专题02 热学计算（解析版）-2023-2024学年九年级物理全一册学优生期中期末复习难点题型专项突破（人教版）

2023-2024学年九年级物理全一册学优生期中期末复习难点题型专项突破（人教版）专题02热学计算1．（2023•邵阳模拟）将质量是0.5kg的水加热，使它的温度从20℃升高到60℃，需要吸收的热量是[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]（）A．4.2×104J B．1.26×104J C．8.4×104J D．8.4×107J解：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×0.5kg×（60℃﹣20℃）＝8.4×104J。答案：C。2．（2022•常州期末）甲、乙两个物体的比热容之比为2：1．若使它们升高相同的温度，吸收的热量之比为3：1，则甲、乙两个物体的质量之比为（）A．1：2 B．2：1 C．3：2 D．4：1解：由题知，甲、乙两物体的比热容之比是2：1，升高的温度之比是1：1，吸收的热量Q甲：Q乙＝3：1，由Q吸＝cmΔt，可得m=Q则m甲：m乙=Q甲c甲Δt答案：C。3．（2023•长沙模拟）水稻是喜温植物，春季育秧时，农民通常在傍晚向秧田灌水，早晨再将水放出，以防霜冻，这是因为水的比热容较大，当气温降低时，水能放出较多的热量，如果某秧田中水的温度降低了2℃，放出了3.36×107J的热量，则该秧田内的水的质量为4000kg．[已知c＝4.2×103J/（kg•℃）]。解：水稻是喜温植物，春季育秧时，通常傍晚向秧田灌水，早晨将水放出，以防霜冻。因为水的比热容较大，当气温降低时，根据Q放＝cmΔt可知，降低相同的气温时，水能放出较多的热量。根据Q放＝cm（t﹣t0）得：m=Q吸答案：比热容；4000。4．（2022•郑州模拟）将一瓶质量为0.5kg、温度为25℃的纯净水放入冰箱，一段时间后纯净水的温度降低到5℃，则这瓶纯净水的内能减少了4.2×104J，这是通过热传递的方式改变了水的内能。水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃）。解：水放出的热量：Q放＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×0.5kg×（25℃﹣5℃）＝4.2×104J；这是通过热传递的方式改变水的内能的。答案：4.2×104；热传递。5．（2022•潍坊模拟）一定气压下，某种晶体熔化成同温度液体时所吸收的热量与其质量之比叫该晶体的熔化热，用字母λ表示。在标准大气压下，用一个热效率为40%的酒精炉为热源，将50g初温为0℃的冰全部熔化为0℃的水，共燃烧了14g酒精，酒精的热值为3×107J/kg。求：（1）冰熔化过程中吸收的热量；（2）在标准大气压下，冰的熔化热λ冰。解：（1）14g酒精完全燃烧放出的热量：Q放＝qm′＝3×107J/kg×0.014kg＝4.2×105J，由η=QQ吸＝Q放×η＝4.2×105J×40%＝1.68×105J；（2）则冰的熔化热：λ冰=Q吸m冰=1.68×1答：（1）冰熔化过程中吸收的热量为1.68×105J；（2）在标准大气压下，冰的熔化热λ冰为3.36×106J/kg。6．（2023•陕西中考）在标准大气压下，使用煤气灶将2kg的水从20℃加热到100℃，水吸收的热量是6.72×105J，若不计热量损失，此过程需要完全燃烧0.016kg的煤气，这是通过热传递的方式增加了水的内能。未使用完的煤气的热值不变（选填“变大”“变小”或“不变”）[水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃），煤气的热值q煤气＝4.2×107J/kg]解：水吸收的热量：Q吸＝cm水Δt＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃﹣20℃）＝6.72×105J；不计热量损失，根据Q吸＝Q放＝mq，所以需要完全燃烧煤气的质量：m=Q吸用煤气灶烧水的过程中，能量发生了转移，是通过热传递的方式使水的内能增加；热值是燃料的一种特性，未使用完的煤气的热值不变。答案：6.72×105；0.016；热传递；不变。7．（2023•宿迁中考）反复弯折铁丝，铁丝弯折处会很烫，铁丝内能是通过做功（选填“热传递”或“做功”）的方式增加，此能量的转化与四冲程汽油机的压缩冲程相同。某汽车百公里耗油5kg，这些汽油完全燃烧可放出的热量是2.3×108J。（q汽油＝4.6×107J/kg）解：反复弯折铁丝是通过做功的方式使铁丝的内能增加，此过程是机械能转化为内能。四冲程汽油机的压缩冲程中活塞对燃料混合物做功，使燃料混合物的内能增加，是机械能转化成内能。某汽车百公里耗油5kg，这些汽油完全燃烧可放出的热量Q＝mq＝5kg×4.6×107J/kg＝2.3×108J；答案：做功；压缩；2.3×108。8．（2022•泰安中考）沼气是一种清洁燃料，部分地区因地制宜建造沼气池，利用沼气烧水做饭。已知沼气的热值为1.9×107J/m3，完全燃烧0.2m3沼气，放出的热量为3.8×106J。解：沼气完全燃烧放出的热量：Q放＝V沼气q沼气＝0.2m3×1.9×107J/m3＝3.8×106J。答案：3.8×106。9．（2022•齐齐哈尔中考）某燃气热水器使用天然气作为燃料，若使用中消耗掉0.02m3的天然气，则这些天然气完全燃烧放出的热量为6.4×105J（q天然气＝3.2×107J/m3）。如果这些热量完全被水吸收，则水的内能增大（选填“增大”、“不变”或“减小”）。解：0.02m3天然气完全燃烧释放的热量是：Q＝Vq天然气＝0.02m3×3.2×107J/m3＝6.4×105J；在此过程中，水吸收热量，内能增大。答案：6.4×105；增大。10．（2022•贵港中考）某学校，需要把1000kg的水从20℃加热到80℃，[q天然气＝4×107J/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃）]求：（1）这些水吸收的热量；（2）若用天然气加热，不计热量损失，需要完全燃烧多少m3的天然气？解：（1）水吸收的热量：Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×1000kg×（80℃﹣20℃）＝2.52×108J；（2）由题知，不计热量损失，天然气完全燃烧放出的热量：Q放＝Q吸＝2.52×108J，由Q放＝Vq得加热这些水所需要天热气的体积：V=Q放q答：（1）这些水吸收的热量为2.52×108J；（2）加热这些水所需要天热气的体积为6.3m3。11．（2023•南充中考）某单缸四冲程汽油机，飞轮每分钟转3000转，则每秒对外做功25次，每次对外做功115J，该汽油机的效率为25%，连续工作1小时需消耗汽油0.9kg（q汽油＝4.6×107J/kg）。解：四冲程汽油机的飞轮转速：3500r/min＝50r/s，即汽油机飞轮每秒转50圈，由于四冲程汽油机1个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次，所以该汽油机每秒对外做功25次；汽油机1小时对外所做的功：W总＝3600×25×115J＝1.035×107J，由η=W总Q放可知，汽油完全燃烧放出的热量：Q放=W总由Q放＝mq可知，消耗汽油的质量：m=Q放答案：25；0.9。12．（2023•兰州中考）一辆燃油汽车沿平直公路匀速行驶了108km，所用时间为1h，消耗汽油10kg，汽车在行驶过程中所受阻力恒为1380N（汽油的热值q汽油＝4.6×107J/kg）。求：（1）汽车行驶的速度；（2）牵引力的功率；（3）汽车发动机的效率。解：（1）汽车行驶的速度v=st（2）汽车沿平直公路匀速行驶，受力平衡，根据二力平衡条件可知，牵引力F＝f＝1380N，牵引力做的功W＝Fs＝1380N×108×103m＝1.4904×108J，牵引力的功率为P=Wt（3）消耗的汽油完全燃烧放出的热量Q放＝mq汽油＝10kg×4.6×107J/kg＝4.6×108J，汽车发动机的效率η=WQ放×100%=答：（1）汽车行驶的速度为108km/h；（2）牵引力的功率为41400W；（3）汽车发动机的效率为32.4%。13．（2022•济南模拟）一辆汽车以20m/s的速度在平直的公路上匀速行驶了3km，受到的阻力为1200N，燃烧了0.3kg汽油。（汽油的热值q＝4.6×107J/kg）求：（1）牵引力做了多少功；（2）这些汽油完全燃烧放出的热量；（3）发动机的效率。解：（1）已知汽车匀速行驶时受到的阻力为f＝1200N，由二力平衡的条件可知汽车的牵引力为：F＝f＝1200N，则牵引力做的功为：W＝Fs＝1200N×3×103m＝3.6×106J；（2）这些汽油完全燃烧放出的热量为：Q放＝qm＝4.6×107J/kg×0.3kg＝1.38×107J；（3）发动机的效率为：η=WQ答：（1）牵引力做了3.6×106J的功；（2）这些汽油完全燃烧放出的热量为1.38×107J；（3）发动机的效率为26.1%。14．（2023•娄底中考）如图所示是一台手扶双轮压路机，质量为550kg，水箱容积为15L。在一次压路作业中，以0.2m/s的速度在水平路面上匀速行驶10min，行驶过程中受到的平均阻力是总重的0.4倍。求：（g取10N/kg，柴油的热值取4×107J/kg）（1）压路机在这次压路作业中运动的距离是多少？（2）压路机静止在水平路面上时，与地面的接触面积为0.02m2，该压路机对路面的压强是多少？（3）压路机在这次压路作业中牵引力做的功是多少？（4）若发动机效率为30%，这次作业要消耗多少千克柴油？（5）水箱装满水是为了降低发动机的温度，确保发动机正常工作，当满水箱的水从20℃上升到80℃可以吸收多少热量？水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）。解：（1）根据速度公式得，压路机在这次压路作业中运动的距离是：s＝vt＝0.2m/s×10×60s＝120m；（2）根据密度公式得，水箱中水的质量m水＝ρV＝1.0g/cm3×15×103cm＝15000g＝15kg，G水＝m水g＝15kg×10N/kg＝150N，压路机的重力为：G压路机＝m压路机g＝550kg×10N/kg＝5500N，压路机静止时对水平地面的压力等于自身的重力加上水的重力，F＝G压路机+G水＝5500N+150N＝5650N，该压路机对水平地面的压强：p=FS=5650N0.02m（3）压路机匀速前进时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，二力大小相等，即F牵＝f＝0.4G总＝0.4×5650N＝2260N，压路机做的功：W＝F牵s＝2260N×120m＝2.712×105J；（4）由η=WQ放得，柴油完全燃烧释放的热量：Q放=Wη=由Q放＝mq可得，消耗柴油的质量：m=Q放（5）水吸收的热量：Q＝cm水Δt＝4.2×103J/（kg•℃）×15kg×（80℃﹣20℃）＝3.78×106J。答：（1）压路机在这次压路作业中运动的距离是120m；（2）该压路机对路面的压强是2.825×105Pa；（3）压路机在这次压路作业中牵引力做的功是2.712×105J；（4）若发动机效率为30%，这次作业要消耗0.0226千克柴油；（5）当满水箱的水从20℃上升到80℃可以吸收的热量是3.78×106J。15．（2023•镇江模拟）氢气﹣汽油发动机采用氢气和汽油两种燃料工作，可进行自由切换，氢气和汽油的热值分别取q氢气＝1.5×108J/kg、q汽油＝4.5×107J/kg。小华驾驶使用上述发动机的轿车沿平直公路从甲地至乙地，两地相距250km，出发时油箱内汽油的质量为8kg。设氢气和汽油在气缸内均完全燃烧，轿车行驶中所受阻力恒定，发动机输出的能量全部用来驱动轿车行驶，全程分两个阶段，如图所示。阶段一：轿车使用氢燃料从甲地出发，以25m/s的速度匀速行驶1h到达丙地，此过程中轿车牵引力的功率为20kW，消耗了0.8kg氢气。阶段二：从丙地开始，由于氢气不足，小华切换汽油为燃料，轿车仍以25m/s的速度匀速行驶，此过程中发动机的效率为30%。（1）求轿车行驶过程中受到的阻力。（2）在使用氢燃料的情况下，求轿车发动机的效率。（3）请通过计算说明小华最终能否到达乙地。解：（1）轿车牵引力的功率为P＝20kW＝2×104W，由P=WtF=Pv由二力平衡条件得，轿车匀速行驶过程中受到的阻力为f＝F＝800N；（2）第一阶段轿车行驶时间t＝1h＝3600s，由v=st得，第一阶段轿车行驶的距离为s1＝vt＝25m/s×3600s＝9×104m＝第一阶段牵引力做的功为W有1＝Fs1＝800N×9×104m＝7.2×107J；氢气完全燃烧放出的热量为Q放氢＝m氢气q氢气＝0.8kg×1.5×108J/kg＝1.