2022九年级物理全册专项训练1热量的综合计算新版新人教版

专项训练一　热量的综合计算

1.小丽为了测试汽车发动机的效率,开车以60 km/h的平均速度行驶了120 km,用去汽油25 L,已知汽油的密度为0.7×103 kg/m3,热值为4.6×107 J/kg,发动机的功率为32.2 kW,则该汽车发动机的效率为(　　)

A.23.6% B.28.8%

C.36.5% D.38%

2.质量为1.4 kg的干木柴完全燃烧,所放出的热量为　　　　　　J,如果这些热量的50%被质量为50 kg的水吸收,则水的温度将升高　　　℃。[干木柴的热值为1.2×107 J/kg,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)] 

3.将焚烧生活垃圾放出的热量用来发电,是综合利用垃圾的一种方法。据资料显示,目前,全国每年城市生活垃圾约有1.6×108 t。焚烧1 t垃圾可放出1.5×1010 J热量,若我国每年的城市生活垃圾全部焚烧,则放出的热量是　　　　　　　J,这相当于　　　　kg煤炭完全燃烧放出的热量(煤炭的热值为3.0×107 J/kg)。 

4.某品牌太阳能热水器,水箱内有200 kg的水。水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。

(1)在阳光照射下,水的温度升高了10 ℃,求水吸收的热量。

(2)天气原因,水箱内200 kg的水,温度从90 ℃降低到50 ℃,和温度从30 ℃升高到80 ℃,水放出的热量与吸收的热量之比是多少?

5.天然气灶使用方便、经济环保,备受人们青睐。小明用天然气灶将一壶质量为3 kg、温度为20 ℃的水加热至90 ℃,用时约10 min。天然气的热值为3.5×107 J/m3,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。

(1)求该过程中水吸收的热量。

(2)若该过程天然气完全燃烧放出的热量60%被水吸收,则需要多少立方米的天然气?

6.一定气压下,某种晶体熔化成同温度液体时所吸收的热量与其质量之比叫该晶体的熔化热,用字母λ表示。在标准大气压下,用一个热效率为40%的酒精炉为热源,将50 g初温为0 ℃的冰全部熔化为0 ℃的水,共燃烧了14 g酒精,酒精的热值为3×107 J/kg。求:

(1)冰熔化过程中吸收的热量;

(2)在标准大气压下,冰的熔化热λ冰。

7.某柴油机的转速是600 r/min(每完成一个工作循环,飞轮转动2圈),活塞的横截面积是120 cm2,做功冲程中,燃气对活塞的平均压强是5×105 Pa,活塞移动的距离是30 cm。

(1)求做功冲程中,燃气对活塞的平均压力;

(2)求做功冲程中,平均压力做功的功率;

(3)设做功冲程中柴油完全燃烧,放出的热量是6×103 J,求该柴油机的效率。

8.水暖在暖气行业被称为最舒适的采暖方式。随着人们生活水平的提高,越来越多的家庭采用“水地暖”进行取暖。其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,通过地面以热传递方式向室内供热(如图所示)。

(1)某房间一段时间内循环流动的水质量为1 200 kg,进水温度为55 ℃,出水温度为40 ℃。这段时间里水向外界放出多少热量?[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]

(2)若该水暖的热效率为90%,这段时间要消耗多少天然气?(假设天然气完全燃烧,天然气的热值为7.2×107 J/m3)

(3)“水地暖”以水为媒介,利用了水的什么性质,请具体说明为什么要利用这一特性。

专项训练一　热量的综合计算

1.B　由v=可得,汽车行驶时间t==2h=7200s,发动机对汽车做的功W=Pt=32.2×103W×7200s=2.3184×108J,汽油完全燃烧放出的热量Q放=mq=ρVq=0.7×103kg/m3×25×10-3m3×4.6×107J/kg=8.05×108J;汽车发动机的效率η=×100%=×100%=28.8%。故选B。

2.解析干木柴放出的热量Q放=m干木柴q=1.4kg×1.2×107J/kg=1.68×107J,

由η=得,水吸收的热量Q吸=Q放η=1.68×107J×50%=8.4×106J,

由Q吸=cmΔt得,水升高的温度

Δt==40℃。

答案1.68×107　40

3.解析由题意可得,每年的生活垃圾全部焚烧放出的热量Q放=1.5×1010J/t×1.6×108t=2.4×1018J;根据题意可知,煤炭完全燃烧放出的热量Q放'=Q放=2.4×1018J,由Q放'=m煤q煤可得需要完全燃烧煤炭的质量m煤==8×1010kg。

答案2.4×1018　8×1010

4.解析(1)水吸收的热量

Q=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×200kg×10℃=8.4×106J。

(2)水降低温度放出热量与升高温度吸收热量之比为

Q放∶Q吸=c水m(t降-t0降)∶c水m(t0升-t升)

=(t降-t0降)∶(t0升-t升)

=(90℃-50℃)∶(80℃-30℃)

=4∶5。

答案(1)8.4×106 J　(2)4∶5

5.解析(1)将3kg、温度为20℃的水加热至90℃,根据Q吸=cm(t-t0)可得水吸收的热量

Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×3kg×(90℃-20℃)=8.82×105J。

(2)由η=×100%可得,天然气完全燃烧放出的热量Q放==1.47×106J

由Q放=Vq得,烧开这壶水需要天然气的体积V==4.2×10-2m3。

答案(1)8.82×105 J　(2)4.2×10-2 m3

6.解析(1)14g酒精完全燃烧放出的热量

Q放=qm'=3×107J/kg×0.014kg=4.2×105J

由η=可得,冰熔化成水共吸收热量

Q吸=Q放×η=4.2×105J×40%=1.68×105J。

(2)冰的熔化热

λ冰==3.36×106J/kg。

答案(1)1.68×105 J　(2)3.36×106 J/kg

7.解析(1)由p=可得,燃气对活塞的平均压力F=pS=5×105Pa×120×10-4m2=6000N。

(2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功W1=Fs=6000N×30×10-2m=1800J,飞轮转速600r/min=10r/s,因为一个工作循环飞轮转2圈,完成4个冲程,做功一次,所以每秒共有5个工作循环,对外做功5次,该柴油机每秒做的功W=5×1800J=9000J,平均压力做功的功率为P==9000W。

(3)已知做功冲程中柴油完全燃烧,放出的热量是6×103J,则柴油机的效率η=×100%=×100%=30%。

答案(1)6 000 N　(2)9 000 W　(3)30%

8.解析(1)水放出的热量

Q水放=cm水(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×1200kg×(55℃-40℃)=7.56×107J。

(2)由η=得,天然气需要放出的热量

Q放==8.4×107J

由Q放=Vq得天然气的体积

V==1.17m3。

(3)由Q=cmΔt可知,由于水的比热容较大,在温度变化量Δt一定时,相等质量的水释放的热量较多。

答案(1)7.56×107 J　(2)1.17 m3　(3)见解析