初中物理热学计算题

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初中物理热学计算题

1、随着人们生活水平的日益提高，小汽车越来越多地走进了百姓人家。一辆使用汽油为燃料的小汽车，以72km/h的速度在水平路面上匀速行驶时，发动机的实际功率为20kW。若小汽车行驶的距离为100km，汽油的热值q＝4.6×107J/kg，小汽车发动机的效率为25％。求小汽车在这段路程中：

（1）运动的时间；（2）发动机所做的功；（3）消耗汽油的质量。2、如下图是家庭中所用的一种电水壶的外形及其铭牌，请你根据图中所提供的信息完成以下问题：

（1）图乙中观测壶内水位的玻璃管利用原理来工作。（2）已知壶中装满水时水位高为10cm，此时水对水壶底的压强是多少？（3）把初温为20℃的一满壶水在一个标准大气压下烧开，水需要吸收多少热量?

（4）在不计热量损失的状况下，电水壶正常工作时烧开一满壶水需要多长时间？

(c水=4.2×103J/（kg·℃）、g=10N/kg)

3、肥胖是人类健康的大敌，跳绳是减肥的方法之一。某人的质量为80kg，跳起时重心升高的平均高度约为5厘米。在晨练中，他在10分钟内跳了800次，（每千克脂肪提供的能量是1.6?107J，可用q?1.6?107J/kg表示，

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g=10N/kg）请问在10分钟时间内：

（1）人战胜重力所做的功是多少？（2）人战胜重力做功的平均功率是多少？

（3）假使人战胜重力做功而消耗的能量只由脂肪提供，在理论上可以消耗多少脂肪？

4、小丽家电热淋浴器的额定功率为2000W，水箱最多可容纳50kg水，注满水的淋浴器连续正常加热40min，淋浴器上温度示数由22℃上升到42℃。求：

c水=4.2×103J/kg·℃

（1）此过程中水箱中水吸收的热量；（2）该电热淋浴器加热时的热效率。

5、去冬今春以来，由于干旱少雨，我国多个地区发生了森林火灾，防火形势十分严重。近期在某地发生的山火中，部队及时出动直升机进行扑救，有效地抑制了火情的曼延。直升机灭火主要靠外挂吊桶，直升机吊桶一次装满水后，飞到火头上空，把水洒下去，可直接将火头熄灭。

（1）若飞机将1.5吨水竖直提升50m，水平飞行2km，飞机对水做了多少功？

（2）用水灭火的过程中，水要吸收大量的热量。若1.5吨水，温度从20℃升高到100℃，能吸收多少热量？

6、婷婷家有一电热水壶，铭牌如下表所示。求：

（1）电热水壶正常工作时的电阻是多少?（2）壶中装有质量为lkg，温度为20℃的水，l标

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准大气压下，将壶中水加热至沸腾，水需要吸收的热量是多少?[c水=4.2×103J／(kg·℃)]

（3）当电热水壶接入电路中且正常工作时，她家标有“3000r／kW·h〞的电能表在1min内转了60r，请你通过计算说明婷婷家是否还有其它用电器在同时工作?

7、自然气灶烧水，燃烧0.5m3的自然气，使100kg的水从20℃升高到70℃。已知水的比热容为c=4.2×103J/（kg?℃），自然气的热值为

q=7.0×107J/m3。求：

（1）0.5m3自然气完全燃烧放出的热量Q放；（2）水吸收的热量Q吸；（3）燃气灶的效率η。

8、小明家利用自然气灶烧水，把质量为1kg的20℃的水烧开（在标准大气压下）。

（1）通过观测天燃气表得知消耗了0.01m3的自然气，假使自然气的密度为0.7kg/m3，烧水时消耗自然气多少千克？

（2）在此过程中水需要吸收多少热量？

（3）用额定功率是800W的电热壶在220V额定电压下，烧开同样质量的水，若电能转化为内能的效率是84%，则通电时间是多少？

9、前些日子，小亮的妈妈买了一个“天际〞牌自动电热水壶送给爷爷，其铭牌如右表。小亮为了给爷爷说明电热水壶的使用方法，他接水至800ml刻度，然后把壶放在加热座上，拨开开关，5min后水烧开，水壶自动断电．已知水的初温为20℃。

（1）这壶水吸收的热量为多少?

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（2）烧水时家中电压为220V，求电热水壶的热效率．

（3）在用电高峰，电路中的实际电压降为198V，这时电热水壶的实际功率为多大?

10、一辆汽车，总重为1.2×104N，四个轮胎与地面接触的总面积为0.12m2，该车在平直马路上匀速行驶1h，消耗汽油10L，汽油完全燃烧放出的热量有30％转化为机械能。(汽油的热值为4.6×107J／kg，密度为0.7×103kg／m3，g=10N／kg)求：

（1）该车静止在水平路面上时，对路面的压强是多少?（2）10L汽油完全燃烧放出的热量是多少?

（3）这段时间内该汽车发动机的功率是多少kW?(功率的计算结果保存小数点后一位)

11、如下图，是一种煲汤用的电热锅工作原理图，调理切换开关可以使电热锅处于“关、高温、自动、保温〞四种工作状态，温控器的作用是当水沸腾后能自动断电一段时间，其中R1=605Ω，R,2=96.8Ω，电热锅的部分参数如下表所示。

容积额定电压加热额定功率保温额定功率4L220V500W80W

（1）电热锅处于保温挡正常工作时，锅内的水温度始终不变，则该电热锅的散热功率是多少？

（2）电热锅处于高温挡(切换开关接“1〞)正常工作，在标准大气压下高温

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加热2kg的水，10min内消耗多少电能？设散热功率不变，水的初温为75℃，则加热10min后水的最终温度是多少？

12、某种电热饮水机有加热和保温两种工作状态（由机内温控开关S0自动控制），从它的说明书上收集到如下数据及图所示的简化电路原理图．

热水箱容量额定电压加热功率保温功率1L220V1000W44W

（1）当S闭合，S0断开时，饮水机处于（填“加热〞或“保温〞）状态．

（2）求：①一满热水箱水的质量；②保温时的电流．（1L=1×10﹣3m3）（3）将一满热水箱的水从20℃加热到80℃需要吸收多少热量？若加热效率为90%，需要加热多长时间？[c=1.0×103kg/m3]．

13、随着低碳理念的普及，学校科技小组的同学拟设计一种以太阳能电池驱动的汽车．通过查阅资料得知：肇庆地区太阳光垂直照射时，每平方米太阳能电池板最大可提供150W的电功率．拟设计的太阳能汽车质量是500kg，它在平直路面上最快每秒可行驶15m，行驶过程中所受的平均阻力是车重的0.02倍．该汽车的驱动电机能够将90%的电功率转化为牵引汽车前进的机械功率．若该车在平直路面上以最高速度行驶，试通过计算回复以下问题（g取10N/kg）：

水

=4.2×103J/（kg?℃），ρ

水

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（1）驱动电机提供的推力是多少牛？（2）驱动电机提供的机械功率是多少瓦？

（3）该车的太阳能电池板面积约为多大？（计算结果小数点后保存一位数字

14、从2023年开始，我国就参与了国际科研合作项目《国际热核聚变试验堆联合实施协定》，研究可控核聚变技术。该技术可用氢的同位素氘和氚聚合发生核聚变释放能量，并不会产生放射性污染，如图甲所示。而氘可以从海水中提取，从1L的海水中提取的氘参与核聚变反应放出的能量相当于300L优质汽油完全燃烧放出的热量。若这些核能用来发电的效率可以达到50%，所产生的电能可供如图乙所示的电力机车牵引功率为4800kW的“和谐号〞电力动车组以252km/h的运营速度匀速行驶多少km？（计算结果保存一位小数）（汽油密度：0.71×103kg/m3；汽油热值：4.6×107J/kg）

氘核

氢核聚合

中子

氚核

形成氦核

释放能量

甲

被释放的中子

乙

15、小理对家里的电磁炉进行研究，电磁炉的功率调理范围是120W～2200W，

（1）小理用电磁炉将质量为2kg的水从20℃加热到100℃，消耗了0.22kW?h的电能．水吸收的热量是多少？这时电磁炉的效率是多少？

（2）小理用电磁炉煮粥．先用大火将水开，后用小火煮．这段时间电功率

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随时间变化如下图问第8分钟通过电磁的电流是多少？[水的比热是4.2×103J/（kg?℃），家庭电路的电压为220V]．

16、今年“五·一〞期间，爸爸开车带着李兵，汽车(包括车上的人和物品)质量为1.8×103kg，车轮与地面的总接触面积为0.09m2，当汽车以90km/h的速度在平直路面上匀速行驶时，汽车发动机牵引力为1000N，效率为30％，汽油的热值为4．6×107J／kg(假设汽油完全燃烧，g取10N／kg)．求：

（1）汽车静止时对路面的压强；

（2）汽车以90km/h的速度匀速行驶时，牵引力的功率；

（3）若汽车依照这种方式行驶，这次旅行全程来回250km，牵引力做的功是多少？李兵应当提醒爸爸至少要加汽油多少kg？

17、（2023·内蒙古赤峰）一电饭锅铭牌上标有“220V1100W〞字样。

（1）电饭锅正常工作时，它的电阻是多少Ω？

（2）在电饭锅内倒入质量为2kg、温度为20℃的水，若把这些水加热到80℃，水最少需要吸收多少热量？[c水=4.2×103J/（kg℃）]

（3）为了加热这些水，电饭锅正常工作了10min，它产生了多少热量？（4）是什么原因导致（2）与（3）中两个热量值不相等？（说出一条即可）

参考答案：

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1、解析：（1）小汽车的速度v＝72km/h＝20m/s，运动的时间

t=s/v=100×103m/20m/s=5×103s。

（2）发动机做的功W=Pt=20×103W×5×103s=1×108J。（3）汽油完全燃烧放出的热量Q=mq，又由于Q=W/η，故

m=Q/q=W/ηq=1×108J/（25％×4.6×107J/kg）=8.7kg。

2、解析：（1）壶内水位的玻璃管是根据连通器的原理来工作的．

（2）水对壶底的压强：P=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1.0×103Pa．（3）装满水时水的质量：m=ρV=1.0×103kg/m3×1.2×10﹣3m3=1.2kg，烧开水吸收的热量：Q=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg?℃）×1.2kg×（100℃﹣20℃）=4.032×105J．

（4）烧开一满壶水的时间：t=

=≈269s。

3、解析：（1）人的重力：G=mg=80kg×10N/kg=800N，人战胜重力做的总功：

W=nGh=800×800N×0.05m=32000J。

（2）人做功的平均功率：P=

=

≈53.3W。

（3）由题知，人战胜重力做功而消耗的能量只由脂肪提供，即：Q=W=32000J，理论上消耗脂肪质量：m==

=0.002kg．

4、解析：（1）Q吸=c水mΔt=c水

m（t-t0）=4.2×103J/kg·℃×50kg×（42℃-22℃）

=4.2×106J，即此过程中水箱中水吸收的热量为4.2×106J。

（2）该过程花费的电能为W=Pt=2000W×40×60s=4.8×106J，该电热淋浴器加热时的热效率：

Q吸4.2?106J??87.5％。η=W4.8?106J5、解析：此题考察对重力做功、热量计算相关问题的理解，一定要理解做功的必要条

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件，即物体要受到力，而且要在力的方向上通过一定的距离。

6、解析：（1）电热水壶正常工作电阻R?U额2P额（220）2??44Ω1100W（2）水需要吸收的热量是Q吸=c水m（t1﹣t0）=4.2×103J/（kg?℃）×1kg×（100℃﹣20℃）=3.36×105J．

（3）1min转60r消耗总电能：W总?60r?0.02kW?h?7.2?104J，

3000r/kW?h7.2?104J??1200W，t=1min=60s，此时消耗总功率P总?t60s电热水壶正常工作：P壶=P额=1100W，由于P总＞P壶，所以电路中有其它用电器在工作．

7、解析：（1）0.5m3自然气完全燃烧放出的热量=qV=7.0×107J/m3×0.5m3=3.5×107J/m3。

（2）水吸收的热量Q=2.1×107J。

（3）燃气灶的效率η=Q吸/Q放=2.1×107J/3.5×107J/m3=60%。8、解析：（1）消耗自然气的质量m=ρV=0.7kg/m3×0.01m3=0.007kg。

（2）水需要吸收的热量Q吸=cm（t－t0）=4.2×103J/（kg·℃）×1kg×（100℃-20℃）=3.36×105J。

（3）电能转化为内能的效率η=84%，即η=放出Q放=Pt；综合以上关系

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吸=cmΔt=4

W总Q放

.2×103J/（kg?℃）×100kg×（70℃-20℃）

Q吸Q放

=84%，可得Q吸=ηQ放；而电热壶

..

9、解析：（1）水的质量m=?V=1g/cm3×800cm3=800g=0.8kg，水吸收的热量为

Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×0.8kg×（100℃—20℃）=2.7×105J。

（2）电热水壶消耗的电能是W=Pt=1100W×300s=3.3×105J，电热水壶的热效率为

η=Q吸/W电=2.7×105J/3.3×105J=81.8%。

（3）电热水壶的电阻R=U2/P=（220V）2/1100W=44Ω，当家庭电路中的实际电压降为198V时，电热水壶的实际功率为

P实=U2/R=(198V)2/44Ω=891W。

式可得：Q吸=ηPt，故通电时间t=

Q吸

ηP=

=500s。

84%×800W

3.36×105J

10、解析：（1）知道汽车总重，又在水平路面上，可求汽车对路面的压力，又知道受力面积，利用压强公式求汽车对路面的压强。

∵汽车静止在水平路面上，∴汽车对路面的压力：F=G=1.2×104N，汽车对路面的压强：

F1.2?104N5p???10Pa2S0.12m（2））知道汽油的体积和汽油的密度，利用密度公式求汽油的质量，再利用燃料完全燃烧公式Q放=mq求10L汽油完全燃烧放出的热量。

V=10L=0.01m3，汽油的质量：m=ρV=0.7×103kg/m3×0.01m3=7kg，汽油完全燃烧

放出的热量：Q放=mq=7kg×4.6×107J/kg=3.22×108J。

（3）根据“汽油完全燃烧放出的热量有30%转化为机械能〞求出有用能量（发动机做的功），再利用功率公式求汽车发动机的功率。

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8J×30%=9.66×107J，汽车发动机的功

发动机做的有用功：W=Q率：

放×30%=3.22×10

W9.66?107JP???2.68?104W?26.8kW

t3600s答：（1）该车静止在水平路面上时，对路面的压强是1×105Pa；（2）10L汽油完全燃烧放出的热量是3.22×108J；（3）这段时间内该汽车发动机的功率是26.8kW。

11、解析：（1）因锅内水的温度始终不变，所以电热锅发热功率与散热功率相等，即P散=80W。

（2）电热锅10min内消耗的电能W=P加t=500W×10×60s=3×105J；设水温变化了△

t，根据能量守恒得(P加

-P散

)t=cm△t，代入数据有：（500W一80W）

×10×60s=4.2×103J/(kg.℃)×2kg×△t，解得：△t=30℃，t=t0+△t=105℃，由此可知，水最终沸腾，即水的最终温度是l00℃。

12、解析：此题考察电功率的计算、密度公式的应用和热量的计算等知识。

（1）当S闭合，S0断开时，电路中只有电阻R2，电阻相对较大，电功率较小，处于保温状态，当两开关都闭合时，两电阻并联，此时电路电阻最小，电功率最大，处于加热状态．

（2）①一箱水的质量m=ρV=103kg/m3×1×10﹣3m3=1kg；②由P=UI得

。

（3）Q=ηW=ηPt，

35

吸=cm△t=4.2×10J/（kg?℃）×1kg×（80℃﹣20℃）=2.52×10J，∵Q吸

∴13

、

解

析

：

（

1

）

．驱

动

电

机

提

供

的

推

力

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..

F=f=0.02G=0.02mg=0.02×500kg×10N/kg=100N．

（2）驱动电机提供的机械功率是P=Fv=100N×15m/s=1500W．（3）电功率转化率η=

=

=90%，所以该车的太阳能电池板面积约为

S≈11.1m2．

14、解析：先计算出300L优质汽油完全燃烧放出的热量，再计算出其转化的电能，已知电能和电力机车牵引功率可计算出行驶时间，最终根据公式s=vt计算出行驶路程。

由由ρ=m／V可得汽油质量：m汽油=ρ汽油V汽油=0.71×103kg/m3×300×10-3m3=213kg，汽油完全燃烧放出热量：Q=qm能：W=50%Q=4.899×109J。

由P=W/t可得产生的电能可供动车组行驶时间：t=W/P=4.899×109J/4.8×106W≈1020.6s，动车组行驶速度：v=252km/h=70m/s，由v=s／t可得，动车组行驶路程：s=vt=70m/s×1020.6s