第14章 4 专题1　热量及效率的计算-【全程突破】2025-2026学年九年级物理全一册同步训练（人教版2024）

物理 9年级 全一册 R 专题1　热量及效率的计算 第十四章 内能的利用 例1 某物理兴趣小组的同学用煤炉给10 kg的水加热，同 时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的 图像.若在6 min内完全燃烧了200 g的煤，水的比热容为 4.2×103 J/(kg·℃)，煤的热值约为3×107 J/kg.求： (1)6 min内煤炉内的水吸收的热量； 类型一 加热烧水类计算 首页 解：由图可知，经过6 min，水的温度由20 ℃升高到80 ℃，则水吸收的热量为 Q吸＝c水m水Δt水＝4.2×103 J/(kg·℃)×10 kg×(80 ℃－20 ℃)＝2.52×106 J 答：6 min内煤炉内的水吸收的热量为2.52×106 J； (2)6 min内煤完全燃烧放出的热量； 首页 解：6 min内煤完全燃烧放出的热量为 Q放＝qm＝3×107 J/kg×0.2 kg＝6×106 J 答：6 min内煤完全燃烧放出的热量为6×106 J； (3)煤炉烧水时的加热效率. 解：煤炉烧水时的加热效率为 η＝＝＝0.42＝42％ 答：煤炉烧水时的加热效率为42％. ①吸热效率的计算公式：η＝.②Q吸＝cmΔt，Q放＝qm或Q放＝qV. 首页 1.1如今太阳能是重点开发利用的能源之一，太阳能热水器也已经走进千家万户.某家庭太阳能热水器有效接收太阳能的面积为2 m2，太阳能的接收功率为2.5×106 J/(m2·h)，每天日晒8 h，可以使80 kg的水的温度从20 ℃升高到70 ℃.水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，天然气的热值为4×107 J/m3.问： (1)该太阳能热水器日晒8 h共接收到的太阳能是多少？ 首页 解：该太阳能热水器日晒8 h共接收到的太阳能为 E＝Pt＝2.5×106 J/(m2·h)×2 m2×8 h＝4×107 J 答：该太阳能热水器日晒8 h共接收到的太阳能是4×107 J； (2)该太阳能热水器的效率是多少？ 首页 解：水吸收的热量为Q吸＝c水mΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×80 kg×(70 ℃－ 20 ℃)＝1.68×107 J 该太阳能热水器的效率为 η＝＝＝0.42＝42％ 答：该太阳能热水器的效率是42％； (3)如果改用天然气热水器同样加热这些水，加热效率为84％，需要消耗天然气的体积是多少？ 首页 解：需要完全燃烧的天然气放出的热量为 Q放＝＝＝2×107 J 需要消耗天然气的体积为 V＝＝＝0.5 m3 答：如果改用天然气热水器同样加热这些水，加热效率为84％，需要消耗天然气的体积是0.5 m3. 例2 某省自行研制的汽车的单缸四冲程内燃机在1 min内曲轴转动2 600圈，做功冲程推动活塞一次做功1 500 J，在这段时间内，气缸内共燃烧0.1 kg的汽油.已知汽油的热值为4.6×107 J/kg，问： (1)消耗完汽油时，内燃机最多可获得的内能是多少？ 类型二 内燃机功率及效率的计算 首页 解：消耗完汽油时，内燃机最多可获得的内能 Q＝qm＝4.6×107 J/kg×0.1 kg＝4.6×106 J 答：消耗完汽油时，内燃机最多可获得的内能是4.6×106 J； (2)1 min内，内燃机对活塞做功的功率是多少？ 首页 解：由于在1 min内曲轴转动2 600圈，则1 min内，内燃机对外做功1 300次，内燃机对活塞做的功 W＝1 500 J×1 300＝1.95×106 J 1 min内，内燃机对活塞做功的功率 P＝＝＝3.25×104 W 答：1 min内，内燃机对活塞做功的功率是3.25×104 W； (3)该内燃机正常工作时的效率约为多少？(结果保留至0.1％) 首页 解：该内燃机正常工作时的效率 η＝＝≈0.424＝42.4％ 答：该内燃机正常工作时的效率约为42.4％. ①热机的效率的通用计算公式：η＝.②W有用＝F牵s或W有用＝P牵t，Q总＝qm或Q总＝qV. 2.1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——深中通道在2024年6月30日通车了.一辆汽车以1.4×104 W的恒定功率匀速行驶30 min通过深中通道，汽车的效率为25％.问：[q汽油＝4.6×107 J/kg，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)] (1)该过程中牵引力所做的功是多少？ 首页 解：由W＝Pt可得，该过程中牵引力所做的功为 W＝Pt＝1.4×104 W×30×60 s＝2.52×107 J 答：该过程中牵引力所做的功是2.52×107 J； (2)该过程中汽车消耗的汽油的质量是多少？(结果保留一位小数) 首页 解：由η＝可得，该过程中汽车消耗的汽油完全燃烧放出的热量为 Q放＝＝＝1.008×108 J 由Q放＝qm可得，该过程中汽车消耗的汽油的质量为 m汽油＝＝≈2.2 kg 答：该过程中汽车消耗的汽油的质量是2.2 kg； (3)若将汽车在行驶过程中散失的热量全部利用起来，在标准大气压下，可以使质量为 100 kg、初温为15 ℃的水的温度升高至多少？ 首页 解：汽车在行驶过程中散失的热量为Q散＝(1－η)Q放＝(1－25％)×1.008× 108 J＝7.56×107 J 由Q＝cmΔt可得 ，水升高的温度为 Δt＝＝＝180 ℃ 由于在标准大气压下，故t末＝100 ℃. 答：若将汽车在行驶过程中散失的热量全部利用起来，在标准大气压下，可以使质量为100 kg、初温为15 ℃的水的温度升高至100 ℃. 例3 小明暑假时去海边玩，他发现中午时海滩上 的沙子热得烫脚，而海水凉凉的.傍晚，沙子凉 了，海水却变暖了.他想要知道水和沙子的吸、 放热规律，于是选用了两只完全相同的酒精灯分别给质量都是0.4 kg的沙子和水同时加热，他绘制的沙子与水的温度随加热时间变化的图像如图所示.[q酒精＝3.0×107 J/kg，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)] (1)图　　　　(选填“甲”或“乙”)是沙子的温度随加热时间变化的图像. 类型三 综合应用 首页 甲 解析：中午时海滩上的沙子热得烫脚，而海水凉凉的，说明吸收相同的热量，沙子升温较快，温度更高，故图甲表示的是沙子的温度随加热时间变化的图像. (2)加热2 min，水吸收的热量是　 　　　J. 首页 8.4×104 解析：加热2 min，由图乙可知，水温升高50 ℃，水吸收的热量 Q吸＝c水mΔt水＝4.2×103 J/(kg·℃)×0.4 kg×50 ℃＝8.4×104 J (3)沙子的比热容大约是　　　　J/(kg·℃).(结果保留整数) 解析：使用同种热源加热2 min，水和沙子吸收的热量相同，由图甲可知， 2 min内沙子的温度升高230 ℃，沙子的比热容c＝＝≈913 J/(kg·℃) 913 (4)若酒精灯的加热效率均为50％，则实验进行到第2 min时需完全燃烧酒精的质量是　　　　kg. 解析：实验进行到第2 min时酒精完全燃烧放出的热量 Q放＝＝＝1.68×105 J 酒精的质量m酒精＝＝＝0.005 6 kg 0.005 6 首页 3.1如图甲所示是小凯制作的一台简单的蒸汽涡轮机，其工作原理是用燃气炉加热茶壶中的水，水沸腾时产生的大量的水蒸气从壶口喷出，使风车转动，从而提升物体.小凯设想该装置的能量流向如图乙所示.该装置使质量为2 kg、初温为20 ℃的水温度升高到100 ℃，消耗了0.03 m3 的燃气.已知燃气的热值为4×107 J/m3，水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃). 首页 解析：质量为2 kg、初温为20 ℃的水温度升高到100 ℃吸收的热量 Q吸＝cm水(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(100 ℃－20 ℃)＝6.72×105 J (1)质量为2 kg、初温为20 ℃的水温度升高到100 ℃吸收的热量是　 　 J. 6.72×105 (2)加热水的过程中，燃气炉的加热效率是　　　　. 首页 56％ 解析：燃气完全燃烧放出的热量 Q放＝qV＝4×107 J/m3×0.03 m3＝1.2×106 J 燃气炉的加热效率 η加热＝＝＝0.56＝56％ (3)若水吸收的热量全部用于提升物体，可以将重1 000 N的物体匀速提 升　　　　m. 首页 解析：根据题意可知，提升物体做的功 W＝Q吸＝6.72×105 J 由W＝Gh可知，将物体提升的高度 h＝＝＝672 m 672 (4)该装置的机械效率η＝　　　　.(用图乙中的物理量符号表示) 首页 解析：该装置的机械效率等于提升物体做的功与燃气完全燃烧放出的能量的比值，即η＝＝ 　 本PPT课件由思而优研发制作，仅限思而优配套教学使用。 未经授权，任何人不得以商业目的进行拷贝、转发、转售， 一经发现，我司将追究侵权者的法律责任。 温馨提示 $$