人教版九年级物理全册 专题训练 热量、热值和热效率的综合计算

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，“可燃冰”燃烧时将化学能转化为________能，完全燃烧热值为5.6×109J/m3的“可燃冰”2 m3，放出的热量是________J，相当于完全燃烧热值为2.8×107J/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，它们的温度随时间变化的关系如图1所示，据此判断甲物质10 min吸收的热量为________J。

＝4.2×103J/(kg·℃)]
[c
水
图1
3．我国地热资源十分丰富，已经发现的天然温泉就有2000处以上，温泉水的温度大多在60 ℃以上，个别地方达100～140 ℃。

100 kg的温泉水从60 ℃降到20 ℃放出的热量是________J，相当于________kg的煤气完全燃烧所放出的热量。

烧掉一部分煤气后，剩余煤气的热值为____________。

[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，煤气的热值为4.2×107J/kg]
4．有两个相同的烧杯，第一个装有400 g水，第二个装有400 g酒精。

若用相同的加热器给它们加热，根据加热时间与其对应的上升到的温度作出如图2所示的坐标图，请你根据图像计算这个加热器每分钟放出的热量是________J(不计热损失)，酒精的比热容是________J/(kg·℃)。

[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]
图2
5．在1个标准大气压下，质量为1 kg、初温为80 ℃的水吸收1.26×105J 热量后，其温度升高到多少？若这些热量被5 kg的－50 ℃的冰块吸收，则冰块升高的温度是多少？[c
＝4.2×103J/(kg·℃)，c冰＝2.1×103J/(kg·℃)]
水
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、乙两金属球，质量相等，初温相同，先将甲球投入冷水中，待热平衡后水温升高t ℃，取出甲球(设热量与水均无损失)，再迅速把乙球投入水中，这
杯水热平衡后水温又升高t ℃，设甲、乙两球的比热容分别为c
甲和c
乙
，则有
( )
A．c
甲＝c
乙
B．c
甲
＞c
乙
C．c
甲＜c
乙
D．无法确定
8．一根质量为4 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0.46×103J/(kg·℃)，水的比热容为4.2×103J/(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：[c
水
＝4.2×103J/(kg·℃)]
(1)热水放出的热量是多少？
(2)冷水原来的温度是多少？
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4.2×107J/m3，水的比热容为4.2×103J/(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，每平方米平均每秒接收太阳辐射能1.4×103J，接收的太阳辐射能中有70%能被水箱里的水吸收，则该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 4.2×103J/(kg·℃)]
13．[2018·达州节选] 小张驾驶一辆功率为35 kW、效率为30%的汽车在一段平直的公路上匀速直线行驶，在保持功率不变的情况下行驶 1 h至少需要________L汽油(汽油的热值为3.5×107J/L)；若行驶的速度为72 km/h，则汽车受到的阻力为________N。

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3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4.2×103J/(kg·℃)，煤的热值约为3×107J/kg。

求：
(1)经过4 min时间加热，水吸收的热量。

(2)煤炉烧水时的热效率。

(2)煤炉烧水时的热效率。

图3
15．已知某品牌校车在正常行驶时，汽油完全燃烧释放的能量转化为校车做功的效率是30%(汽油的热值为4.6×107J/kg，汽油的密度为0.7×103kg/m3)。

试求：
(1)10 L汽油完全燃烧释放的热量。

(2)当汽车以最高时速(108 km/h)在水平地面上匀速行驶时，所受阻力为3000 N，则连续行驶5 min，汽车所做的有用功是多大，这个过程中消耗的汽油是多少。

(保留两位小数)
答案1．内 1.12×1010400 2．2.52×105
3．1.68×1070.4 4.2×107 J/kg 4．6.72×103 2.4×103
5．由Q吸＝cmΔt变形得水吸收热量后升高的温度：Δt＝
Q
吸
c
水
m
水
＝
1.26×105 J
4.2×103 J/（kg·℃）×1 kg
＝30 ℃，水的初温为80 ℃，升高30 ℃后，水的温度为110 ℃，因为在1个标准大气压下，水的沸点为100 ℃，并且沸腾时水的温度不变，所以吸热后，水的温度升高到100 ℃。

由Q吸＝cmΔt变形得冰块吸收热量后升高的温度：
Δt′＝
Q
吸
c
冰
m
冰
＝
1.26×105 J
2.1×103 J/（kg·℃）×5 kg
＝12 ℃。

6．B
7．C
8．920 2.19
9．1∶6
10．(1)热水放出的热量：
Q
放
＝c水m(t热－t)＝4.2×103 J/(kg·℃)×3 kg×(80 ℃－40 ℃)＝5.04×105 J。

(2)不计热量损失，Q吸＝Q放＝5.04×105J，因为Q吸＝cmΔt，所以Δt＝Q 吸
c
水m′
＝
5.04×105 J
4.2×103 J/（kg·℃）×4 kg
＝30 ℃，则冷水的初温：t冷＝t－Δt＝40 ℃－
30 ℃＝10 ℃。

11．1.008×10660%
12．67.2 13．12 1750
14．(1)经过4 min时间加热，水吸收的热量：
Q
吸
＝c水m水(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×8 kg×(70 ℃－20 ℃)＝1.68×106 J。

(2)煤完全燃烧放出的热量：Q放＝q煤m煤＝3×107J/kg×1.4 kg＝4.2×107J；
煤炉烧水时的热效率：η＝Q
吸
Q
放
×100%＝
1.68×106 J
4.2×107 J
×100%＝4%。

15．(1)由ρ＝m
V
变形可得，汽油的质量：m＝ρV＝0.7×103kg/m3×10×10－
3m3＝7 kg，
10 L汽油完全燃烧释放的热量：
Q＝qm＝4.6×107 J/kg×7 kg＝3.22×108 J。

(2)已知v＝1080 km/h＝30 m/s，t＝5 min＝300 s，由v＝s
t
可得，s＝vt＝
30 m/s×300 s＝9000 m；匀速行驶时，牵引力F＝f＝3000 N，则汽车所做的有
用功W有用＝Fs＝3000 N×9000 m＝2.7×107J，因为η＝W
有用
Q′
×100%＝30%，则Q′
＝W
有用
η
＝
2.7×107 J
30%
＝9×107J，由Q＝qm可得，这个过程中消耗的汽油：m′＝
Q′
q
＝
9×107 J
4.6×107 J/kg
≈1.96 kg。