变化的图线，氢燃料的热值为1.4×108 J/kg， c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，求： (1)经过6 min时间加热，水吸收的热量； 解：(1)由图可知，经过6 min时间加热后水温由20 ℃升高到80 ℃，则水吸收的热量Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×20 kg×(80 ℃－20 ℃)＝5.04×106 J……………………………………………………………(2分) (2)质量为0.6 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量； 解：(2)0.6 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量 Q放＝m氢q＝0.6 kg×1.4×108 J/kg＝8.4×107 J………………(2分) (3)氢燃料新能源公交车在不少城市投放使用，若氢燃料公交车的效率为 60％，则燃烧0.6 kg 的氢燃料可使恒定功率为140 kW的公交车匀速行驶 多长时间。 解：(3)公交车所做的功W＝ηQ放＝60％×8.4×107 J＝5.04×107J …………………………………………………………………………(2分) 由P＝可知，公交车行驶时间t＝＝＝360 s………………(1分) 5. 为保证家庭用餐安全，小亮妈妈用如图所示的燃气灶烧水给家里的餐具 消毒。已知压力锅内水的质量为5 kg，水的初温为22 ℃，当水刚好烧开 时，共消耗了0.06 m3的天然气，该燃气灶烧水的热效率为70％。[水的比 热容为4.2×103 J/(kg·℃)，天然气的热值为4.0×107 J/m3]求： (1)天然气完全燃烧放出的热量； 解：(1)天然气完全燃烧放出的热量 Q放＝Vq＝0.06 m3×4.0×107 J/m3＝2.4×106J………………(2分) (2)消毒过程中，水吸收的热量； 解：(2)由η＝可知，水吸收的热量 Q吸＝ηQ放＝70％×2.4×106 J＝1.68×106 J………………………(2分) (3)压力锅内水烧开时的温度。 解：(3)由Q吸＝cm(t－t0)可知，压力锅内水烧开时的温度 t＝＋t0＝＋22 ℃＝102 ℃……………(2分) 6. (2024南宁期中)东起深圳，西至中山，全长24 km，“桥、岛、隧、水 下互通”为一体的超大型跨海工程的深中通道在2024年6月30日开通了。 一辆汽车以恒定功率1.4×104 W匀速行驶30 min驶完全程，汽车的热机效 率为25％。(q汽油＝4.8×107 J/kg)求： (1)该行程中，牵引力所做功多少焦？ 解：(1)由W＝Pt可知，行程中牵引力所做功 W＝Pt＝1.4×104 W×30×60 s＝2.52×107 J………………………(2分) (2)该行程中，汽车消耗汽油的质量多少千克？ 解：(2)根据W＝Q放η可知，汽油燃烧释放的热量 Q放＝＝＝1.008×108 J……………………………………(1分) 根据Q放＝mq可以求得该行程中，汽车消耗汽油的质量 m汽油＝＝＝2.1 kg………………………………………(2分) 解：(3)汽车行驶过程中散失的热量 Q散＝Q放×(1-25％)＝1.008×108 J×0.75＝0.756×108 J……………(1分) 根据Q＝cmΔt可以求得， Δt＝＝＝180 ℃………………………………(1分) t＝t0＋Δt＝15 ℃＋180 ℃＝195 ℃＞100 ℃； 因为在标准大气压下，所以可以把100 kg温度为15 ℃的水加热到100 ℃ ………………………………………………………………………………(2分) (3)若将汽车行驶过程中散失的热量全部利用起来，在一个标准大气压下， 可以把100 kg温度为15 ℃的水加热到多少摄氏度？[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)] 17 $$