2022年中考物理二轮复习专题优化训练内能的利用计算

这是一份2022年中考物理二轮复习专题优化训练内能的利用计算，共14页。
2022年中考物理二轮复习专题优化训练 内能的利用计算1．用天然气灶给水加热，在标准大气压下，把体积为10L，温度为25℃的水加热到沸腾，求：（1）水吸收的热量；[ρ水=1.0×103kg/m3，c水=4.2×103J/(kg·℃)]（2）若不计热量损失，需要燃烧天然气的体积。（q天然气=4.2×107J/m3）  2．2017年我国首次海域天然气水合物（可燃冰）试采成功，100cm3可燃冰可释放约为1.5×10-2m3天然气。已知q天然气=2.1×107J/m3，c水=4.2×103J/（kg·），则：（1）求100cm3可燃冰释放出的然气完全燃烧放出的热量；（2）若将上述的天然气通过燃气灶给水加热，可使1kg的水从20升高到65，求水吸收的热量；（3）求该燃气灶的热效率。 3．氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是二十一世纪最理想的能源，氢燃料新能源公交车逐渐在很多城市投放使用。氢燃料的热值为1.4×108J/kg，c水=4.2×103J/（kg·℃），求：（1）质量为0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量是多少？（2）若放出的热量全部被初温为15℃的水吸收后，水的温度升高到65℃，则水质量是多少？（3）燃烧0.6kg的氢燃料可以使恒定功率为1.4×105W的公交车匀速行驶6分钟，则氢燃料公交车的效率为多少？ 4．用天然气灶给水加热，在1标准大气压下，把质量为10kg，温度为15℃的水加热到沸腾，求：（1）水吸收了多少热量？[c水=4.2×103J/（kg·℃）]（2）若天然气烧水时的效率为50%，则在上述条件中要把水加热至沸腾需要燃烧多少m3的天然气？（q天然气=4.2×107J/m3） 5．小华家使用的是天然气热水器，小华想估测该热水器的热效率，以核对铭牌上的数值是否准确，他把家里自动洗衣机的“水量”设置为 40L，用热水器输出的热水注入到洗衣机，当注入水的体积达到 40L 时洗衣机会自动停止注水。已知当时自来水的温度是 15℃， 热水器输出热水的温度为 40℃，注水前天然气表的示数是 2365.89m3，注水后变为 2366.05m3（天然气的热值为 3.5×107J/m3）：（1）洗衣机中注入的自家自来水吸收的热量是______J；（2）该热水器的热效率约为______。 6．如图所示，某四冲程汽机活塞面积为5×10-3 m2，汽油燃烧产生的高温高压气体对活塞的压强为8×105 Pa该汽油机正工作10 min消耗13 g汽油，所做的功为1.8×105 J（汽油热值为q＝4.0×107 J/kg）（1）高温高压气体对活塞产生的压力多大？（2）该汽油机的功率是多少？（3）该汽油机的效率是多少？ 7．发动机是汽车的核心部件，发动机的质量决定了整车的性能与品质。现代汽车主要分汽油与柴油两类发动机，其中汽油发动机提供动力的是内燃机的汽缸。某四缸四冲程发动机，其相关数据如下表所示：1min 内完成的工作循环总次数2000 次 92 号汽油汽缸内汽油和空气的混合密度1.25kg/m3排气量2.0L热值4.6×107J/kg发动机最大输出功率69kW空燃比14：1 （1）汽车的发动机工作时温度很高，由其外层的水套给其降温，水套里有防冻液 4 升，当防冻液温度从汽车启动时的 20℃升高 50℃时吸收的热量是多少？（2）全球汽车保有量在迅速增长，截止 2011 年，全球汽车处于使用状态数量已破 10 亿辆。每辆汽车每年耗油 1.8t，汽车内燃机的效率平均取值 29%。如果能把内燃机效率提高 1%，全球每年可以节约多少燃油？（3）汽车排气量是指发动机汽缸的工作容积，汽车排气量越大，功率越大。空燃比是指汽缸内空气和燃料的质量比。当汽车以 100km/h 的速度匀速运动时发动机的输出功率最大，根据表中的数据可求得此时汽车发动机的效率为多少？ 8．某太阳能热水器中装有40kg的水，阳光照射一段时间后，水温从10℃升高到60℃，已知c水=4.2×103 J/（kg·℃），问：（1）热水器中的水所吸收的热量有多大?（2）如果水吸收的热量用天然气来提供，至少需要完全燃烧多少立方米的天然气?（天然气的热值为8.4×107 J/m3，假设天然气完全燃烧放出的热量只有20%被水吸收） 9．现代家庭浴室大多用电热水器提供热水。已知水进入热水器前的温度是20℃，洗澡时热水器输出热水的温度设定为50℃。如果洗一次澡用热水0.05m3，求：（1）洗一次澡所用的水从热水器中吸收多少热量？（2）若测得使用该热水器洗一次澡消耗的电能为7.2×106J，则该热水器使用时的热效率为多少？ 10．我国自主研制的某型新一代战斗机，它具备超音速巡航、电磁隐身、超机动性、超视距攻击等优异性能，该飞机最大起飞质量为，最大飞行高度达，最大航行速度达2.5倍声速（合），油箱最大容积为，飞机航行时所受阻力的大小与速度的关系见下表：速度100200300400500阻力已知飞机使用的航空燃油密度，热值为。求： （1）飞机发动机完全燃烧燃油获得的能量是多少焦？（2）当飞机以的速度匀速巡航时，飞机发动机的输出功率是多少千瓦？（3）若在飞机油箱中加满燃油，并且以的速度巡航时，假设飞机将燃油耗尽，飞机能达到的最大航程可达千米，则飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是多少？ 11．某物理兴趣小组的同学，用煤炉给的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在内完全燃烧了的煤，水的比热容为，煤的热值约为。求：（1）煤完全燃烧产生的热量；（2）煤炉烧水时的热效率。12．天然气是柳州市民常用的一种能源，某用户用天然气将50 kg的水从20 ℃加热到60 ℃，已知水的比热容c水＝4.2×103 J/（kg·℃），求：（1）这些水升高的温度；（2）这些水吸收的热量；（3）这些水吸收的热量相当于完全燃烧多少m3的天然气所放出的热量？（q天然气＝4.2×107 J/m3） 13．如图 是建造楼房时常用的混凝土泵车，它使用柴油提供动力，能将搅 拌好的混凝土抽到高处进行浇灌。该车满载时总重 2.5×105 N，为了减小对地面的压强它装有四只支腿，支腿和车轮与地面的总接触面积为2 m2。该车正常工作时，每小时可以将90 m3 的混凝土输送到10 m 高的楼上。 （ρ 混凝土=4×103 kg/m3）请通过计算，回答下列问题：（1）该车满载时，静止在水平路面上，对路面的压强是多少？（2）该车将 90 m3的混凝土输送到10 m 高的楼上，克服混凝土重力所做的功是多少？（3）该车将 90 m3的混凝土输送到10 m 高的楼上时， 电动机做了1.2×108 J 的功，此时混凝土泵车的机械效率是多少？ 14．某野外考察队员使用酒精炉烧水，将1 kg的水从20 ℃加热到100 ℃，完全燃烧了22.4 g的酒精。水的比热容是4.2×103 J/（kg·℃），酒精的热值是3.0×107 J/kg。试求：（1）水吸收的热量是多少？（2）酒精完全燃烧放出的热量是多少？（3）该酒精炉的效率是多少？ 15．我国自主研制的某型新一代战斗机，该飞机最大起飞质量为3.7×104kg，最大飞行高度达2×104m，最大航行速度达2.5倍声速，最大载油量为104kg。飞机航行时所受阻力的大小与速度的关系见下表：速度v/（m/s）100200300400500阻力f/N0.3×1041.2×1042.7×1044.8×1047.5×104 已知飞机发动机的效率是30%，飞机使用的航空燃油的热值为5×107J/kg（1）飞机发动机完全燃烧104kg燃油放出的热量为多少焦？（2）当飞机以400m/s的速度巡航时，飞机发动机的输出功率是多少千瓦？（3）某次执行任务时，驾驶员发现飞机的油量还有5.4×103kg，若以600m/s的速度巡航，则飞机受到的阻力是多大？飞机最多还能飞行多少千米？ 16．随着国家对环境保护的投入，氢燃料新能源公交车逐渐在各地投放使用。氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是21世纪最理想的能源，[c水＝4.2×103J/（kg•℃）；q氢＝1.4×108J/kg]求：（1）质量为0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量。（2）若这些热量全部被质量为400kg，25℃的水吸收，则水温度会升高到多少摄氏度。（3）某氢能源公交车以140kW的恒定功率做匀速行驶，如果0.6kg的氢燃料完全燃烧获得热量的焦耳数和公交车所做的功相等，则这些热量能让该公交车匀速行驶多长时间。 17．某品牌无人驾驶汽车在一段平直的公路上匀速行驶6.9km，用时345s，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：（1）消耗的燃油完全燃烧放出的热量是多少J？（2）汽车牵引力做功的功率是多大？（3）汽车发动机的效率是多大？ 18．小华尝试利用家里的用电器，估测家中天然气热水器的效率。他把家里自动洗衣机的“水量”设置为50L，热水器的输出水温设置为40℃，然后将热水器输出的热水注入洗衣机。当注入热水的体积达到50L时，洗衣机自动停止注水。测得当时自来水的温度是15℃，注水前、后天然气表的示数分别是2365.89m3和2366.09m3，天然气的热值为3.2×107J/m3.。求：（1）热水器输出水的质量；（2）此过程中水吸收的热量；（3）天然气热水器的效率。
参考答案：1．（1）；（2）【解析】解：（1）由可得，10L水的质量为根据热量的计算公式可得，水吸收的热量为（2）不计热量损失，则Q放=Q吸由Q放=Vq可得，需要燃烧天然气的体积为答：（1）水吸收的热量为；（2）若不计热量损失，需要燃烧的天然气。2．（1）；（2）；（3）60%【解析】（1）100cm3可燃冰释放出的然气完全燃烧放出的热量为（2）水吸收的热量为（3）求该燃气灶的热效率为答：（1）100cm3可燃冰释放出的然气完全燃烧放出的热量为。（2）水吸收的热量为。（3）该燃气灶的热效率为60%。3．（1）；（2）；（3）60%【解析】解：（1）质量为0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量是（2）水质量是（3）氢燃料完全燃烧放出的热量转化为有用的机械能为氢燃料公交车的效率为答：（1）质量为0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量是；（2）水质量是；（3）氢燃料公交车的效率为。4．（1）3.57×106J；（2）0.17m3【解析】解：（1）1标准大气压下，水的沸点为100℃，即水的末温t=100℃，而水的初温t0=15℃，水吸收的热量Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×10kg×(100℃-15℃)=3.57×106J（2）天然气放出的热量Q放==7.14×106J天然气的体积答：（1）水吸收了多少热量是3.57×106J；（2）若天然气烧水时的效率为50%，则在上述条件中要把水加热至沸腾需要燃烧0.17m3的天然气。5．     4.2×106J；     75%【解析】解：（1））洗衣机中注入水的体积V水=40L=40×10-3m3水的质量为m水==1.0×103kg/m3×40×10-3m3=40kg水吸收的热量Q吸=cmt=4.2×103J/(kg•℃)×40kg×(40℃-15℃)=4.2×106J（2）天然气释放的能量Q=qV=3.5×107J/m3×(2366.05m3-2365.89m3)=5.6×106J该热水器的热效率η=×100%=×100%=75%（1）洗衣机中注入的自家自来水吸收的热量是4.2×106J；（2）该热水器的热效率约为75%。6．（1）4×103 N；（2）300 W；（3）35 %【解析】解：（1）高温高压气体对活塞产生的压力（2）该汽油机的功率是（3）该汽油机的效率是答：（1）高温高压气体对活塞产生的压力;（2）该汽油机的功率是300W；（3）该汽油机的效率是。7．（1）8.4×105J；（2）6×107t；（3）27%【解析】解：（1）防冻液的质量m=ρV=1×103kg/m3×4×10-3m3=4kg防冻液温度从汽车启动时的20℃升高50℃时吸收的热量Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×4kg×50℃=8.4×105J（2）内燃机效率提高1%，所以η2=η1+1%=29%+1%=30%因为W有用=ηqm，因为内燃机效率提高后有用功是相同的，所以每辆汽车η1qm1=η2qm2m2= 每辆汽车每年节约燃油所以全球可以节约的燃油Δm总=nΔm=1.0×109×0.06t=6×107t（3）汽车以100km/h速度匀速运动时，1min中内做的有用功W=Pt=69000W×60s=4.14×106J做一次功燃气的质量m燃气=ρ气V=1.25kg/m3×2.0×10-3m3=2.5×10-3kg因为空燃比是14∶1，所以做一次功消耗的汽油质量m汽油=2.5×10-3kg×=×10-3kg1min内汽油燃烧释放的热量Q=m汽油q=×10-3kg×4.6×107J/kg×2000≈1.53×107J此时汽车发动机的效率答：（1）当防冻液温度从汽车启动时的 20℃升高 50℃时吸收的热量是8.4×105J；（2）如果能把内燃机效率提高 1%，全球每年可以节约6×107t燃油；（3）此时汽车发动机的效率为27%。8．（1）8.4×106J；（2）0.5m3【解析】解：（1）热水器中水吸收的热量Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×40kg×(60℃-10℃)=8.4×106J（2）由Q吸=ηQ放=ηVq可得，需要完全燃烧天然气的体积答：（1）热水器中的水所吸收的热量是8.4×106J；（2）需要完全燃烧0.5m3的天然气。9．（1）；（2）87.5%【解析】解：（1）洗一次澡所用的水从热水器中吸收热量（2）该热水器使用时的热效率为答：（1）洗一次澡所用的水从热水器中吸收；（2）该热水器使用时的热效率为。10．（1）；（2）；（3）【解析】解：（1）完全燃烧燃油获得的能量为（2）当飞机以的速度匀速巡航时，由题意得飞机发动机的输出功率（3）飞机能达到的最大航程的有用功为则飞机发动机的效率答：（1）飞机发动机完全燃烧燃油获得的能量是。（2）当飞机以的速度匀速巡航时，飞机发动机的输出功率是。（3）飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是。11．（1）；（2）【解析】解：（1）煤完全燃烧产生的热量为（2）水在内吸收的热量为煤炉烧水时的热效率答：（1）煤完全燃烧产生的热量为。（2）煤炉烧水时的热效率为。12．（1）40℃；（2）8.4×106J；（3）0.2m3【解析】解：（1）这些水升高的温度Δt=t-t0=60℃-20℃=40℃（2）这些水吸收的热量Q吸=c水mΔt =4.2×103J/(kg·℃)×50kg×40℃=8.4×106J（3）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=8.4×106J加热这些水所需要天热气的体积答：（1）这些水升高的温度为40℃；（2）这些水吸收的热量为8.4×106J；（3）这些水吸收的热量相当于完全燃烧0.2m3的天然气所放出的热量。13．（1）1.25×105Pa；（2）3.6×107J；（3）30%【解析】解：（1）该车满载时静止在水平路面上时，对路面的压力为F=G，则该车满载时对路面的压强为（2）由可得，混凝土的质量为混凝土受到的重力为则将90 m3的混凝土输送到10m高的楼上，克服混凝土重力所做的功（3）此时混凝土泵车的机械效率是答：（1）该车满载时，静止在水平路面上，对路面的压强是1.25×105Pa；（2）克服混凝土重力所做的功是3.6×107J；（3）此时混凝土泵车的机械效率是30%。14．（1）3.36×105 J；（2）6.72×105 J；（3）50 %【解析】解：（1）水吸收的热量（2）酒精完全燃烧放出的热量是（3）酒精炉的效率答：（1）水吸收的热量是；（2）酒精完全燃烧放出的热量是；（3）酒精炉的效率。15．（1）5×1011J；（2）1.92×104kW；（3）1.08×105N，750km【解析】解：（1）燃油完全燃烧放出的热量Q=mq=1×104kg×5×107J/kg=5×1011J（2）由表中数据可知,飞机以400m/s的速度巡航时，所受牵引力Ff4=4.8×104N,则飞机发动机的输出功率P==Fv=fv=4.8×104N×400m/s=1.92×107W=1.92×104kW（3）由表中数据可知，所受阻力与速度的倍数的平方成正比，即故代入表中数值解得f=1.08×105N飞机的油量还有5.4×103kg，则Q′=m′q=5.4×103kg×5×107J/kg=2.7×1011J由η=得,有用功W=30%×Q′=30%×2.7×1011J=8.1×1010J则由W=Fs=fs可得s==7.5×105m=750km答：（1）飞机发动机完全燃烧104kg燃油放出的热量为5×1011J；（2）当飞机以400m/s的速度巡航时，飞机发动机的输出功率是1.92×104kW；（3）若以600m/s的速度巡航，则飞机的最多还能飞行750km。16．（1）8.4×107；（2）75；（3）600s【解析】解：（1）0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量Q＝mq＝0.6kg×1.4×108J/kg＝8.4×107J（2）水吸收的热量Q吸＝8.4×107J由Q吸＝cm△t得水升高的温度水温度会升高到（3）0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量为8.4×107J，公交车所做的功W＝Q放＝8.4×107J这些热量能让该公交车匀速行驶的时间答：（1）质量为0.6kg的氢燃料完全燃烧放出8.4×107J热量；（2）水温度会升高到75℃；（3）这些热量能让该公交车匀速行驶600s。17．（1）；（2）；（3）20%【解析】解：（1）燃油完全燃烧放出的热量（2）汽车牵引力做功汽车牵引力做功的功率（3）汽车发动机的效率答：（1）消耗的燃油完全燃烧放出的热量是；（2）汽车牵引力做功的功率是；（3）汽车发动机的效率是20%。18．（1）50kg；（2）5.25×106J；（3）82%【解析】解：（1）热水器输出水的体积V水=50L=0.05m3热水器输出水的质量m水=ρ水V水=1×103kg/m3×0.05m3=50kg（2）水吸收的热量Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃) ×50kg×(40℃-15℃) =5.25×106J（3）由前后天然气表的示数可得，燃烧天然气的体积V气=2366.09m3-2365.89m3=0.2m3天然气燃烧放出的热量Q放=Vq=0.2m3×3.2×107J/m3=6.4×106J该热水器的热效率答：（1）热水器输出水的质量为50kg；（2）此过程中水吸收的热量为5.25×106J；（3）天然气热水器的效率是82%。