专项训练卷（一）热量、热值和热机效率的综合计算 2025-2026学年物理人教版（2024）九年级全一册

专项训练卷（一）热量、热值和热机效率的综合计算　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 类型一　物体之间热量交换的计算 1.将500 g温度为80 ℃的水兑入2.5 kg温度为20 ℃的水中,假设没有热量的损失,那么平衡后的水温为多少?[c水=4.2×103 J/(kg·℃)] 2.吃早饭的时候妈妈用热水给小青加热一袋250 g的牛奶,为了使这袋牛奶的温度由15 ℃升高到45 ℃,妈妈用60 ℃的热水给牛奶加热。[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),牛奶的比热容为2.1×103 J/(kg·℃)]问: (1)在加热过程中,牛奶吸收了多少热量? (2)不计热量损失,至少要用热水多少千克? 类型二　燃烧生热、物体吸热及热效率的计算 3.小强同学家里有一个容积为5 L的水壶,水壶里装有3.5 kg初温为50 ℃的水,他用家里的液化气炉具把水加热到70 ℃。[已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),液化气的热值为4.9×107 J/m3]问: (1)烧水过程中水吸收了多少热量? (2)若实际使用了0.02 m3的液化气,则该液化气炉具烧水时的效率是多少?(假设液化气完全燃烧) 4.小芳家浴室里使用天然气提供热水。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 ℃,如果小芳洗一次澡用热水0.02 m3,水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃),水的密度为1×103 kg/m3。问: (1)所用热水的质量为多少? (2)这些水从热水器中吸收了多少热量? (3)若天然气完全燃烧释放热量的70%被水吸收,需要消耗多少立方米的天然气?(天然气的热值为4×107 J/m3) 5.太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备。某热水器平均每小时接收4.2×106 J的太阳能,在5 h的有效照射时间内,可使热水器中质量为100 kg、初温为10 ℃的水的温度升高到30 ℃。 (1)求热水器中的水吸收的热量。[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)] (2)求热水器的效率。 (3)若改用天然气来加热这些水,假设天然气完全燃烧放出热量的50%被水吸收,则需要完全燃烧多少立方米天然气?(天然气的热值为4.2×107 J/m3) 类型三　热机效率的计算 6.某台柴油机完全燃烧一定质量的柴油时放出了7.5×108 J的热量,其中有4.5×108 J的能量以一定形式损失掉了,则该柴油机的效率是 (　　) A.30% B.40% C.48% D.60% 7.一款汽车发动机的效率是30%,则其每消耗6 kg汽油,发动机输出的机械能是　　　　J;若损失的能量完全被水吸收,可使　　　　kg的水温度升高50 ℃。[c水=4.2×103 J/(kg·℃),q汽油=4.6×107 J/kg]  8.某单缸四冲程汽油机飞轮的转速为40 r/s,则1 min内该汽油机对外做功　　　　次;该汽油机工作时气缸内燃气对活塞的平均推力为2 000 N,活塞向下运动的距离是50 cm,则汽油机的功率是　　　　kW。  9.小兵同学想知道一辆小汽车的实际效率是多少,他从驾驶员师傅那里了解到,该汽车行驶100 km耗油约7 kg,从书上查得汽油的热值为4.6×107 J/kg,他又测出在平直公路上,用644 N的水平拉力可使汽车匀速前进。(不计空气阻力)求: (1)该小汽车行驶100 km消耗的总能量。 (2)该小汽车匀速行驶100 km做的有用功。 (3)该小汽车的效率。 10.假期小明和爸爸开车回奶奶家,小汽车以120 km/h的速度行驶了2 h,从油量指示表上估计出消耗汽油约16 L,汽油的密度为0.75×103 kg/m3,汽油的热值为4.6×107 J/kg。小明从物理书上了解到汽油机的效率约为30%。求: (1)16 L汽油完全燃烧放出的热量。 (2)汽车发动机输出的有用功。 (3)汽车匀速行驶过程中所受的阻力。 11.汽油发动机每一个工作循环活塞经历四个冲程,带动曲轴转动两圈。某台汽油机的活塞面积是50 cm2,活塞行程是25 cm,做功冲程中燃气产生的平均压强为8×105 Pa。若飞轮的转速是2 000 r/min,汽油机的效率为30%,问: (1)做功冲程中,燃气对活塞的平均压力是多大? (2)做功冲程中,平均压力做多少功? (3)汽油机在1 h内要消耗多少千克的汽油?(汽油的热值为4.6×107 J/kg,计算结果保留两位小数) 参考答案 1.解:根据题意可知,不计热量的损失时,Q吸=Q放,由Q吸= cm(t-t0),Q放=cm(t0-t)得, cm冷水(t-t0冷水)= cm热水(t热水-t),即4.2×103 J/(kg·℃)×2.5 kg×(t-20 ℃)=4.2×103 J/(kg·℃)×0.5 kg×(80 ℃-t),解得t=30 ℃。 2.解:(1)牛奶吸收的热量Q吸牛奶=c牛奶m牛奶(t牛奶-t0牛奶)=2.1×103 J/(kg·℃)×0.25 kg×(45 ℃-15 ℃)=1.575×104 J。 (2)Q吸牛奶=Q放水=1.575×104 J,即c水m水(t0水-t水)=Q放水,则热水的质量m水===0.25 kg。 3.解:(1)水吸收的热量Q吸= cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×3.5 kg×(70 ℃-50 ℃)=2.94×105 J。 (2)0.02 m3的液化气完全燃烧放出的热量Q放=Vq=0.02 m3×4.9×107 J/m3=9.8×105 J,该液化气炉具的效率η===30%。 4.解:(1)所用热水的质量m=ρV=1×103 kg/m3×0.02 m3=20 kg。 (2)水吸收的热量Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×20 kg×(40 ℃-10 ℃)=2.52×106 J。 (3)天然气完全燃烧释放的热量Q放===3.6×106 J,由Q=qV可得,需要天然气的体积V===0.09 m3。 5.解:(1)热水器中的水吸收的热量Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg×(30 ℃-10 ℃)=8.4×106 J。 (2)热水器5 h内接收到的太阳能E=4.2×106 J/h×5 h=2.1×107 J,则热水器的效率η===40%。 (3)完全燃烧天然气放出的热量Q放===1.68×107 J,完全燃烧天然气的体积V===0.4 m3。 6.B　解析:柴油机有效利用的能量为E有用=7.5×108 J-4.5×108 J=3×108 J,该柴油机的效率为η===40%。 7.8.28×107　920　解析:完全燃烧6 kg汽油放出的热量Q放=q汽油m=4.6×107 J/kg×6 kg=2.76×108 J,发动机输出的机械能W=Q放η=2.76×108 J×30%=8.28×107 J;损失的能量E=Q放-W=2.76×108 J-8.28×107 J=1.932×108 J,则水吸收的能量Q吸=E=1.932×108 J,由Q吸=c水mΔt可知,水的质量m'===920 kg。 8.1 200　20　解析:由题意可知,单缸四冲程汽油机的飞轮转速是40 r/s=2 400 r/min,即每分钟转2 400 r,因为飞轮转2 r,对外做功1次,所以飞轮转2 400 r,对外做功1 200次;活塞向下运动的距离s=50 cm=0.5 m,一个做功冲程做的功W1=Fs=2 000 N×0.5 m=1 000 J,该汽油机工作1 s所做的功W=20W1=20×1 000 J=20 000 J,则汽油机的功率P===20 000 W=20 kW。 9.解:(1)小汽车行驶100 km,消耗的汽油约7 kg,这些汽油完全燃烧放出的热量Q放=m汽油q汽油=7 kg×4.6×107 J/kg=3.22×108 J。 (2)小汽车匀速行驶100 km,做的有用功W=Fs=644 N×1×105 m=6.44×107 J。 (3)小汽车的效率η===20%。 10.解:(1)汽车消耗的汽油的质量m=ρV=0.75×103 kg/m3×0.016 m3=12 kg。汽油完全燃烧放出的热量Q放=m汽油q汽油=12 kg×4.6×107 J/kg=5.52×108 J。 (2)汽车行驶的路程s=vt=120 km/h×2 h=240 km=2.4×105 m,汽车发动机输出的有用功W有=Qη=5.52×108 J×30%=1.656×108 J。 (3)汽车发动机的牵引力F===690 N。因为汽车匀速行驶,所以f=F=690 N。 11.解:(1)燃气对活塞的平均压力F=pS=8×105 Pa×50×10-4 m2=4 000 N。 (2)做功冲程中,平均压力做的功W=Fs=4 000 N×0.25 m=1 000 J。 (3)因飞轮的转速是2 000 r/min,即1 min内飞轮转动2 000转,对外做功1 000次,所以,1 h内汽油机对外做功次数为60 000次,汽油机在1 h内做的总功W总=60 000×1 000 J=6×107 J,汽油完全燃烧放出的热量Q放===2×108 J,完全燃烧汽油的质量m==≈4.35 kg。 学科网（北京）股份有限公司 $$