初中物理专题讲义-热量计算题

专题十三热量计算题计算题是物理中考的主要内容,在中考试卷中占有很大比例。

计算题以考查学生综合应用所学知识分析问题和解决问题的能力为主,它既能反映学生对基本知识的理解掌握水平,同时又能体现学生在综合应用所学知识分析和解决问题过程中的情感、态度与价值观。

解答计算题应该首先明确它的特点,避免盲目和无从下手的尴尬,同时明确题目涉及的物理现象和物理知识,明确要解决的问题是什么,找准关系,有的放矢的按要求进行合理的计算。

计算题常以填空题、选择题和计算过程题型出现。

尤其是计算过程题是考查学生分析问题、解决问题和计算能力的题型,要求较高,分值较高,并要求有计算过程和步骤,每一步骤都有相应分值。

计算题在中考题中常被列为压轴题目。

计算题的特点是：(1)结果合理性：这类题能反映学生对自然界或生产、生活中若干事物的观察和关心程度．它要求学生用生活实践,社会活动的基本经验对题目的计算结果进行判断,留取合理的,舍弃不合理的。

(2)知识综合性：这类题往往是把几个或几种物理过程及物理现象放在一起,利用各个过程或各种现象之间的相切点,解答要解决的问题。

它反映学生学习知识的综合能力和分析解决问题的能力。

(3)应用性：这类题是把物理知识浸透到社会实际操作和应用到生活体验中,它能够反映学生对所学物理知识的理解和情感,同时也能反映学生对自己生活中的一些实际操作的认识水平。

热量计算题：热量计算题主要涉及内能变化、热量计算、比热容的概念、热值、电热等。

1.计算题解题步骤第一步：认真审题。

明确现象和过程,确定给出的条件或题目中隐含的条件。

第二步：找关系。

也就是针对题目内容分析综合,确定解决问题的方向,选择适合的规律和公式,找准相关物理量之间的关系。

第三步：列出表达式。

这一步是在明确了各个已知量、未知量及某个物理量在题目中叙述的物理现象或物理过程变化时存在的关系,根据公式或规律列出相应的表达式,并推导出待求物理量的计算式。

第四步：代人数据求解。

这一步是把所用到的已知物理量的单位统一后,把已知量的数据代人计算式中,通过正确运算,得出答案。

同时对答案进行合理化验证,最后确定正确答案。

(1)简化法：这种方法是把题目中的复杂情境或复杂现象进行梳理,找出题目中的相关环节或相关点,使要解决的复杂的问题突出某个物理量的关系或某个规律特点。

这样使复杂得到简化,可以在计算解答的过程中减少一些混淆和混乱,把要解答的问题解决。

(2)隐含条件法：这种方法是通过审题,从题目中所叙述的物理现象或给出的物理情境及元件设备等各个环节中,挖掘出解答问题所需要的隐含在其中的条件,这种挖掘隐含条件能使计算环节减少,而且所得到的答案误差也小。

(3)探索法：这种方法是在题目所给的实际问题或情境中抽象出来的。

判断出所涉及或应用的物理模型,然后运用相对应的物理概念、物理规律和物理公式,通过计算得出要求解的正确答案。

(4)极值法：这种方法也叫端点法。

它对不定值问题和变化范围问题的解答有重要的实用价值。

用这种方法解答问题时,应改弄清要研究的是哪个变化的物理量的值或者是哪个物理量的变化范围,然后确定变化的规律或方向,最后用相对应的物理规律或物理概念,一个对应点一个对应点地计算取值。

（5）应用类分析法：运用数学工具解决物理问题,是物理解题的重要手段。

许多设计、推理的应用题,都是建立在计算的基础上。

主要考查学生运用物理公式、规律进行解题的能力。

例如有两个未知物理量,我们可以根据题目的数据建立两个方程,然后求解未知量。

一、热量1.热量（Q）：在热传递过程中,传递能量的多少叫做热量；在国际单位制中,热量单位是焦耳,符号是J。

2.内能与机械能是两种不同形式的能量,它们之间是可以相互转化的。

整个物体可以处于静止状态,没有动能；整个物体也可以处于相对高度为零的位置而没有势能,但它一定具有内能。

物体可以同时具有内能和机械能。

3．热量、温度和内能：“热量不能含、温度不能传、内能不能算”。

（1）热量是一个过程量,只有发生了热传递过程,有了内能的转移,才能讨论热量问题。

所以物体本身没有热量,不能说某个物体具有多少热量,更不能比较两个物体热量的大小。

（2）内能是一个状态量,但是它具有不可测量性,所以不能说物体具有多少的内能。

（3）在热传递过程中,热量从高温物体传到低温物体,而不能说将高温物体的温度传递给了低温物体。

二、比热容（1）比热容是物质的一种特性,与物质的种类和状态有关,与物质的质量、温度和吸热、放热的多少无关。

（2）水的比热容是4.2×103J/(kg ·℃),表示的物理意义是：1千克的水温度升高1℃吸收的热量是4.2×103J 。

（3）热量的计算热量的计算：(1)吸热：Q 吸=cm △t=cm(t-t 0)；（2）放热：Q 放=cm △t= cm(t 0-t)。

其中：Q 吸—吸收的热量,单位：焦（J ）,Q 放—放出的热量。

c —比热容,单位：焦每千克摄氏度（J/(kg ·℃)）m —质量,单位：千克（kg ）△t —变化的温度（升高或降低的温度）,单位：摄氏度（℃）；t 0—初始温度、t —末温。

三、热值热值：1kg 某种燃料完全燃烧放出的热量,叫热值；热值单位是：J/kg 。

1.燃料燃烧放出热量：Q 放 ＝qm ；（Q 放 是燃料放出的热量,单位是J ；q 是热值,单位是J/kg ；m 是质量,单位是kg 。

） 对于热值的概念,要注重理解三个关键词：“1kg ”、“某种燃料”、“完全燃烧”。

1kg 是指燃料的质量,如果燃料的质量不是1kg,那么该燃料完全燃烧放出的热量就不等于热值的数值；某种燃料是指热值与燃料的种类有关；完全燃烧意思是燃料要完全烧尽,否则1kg 燃料燃烧过程中,化学能转变成内能就不是该热值所确定的值。

2.热值反映的是某种物质的一种燃烧特性,同时反映出不同燃料燃烧过程中,化学能转变成内能的本领大小；也就是说,它是燃料本身的一种特性,只与燃料的种类有关,与燃料的形态、质量、体积等均无关。

3.热机的效率：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比,叫热机的效率。

热机的效率是热机性能的一个重要指标。

公式：qm W Q W 有用总有用==η4.在热机的各种损失中,废气带走的能量最多,设法利用废气的能量,是提高燃料利用率的重要措施。

注意：热机能量的损失：①燃料未完全燃烧（完全燃烧条件：充足空气,研磨成细颗粒）； ②废气排出带走能量（废气的利用）；③克服磨擦,消耗能量（使用润滑剂,减小摩擦）。

四、电热1．焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。

2．计算公式：Q=I 2Rt （适用于所有电路）,对于纯电阻电路可推导出：t R U UIt Pt Q 2===。

一、比热容的有关计算【典例1】（广西北部湾）若可燃冰的热值为33/102.4m J ⨯,完全燃烧lm 3的可燃冰可放出的热量是______J,这些热量有60%被水吸收,可把____ Kg 的水从20℃加热到80℃。

[水的比热容()℃/102.43⋅⨯=kg J C ]【解析】（1）可燃冰、石油、煤开发使用后,会越来越少,不可能在短期内从自然界得到补充,所以它们都属于不可再生能源；（2）1m 3天然气完全燃烧产生热量：Q 放=Vq=1m 3×4×107J/m 3=4×107J ；（3）由题知,水吸收的热量：Q 吸=60%×Q 放=60%×4×107J=2.4×107J ；由Q 吸=cm （t ﹣t 0）可得加热水的质量： m==≈95.2kg 。

故答案为：不可；4×l07；95.2。

二、热值有关计算【典例2】（泰安）某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶 6.9km,用时 5min45s,消耗燃油 1.5kg, 已知汽车的牵引力是 2000N,燃油的热值为 4.6×107J/kg,假设燃油完全燃烧。

通过计算可知,下列结果正确的是（ ）。

①汽车行驶速度是 20km/h②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是 6.9×107J ③汽车牵引力做功的功率是 30kW④汽车发动机的效率是 20% A ．只有①和② B ．只有②和③ C ．只有①和④D ．只有②和④ 【解析】（1）已知汽车行驶的时间和路程,利用速度公式即可求解；（2）根据Q 放=mq 可求热量；（3）根据车受到的阻力为车重的0.1倍求得车受到的阻力,因为匀速行驶,所以牵引力等于阻力,利用W=Fs 可求得该汽车牵引力所做的功,再利用P=求功率；（4）根据燃油密度和体积求得其质量,利用Q=mq可求得消耗的总能量,再利用效率公式求出该汽车的效率。

【解答】①汽车的行驶速度：v===72km/h,故①错误；（2）消耗的燃油完全燃烧放出的热量：Q放=mq=1.5kg×4.6×107J/kg=6.9×107J,故②正确；（3）因为匀速行驶,所以汽车受到的牵引力：F=f=2×103N,该汽车牵引力所做的功：W=Fs=2×103N×6.9×103m=1.38×107J,该汽车牵引力所做功的功率：P===40000W=40kW,故③错误；（4）汽车消耗燃油的产生的热量：Q放=mq=1.5kg×4.6×107J/kg=6.9×107J,该汽车的效率：η==×100%=20%,故④正确。

故选D。

三、电热有关计算【典例3】（衡阳）电动自行车有行驶工作、蓄电池充电两种状态,局部电路图如图所示,断开S后,充电播口可以外接充电器对电池进行充电,电动自行车行驶过程中,其电动机正常工作电压为48V,此时通过电动机线图的电流为5A．电动机线图的电阻是0.5Ω.下列说法正确的是（）。

A. 对蓄电池充电时,蓄电池相当于电路中的用电器；B. 电动自行车的电动机是把电能全部转化为机械能；C. 电动机正常工作lmin,电流通过线圆所产生的热量为14400J；D. 电动机正常工作1min,消耗的电能为14400J【解析】A. 对蓄电池充电时,蓄电池消耗电能,将电能转化成化学能储存起来,所以相当于电路中的用电器,故A正确；电动自行车的电动机是把电能大部分转化为机械能,不可能全部转化成机械能,故B错误；电动机正常工作1min消耗的电能为W＝48V5A60s＝14400J,故C错误,D正确。

故答案为AD,一、比热容有关计算1.（成都B）小李家使用的燃气热水器,将30kg的水从20℃加热到45℃,消耗了 0.15m3的天然气。

已知水的比热容为4.2X103J/ (kg.℃),天然气的热值为4×107J/ m3,则下列与该过程有关的计算结果和分析正确的是( )。