第十四章　内能的利用 专题训练一　热量、热值和热效率的综合计算 2025-2026学年物理人教版（2024）九年级上册

专题训练一　热量、热值和热效率的综合计算 利用Q=cmΔt、Q=mq或Q=Vq计算 1.汽车的发动机经常用水作冷却剂降温,原因是水的比热容较　　　,在这个过程中是通过　 　 (选填“做功”或“热传递”)的方式来改变物体内能的。某汽车水箱中装了4 kg的水,发动机运行了一段时间后,水温升高了50 ℃。则这个过程中,水吸收的热量为　　　 　J。如果这些热量是由天然气完全燃烧释放得到,不计热损失,则需要完全燃烧天然气　　 　　m3。[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值为q=4×107 J/m3]  2.小华在某次体育训练时,身体消耗了8.4×103 J的热量,这些热量相当于完全燃烧　　　　kg干木柴所释放的热量,当干木柴燃烧了一半,则剩余干木柴的热值　　　　(选填“不变”或“变为原来的一半”);若将这些热量给水加热,可以使质量为100 g、初温是30 ℃的水温度升高　　　　℃。[q干木柴=1.2×107 J/kg,c水=4.2×103 J/(kg·℃)]　  3.小丽用相同的电加热器分别对质量为0.2 kg的水和0.3 kg的另一种液体进行加热,得到实验数据如图所示,水在16 min内吸收的热量为　　　　J,另一种液体的比热容为　　　　J/(kg·℃)。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]　  4.(2025衡水冀州区期中)如图甲所示,小明将质量为300 g、初温为80 ℃的牛奶放入质量为500 g、初温为20 ℃的水中进行冷却,同时,他还利用温度计和钟表测出温度的变化情况,并作出了如图乙所示的水和牛奶的温度随时间变化的关系曲线。忽略热量的损失以及盛牛奶和水的器皿吸放热的影响,c水=4.2×103 J/(kg·℃)。求: 甲 乙 (1)水、牛奶达到的相同温度为　　　　℃。  (2)达到相同温度时,水吸收的热量。 (3)牛奶的比热容。 5.(2024泰安中考)某地利用地热资源建立温泉浴池。某温泉池注入了6×103 kg的水,初始水温为42 ℃,一段时间后水温降至30 ℃,放出的热量为Q,已知c水=4.2×103 J/(kg·℃),q天然气=4.0×107 J/m3。求: (1)Q的大小。 (2)完全燃烧多少立方米的天然气放出的热量与Q的大小相等。 有关热效率的计算 6.一辆汽车在一段平直公路上匀速行驶,能量流向图如图。若燃油的密度ρ=0.8×103 kg/m3,热值q=4×107 J/kg,则消耗燃油1×10-3 m3(假设燃油完全燃烧),汽车输出的有用功为　　　　J。  7.机械狗在教援、安防、物流等方面有着重要的作用。机械狗在水平路上可以实现负重40 kg, 10 min移动1.2 km。机器狗的运动利用液压系统,为其提供动力的是CatC9燃油发动机。求: (1)机械狗负重移动的速度是多少? (2)为使用安全,机械狗的液压系统的液压油温度不能高于80 ℃。4 kg的液压油温度由30 ℃升高到80 ℃需要吸收4.8×105 J的热量,则该液压油的比热容是多少? (3)机械狗使用发动机消耗120 kg的燃油能提供1.44×109 J的有用功,该发动机的效率是多少? (燃油的热值为4×107 J/kg) 8.某同学用燃气灶烧水给餐具消毒。已知密闭锅内水的质量为10 kg,水的初温为12 ℃,当水刚好烧开时,共消耗了0.12 m3的天然气,该燃气灶烧水的热效率为70%。已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值为4.0×107 J/m3,求: (1)天然气完全燃烧所放出的热量。 (2)上述过程中水吸收的热量。 (3)密闭锅内水烧开时的温度。 9.(2025石家庄裕华区期中)一辆小轿车质量为1.8 t,四个轮子与地面的总接触面积为1 000 cm2。小轿车在水平路面上做匀速直线运动,2.5 h行驶了225 km,该车的发动机的额定功率为220 kW,(g取10 N/kg,q汽油=4.6×107 J/kg)求: (1)小轿车静止时对地面的压强。 (2)轿车在这次行驶过程中受到的牵引力。 (3)若汽油完全燃烧产生的热量的25%转化为车运动时的机械能,则这次行驶中要消耗多少千克的汽油? 【详解答案】 1.大　热传递　8.4×105　0.021 解析:水的比热容大,跟等质量的其他物质相比,升高相同温度时吸收热量多,所以,用水作冷却剂给汽车的发动机降温,这是利用了水的比热容较大的性质;用水作冷却剂给汽车的发动机降温的过程中,水吸收热量,内能增加,温度升高,通过热传递的方式改变物体内能。水吸收的热量为:Q吸=c水m水Δt水=4.2×103 J/(kg·℃)×4 kg×50 ℃=8.4×105 J;不计热损失,Q放=Q吸=8.4×105 J,则需要完全燃烧天然气的体积为:V===0.021 m3。 2.7×10-4　不变　20　解析:由Q放=mq可知,干木柴的质量:m===7×10-4 kg;由于燃料的热值是燃料本身的一种特性,只与燃料的种类有关,与燃料的质量以及燃料情况无关,所以当干木柴燃烧了一半,剩余干木柴的热值不变,还是1.2×107 J/kg。由Q吸=c水mΔt可得,初温是30 ℃的水温度升高:Δt===20 ℃。 3.2.52×104　1.4×103　解析:由图像知,水在16 min内初温t0=10 ℃,末温为t=40 ℃,则水在16 min内吸收的热量:Q吸水=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×0.2 kg×(40 ℃-10 ℃)=2.52×104 J;由于用相同的电加热器加热,则相同时间内液体吸收的热量相同,则另一种液体加热8 min,吸收的热量为:Q吸=×2.52×104 J=1.26×104 J;由Q吸=cm(t-t0)可知,另一种液体的比热容:c'===1.4×103 J/(kg·℃)。 4.解:(1)40 (2)水吸收的热量:Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×500×10-3 kg×(40 ℃-20 ℃)=4.2×104 J; (3)忽略热量的损失以及盛牛奶和水的器皿吸放热的影响,牛奶放出的热量等于水吸收的热量,即Q放=Q吸=4.2×104 J,由Q放=cm(t0-t)可知,牛奶的比热容:c牛奶===3.5×103 J/(kg·℃)。 5.解:(1)水温下降时,放出的热量为:Q=c水mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×6×103 kg×(42 ℃-30 ℃)=3.024×108 J; (2)此热量如果由天然气完全燃烧放出,则需要天然气的体积V===7.56 m3。 6.9.6×106　解析:由题图可知,该汽车的热机效率为η=100%-33%-30%-7%=30%,燃油的质量为m=ρV=0.8×103 kg/m3×1×10-3 m3=0.8 kg,燃油完全燃烧释放的热量为Q=mq=0.8 kg×4×107 J/kg=3.2×107 J,汽车输出的有用功为W=ηQ=30%×3.2×107 J=9.6×106 J。 7.解:(1)机械狗负重移动的速度是v===2 m/s; (2)该液压油的比热容 c===2.4×103 J/(kg·℃); (3)燃油燃烧放出的热量为Q放=mq=120 kg×4×107 J/kg=4.8×109 J, 该发动机的效率是η===30%。 8.解:(1)0.12 m3的天然气完全燃烧放出的热量: Q放=Vq=0.12 m3×4.0×107 J/m3=4.8×106 J; (2)水吸收的热量: Q吸=ηQ放=70%×4.8×106 J=3.36×106 J; (3)密闭的锅内水烧开时的温度为: t=+t0=+12 ℃=92 ℃。 9.解:(1)小轿车静止时对地面的压力: F=G=mg=1.8×103 kg×10 N/kg=1.8×104 N, 小轿车对地面的压强:p===1.8×105 Pa; (2)根据公式P=可得,汽车行驶过程中牵引力所做的功: W=Pt=220×103 W×2.5×3 600 s=1.98×109 J, 根据W=Fs可得:汽车受到的牵引力F牵===8.8×103 N; (3)根据η=可得,放出的热量: Q放===7.92×109 J, 根据Q放=mq可得,需要汽油的质量: m汽油==≈172 kg。 学科网（北京）股份有限公司 $$