九年级物理全册 14 内能的利用专题训练（一）热量、热值和热效率的综合计算 （新版）新人教版.doc

专题训练(一)　热量、热值和热效率的综合计算►类型一　一般吸热、放热的计算1．2017年6月2日中央电视台报道，我国在南海海底实现“可燃冰”连续稳定产气22天当完全燃烧热值为5.6×109 J/m3的可燃冰2 m3时，放出的热量是________J，相当于完全燃烧热值为2.8×107 J/m3的天然气________m3放出的热量2．用两个相同的电加热器给质量同为2 kg的物质甲和水加热，它们的温度随时间的变化关系如图ZT－1－1所示，据此判断甲物质10 min吸收的热量为____________J[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]图ZT－1－13．在标准大气压下，质量为10 kg的水，吸收1.26×106 J的热量，温度能从72 ℃升高到________[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]4．xx·黔西南州某学校锅炉用天然气做燃料给水加热已知天然气的热值为4.0×107 J/m3(不计热量损失)1)完全燃烧4.2 m3的天然气可以获得多少热量？(2)这些热量可以使1000 kg的水从30 ℃升高到多少摄氏度？5．重庆温泉资源十分丰富，被誉为“温泉之都”，温泉水主要靠地热，温度大多在60 ℃以上。

取质量为400 g、温度为60 ℃的温泉水加热，当吸收了5.04×104 J的热量后，温度升高到多少摄氏度？此时这些水会不会沸腾？[假设当时的气压为标准大气压，水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)]►类型二　热平衡方程的应用6．甲、乙两杯冷水，质量相同，初温也相同将质量和初温都相同，但温度比水高的金属铜球和铝球(c铜＜c铝)分别投入两杯冷水中，不计热量损失，水也不溢出，达到平衡时(　　)A．盛铜球的那杯水末温高B．盛铝球的那杯水末温高C．两杯水温度一样高D．以上情况均有可能7．甲、乙两杯中分别盛有60 ℃和20 ℃质量相同的水，现将一温度为20 ℃的铁球投入甲杯中足够长时间，取出后再投入乙杯，停留足够长时间如果不计热量损失，比较甲、乙两杯的水温变化，则(　　)A．Δt甲＜Δt乙 B．Δt甲＞Δt乙C．Δt甲＝Δt乙 D．无法判定8．一根质量为2 g的烧红的铁钉，温度是600 ℃，若它的温度降低到100 ℃，释放的热量为_______J若这些热量全部用于加热100 g常温的水，则水温将升高________℃[已知铁的比热容为0.46×103 J/(kg·℃)，水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]9．质量相等、初温均为10 ℃的甲、乙两物体，将它们分别投入温度均为60 ℃的等质量的两杯热水中，热平衡后甲所在杯中热水温度降低了5 ℃，乙所在杯中热水温度降低了20 ℃，不考虑热量损失，则甲、乙两物体的比热容之比为________。

10．将质量为4 kg的冷水与质量为3 kg、温度为80 ℃的热水混合后，末温为40 ℃，不计热量损失，则：[水的比热容为c＝4.2×103 J/(kg·℃)](1)热水放出的热量是多少焦耳？(2)冷水原来的温度是多少摄氏度？►类型三　有关热效率的计算11．小明在家用燃气灶烧水，已知水壶里水的体积为3 L，水的初温为20 ℃，现将水加热至100 ℃，消耗燃气为0.04 m3，已知燃气的热值为4.2×107 J/m3，水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，则水的内能增加了________J，燃气灶烧水的效率为________12．太阳能是一种清洁能源某太阳能热水器水箱容积为300 L，集热管的有效采光面积为3 m2，某天日照时间为8 h，每平方米面积平均每秒接收太阳辐射能1.4×103 J，接收的太阳辐射能中有70%能被水箱里的水吸收，则该天热水器水箱里的水温度可以升高________℃[不计水箱中水的散热，水的比热容为c＝4.2×103 J/(kg·℃)]13．当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率________(选填“升高”“不变”或“降低”)已知某台汽油机的效率是30%，如果这台汽油机用来做有用功的能量是9×104 J，则这段时间里汽油机消耗了________g的汽油(假设汽油的热值为4×107 J/kg)。

14．某物理兴趣小组的同学用煤炉给8 kg的水加热，同时他们绘制了如图ZT－1－2所示的加热过程中水温随时间变化的图线若在4 min内完全燃烧了1.4 kg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)经过4 min时间加热，水所吸收的热量2)煤炉烧水时的热效率图ZT－1－215．飞机的发动机是一种热机，通过航空煤油在气室中燃烧，从喷口向后高速喷出气体，使发动机获得向前的推力高空中某飞机获得1.6×105 N的水平推力，以600 km/h的速度沿水平方向匀速航行1 h，需要完全燃烧热值为4×107 J/kg的航空煤油4000 kg求1 h内：(1)飞机的航程2)发动机所做的功3)航空煤油完全燃烧放出的热量4)发动机的效率详解详析1．1.12×1010　400　[解析] 2 m3“可燃冰”完全燃烧放出的热量：Q放＝V可燃冰q可燃冰＝2 m3×5.6×109 J/m3＝1.12×1010 J；由Q放＝Vq得需要天然气的体积：V天然气＝＝＝400 m32．2.52×105　[解析] 用两个相同的电加热器给质量相同的甲物质和水加热，由图象可知，水的温度升高60 ℃需要20 min，甲物质的温度升高60 ℃需要10 min。

因为物质吸收的热量和时间成正比，所以，质量相同的甲物质和水升高相同的温度需要吸收的热量关系为Q水吸＝2Q甲吸由Q吸＝cmΔt得：c＝，则c水＝2c甲又因为c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，所以c甲＝＝2.1×103 J/(kg·℃)甲物质10 min升高了60 ℃，Q甲吸＝c甲m甲Δt甲＝2.1×103 J/(kg·℃)×2 kg×60 ℃＝2.52×105 J3．100 ℃　[解析] 根据吸热公式Q吸＝cmΔt得：Δt＝＝＝30 ℃由题知，水的初温为72 ℃，在标准大气压下水的沸点为100 ℃，达到沸点以后虽然继续吸热，但温度不变，所以末温为100 ℃4．(1)完全燃烧4.2 m3的天然气放出的热量：Q放＝Vq＝4.2 m3×4.0×107 J/m3＝1.68×108 J2)水吸收的热量：Q吸＝Q放＝1.68×108 J，由Q吸＝cmΔt得，水升高的温度：Δt＝＝＝40 ℃；水的末温t＝t0＋Δt＝30 ℃＋40 ℃＝70 ℃5．水吸收的热量：Q吸＝5.04×104 J，由Q＝cmΔt可得，水升高的温度：Δt＝＝＝30 ℃当时水的温度为60 ℃，吸收了5.04×104 J的热量后，温度升高到60°＋30°＝90°，因为标准大气压下水的沸点为100 ℃，故此时这些水不会沸腾。

6．B7．B　[解析] 将温度为20 ℃的铁球投入温度为60 ℃的甲杯水中，铁球吸收热量，水放出热量，Q吸1＝Q放1，即c铁m铁(t－t0铁)＝c水m水(t0水－t)；再将铁球放入20 ℃、质量相同的乙杯水中，铁球放出热量，水吸收热量，Q吸2＝Q放2，即c水m水(t′－t0水′)＝c铁m铁(t－t′)；因为甲杯中的水和铁球的温差大于乙杯中的水和铁球的温差，即t－t0铁＞t－t′，所以t0水－t＞t′－t0水′，即Δt甲＞Δt乙8．460　1.1　[解析] (1)铁钉放出的热量：Q放＝c铁m铁Δt＝0.46×103 J/(kg·℃)×2×10－3 kg×(600 ℃－100 ℃)＝460 J2)由题知：Q吸＝Q放＝460 J，因为Q吸＝c水m水Δt′，所以Δt′＝＝≈1.1 ℃9．1∶6　[解析] 将物体甲放入热水杯后，热平衡后它们的共同温度为60 ℃－5 ℃＝55 ℃，水放出的热量Q放＝c水m水Δt水，甲吸收的热量Q吸＝c甲m甲Δt甲，根据热平衡方程：Q放＝Q吸，即c水m水Δt水＝c甲m甲Δt甲，代入相关数据得：c甲＝；将物体乙放入热水杯后，热平衡后它们的共同温度为60 ℃－20 ℃＝40 ℃，水放出的热量Q放′＝c水m水Δt水′，乙吸收的热量Q吸′＝c乙m乙Δt乙′，根据热平衡方程：Q放＝Q吸，即c水m水Δt水′＝c乙m乙Δt′乙，代入相关数据得：c乙＝。

甲、乙两物体质量相等，即m甲＝m乙，则＝＝10．(1)热水放出的热量：Q放＝cm1(t热－t)＝4.2×103 J/(kg·℃)×3 kg×(80 ℃－40 ℃)＝5.04×105 J2)不计热量损失，冷水吸收的热量等于热水放出的热量，即Q吸＝Q放＝5.04×105 J，因为Q吸＝cmΔt，所以冷水升高的温度Δt＝＝＝30 ℃，则冷水的初温：t冷＝t－Δt＝40 ℃－30 ℃＝10 ℃11．1.008×106　60%[解析] (1)水的体积V水＝3 L＝3 dm3＝3×10－3 m3，由ρ＝可得，水的质量：m＝ρV水＝1.0×103 kg/m3×3×10－3 m3＝3 kg，水吸收的热量：Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×3 kg×(100 ℃－20 ℃)＝1.008×106 J，水吸收的热量即为水的内能增加值2)天然气完全燃烧放出的热量：Q放＝V气q＝4.2×107 J/m3×0.04 m3＝1.68×106 J；燃气灶的效率：η＝×100%＝×100%＝60%12．67.2　[解析] 水箱内水的体积：V＝300 L＝300×10－3 m3＝0.3 m3由ρ＝得，水箱内水的质量：m＝ρV＝1.0×103 kg/m3×0.3 m3＝300 kg，水吸收的热量：Q吸＝1.4×103 J/(m2·s)×(8×3600 s)×3 m2×70%＝8.4672×107 J，因为Q吸＝cmΔt，所以Δt＝＝＝67.2 ℃。

13．降低　7.5　[解析] 汽车发动机工作时将内能转化为机械能，冒“黑烟”说明燃烧不充分，用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出的总能量的比值就小，所以效率降低因为η＝，所以Q放＝＝＝3×105 J，因为Q放＝mq，所以m＝＝＝0.0075 kg＝7.5 g14．(1)经过4 min时间加热，水所吸收的热量：Q吸＝cm水(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×8 kg×(70 ℃－20 ℃)＝1.68×106 J2)煤完全燃烧产生的热量：Q放＝m煤q＝1.4 kg×3×107 J/kg＝4.2×107 J；煤炉烧水时的热效率：η＝×100%＝×100%＝4%15．[全品导学号：12942019](1)飞机的航程：s＝vt＝600 km/h×1 h＝600 km2)发动机所做的功：W＝Fs＝1.6×105 N×6×105 m＝9.6×1010 J3)航空煤油完全燃烧放出的热量：Q＝qm＝4×107 J/kg×4000 kg＝1.6×1011 J4)发动机的效率：η＝×100%＝×100%＝60%。