人教版九年级物理小专题(一)热量综合计算.docx

初中物理学习材料
唐玲出品
小专题(一)热量综合计算
01专题概述
热量计算的内容包括热传递过程中吸热与放热的计算，燃烧燃料释放热量的计算，热机、锅炉、太阳能集热器等设备利用热量的计算.所用到的公式有：Q=cmΔt、q=Q/m、η=Q用/Q总.具体步骤是：一是找温度变化，利用Q吸=cm Δt列出式子；二是利用公式Q放=mq或Q放=qV列出式子；三是如果涉及效率问题，则有公式Q吸=ηQ放.由三个所列的式子即可得出所求的问题.
02专题训练
类型1一般吸放热问题
1.完全燃烧1 kg柴油放出的热量能使多少质量的水温度升高20 ℃?[已知柴油的热值是4.2×107 J/kg，水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)，假定放出的热量被水完全吸收] ( )
A.2 kg
B.20 kg
C.50 kg
D.500 kg
2.(滨州中考)西气东输工程让滨州市民用上了物美价廉的天然气.在标准大气压下，将质量为2 kg、温度为20 ℃的水加热至沸腾，水至少要吸收_______J热量，这需要完全燃烧_______m3天然气.(c水=4.2×103 J/(kg·℃)，天然气的热值为8×107 J/m3)
3.(常德中考)“可燃冰”作为新型能源，有着巨大的开发使用潜力.同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，这说明“可燃冰”的_________很大.若以10倍的关系粗略计算，1 kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量可以使________kg的水升高40 ℃.(c水=
4.2×103 J/(kg·℃)，q煤气=4.2×107 J/kg).
4.(临沂中考)人类正积极开发和利用太阳能，如太阳能热水器、太阳能电池等.江涛想知道家中太阳能热水器吸收太阳能的本领，做了如下探究：天气晴朗时，江涛测得太阳能热水器1 h内使质量为50 kg的水从20 ℃升高到30 ℃，问：
(1)水吸收了多少热量?[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
(2)若用加热的方式使同质量的水升高相同的温度，则至少需要燃烧多少m3的液化气?(假设液化气燃烧放出的热量全部被水吸收，液化气的热值是5.0×107 J/m3)
5.(常州中考)阿根廷科学家设计了一款“牛屁屁收集器”，在牛背上装有一个塑料袋，通过导管收集牛体内排出的气体.从一头成年牛平均每天排放出的气体中可提取0.21 kg甲烷.若这些甲烷完全燃烧放出的热量全部被水吸收，可使多少质量的水从20 ℃升高到70 ℃?[q甲烷=5.6×107 J/kg，c水=4.2×103 J/(kg·℃)].
类型2热量的利用效率问题
6.木炭的热值是3.4×107 J/kg，完全然烧500 g木炭，能放出_______J的热量.柴油机是工农业生产中常用的热机.已知某型号柴油机的效率为η，柴油的热值为q，将质量为m的柴油完全燃烧，能放出的热量Q=________，这些热
量通过该柴油机的转化对外所做的有用功W=__________.
7.(南通中考)建筑工地上有一台大型汽车吊，把100 t建筑材料从地面吊到15 m高处，汽车吊做的有用功为______J.在这过程中，汽车吊消耗柴油的质量为2.0 kg，则完全燃烧2.0 kg柴油释放的内能为_________J，该过程中汽车吊的效率为______%.(柴油的热值为q=4.3×107 J/kg,g取10 N/kg)
8.(苏州中考)燃气灶烧水时，把质量为2 kg、初温为20 ℃的水加热到100 ℃，共燃烧了0.02 m3天然气(假设天然气完全燃烧).已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，天然气的热值为8.4×107 J/m3.求：
(1)水吸收的热量；
(2)天然气完全燃烧放出的热量；
(3)燃气灶烧水时的效率.
9.(本溪中考)如图所示为FDP30C型柴油水泵机组(水泵机组动力由柴油机提供)，它的优点是重量轻、体积小、功率大；省时、省油、省心.该水泵机组的效率为40%，正常工作1小时可以将54 m3的水抽到20 m高处，请计算这个过程中：(g取10 N/kg，q柴油=4.3×107 J/kg).
(1)水泵机组对水做了多少功?
(2)水泵机组的有用功功率是多少?
(3)水泵机组消耗多少柴油?(结果保留两位小数)
10.（杭州中考）某研究小组为测量垂直于太阳光的面积为1 m 2
表面上，每秒钟接收到的太阳能，用自制太阳能热水器做实验.经多次试验得到自制太阳能热水器吸收太阳能的效率为50%.控制太阳能热水器接受太阳光垂直照射的面积始终是2 m 2
，太阳能热水器内的水的质量为100 kg ，水的初温为20 ℃，经8 750 s 时间后上升到45 ℃，c 水
=4.2×103
J/（kg ·℃）.请计算：
（1）在上述过程中太阳能热水器内的水吸收热量是多少焦耳？
（2）垂直于太阳光的1 m 2
表面上，每秒钟接收到的太阳能是多少焦耳？
11.阅读下列材料，并解答问题：
“可燃冰”被视为21世纪的新型绿色能源.科学家估计，全球海洋底部可燃冰分布的范围约4 000万平方公里，储量可供人类使用约1 000年.我国南海海底存储着丰富的可燃冰资源，已经查明的储量相当于目前陆上石油、天然气资源量总数的三分之一.
可燃冰的主要成分是甲烷，1 m 3可燃冰可转化生成164 m 3的甲烷气体和0.8 m 3
的水，已知甲烷气体的热值为3.6×107 J ／m 3.
桂林市新开通的301路公交车，使用LNG 天然液化气为燃料，这种燃料的主要成分就是甲烷.
如果301路公交车满载乘客时总质量是6 000 kg ，1 m 3
可燃冰转化生成的甲烷气体完全燃烧产生的能量，可供公交车满载时以36 km/h 的速度匀速行驶1 640 min ，行驶中公交车受到的平均阻力为车重的0.05倍，则这段时间内发动机的实际功率和效率各为多大？
参考答案
1.D
2.6.72×105 8.4×10-3
3.热值 2 500
4.(1)水吸收的热量：Q=cm(t-t 0)=4.2×103
J/(kg ·℃)×50 kg ×
(30 ℃-20 ℃)=2.1×106
J ； (2)由Q 放=qV 可知，需要燃烧的液化气的体积：V=q Q 放
=3
m J 7105J 6102.1⨯⨯=4.2×10-2 m
3
5.甲烷完全燃烧放出的热量：Q 放=m 1q=0.21 kg ×5.6×107 J/kg=1.176×107 J ，由题知，Q 吸=Q 放=1.176×107
J ，因为Q 吸=cm(t-t 0)，所以m=
0)
吸t c(t Q -=
)
℃20-℃(70)℃(kg J 104.2J
101.1713
7⨯⋅⨯⨯ =56 kg
6.1.7×107
qm ηqm 7.1.5×107
8.6×107
17.4 8.(1)在此过程中，水吸收的热量：Q 吸=c 水m(t-t 0)=4.2×
103 J/(kg ·℃)×2 kg ×(100 ℃-20 ℃)=6.72×105 J (2)天然气完全燃烧放热：Q 放=Vq=8.4×107 J/m 3×0.02 m 3=1.68×106
J ，(3)燃气灶烧水时的热效率η=
放
吸Q Q ×100%=
J
101.68J 106.7265⨯⨯×100%=40% 9.(1)1 h 所抽送的水的体积为：V=54
m 3
，这些水的重力大小：G=mg=ρ水Vg=1.0×103
kg/m 3
×54 m 3
×10 N/kg=5.4×105
N ，这些水被提升的高度为h=20 m ，
所做的有用功为：W 有用=Gh=5.4×105
N ×20 m=1.08×107
J ； (2)水泵机组的有用功功率：P=t
W =3600s J
101.087⨯=3 000
W (3)因为水泵的机械效率是η=40%，则总功为：Q=W 总=
ηW 有用=40%
J 101.087⨯=2.7×107
J 消耗的柴油为：
m=q Q =Kg
J 104.3J 102.777⨯⨯=0.63 kg 10.（1）Q=cm （t-t 0）=4.2×103 J/（kg ·℃） ×100 kg ×（45-20） ℃=1.05×107
J （2）因为η=
总
吸Q Q ，所以Q 总= 1.05×107 J/50%=2.1×107 J 2.1×107 J/（2 m 2×8 750 s ）=1 200 J/(m 2
·s).
所以1 m 2
表面上每秒接收到的太阳能是1 200 J. 11.1 m 3
可燃冰转化生成的甲烷气体完全燃烧放出热量Q ＝q
甲烷V ＝3.6×107 J/ m 3×164 m 3＝5.904×109 J 发动机的实际功率P ＝Q/t ＝5.904×109
J ／(1 640×60 s)＝6.0×104 W 36 km/h=10 m/s 公交车行驶路程s ＝vt ＝10 m/s ×1 640×60 s ＝9.84×105
m 车匀速行驶，牵引力F 牵
＝f ＝0.05 G 车＝0.05 mg ＝0.05×6 000 kg ×10 N/kg ＝3×103 N 牵引力做的有用功W 有＝F 牵s ＝3×103
N ×9.84
×105 m ＝2.952×109 J 发动机效率η＝W 有/Q ＝2.952×109 J ／5.904×109
J ＝50%.
初中物理试卷
灿若寒星 制作。