北师大版初中九年级物理专项素养巩固训练卷(二)热学计算课件

热学计算专项素养综合全练(二)类型一与比热容有关的计算1.(2023湖北恩施中考,7,★★☆)冬季,某供热系统中有10kg

水,当温度降低1℃时,可给房间放热[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]

(

)A.4.2×102J

B.4.2×103JC.4.2×104J

D.以上都不对解析

C

10kg水温度降低1℃时,放出的热量为Q=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×10

kg×1℃=4.2×104J,故C正确,A、B、D错误。课标科学推理C2.(

(2024山东泗水期中,5,★★☆)如图所示,实验室内两个相

同的烧杯中装有等质量的水和煤油,用同一规格的电加热器同时加热一段时间

(热量损失不计,且液体均未沸腾),则加热过程中甲、乙两支温度计升高的温度

之比为[c煤油=2.1×103J/(kg·℃),c水=4.2×103J/(kg·℃)]

(

)

A.2∶1

B.1∶2

C.1∶1

D.1∶4课标科学推理B解析

B

根据Q吸=cmΔt得Δt=

,Δt甲∶Δt乙=

∶

=c煤油∶c水=2.1×103J/(kg·℃)∶4.2×103J/(kg·℃)=1∶2。故选B。3.(2022安徽长丰期中,10,★★☆)一容器中装有温度为10℃、质量为100g的水,将温度为100℃、质量为50g的水倒入其中,若不计热量

损失和容器吸热,待稳定后容器中的水的温度是

℃。课标科学推理答案

40解析设混合后水的最终温度为t,冷水吸收的热量Q吸=cm冷(t-

),热水放出的热量Q放=cm热(

-t),不计热量损失时,Q吸=Q放,则:cm冷(t-

)=cm热(

-t),即0.1kg×(t-10℃)=0.05kg×(100℃-t),解得:t=40℃。404.(★★☆)淬火是金属热处理工艺之一,把金属制品加热到一定温度后放在水、

油或空气中迅速冷却,以提高金属的硬度和强度。现将一质量为1.5kg的金属块

加热到420℃,然后放在室温为20℃的空气中自然冷却,求:[已知金属块的比热

容为0.49×103J/(kg·℃),水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)](1)金属块在冷却过程中放出的热量;(2)若把这些热量全部用于给35℃、1kg的水加热,在标准大气压下水升高的温度。标准大气压下,水的沸点为100℃,水沸腾后吸热,温度保持100℃不变,所以水的

末温为100℃,水升高的温度为100℃-35℃=65℃。解析

(1)金属块放出的热量Q放=c金m金(t0金-t金)=0.49×103J/(kg·℃)×1.5kg×(420℃-

20℃)=2.94×105J;(2)由题知,水吸收的热量Q吸=Q放=2.94×105J,由Q吸=cmΔt得,水升高的温度Δt水=

=

=70℃,水的末温t水=Δt水+t0=70℃+35℃=105℃;在5.(★★☆)如图所示,在两个相同的圆柱形容器内装入体积相同的甲、乙两种不

同液体,其中液体甲的质量为0.4kg。两液体分别吸收9.6×103J的热量后,液体甲

升高的温度较多。

(1)若c甲=2.4×103J/(kg·℃),求吸收热量后液体甲升高的温度;(2)若液体甲的密度为0.8×103kg/m3,求液体甲的体积;(3)如果在两容器中分别抽出相同质量的液体且乙的密度大于甲的密度,当剩余

部分再次吸收相同热量时,发现液体乙升高的温度较多。请通过推理说明两液

体比热容的大小关系。解析

(1)由Q=cmΔt可得,吸收热量后液体甲升高的温度Δt=

=

=10℃;(2)液体甲的体积V甲=

=

=5×10-4m3;(3)已知V甲=V乙,ρ乙>ρ甲,由密度公式可知,m乙>m甲;如果在两容器中分别抽出相同质

量的液体,则m剩乙>m剩甲,当剩余部分再次吸收相同热量时,发现液体乙升高的温度

较多,由Q=cmΔt可得c乙<c甲。类型二与热值、热效率有关的计算6.(2024河南辉县期中,20,★★☆)2023年9月23日,第19届亚

运会在中国杭州举行,此次亚运会首次使用废碳再生的绿色零碳甲醇作为主火

炬塔燃料,实现循环内的零排放,助力打造首届碳中和亚运会。已知水的比热容

是4.2×103J/(kg·℃),甲醇的热值约为2.3×107J/kg。求:

对应目标编号P9303002(1)完全燃烧4.2kg甲醇放出的热量;(2)若4.2kg甲醇完全燃烧释放的热量全部被水吸收,可以使23t的水上升的温

度。特色时事热点解析

(1)4.2kg甲醇完全燃烧放出的热量Q放=m1q1=4.2kg×2.3×107J/kg=9.66×107J;(2)根据题意可知Q吸=Q放=9.66×107

J,m=23t=23000kg,根据Q吸=cmΔt可得:Δt=

=

=1℃。7.(2024河南郸城期中,20,★★☆)有蹭吃蹭喝蹭网络的,没

想到还有蹭地暖的吧!有小区通知入住且不缴供暖费用的要交30%的蹭暖费。

“水地暖”取暖的原理是以温度不高于60℃的热水为热媒,在埋置于地面以下

填充层中的管道内循环流动,加热整个地板;某房间一段时间内循环流动的水的

质量为100千克,进水温度为55℃,出水温度为40℃。求这段时间里:

(1)水向外界放出的热量Q放;[c水=4.2×103J/(kg·℃)](2)水放出的热量若通过燃气加热获取,且有50%被水吸收,需消耗的燃气;(燃气

的热值为4.2×107J/kg)(3)水向外界放出的热量若有十分之一被邻居蹭热,能使邻居家150kg空气升高

的温度。[c空气=1×103J/(kg·℃)]特色现代科技解析

(1)水降低的温度Δt=t0-t=55℃-40℃=15℃;水放出的热量:Q放=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×100kg×15℃=6.3×106J;(2)燃气完全燃烧放出的热量:Q放=

=

=1.26×107J;根据Q放=mq可得,需要燃气的质量:m=

=

=0.3kg;(3)Q吸空气=η'Q放=

×6.3×106J=6.3×105J;根据Q吸=cmΔt得空气升高的温度:Δt'=

=

=4.2℃。类型三与热机有关的热量、效率计算8.(2024江苏淮安期中,25,★★☆)某品牌的轿车在某段平直公路上进行测试,轿

车以18m/s的速度匀速行驶了300s,消耗燃油0.36kg,轿车发动机的牵引力是10

00N,燃油的热值为4.5×107J/kg。求:

(1)消耗的燃油完全燃烧产生的热量Q放;(2)发动机牵引力的功率P;(3)发动机所做的功;(4)发动机的能量转化效率η(结果保留小数点后两位有效数字)。解析

(1)0.36kg燃油完全燃烧放出的热量为:Q放=mq=0.36kg×4.5×107J/kg=1.6

2×107J;(2)发动机牵引力的功率为:P=

=

=Fv=1000N×18m/s=1.8×104W;(3)轿车行驶的距离为:s=vt=18m/s×300s=5400m,发动机所做的功为:W=Fs=1000

N×5400m=5.4×106J;(4)发动机的能量转化效率:η=

×100%=

×100%≈33.33%。9.(2024安徽蚌埠期中,24,★★☆)在阿富汗重大地震灾害发

生后,中国红十字会2023年10月16日通过2架运-20运输机将捐赠的应急物资运

抵阿富汗赫拉特机场。一架运-20在一次执行任务的过程中,匀速飞行距离为20

00km,消耗航空煤油的质量为25t,若飞机飞行时受到的平均阻力的大小为2.5×1

05N,求:(1)该过程中飞机发动机的推力做的功;(2)发动机的效率。(航空煤油的热值为4×107J/kg)特色现代科技解析

(1)飞机匀速飞行时,发动机的推力与受到的阻力是一对平衡力,根据二力

平衡条件可知,发动机的推力F=f=2.5×105

N,该过程中飞机发动机的推力做的功:

W=Fs=2.5×105

N×2000×1000m=5×1011

J;(2)航空煤油完全燃烧放出的热量:Q放

=mq=25×1000kg×4×107

J/kg=1×1012

J,发动机的效率:η=

×100%=

×100%=50%。10.(2024江西鹰潭余江期中,17,★★☆)质量为2.5t的小型载重汽车,额定功率为

100kW,车上装有3.5t的砂石,已知汽车在平直公路上匀速行驶时所受阻力是汽

车总重的0.2倍,汽车先以15m/s的速度在平直公路上匀速行驶到山坡底,消耗汽

油2kg,然后又以额定功率行驶100s的时间,将砂石从坡底运送到50m高的坡顶

施工现场。(q汽油=4.5×107J/kg,g=10N/kg)求:(1)2kg的汽油完全燃烧放出的热量;(2)汽车在平直公路上匀速行驶的功率;(3)汽车从坡底向坡顶运送砂石的机械效率。解析

(1)汽油燃烧放出的热量为Q放=mq汽油=2kg×4.5×107J/kg=9×107J;(2)汽车在平直公路上匀速行驶时所受阻力是汽车总重的0.2倍,则F牵=F阻=0.2G=0.2×6×103kg×10N/kg=12000N,汽车在平直公路上匀速行驶的功率P=F牵v=120

00N×15m/s=1.8×105W;(3)汽车在斜坡上运送砂石做的有用功为W有用=Gh=mgh=3.5×103kg×10N/kg×50

m=1.75×106J,总功为W总=P额t=1×105W×100s=1×107J,机械效率为η=

×100%=

=17.5%。11.(2024陕西榆林九中期中,22,★★★)郝伶俐同学看到一些小汽车的尾部都标

有“0.8”“1.6”“1.8”或“2.0”等字样,她上网查询得知这是汽车发动机

“排气量”的数值,所谓“排气量”就是发动机的工作容积,是指汽缸内活塞从

下止点到达上止点所扫过的体积。一般情况下发动机的“排气量”越大,功率

越大。汽车发动机每一个工作循环要经历四个冲程,带动曲轴转动2周,做功一

次。如现有一辆小汽车(四个汽缸)发动机排气量为V0,燃气每次对活塞的平均压

强为p0,当该发动机以最大功率工作时,曲轴的转速为n0r/min。求:

(1)单个汽缸一秒内燃气做功的次数;(2)该汽油机单个汽缸一个做功冲程做的功;(3)该汽油机的功率。

解析

(1)当该发动机以最大功率工作时,曲轴的转速为n0r/min=

r/s,即曲轴每秒转过

周,由于汽车发动机每一个工作循环要经历四个冲程,带动曲轴转动2周,做功一次,所以单个汽缸一秒内燃气做功

次;(2)假设活塞的横截面积为S