还剩29页未读，
继续阅读
尖子生专用2020中考物理挑战压轴题专题03热学含解析
展开
压轴题03 热学
1．煤、石油、天然气的过量开采使人类面临能源危机。某县在冬季利用地热能为用户取暖，当地有一口自喷状态的地热井，出水温度为90℃ ，出水流量为150 m3/h。求：
(1)求每小时流出的水的质量是多少kg？
(2)地热水温度降低到50℃ ，所放出的热量；
(3)这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热，且天然气蒸汽锅炉的热效率为90%，那么利用上述地热能供暖一小时可以节约多少天然气？[已知ρ水=1. 0×103 kg/m3，c水=4.2×103 J/（kg·℃），天然气的热值q为4×103J/ m3]
【答案】(1) 1.5×l05kg；(2)2.52×1010J；(3)700m3
【解析】
【分析】
【详解】
(1)每小时流出水的体积
V=150 m3/h×1h=150m3
每小时流出水的质量
m=ρ水V=1.0×l03kg/m3×150m3=1.5×l05kg
(2)水放出的热量
Q水放=c水mΔt=4.2×l03J/(kg·℃)×1.5×l05kg×(90℃-50℃)=2.52×1010J
(3)这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热，则
Q有用=Q水放=2.52×1010J
天然气需要放出的热量
Q放==2.8×1010J
天然气的体积
V==700m3
答：(1)每小时流出的水是1.5×l05kg；
(2)每小时流出的地热水温度降低到50℃所放出的热量为2.52×1010J；
(3)利用上述地热能供暖一小时可以节约700m3的天然气。
2．某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为S0cm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是L0mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为P0kPa，飞轮1s转动N0周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦与机器散热），1h消耗汽油V0L（汽油密度为ρ0kg/m3汽油热值为q0J/kg），求：
（1）汽油机的功率；
（2）汽油机的效率。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】
（1）由得，一次做功为：
；
飞轮转动两周做一次功，则不计摩擦与机器散热时，汽油机的功率为：
；
（2）1h所消耗汽油释放的热量为：
；
汽油机的效率为；
。
3．某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为S，一个冲程中活塞在气缸中移动的距离是L．满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为P，t时间内曲轴转动N圈、消耗汽油的体积为V．已知汽油的密度为ρ，汽油的热值为q，不考虑大气压对计算的影响，不计摩擦损失．求满负荷工作时：
（1）这种汽油机做功冲程中燃气对活塞的平均压力
（2）这种汽油机做功的功率．
（3）这种汽油机把内能转化为机械能的效率．
【答案】（1）PS （2）（3）
【解析】
【分析】
（1）根据p=求出平均压力；
（2）曲轴每转2圈对外做功一次，求出时间t内做功的次数，根据W=FL求出一次做的功，根据P=求出功率；
（3）根据Q=mq=ρVq求出汽油燃烧放出的热量，再根据η=求出热机效率．
【详解】
（1）由p=得：
燃气对活塞的平均压力：
F=PS；
（2）t时间内曲轴转动N圈，所以做功的次数为n=，
t时间内做的总功：
W总=×F×L=×PS×L；
汽油机做功的功率：
P===；
（3）汽油燃烧放出的热量：
Q=mq=ρVq，
汽油机把内能转化为机械能的效率：
η=×100%=×100%=×100%．
答：（1）燃气对活塞的平均压力PS；
（2）汽油机做功的功率；
（3）汽油机把内能转化为机械能的效率×100%．
【点评】
此题主要考查的是学生对压强、功、热值、密度、热机效率计算公式的理解和掌握，基础性题目．
4．太阳能热水器被广泛应用于现代生活，即节约了能源，又能保护环境。下表提供的是一装满水的太阳能热水器在太阳照射下的相关信息。请根据表中信息解答下列问题：
太阳照射时间/h
太阳能转换为水的内能的效率
热水器最大水容量/L
10
50%
100
水升高的温度/℃
水的比热容/[]
水的密度/[]
60
4.2×103
1.0×103
(1)热水器中的水增加的内能；
(2)此次热水器接收到的太阳能如果由燃气燃烧来提供，那么需要多少燃气？（燃气的热值为4.2×107J/kg）
【答案】(1)；(2)
【解析】
【分析】
【详解】
(1)水的体积
V=100L=0.1 m3
由得，热水器中水的质量
热水器中的水增加的内能
(2)由可得此次热水器接收的太阳能
由题知
根据Q放= mq可得，这些太阳能由燃气提供时可节约的燃气
答：(1)热水器中的水增加的内能；
(2)此次热水器接收到的太阳能如果由燃气燃烧来提供，那么需要1.2kg燃气。
5．某市部分公交车用天然液化气为燃料，其主要成分就是甲烷，热值为3.6×107J/m3。如果一辆公交车满载乘客时总质量是6t，那么10m3甲烷气体完全燃烧产生的能量可供公交车满载时以36km/h的速度匀速行驶100min。匀速行驶中公交车受到的平均阻力为车重的0.05倍，求：
(1)这段时间内公交车牵引力做功的功率；
(2)若10m3的甲烷气体完全燃烧所产生的热量被水完全吸收，可将多少千克在一标准大气压下的水从20℃加热到刚好沸腾；[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
(3)这段时间内公交车发动机的效率是多大?
【答案】(1)3×104W；(2)857.1kg；(3)50%
【解析】
【详解】
(1)公交车满载时的重力
G总=m总g=6×103kg×10N/kg=6×104N
公交车匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，公交车受到的牵引力
F=f=0.05G总=0.05×6×104N=3000N
公交车匀速行驶的速度
v=36km/h=10m/s
这段时间内公交车牵引力所做功的功率
3000N×10m/s=3×104W
(2)10m3的甲烷气体完全燃烧所产生的能量
Q放=Vq=10m3×3.6×107J/m3=3.6×108J
水吸收的热量
Q吸=Q放=3.6×108J
加热水的质量
=≈857.1kg
(3)这段时间内公交车牵引力所做的功
W=Pt′=3×104W×100×60s=1.8×108J
这段时间内公交车发动机的效率
答：(1)这段时间内公交车牵引力所做功的功率为3×104W；
(2)若10m3的甲烷气体完全燃烧所产生的能量被水完全吸收，能将857.1kg的水从0℃加热到刚沸腾；
(3)这段时间内公交车发动机的效率是50%。
6．为“打造宜居之城，建设美丽无为”争创省级文明城市，无为县加入垃圾分类试点城市。分类标准：按照可回收物、有害垃圾、餐厨垃圾、其他垃圾“四分法”。垃圾分类看似是小事，但与生活质量，资源节约密不可分。据测算1吨垃圾用于发电可产生300kW·h的电能。
(1)1吨垃圾产生的电量相当于完全燃烧多少千克的煤？（q煤=3×107J/kg）
(2)有一辆汽车重1.2×104 N，摩擦力是车重的0.1倍，10吨这样的垃圾可以使该车匀速运动多少千米？（不计能量损失）
【答案】（1）36kg；（2）9000km
【解析】
【详解】
(1)由题意可知，1吨垃圾产生的电量是
可知，那么完成燃烧煤的质量是
(2)10吨这样的垃圾产生的电能是
汽车的驱动力大小是
那么10吨这样的垃圾可以使该车匀速运动的路程是
答：(1)1吨垃圾产生的电量相当于完全燃烧36kg的煤；(2)10吨这样的垃圾可以使该车匀速运动路程是9000km。
7．如图是一辆警车。空车质量为2.72t。某次执行任务时警车以108 km/h的速度沿水平路面匀速直线行驶时的输出功率为60kW（g取10 N/kg）。求：
(1)车上警察的总质量为280 kg，轮胎与路面接触的总面积为1 000 cm2，车静止时对水平路面的压强是多少？
(2)警车以108 km/h的速度水平匀速直线行驶时，所受阻力是多少？
(3)若警车发动机的效率为40%，警车以60 kW的输出功率行驶 10 min，消耗多少千克的柴油？（柴油的热值取4.0×107 J/kg）
【答案】(1) 3×105Pa；(2) 2×103N；(3)2.25kg
【解析】
【详解】
(1)警车的总质量是
车静止时对水平路面的压力是
轮胎与路面接触的总面积为
车静止时对水平路面的压强是
(2)警车的速度
警车以这个速度水平匀速直线行驶时，所受阻力是
(3)警车以60 kW的输出功率行驶 10 min，所做的有用功是
根据热机的效率公式可得
这些柴油的质量是
答：(1)车静止时对水平路面的压强是；(2)警车以108 km/h的速度水平匀速直线行驶时，所受阻力是；(3)若警车发动机的效率为40%，警车以60 kW的输出功率行驶 10 min，消耗柴油的质量是。
8．如图甲所示为大家常见的普通煤炉，通过燃烧煤将壶中的水进行加热。为提高煤炉效率，某大学创意小组设计了双加热煤炉，如图乙所示，在炉壁的夹层中也加入水，在给壶中水加热的同时，也给炉壁夹层中的水加热。现在1标准大气压下，壶中装有质量为4.5kg温度为20℃的水，己知q煤＝3×107J/kg，c水＝4.2×103J/(kg•℃)，求：
(1)如果烧开壶中的水，需要吸收多少热量？
(2)已知甲图煤炉烧水效率为28%，若用甲图煤炉烧开壶中的水，需要完全燃烧煤的质量是多少？
(3)在乙图煤炉加热过程中，在消耗等量煤的情况下，除烧开壶中的水外，还可把炉壁夹层中10kg的水从20℃加热至40℃，则改进后乙图煤炉的烧水效率是多大？
【答案】(1)1.512×106J；(2)0.18kg；(3)43.56%。
【解析】
【分析】
(1)知道水的质量、水的初温和末温、水的比热容，利用吸热公式求水吸收的热量；
(2)知道普通煤炉的烧水效率，利用可得煤完全燃烧放出的热量；已知煤的热值，利用可得普通煤炉完全燃烧煤的质量；
(3)由题知，双加热煤炉还可额外把炉壁间10kg水从20℃加热至40℃，根据吸热公式求出炉壁间水吸收的热量；由题意可知，壶内水吸收热量不变，则可求出双加热煤炉中水吸收的总热量（有用能量）；由题意可知，双加热煤炉中煤完全燃烧放出的热量不变，再利用效率公式求出改进后乙图煤炉的烧水效率。
【详解】
(1)1标准大气压下水的沸点为100℃，把壶内20℃，4.5kg水烧开，水吸收的热量：
；
(2)普通煤炉的烧水效率为28%，由可得煤完全燃烧放出的热量：
Q放＝＝＝5.4×106J，
由可得需要完全燃烧煤的质量：
m煤＝＝＝0.18kg；
(3)改进后乙图双加热煤炉还可额外把炉壁间10kg水从20℃加热至40℃，则炉壁间水吸收的热量：
，
而壶内水的初温、末温以及质量均不变，则壶内水吸收热量不变，则双加热煤炉中水吸收的总热量：
，
由题意可知，双加热煤炉与普通煤炉消耗煤的质量相等，则这些煤完全燃烧放出的热量不变，则双加热煤炉的烧水效率：
η′＝＝×100%≈43.56%。
答：(1)如果烧开壶中的水，需要吸收1.512×106J热量；(2)需要完全燃烧煤的质量是0.18kg；(3)改进后乙图煤炉的烧水效率是43.56%。
9．太阳能热水器把太阳能转化为内能，某品牌太阳能热水器每小时平均接收4.2×106J的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为50kg、初温为20℃的水温度升高了40℃，求：
（1）热水器中的水吸收的热量Q；[ c水=4.2×103J/（kg·℃）]
（2）热水器5小时内接收到的太阳能E；
（3）热水器的效率；
（4）若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧多少千克煤气？（q煤=4.2×107J/kg，假设煤气燃烧放出的热量全部被水吸收）
【答案】（1）8.4×106J（2）2.1×107J（3）40%（4）0.2kg
【解析】
【详解】
(1)可知热水器中的水吸收的热量是
(2)由题意可知，热水器5小时内接收到的太阳能是
(3)由上述可知，热水器的效率是
(4)设需要完全燃烧煤气的质量是，则这些煤气放出的热量是，由于煤气燃烧放出的热量全部被水吸收，即，可求得煤气的质量是
答：(1)热水器中的水吸收的热量是；
(2)热水器5小时内接收到的太阳能是；
(3)热水器的效率是；
(4)若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧煤气质量是。
10．混合动力汽车具有节能、低排放等优点，成为汽车研究与开发领域的重点，某新型混合动力汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池向车轮输送能量，当需要高速行驶或蓄电池电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电，车速与所受阻力的关系如图所示，在某次测试中，蓄电池储存的电能为5.12×108J，由内燃机提供能量，汽车以50km/h的速度匀速行驶了0.5h，同时蓄电池的电能增加了10%，求：
（1）汽车牵引力做的功；
（2）若所用燃料的热值为4.5×107J/kg，测试过程中消耗8kg燃料（假设燃料完全燃烧），则放出的总热量是多少？
（3）内燃机的效率．
【答案】（1）1×108J（2）3.6×108J （3）42﹪
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由图可知，汽车牵引力F=f=4000N，通过的距离为s = vt = 50km/h×0.5h =25km = 2．5×104m，汽车牵引力做的功W =Fs= 4000N×2.5×104 m = 1×108J；
（2）放出的总热量是Q =qm= 4.5×107 J/kg×8kg = 3.6×108J；
（3）蓄电池内能增加量ΔE=10%×5．12×108=0．512×108J，内燃机的效率．
11．认识自然，亲近自然．初春学校组织学生到桂东北的猫儿山山脚下一农庄进行社会实践活动，小明携带一个质量为1kg的合金锅、一台如图所示的便携式丁烷气炉（内置一瓶新的燃气，参数如表格所示），爱探究的小明通过手机上网查到便携式燃气炉的热效率为30%，丁烷气体的燃烧效率为90%、野炊地水的温度为25℃，当地气压为1标准大气压．[水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），锅的比热容为0.8×103J/（kg·℃）]
（1）完全燃烧0.1kg的丁烷气体可以放出多少焦耳的热量?
（2）需多少焦耳的热量，才能使合金锅内2kg的水温度升高50℃?
（3）如果燃气炉以最大火力工作，一瓶燃气最多能持续燃烧1.4h，这样能够把质量为多少千克的水烧开?
品名
便携式丁烷气炉
质量
1.88kg（不含气瓶）
型号
WZL-168-A
尺寸
343×284×113mm
用途
野外用
点火方式
电子点火
使用燃气
液化丁烷气
燃气消耗量
150g/h（最大火力时）
气瓶规格（尺寸/容量）
品名
总质量
净质量
主要成分
热值
神州
354g
350g
丁烷
9×107J/kg
【答案】（1）9×106J（2）4.2×105J（3）16.2kg
【解析】
【详解】
(1)完全燃烧0.1kg的丁烷气体可以放出的热量：
Q放=mq=0.1kg×9×107J/kg=9×106J；
(2)使合金锅内2kg的水温度升高50℃吸收的热量：
Q吸1=c1m1△t=4.2×103J/（kg•℃）×2kg×50℃=4.2×105J；
(3)燃气炉以最大火力工作时，燃气消耗的质量为：
m气=0.15kg/h×1.4h=0.21kg，
由题知，丁烷气体的燃烧效率为90%，则燃气燃烧时所放出的热量：
Q1=Q放×90%=m气q×90%=9×107J/kg×0.21kg×90%=1.701×107J，
又知道便携式燃气炉将其燃气燃烧所放出能量的30%供给水加热，则水吸收的热量：
Q2=Q1×30%=1.701×107J×30%=5.103×106J，
由Q吸=cm△t得能烧开水的质量：
m水===16.2kg．
答：(1)完全燃烧0.1kg的丁烷气体可以放出9×106J的热量；
(2)需4.2×105J的热量，才能使合金锅内2kg的水温度升高50℃；
(3)如果燃气炉以最大火力工作，一瓶燃气最多能持续燃烧1.4h，这样能够把质量为16.2kg的水烧开．
12．某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为Sm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是Lm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为PkPa，飞轮1s转动N周，当汽油机满负荷工作时(不计摩擦与机器散热)，1h消耗汽油VL(汽油密度为ρkg/m3，汽油热值为qJ/kg)求：
(1)汽油机的功率；
(2)汽油机的效率．
【答案】(1) 500pSLN W；(2)．
【解析】
【详解】
(1)燃气对活塞的平均压力
F=p×103Pa×Sm2=pS×103 N，
一个做功冲程中燃气对活塞做的功
W=FL=pSL×103 J，
飞轮每转两圈对外做功一次，所以1s内飞轮转N周，对外做功次，所以1s内，燃气对活塞做的总功
W总=W×= pSL×103×J= 500pSLN J，
汽油机的功率
P==500pSLN W；
(2)消耗VL汽油放出的热量
Q放=m汽油q汽油=ρ汽油V汽油q汽油=ρVq×10-3J，
汽油机1h做的功
W总1=P×3600s=1.8×106pSLN J，
汽油机的效率
η=．
答：(1)汽油机的功率是500pSLN W；
(2)汽油机的效率是．
13．晓欣同学看到一些小汽车的尾部都标有“0.8”、“1.6”、“1.8”或“2.0”等字样，他上网查询得知这是汽车发动机“排气量”的数值。所谓排气量就是发动机汽缸的工作容积，是指所有汽缸内活塞从下止点到达上止点所扫过的容积之和。一般情况下发动机的“排气量”越大，功率越大。汽车发动机每一个工作循环要经历四个冲程，带动曲轴转动 2周。现有一辆小轿车发动机排气量为V L，最大功率为P kW，当该发动机以最大功率工作时间为tmin 时，曲轴的转速为n r/min。汽油机工作时的最佳空燃比（即空气和燃油的质量比）为k:1，若发动机在最大功率时汽油和空气的混合密度为ρ kg/m3, 汽油的热值为q J/kg。请计算：这台发动机在最大功率时的热机效率。
【答案】×100%。
【解析】
【详解】
这台发动机在最大功率时1min内发动机做的有用功：
W有=P×103W×60s=6P×104J，
热机每个工作循环曲轴转两圈，在1min内转动nr，吸入汽油和空气的混合气次，
汽油机工作时的最佳空燃比（即空气和燃油的质量比）k:1，
汽油占其中的，
1min内发动机消耗汽油的质量为：
m=ρV=ρkg/m3×V×10-3m3××=×10-3kg，
1min内汽油完全燃烧放出的热量：
W总=×10-3kg×qJ/kg=×10-3J，
这台发动机在最大功率时的热机效率：
η= =×100%。
答：这台发动机在最大功率时的热机效率为×100%。
14．某小型汽油发电机外形如图所示，其实质是利用一个汽油机带动一个发电机来发电．该发种电机铭牌部分数据如下表所示，根据表中的数据求：
发动机（汽油机）
发电机
型号
XGQF5.0
型号
XGQF5.0
额定功率8.3kW
额定输出功率5kW
噪声
73db
额定输出电压220V
连续运行时间8h
额定频率
50Hz
强制水冷四冲程
自动电压保护
（1）在允许的连续运行时间内，发电机以额定功率输出，能够提供的电能是多少度？
（2）已知汽油的热值是q＝4.6×l07J/kg，密度是0.71×103kg/m3，设该汽油机的效率为35%，则该汽油发电机油箱的容积至少需要多大？
（3）汽油发电机将内能转化为电能的效率是多少？
【答案】（1）40（2）20.9L（3）21.1%
【解析】
【分析】
(1)已知发电机的额定功率和连续工作时间，根据公式的变式，可求发电机能够提供的电能；
(2)已知汽油的热值和效率，根据公式可求消耗的汽油体积；
(3)先计算出1小时产生的电能，已知产生的电能和机械能，二者之比就是汽油发电机将内能转化为电能的效率。
【详解】
(1)发电机能够提供的电能
故能够提供的电能是40度。
(2)根据，，得，汽油机的效率
则油箱的最小容积：
故油箱的最小容积为20.9L。
(3)汽油发电机将内能转化为电能的效率
则汽油发电机将内能转化为电能的效率为21.1%。
答：(1)在允许的连续运行时间内，发电机以额定功率输出，能够提供的电能是40度；
(2)该汽油发电机油箱的容积至少需要20.9L；
(3)汽油发电机将内能转化为电能的效率是21.1%。
15．下图是某型号家用洗碗机的外形图，其部分参数如下表所示。这种洗碗机标准洗涤的工作过程是：先打开进水阀使水箱内进水，再通过电加热管将水箱内的水加热至设定温度，然后电动机带动水泵将水箱中的热水抽出，通过喷水管冲洗洗碗机内的餐具。
额定电压
频率
设定水温
220V
50Hz
70℃
（1）若某次标准洗涤时先打开进水阀使水箱内进水10kg，再通过电加热管将进水加热，吸收了2.1×106J的热量后加热到了设定的水温，则进入水箱中的水的初温是多少？（c水＝4.2×103J/（kg•℃））
（2）若本次标准洗涤时电加热管的加热效率是87.5%，加热时间为25min，则电加热管的加热功率是多少W？
（3）若本次标准洗涤整个工作过程共用时75min，共消耗的电能是0.8kW•h，则洗碗机内的电动机功率大约是多少W？
【答案】（1）20℃；（2）1600W；（3）160W
【解析】
分析：（1）知道水吸收的热量、水的质量、末温以及比热容，根据求出水的初温；
（2）利用求出电加热管消耗的电能，再根据求出电加热管的功率；
（3）根据消耗的总电能及电加热管消耗的电能求出电动机消耗的电能，由求得电动机的功率。
解答：（1）由可得，水箱中水的初温：；
（2）由可得，电加热管消耗的电能：，电加热管的功率：；
（3）洗碗机总共消耗的电能：，电动机工作时消耗的电能：；电动机的功率：。
答：（1）进入水箱中的水的初温是20℃；
（2）电加热管的加热功率是1600W；
（3）洗碗机内的电动机功率大约是160W。
【点睛】本题是有关电热的综合计算题目，涉及到吸热公式、电功公式、效率公式、电功率公式的应用，正确的计算出电动机消耗的电能和工作时间是关键。
16．如图是某家用电热水器的简化电路图，温控开关S可根据水温自动切换加热和保温两种状态，R1、R2是发热电阻，热水器主要参数如下表。[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）]
额定电压
220V
加热功率
2000W
容积
30L
保温功率
800W
（1）R2的阻值为多大；
（2）水箱中装满初温为25℃的水，加热使温度升高到55℃，水需要吸收多少热量；
（3）在上述加热状态下，热水器正常工作35min需消耗多少电能？加热效率是多少。
【答案】（1）36.3Ω；（2）3.78×106J；（3）4.2×106J， 90%。
【解析】
【详解】
（1）当开关S跳至a触点位置时，只有电阻R1接入电路，电阻值较小，根据可知，此时电功率较大，电热水器处于加热状态，由可知，R1的阻值：，当开关S跳至b触点位置时，两电阻串联，总电阻较大，电功率较小，电热水器处于保温状态，则保温功率：，即：800W＝，
解得R2＝36.3Ω；
（2）已知电热水器的容积V＝30L＝30dm3＝0.03m3，
由可知，水的质量：
m＝ρV＝1.0×103kg/m3×0.03m3＝30kg，
水吸收的热量：
Q＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×30kg×（55℃﹣25℃）＝3.78×106J；
（3）由可得，加热状态下，热水器正常工作35min需消耗电能：
W＝P加热t＝2000W×35×60s＝4.2×106J。
加热效率：。
答：（1）R2的阻值为36.3Ω；
（2）水箱中装满初温为25℃的水，加热使温度升高到55℃，水需要吸收3.78×106J的热量；
（3）在上述加热状态下，热水器正常工作35min需消耗4.2×106J电能，加热效率是90%。
17．图中是某太阳能热水器，向其中注入5L的水，阳光照射—段时间后，水温从10℃升高到50℃。水的比热容是4.2×103J/(kg·℃,水的密度是1.0×103kg/m3)。试求：
(1)这段时间内该热水器中水吸收的热量是多少？
(2) 如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧多少m3的天然气；（天然气的热值为8.4×l07J/m3，天然气完全燃烧放出的热量全部给水吸收）
(3)如果这些水改由一个加热功率为1000W的电加热器来加热，要使水温从10℃升高到50℃需要加热35分钟，则这个电加热器的加热效率是多少？
【答案】(1)这段时间该热水器中的水吸收的热量为8.4×105J；
(2) 如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧0.01m3；
(3) 这个电加热器的加热效率是40%。
【解析】
【详解】
解答：
(1)水的质量是：m=ρV=1×103kg/m3×5×10-3m3=5kg；
水吸收的热量：Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg⋅℃)×5kg×(50℃-10℃)=8.4×105J；
(2) 由题意可知，Q放=Q吸=8.4×105J，
则由Q放=Vq得需要完全燃烧天然气的体积：V=Q放q=8.4×105J8.4×107J/m3=0.01m3；
(3) 电加热器加热产生的热量是：Q=Pt=1000W×35×60s=2.1×106J；
电加热器的加热效率是：η=Q吸Q×100%=8.4×105J2.1×106J×100%=40%。
答：(1)这段时间该热水器中的水吸收的热量为8.4×105J；
(2) 如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧0.01m3；
(3) 这个电加热器的加热效率是40%。
18．在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中，用酒精灯给烧杯中的水加热，烧杯中盛有20 ℃、质量为100 g的水，在一个标准大气压下加热至沸腾，假如完全燃烧酒精3 g。[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，酒精的热值为3.0×107J/kg] 求：
(1)水吸收的热量是多少？
(2)此过程中酒精灯烧水的热效率。
(3)若改用功率为200瓦的热得快加热到沸腾，至少要加热多长时间。
【答案】；；
【解析】
【详解】
(1)一个标准大气压下水的沸点为100℃，即需将水加热至100℃，水吸收的热量：
，
(2)3g酒精完全燃烧释放的热量：；
酒精灯烧水的热效率：；
(3) 若改用功率为200瓦的热得快加热到沸腾，至少要加热：。
答案：；；。
19．西安市部分公交车用天然液化气为燃料，其主要成分就是甲烷，热值为3.6×107 J/m3．如果一辆公交车满载乘客时总质量是6×103 kg，那么10 m3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100 min．匀速行驶中公交车受到的平均阻力为车重的0.05倍，（g取10 N/kg）求：
（1）这段时间内公交车牵引力所做功的功率．
（2）若10 m3的甲烷气体完全燃烧所产生的能量被水完全吸收，则能将多少千克的水从0 ℃加热到刚沸腾．[c水=4.2×103 J/（kg·℃），结果保留一位小数]
（3）这段时间内公交车发动机的效率是多大?
【答案】3×104 W1071.450%
【解析】
解答：（1）公交车满载时的重力：G总＝m总g＝6×103kg×10N/kg＝6×104N，因公交车匀速行驶时处于平衡状态是，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，公交车受到的牵引力：F＝f＝0.05G总＝0.05×6×104N＝3000N，公交车匀速行驶的速度：v＝36km/h＝10m/s，这段时间内公交车牵引力所做功的功率：P＝＝Fv＝3000N×10m/s＝3×104W；（2）10m3的甲烷气体完全燃烧所产生的能量：Q放＝Vq＝10m3×3.6×107J/m3＝3.6×108J，由题知，水吸收的热量Q吸＝Q放＝3.6×108J，标准大气压下水的沸点为100℃，由Q吸＝cm可得，加热水的质量： m＝≈1071.4kg；（3）由P可得，这段时间内公交车牵引力所做的功：W＝Pt′＝3×104W×100×60s＝1.8×108J，这段时间内公交车发动机的效率：η＝×100%＝×100%＝50%．
点睛：（1）知道公交车满载乘客时的总质量，利用G＝mg求其总重力，公交车匀速行驶时处于平衡状态是，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，二力大小相等，根据F＝f＝0.05G求出牵引力的大小，又知道公交车行驶的速度，利用P＝＝Fv求这段时间内公交车牵引力所做功的功率；（2）利用Q放＝Vq求10m3的甲烷气体完全燃烧所产生的能量，而水吸收的热量Q吸＝Q放，知道水的初温和末温，再利用Q吸＝cm求水的质量；（3）利用W＝Pt求这段时间内公交车牵引力所做功，再利用效率公式η＝求这段时间内公交车发动机的效率．
20．如图为汽油机做功冲程的示意图，若某型号单缸四冲程汽油机的活塞直径为60mm（面积近似取S＝3.0×10﹣3m2），活塞冲程长度为L＝0.06m，某种工作状态下做功冲程燃气的平均压强为p＝1.0×106 Pa，活塞以n＝1 380次/min做往复运动．
（1）汽油机1min对外做功_____次．
（2）汽油机在此工作状态下的功率是多少_______？
（3）如果此工作状态下每分钟消耗20g汽油，那么汽油机把内能转化为机械能的效率是多少______？（q汽油＝4.6×107J/kg，不计摩擦）
【答案】6902070W13.5％
【解析】
(1)燃气对活塞的压力为:
一次做功为:
活塞以n＝1 380次/min作往复运动,则活塞每分钟做次
则一分钟所做的总功为:
汽油机在此工作状态下的功率为:
(2)每分钟汽油燃烧释放的热量为:
内能转化为机械能的效率:
故答案为：690 2070W 13.5％
【点睛】(1)功就等于燃气对活塞的压力和活塞冲程长度的乘积,求出做功一次所做的功乘以次数,就是一分钟做的功,再除以时间就是功率.
(2)求出燃料燃烧时得到的内能,用得出,再求出每分钟转化的机械能即可．
21．如图甲是某学校使用的电开水器，乙图是简化电路（R1、R2都是加热电阻）．当加入冷水后，开关接1位置，电开水器处于加热状态，将水烧开后，开关自动跳转到2位置，电开水器处于保湿状态，电开水器额定电压为220V，容量为50L，加热功率为5.5kW．[c水=4.2×103J/（kg•℃）]，求：
（1）R1的电阻；
（2）将水箱装满20℃的水加热到沸腾（标准大气压下），水吸收的热量；
（3）加满水烧开后，电开水器处于保温状态时，若无人接水，水每分钟放出的热量为6×104J，为保持水温不变，计算电阻R2的阻值．
【答案】（1）R1的电阻为8.8Ω；（2）将水箱装满20℃的水加热到沸腾（标准大气压下），水吸收的热量为1.68×107J；（3）为保持水温不变，电阻R2的阻值为39.6Ω．
【解析】
试题分析：
解：（1）S接1时，电路为1的简单电路，电路中的总电阻最小，电功率最大，饮水机处于加热状态；
由可得，=8.8Ω．
（2）水的体积：V=50L=50dm3=0.05m3，由ρ=m/V可得，水的质量：m=ρV=1.0×103kg/m3×0.05m3=50kg，
水吸收的热量：Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg•℃）×50kg×（100℃﹣20℃）=1.68×107J．
（3）若无人接水，水每分钟放出的热量为6×104J，则根据W=t得：R=t=×60s=48.4Ω，
当S接2时，两电阻串联，饮水机处于保温状态；R2=R﹣R1=48.4Ω﹣8.8Ω=39.6Ω．
答：（1）R1的电阻R为8.8Ω；（2）将水箱装满20℃的水加热到沸腾（标准大气压下），水吸收的热量为1.68×107J；（3）为保持水温不变，电阻R2的阻值为39.6Ω．
考点：密度、热量、电功和电功率的计算
22．认识自然，亲近自然。初春学校组织学生到桂东北的猫儿山山脚下一农庄进行社会实践活动，小明携带一个质量为1kg的合金锅、一台如图甲所示的便携式丁烷气炉（内置一瓶新的燃气，参数如表格所示），爱探究的小明通过手机上网查到便携式燃气炉的热效率为30%，丁烷气体的燃烧效率为90%，野炊地水的沸点为96℃，测出当地水的温度为26℃，[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），锅的比热容为0.8×103J/（kg•℃）]
品名
便携式丁烷气炉
质量
1.88kg（不含气瓶）
型号
WZL.168．A
尺寸
343×284×113mm
用途
野外用
点火方式
电子点火
使用燃气
液化丁烷气
燃气消耗量
150g/h（最大火力时）
气瓶规格（尺寸/容量）
品名
总质量
净质量
主要成份
热值
神州
354g
250g
丁烷
9×107J/kg
（1）完全燃烧0.1kg的丁烷气体可以放出多少焦耳的热量？
（2）需多少焦耳的热量，才能使合金锅内2kg的水温度升高50℃？
（3）如果燃气炉以最大火力工作，一瓶燃气最多能持续燃烧1.4h，这样能够把质量为多少千克的水烧开？（最后结果保留1位小数）。
【答案】（1）9×106J；（2）4.2×105J；（3）17.4kg。
【解析】
【详解】
（1）完全燃烧0.1kg的丁烷气体可以放出的热量：；
（2）使合金锅内2kg的水温度升高50℃吸收的热量：；
（3）燃气炉以最大火力工作时，燃气消耗的质量为，
由题知，丁烷气体的燃烧效率为90%，则燃气燃烧时所放出的热量：
又知道便携式燃气炉将其燃气燃烧所放出能量的30%供给水加热，则水吸收的热量：，
由 得能烧开水的质量：
答：9×106J； 4.2×105J；17.4kg。
23．2017年6月10日，作为中国大陆核电的发源地﹣﹣秦山核电基地安全运行100堆年（一座核反应堆运行一年为一堆年）．从被誉为“国之光荣”的秦山核电站1991年12月15日投入运行开始，秦山核电基地一直保持安全稳定运行，目前每分钟的安全发电量相当于少消耗烟煤13.0t，减排二氧化碳约40.6t，二氧化硫约0.2t，氮氧化物约0.8t．秦山核电基地目前共有9台运行机组，年发电量约500亿千瓦时，是目前我国核电机组数量最多、堆型品种最丰富、装机容量最大的核电基地．[下列（1）（2）题答案用科学记数法表示]
（1）13.0t烟煤如果完全燃烧，放出的热量为多少J．（烟煤的热值为2.9×107J/kg）．
（2）假设13.0t烟煤在煤炉中完全燃烧，放出的热量部分被水吸收，可以使4×105kg的水从20℃升高到100℃，求水吸收的热量为多少J．[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
（3）求煤炉加热水的热效率．[第（3）题结果保留两位有效数字]
【答案】（1）3.77×1011J；（2）1.344×1011J；（3）36%．
【解析】
【分析】
1）应用热值公式Q＝mq可以求出煤气完全燃烧释放的热量；
（2）根据吸热公式Q＝cm△t就可算出水吸收的热量；
（3）由效率公式可以求出煤气灶烧水的效率．
【详解】
（1）13.0t烟煤如果完全燃烧，放出的热量：
；
（2）水吸收的热量：
；
（3）煤炉烧水的效率：
答案：（1）3.77×1011J；（2）1.344×1011J；（3）36%．
【点睛】
本题考查了速度、重力和压强的计算，难度不大，知道在水平路面上骑自行车时，自行车对地面的压力等于人与车总重力是关键．
24．小明家新安装了一台水箱能容纳500kg水的太阳能热水器，加满水后，经过4h阳光照射，水温由原来的20℃升高到了40℃．[水的比热容c水=4.2×103J/（kg•℃）、焦炭的热值q=3.0×107J/kg]
（1）求在这4h内水吸收的热量？
（2）若这些热量由效率为20%的火炉燃烧焦炭来提供，则需燃烧多少千克的焦炭？
【答案】（1）4.2×l07J； （2）7kg
【解析】
【分析】
根据热量的计算公式 求出水吸收的热量；热效率指被加热物体吸收的热量与燃料完成燃烧放出的热量之比， ，结合 ，从而可以计算出燃烧焦炭的质量．
【详解】
(1)由题可知，4h阳光照射，使500kg的水从20℃升高到了40℃，
则水吸收的热量： ，
(2)根据公式和可得，需要焦炭的质量： ．
答：4.2×l07J； 7kg．
25．某工地用燃气灶烧水，使50kg水从20℃升高到70℃，消耗了0.5kg的煤气，已知水的比热容为4.2×103J／(kg·℃，煤气的热值为4.2×107J/kg．求：
⑴0.5kg煤气完全燃烧放出的热量？
⑵水吸收的热量？
⑶燃气灶烧水的效率？
【答案】2.1×107J1.05×107J50%
【解析】
解：（1）燃烧煤气的质量：m煤气=0.5kg，
完全燃烧煤气放出的热量：Q放=mq=0.5kg×4.2×107J/kg=2.1×107J，
（2）水的质量：m=50kg，水的初温：t0=20℃，水的终温：t=70℃；
水吸收的热量：Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg•℃）×50kg×（70℃﹣20℃）=1.05×107J，
（3）燃气灶的效率：η=×100%=×100%=50%．
答：（1）0.5kg煤气完全燃烧放出的热量2.1×107J；
（2）水吸收的热量为1.05×107J；
（3）燃气灶烧水的效率是50%．
考点：热平衡方程的应用．
专题：计算题；比热容、热机、热值．
分析：（1）知道水的比热、质量、初温、末温，根据Q吸=cm（t﹣t0）计算水吸收的热量．
（2）知道燃气热值和质量，根据Q放=mg计算燃气放出的热量．
（3）知道水吸收的热量和燃气放出的热量，根据η=计算燃气灶烧水的效率．
点评：这是比较典型的热平衡方程的计算，也是比较简单的套用公式的计算题，掌握基础知识很重要．
26．某同学家新安装了一台容积为500L的太阳能热水器，加满水后，经过4h阳光的照射，水温有原来的20℃升高到40℃．则在这4h内水吸收的热量是多少？若这些热量由效率为20％的火炉燃烧焦炭来提供，则需要燃烧多少千克焦炭？（C水＝4.2×103J/(kg·℃)；q焦炭＝3.0×107J/kg）
【答案】7kg
【解析】
试题分析：太阳能热水器中水的质量为：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×0.5m3＝500kg，水吸收的热量Q吸＝cm（t-t0）＝4.2×103J/（kg·℃）×500kg×（40℃-20℃）＝4.2×107J ；燃烧焦炭放出的热量为：Q放＝Q吸/η＝4.2×107J/20％＝2.1×108J ，根据Q放＝mq，可得需要燃烧焦炭的质量为： m＝Q放/q＝2.1×108J/3.0×107J/kg＝7kg．
考点：热量的计算
27．国土资源部中国地质调查局5月18日宣布，我国正在南海北部神狐海域进行的可燃冰试采获得成功，这也标志着我国成为全球第一个实现了在海域可燃冰试开采中获得连续稳定产气的国家．如图，据央视报道：一辆使用天然气为燃料的汽车，一次加100升液态天然气（1升液态天然气约相当于600升气态天然气）能跑300公里的话，，那么加入相同体积的可燃冰，这辆车就能跑5万公里．已知天然气的热值为3.6×107J/m3,求：
（1）可燃冰的热值；
（2）在一个标准大气压下，燃烧1L可燃冰至少可以使1L初温为20℃的水升高多少℃？（水的比热容4.2×103J/（kg·℃），水的密度1×103kg/m3）
（3）假设新闻中报道的是2t的汽车，在水平路面匀速直线上行驶时受到的摩擦力是重力的0.1倍．汽车的发动机的效率是多少？由此你有什么发现？（g取10N/kg）
【答案】（1）（2）80℃（3）27.8%；汽车发动机的效率较低，提高热机效率是节能能源的有效措施．
【解析】
【分析】
【详解】
（1）根据题意知，加100升液态天然气（1升液态天然气约相当于600升气态天然气）能跑300公里的话，那么加入相同体积的可燃冰，这辆车就能跑5万公里，在阻力相同时，做的功与距离成正比，
可得：
解得可燃冰的热值：．
（2）根据得，燃烧1L可燃冰放出的热量为：
，
根据得，1L水的质量为：，
根据得，水升高的温度为：
；
此温度已经远远超出一个标准气压下水的沸点100℃，所以1L水实际升高的温度为：
．
（3）根据得，燃烧100L液态天然气放出的热量为：
；
根据题意知，匀速行驶时汽车受到的牵引力等于即摩擦力：
，
行驶300公里汽车发动机做的功为：；
根据汽车的发动机的效率是：
．
通过效率的计算可以发现：汽车发动机的效率较低，燃料燃烧释放的热量大部分都浪费了，所以提高热机效率是节能能源的有效措施．
【点睛】
注意熟练应用功的公式、密度公式、吸热公式、热值公式、效率公式，第二问中，是个容易出现错误的地方，因为标准气压下，水的沸点为100℃，所以水温只能升高80℃．
28．某学校九年级物理兴趣小组的同学在研究“沙子和水谁的吸热本领大”时,选用了两只完全相同的酒精灯分别给质量都是200g的沙子和水加热．他们绘制出沙子与水的温度随加热时间变化的图象如图所示,已知酒精的热值是3.0×107J/kg,水的比热容是4.2×103J/(kg⋅.℃)，加热时酒精灯平均每分钟消耗0.8g酒精，求：
（1）加热满2min时，水吸收了多少热量?
（2）用酒精给水加热持续了10min时间，这些酒精完全燃烧放出多少热量?
（3）试求出沙子的比热容?（结果保留整数）．
【答案】
（1）4.2×104J
（2）2.4×105J
（3）1167J/(kg·℃)
【解析】
【分析】
从图象可以知道，加热满2min，水的温度从20℃上升到70℃，从而可以知道和水的温度变化，已知水的质量和比热容，利用吸热公式计算水吸收的热量；
已知酒精灯平均每分钟消耗0.8g酒精，便可以计算出给水加热10min时间消耗的酒精，已知酒精的热值,可利用放热公式计算热量．考查比热容公式的应用．
（1）因为水的比热容是4.2×103J/(kg⋅.℃)，m1=200g=0.2kg，，
所以：，
（2）酒精灯平均每分钟消耗0.8g酒精，加热10min时间消耗的酒精为：m=0.8g
，酒精完全燃烧放出多少热量：
，
（3）相同时间内酒精灯燃烧放出相同的热量：所以在2分钟的时间内，Q沙1=Q水，又因为加热满2min，沙子的温度从20℃上升到200℃，，m=0.2kg，
1．煤、石油、天然气的过量开采使人类面临能源危机。某县在冬季利用地热能为用户取暖，当地有一口自喷状态的地热井，出水温度为90℃ ，出水流量为150 m3/h。求：
(1)求每小时流出的水的质量是多少kg？
(2)地热水温度降低到50℃ ，所放出的热量；
(3)这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热，且天然气蒸汽锅炉的热效率为90%，那么利用上述地热能供暖一小时可以节约多少天然气？[已知ρ水=1. 0×103 kg/m3，c水=4.2×103 J/（kg·℃），天然气的热值q为4×103J/ m3]
【答案】(1) 1.5×l05kg；(2)2.52×1010J；(3)700m3
【解析】
【分析】
【详解】
(1)每小时流出水的体积
V=150 m3/h×1h=150m3
每小时流出水的质量
m=ρ水V=1.0×l03kg/m3×150m3=1.5×l05kg
(2)水放出的热量
Q水放=c水mΔt=4.2×l03J/(kg·℃)×1.5×l05kg×(90℃-50℃)=2.52×1010J
(3)这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热，则
Q有用=Q水放=2.52×1010J
天然气需要放出的热量
Q放==2.8×1010J
天然气的体积
V==700m3
答：(1)每小时流出的水是1.5×l05kg；
(2)每小时流出的地热水温度降低到50℃所放出的热量为2.52×1010J；
(3)利用上述地热能供暖一小时可以节约700m3的天然气。
2．某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为S0cm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是L0mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为P0kPa，飞轮1s转动N0周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦与机器散热），1h消耗汽油V0L（汽油密度为ρ0kg/m3汽油热值为q0J/kg），求：
（1）汽油机的功率；
（2）汽油机的效率。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】
（1）由得，一次做功为：
；
飞轮转动两周做一次功，则不计摩擦与机器散热时，汽油机的功率为：
；
（2）1h所消耗汽油释放的热量为：
；
汽油机的效率为；
。
3．某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为S，一个冲程中活塞在气缸中移动的距离是L．满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为P，t时间内曲轴转动N圈、消耗汽油的体积为V．已知汽油的密度为ρ，汽油的热值为q，不考虑大气压对计算的影响，不计摩擦损失．求满负荷工作时：
（1）这种汽油机做功冲程中燃气对活塞的平均压力
（2）这种汽油机做功的功率．
（3）这种汽油机把内能转化为机械能的效率．
【答案】（1）PS （2）（3）
【解析】
【分析】
（1）根据p=求出平均压力；
（2）曲轴每转2圈对外做功一次，求出时间t内做功的次数，根据W=FL求出一次做的功，根据P=求出功率；
（3）根据Q=mq=ρVq求出汽油燃烧放出的热量，再根据η=求出热机效率．
【详解】
（1）由p=得：
燃气对活塞的平均压力：
F=PS；
（2）t时间内曲轴转动N圈，所以做功的次数为n=，
t时间内做的总功：
W总=×F×L=×PS×L；
汽油机做功的功率：
P===；
（3）汽油燃烧放出的热量：
Q=mq=ρVq，
汽油机把内能转化为机械能的效率：
η=×100%=×100%=×100%．
答：（1）燃气对活塞的平均压力PS；
（2）汽油机做功的功率；
（3）汽油机把内能转化为机械能的效率×100%．
【点评】
此题主要考查的是学生对压强、功、热值、密度、热机效率计算公式的理解和掌握，基础性题目．
4．太阳能热水器被广泛应用于现代生活，即节约了能源，又能保护环境。下表提供的是一装满水的太阳能热水器在太阳照射下的相关信息。请根据表中信息解答下列问题：
太阳照射时间/h
太阳能转换为水的内能的效率
热水器最大水容量/L
10
50%
100
水升高的温度/℃
水的比热容/[]
水的密度/[]
60
4.2×103
1.0×103
(1)热水器中的水增加的内能；
(2)此次热水器接收到的太阳能如果由燃气燃烧来提供，那么需要多少燃气？（燃气的热值为4.2×107J/kg）
【答案】(1)；(2)
【解析】
【分析】
【详解】
(1)水的体积
V=100L=0.1 m3
由得，热水器中水的质量
热水器中的水增加的内能
(2)由可得此次热水器接收的太阳能
由题知
根据Q放= mq可得，这些太阳能由燃气提供时可节约的燃气
答：(1)热水器中的水增加的内能；
(2)此次热水器接收到的太阳能如果由燃气燃烧来提供，那么需要1.2kg燃气。
5．某市部分公交车用天然液化气为燃料，其主要成分就是甲烷，热值为3.6×107J/m3。如果一辆公交车满载乘客时总质量是6t，那么10m3甲烷气体完全燃烧产生的能量可供公交车满载时以36km/h的速度匀速行驶100min。匀速行驶中公交车受到的平均阻力为车重的0.05倍，求：
(1)这段时间内公交车牵引力做功的功率；
(2)若10m3的甲烷气体完全燃烧所产生的热量被水完全吸收，可将多少千克在一标准大气压下的水从20℃加热到刚好沸腾；[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
(3)这段时间内公交车发动机的效率是多大?
【答案】(1)3×104W；(2)857.1kg；(3)50%
【解析】
【详解】
(1)公交车满载时的重力
G总=m总g=6×103kg×10N/kg=6×104N
公交车匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，公交车受到的牵引力
F=f=0.05G总=0.05×6×104N=3000N
公交车匀速行驶的速度
v=36km/h=10m/s
这段时间内公交车牵引力所做功的功率
3000N×10m/s=3×104W
(2)10m3的甲烷气体完全燃烧所产生的能量
Q放=Vq=10m3×3.6×107J/m3=3.6×108J
水吸收的热量
Q吸=Q放=3.6×108J
加热水的质量
=≈857.1kg
(3)这段时间内公交车牵引力所做的功
W=Pt′=3×104W×100×60s=1.8×108J
这段时间内公交车发动机的效率
答：(1)这段时间内公交车牵引力所做功的功率为3×104W；
(2)若10m3的甲烷气体完全燃烧所产生的能量被水完全吸收，能将857.1kg的水从0℃加热到刚沸腾；
(3)这段时间内公交车发动机的效率是50%。
6．为“打造宜居之城，建设美丽无为”争创省级文明城市，无为县加入垃圾分类试点城市。分类标准：按照可回收物、有害垃圾、餐厨垃圾、其他垃圾“四分法”。垃圾分类看似是小事，但与生活质量，资源节约密不可分。据测算1吨垃圾用于发电可产生300kW·h的电能。
(1)1吨垃圾产生的电量相当于完全燃烧多少千克的煤？（q煤=3×107J/kg）
(2)有一辆汽车重1.2×104 N，摩擦力是车重的0.1倍，10吨这样的垃圾可以使该车匀速运动多少千米？（不计能量损失）
【答案】（1）36kg；（2）9000km
【解析】
【详解】
(1)由题意可知，1吨垃圾产生的电量是
可知，那么完成燃烧煤的质量是
(2)10吨这样的垃圾产生的电能是
汽车的驱动力大小是
那么10吨这样的垃圾可以使该车匀速运动的路程是
答：(1)1吨垃圾产生的电量相当于完全燃烧36kg的煤；(2)10吨这样的垃圾可以使该车匀速运动路程是9000km。
7．如图是一辆警车。空车质量为2.72t。某次执行任务时警车以108 km/h的速度沿水平路面匀速直线行驶时的输出功率为60kW（g取10 N/kg）。求：
(1)车上警察的总质量为280 kg，轮胎与路面接触的总面积为1 000 cm2，车静止时对水平路面的压强是多少？
(2)警车以108 km/h的速度水平匀速直线行驶时，所受阻力是多少？
(3)若警车发动机的效率为40%，警车以60 kW的输出功率行驶 10 min，消耗多少千克的柴油？（柴油的热值取4.0×107 J/kg）
【答案】(1) 3×105Pa；(2) 2×103N；(3)2.25kg
【解析】
【详解】
(1)警车的总质量是
车静止时对水平路面的压力是
轮胎与路面接触的总面积为
车静止时对水平路面的压强是
(2)警车的速度
警车以这个速度水平匀速直线行驶时，所受阻力是
(3)警车以60 kW的输出功率行驶 10 min，所做的有用功是
根据热机的效率公式可得
这些柴油的质量是
答：(1)车静止时对水平路面的压强是；(2)警车以108 km/h的速度水平匀速直线行驶时，所受阻力是；(3)若警车发动机的效率为40%，警车以60 kW的输出功率行驶 10 min，消耗柴油的质量是。
8．如图甲所示为大家常见的普通煤炉，通过燃烧煤将壶中的水进行加热。为提高煤炉效率，某大学创意小组设计了双加热煤炉，如图乙所示，在炉壁的夹层中也加入水，在给壶中水加热的同时，也给炉壁夹层中的水加热。现在1标准大气压下，壶中装有质量为4.5kg温度为20℃的水，己知q煤＝3×107J/kg，c水＝4.2×103J/(kg•℃)，求：
(1)如果烧开壶中的水，需要吸收多少热量？
(2)已知甲图煤炉烧水效率为28%，若用甲图煤炉烧开壶中的水，需要完全燃烧煤的质量是多少？
(3)在乙图煤炉加热过程中，在消耗等量煤的情况下，除烧开壶中的水外，还可把炉壁夹层中10kg的水从20℃加热至40℃，则改进后乙图煤炉的烧水效率是多大？
【答案】(1)1.512×106J；(2)0.18kg；(3)43.56%。
【解析】
【分析】
(1)知道水的质量、水的初温和末温、水的比热容，利用吸热公式求水吸收的热量；
(2)知道普通煤炉的烧水效率，利用可得煤完全燃烧放出的热量；已知煤的热值，利用可得普通煤炉完全燃烧煤的质量；
(3)由题知，双加热煤炉还可额外把炉壁间10kg水从20℃加热至40℃，根据吸热公式求出炉壁间水吸收的热量；由题意可知，壶内水吸收热量不变，则可求出双加热煤炉中水吸收的总热量（有用能量）；由题意可知，双加热煤炉中煤完全燃烧放出的热量不变，再利用效率公式求出改进后乙图煤炉的烧水效率。
【详解】
(1)1标准大气压下水的沸点为100℃，把壶内20℃，4.5kg水烧开，水吸收的热量：
；
(2)普通煤炉的烧水效率为28%，由可得煤完全燃烧放出的热量：
Q放＝＝＝5.4×106J，
由可得需要完全燃烧煤的质量：
m煤＝＝＝0.18kg；
(3)改进后乙图双加热煤炉还可额外把炉壁间10kg水从20℃加热至40℃，则炉壁间水吸收的热量：
，
而壶内水的初温、末温以及质量均不变，则壶内水吸收热量不变，则双加热煤炉中水吸收的总热量：
，
由题意可知，双加热煤炉与普通煤炉消耗煤的质量相等，则这些煤完全燃烧放出的热量不变，则双加热煤炉的烧水效率：
η′＝＝×100%≈43.56%。
答：(1)如果烧开壶中的水，需要吸收1.512×106J热量；(2)需要完全燃烧煤的质量是0.18kg；(3)改进后乙图煤炉的烧水效率是43.56%。
9．太阳能热水器把太阳能转化为内能，某品牌太阳能热水器每小时平均接收4.2×106J的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为50kg、初温为20℃的水温度升高了40℃，求：
（1）热水器中的水吸收的热量Q；[ c水=4.2×103J/（kg·℃）]
（2）热水器5小时内接收到的太阳能E；
（3）热水器的效率；
（4）若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧多少千克煤气？（q煤=4.2×107J/kg，假设煤气燃烧放出的热量全部被水吸收）
【答案】（1）8.4×106J（2）2.1×107J（3）40%（4）0.2kg
【解析】
【详解】
(1)可知热水器中的水吸收的热量是
(2)由题意可知，热水器5小时内接收到的太阳能是
(3)由上述可知，热水器的效率是
(4)设需要完全燃烧煤气的质量是，则这些煤气放出的热量是，由于煤气燃烧放出的热量全部被水吸收，即，可求得煤气的质量是
答：(1)热水器中的水吸收的热量是；
(2)热水器5小时内接收到的太阳能是；
(3)热水器的效率是；
(4)若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧煤气质量是。
10．混合动力汽车具有节能、低排放等优点，成为汽车研究与开发领域的重点，某新型混合动力汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池向车轮输送能量，当需要高速行驶或蓄电池电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电，车速与所受阻力的关系如图所示，在某次测试中，蓄电池储存的电能为5.12×108J，由内燃机提供能量，汽车以50km/h的速度匀速行驶了0.5h，同时蓄电池的电能增加了10%，求：
（1）汽车牵引力做的功；
（2）若所用燃料的热值为4.5×107J/kg，测试过程中消耗8kg燃料（假设燃料完全燃烧），则放出的总热量是多少？
（3）内燃机的效率．
【答案】（1）1×108J（2）3.6×108J （3）42﹪
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由图可知，汽车牵引力F=f=4000N，通过的距离为s = vt = 50km/h×0.5h =25km = 2．5×104m，汽车牵引力做的功W =Fs= 4000N×2.5×104 m = 1×108J；
（2）放出的总热量是Q =qm= 4.5×107 J/kg×8kg = 3.6×108J；
（3）蓄电池内能增加量ΔE=10%×5．12×108=0．512×108J，内燃机的效率．
11．认识自然，亲近自然．初春学校组织学生到桂东北的猫儿山山脚下一农庄进行社会实践活动，小明携带一个质量为1kg的合金锅、一台如图所示的便携式丁烷气炉（内置一瓶新的燃气，参数如表格所示），爱探究的小明通过手机上网查到便携式燃气炉的热效率为30%，丁烷气体的燃烧效率为90%、野炊地水的温度为25℃，当地气压为1标准大气压．[水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），锅的比热容为0.8×103J/（kg·℃）]
（1）完全燃烧0.1kg的丁烷气体可以放出多少焦耳的热量?
（2）需多少焦耳的热量，才能使合金锅内2kg的水温度升高50℃?
（3）如果燃气炉以最大火力工作，一瓶燃气最多能持续燃烧1.4h，这样能够把质量为多少千克的水烧开?
品名
便携式丁烷气炉
质量
1.88kg（不含气瓶）
型号
WZL-168-A
尺寸
343×284×113mm
用途
野外用
点火方式
电子点火
使用燃气
液化丁烷气
燃气消耗量
150g/h（最大火力时）
气瓶规格（尺寸/容量）
品名
总质量
净质量
主要成分
热值
神州
354g
350g
丁烷
9×107J/kg
【答案】（1）9×106J（2）4.2×105J（3）16.2kg
【解析】
【详解】
(1)完全燃烧0.1kg的丁烷气体可以放出的热量：
Q放=mq=0.1kg×9×107J/kg=9×106J；
(2)使合金锅内2kg的水温度升高50℃吸收的热量：
Q吸1=c1m1△t=4.2×103J/（kg•℃）×2kg×50℃=4.2×105J；
(3)燃气炉以最大火力工作时，燃气消耗的质量为：
m气=0.15kg/h×1.4h=0.21kg，
由题知，丁烷气体的燃烧效率为90%，则燃气燃烧时所放出的热量：
Q1=Q放×90%=m气q×90%=9×107J/kg×0.21kg×90%=1.701×107J，
又知道便携式燃气炉将其燃气燃烧所放出能量的30%供给水加热，则水吸收的热量：
Q2=Q1×30%=1.701×107J×30%=5.103×106J，
由Q吸=cm△t得能烧开水的质量：
m水===16.2kg．
答：(1)完全燃烧0.1kg的丁烷气体可以放出9×106J的热量；
(2)需4.2×105J的热量，才能使合金锅内2kg的水温度升高50℃；
(3)如果燃气炉以最大火力工作，一瓶燃气最多能持续燃烧1.4h，这样能够把质量为16.2kg的水烧开．
12．某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为Sm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是Lm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为PkPa，飞轮1s转动N周，当汽油机满负荷工作时(不计摩擦与机器散热)，1h消耗汽油VL(汽油密度为ρkg/m3，汽油热值为qJ/kg)求：
(1)汽油机的功率；
(2)汽油机的效率．
【答案】(1) 500pSLN W；(2)．
【解析】
【详解】
(1)燃气对活塞的平均压力
F=p×103Pa×Sm2=pS×103 N，
一个做功冲程中燃气对活塞做的功
W=FL=pSL×103 J，
飞轮每转两圈对外做功一次，所以1s内飞轮转N周，对外做功次，所以1s内，燃气对活塞做的总功
W总=W×= pSL×103×J= 500pSLN J，
汽油机的功率
P==500pSLN W；
(2)消耗VL汽油放出的热量
Q放=m汽油q汽油=ρ汽油V汽油q汽油=ρVq×10-3J，
汽油机1h做的功
W总1=P×3600s=1.8×106pSLN J，
汽油机的效率
η=．
答：(1)汽油机的功率是500pSLN W；
(2)汽油机的效率是．
13．晓欣同学看到一些小汽车的尾部都标有“0.8”、“1.6”、“1.8”或“2.0”等字样，他上网查询得知这是汽车发动机“排气量”的数值。所谓排气量就是发动机汽缸的工作容积，是指所有汽缸内活塞从下止点到达上止点所扫过的容积之和。一般情况下发动机的“排气量”越大，功率越大。汽车发动机每一个工作循环要经历四个冲程，带动曲轴转动 2周。现有一辆小轿车发动机排气量为V L，最大功率为P kW，当该发动机以最大功率工作时间为tmin 时，曲轴的转速为n r/min。汽油机工作时的最佳空燃比（即空气和燃油的质量比）为k:1，若发动机在最大功率时汽油和空气的混合密度为ρ kg/m3, 汽油的热值为q J/kg。请计算：这台发动机在最大功率时的热机效率。
【答案】×100%。
【解析】
【详解】
这台发动机在最大功率时1min内发动机做的有用功：
W有=P×103W×60s=6P×104J，
热机每个工作循环曲轴转两圈，在1min内转动nr，吸入汽油和空气的混合气次，
汽油机工作时的最佳空燃比（即空气和燃油的质量比）k:1，
汽油占其中的，
1min内发动机消耗汽油的质量为：
m=ρV=ρkg/m3×V×10-3m3××=×10-3kg，
1min内汽油完全燃烧放出的热量：
W总=×10-3kg×qJ/kg=×10-3J，
这台发动机在最大功率时的热机效率：
η= =×100%。
答：这台发动机在最大功率时的热机效率为×100%。
14．某小型汽油发电机外形如图所示，其实质是利用一个汽油机带动一个发电机来发电．该发种电机铭牌部分数据如下表所示，根据表中的数据求：
发动机（汽油机）
发电机
型号
XGQF5.0
型号
XGQF5.0
额定功率8.3kW
额定输出功率5kW
噪声
73db
额定输出电压220V
连续运行时间8h
额定频率
50Hz
强制水冷四冲程
自动电压保护
（1）在允许的连续运行时间内，发电机以额定功率输出，能够提供的电能是多少度？
（2）已知汽油的热值是q＝4.6×l07J/kg，密度是0.71×103kg/m3，设该汽油机的效率为35%，则该汽油发电机油箱的容积至少需要多大？
（3）汽油发电机将内能转化为电能的效率是多少？
【答案】（1）40（2）20.9L（3）21.1%
【解析】
【分析】
(1)已知发电机的额定功率和连续工作时间，根据公式的变式，可求发电机能够提供的电能；
(2)已知汽油的热值和效率，根据公式可求消耗的汽油体积；
(3)先计算出1小时产生的电能，已知产生的电能和机械能，二者之比就是汽油发电机将内能转化为电能的效率。
【详解】
(1)发电机能够提供的电能
故能够提供的电能是40度。
(2)根据，，得，汽油机的效率
则油箱的最小容积：
故油箱的最小容积为20.9L。
(3)汽油发电机将内能转化为电能的效率
则汽油发电机将内能转化为电能的效率为21.1%。
答：(1)在允许的连续运行时间内，发电机以额定功率输出，能够提供的电能是40度；
(2)该汽油发电机油箱的容积至少需要20.9L；
(3)汽油发电机将内能转化为电能的效率是21.1%。
15．下图是某型号家用洗碗机的外形图，其部分参数如下表所示。这种洗碗机标准洗涤的工作过程是：先打开进水阀使水箱内进水，再通过电加热管将水箱内的水加热至设定温度，然后电动机带动水泵将水箱中的热水抽出，通过喷水管冲洗洗碗机内的餐具。
额定电压
频率
设定水温
220V
50Hz
70℃
（1）若某次标准洗涤时先打开进水阀使水箱内进水10kg，再通过电加热管将进水加热，吸收了2.1×106J的热量后加热到了设定的水温，则进入水箱中的水的初温是多少？（c水＝4.2×103J/（kg•℃））
（2）若本次标准洗涤时电加热管的加热效率是87.5%，加热时间为25min，则电加热管的加热功率是多少W？
（3）若本次标准洗涤整个工作过程共用时75min，共消耗的电能是0.8kW•h，则洗碗机内的电动机功率大约是多少W？
【答案】（1）20℃；（2）1600W；（3）160W
【解析】
分析：（1）知道水吸收的热量、水的质量、末温以及比热容，根据求出水的初温；
（2）利用求出电加热管消耗的电能，再根据求出电加热管的功率；
（3）根据消耗的总电能及电加热管消耗的电能求出电动机消耗的电能，由求得电动机的功率。
解答：（1）由可得，水箱中水的初温：；
（2）由可得，电加热管消耗的电能：，电加热管的功率：；
（3）洗碗机总共消耗的电能：，电动机工作时消耗的电能：；电动机的功率：。
答：（1）进入水箱中的水的初温是20℃；
（2）电加热管的加热功率是1600W；
（3）洗碗机内的电动机功率大约是160W。
【点睛】本题是有关电热的综合计算题目，涉及到吸热公式、电功公式、效率公式、电功率公式的应用，正确的计算出电动机消耗的电能和工作时间是关键。
16．如图是某家用电热水器的简化电路图，温控开关S可根据水温自动切换加热和保温两种状态，R1、R2是发热电阻，热水器主要参数如下表。[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）]
额定电压
220V
加热功率
2000W
容积
30L
保温功率
800W
（1）R2的阻值为多大；
（2）水箱中装满初温为25℃的水，加热使温度升高到55℃，水需要吸收多少热量；
（3）在上述加热状态下，热水器正常工作35min需消耗多少电能？加热效率是多少。
【答案】（1）36.3Ω；（2）3.78×106J；（3）4.2×106J， 90%。
【解析】
【详解】
（1）当开关S跳至a触点位置时，只有电阻R1接入电路，电阻值较小，根据可知，此时电功率较大，电热水器处于加热状态，由可知，R1的阻值：，当开关S跳至b触点位置时，两电阻串联，总电阻较大，电功率较小，电热水器处于保温状态，则保温功率：，即：800W＝，
解得R2＝36.3Ω；
（2）已知电热水器的容积V＝30L＝30dm3＝0.03m3，
由可知，水的质量：
m＝ρV＝1.0×103kg/m3×0.03m3＝30kg，
水吸收的热量：
Q＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×30kg×（55℃﹣25℃）＝3.78×106J；
（3）由可得，加热状态下，热水器正常工作35min需消耗电能：
W＝P加热t＝2000W×35×60s＝4.2×106J。
加热效率：。
答：（1）R2的阻值为36.3Ω；
（2）水箱中装满初温为25℃的水，加热使温度升高到55℃，水需要吸收3.78×106J的热量；
（3）在上述加热状态下，热水器正常工作35min需消耗4.2×106J电能，加热效率是90%。
17．图中是某太阳能热水器，向其中注入5L的水，阳光照射—段时间后，水温从10℃升高到50℃。水的比热容是4.2×103J/(kg·℃,水的密度是1.0×103kg/m3)。试求：
(1)这段时间内该热水器中水吸收的热量是多少？
(2) 如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧多少m3的天然气；（天然气的热值为8.4×l07J/m3，天然气完全燃烧放出的热量全部给水吸收）
(3)如果这些水改由一个加热功率为1000W的电加热器来加热，要使水温从10℃升高到50℃需要加热35分钟，则这个电加热器的加热效率是多少？
【答案】(1)这段时间该热水器中的水吸收的热量为8.4×105J；
(2) 如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧0.01m3；
(3) 这个电加热器的加热效率是40%。
【解析】
【详解】
解答：
(1)水的质量是：m=ρV=1×103kg/m3×5×10-3m3=5kg；
水吸收的热量：Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg⋅℃)×5kg×(50℃-10℃)=8.4×105J；
(2) 由题意可知，Q放=Q吸=8.4×105J，
则由Q放=Vq得需要完全燃烧天然气的体积：V=Q放q=8.4×105J8.4×107J/m3=0.01m3；
(3) 电加热器加热产生的热量是：Q=Pt=1000W×35×60s=2.1×106J；
电加热器的加热效率是：η=Q吸Q×100%=8.4×105J2.1×106J×100%=40%。
答：(1)这段时间该热水器中的水吸收的热量为8.4×105J；
(2) 如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧0.01m3；
(3) 这个电加热器的加热效率是40%。
18．在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中，用酒精灯给烧杯中的水加热，烧杯中盛有20 ℃、质量为100 g的水，在一个标准大气压下加热至沸腾，假如完全燃烧酒精3 g。[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，酒精的热值为3.0×107J/kg] 求：
(1)水吸收的热量是多少？
(2)此过程中酒精灯烧水的热效率。
(3)若改用功率为200瓦的热得快加热到沸腾，至少要加热多长时间。
【答案】；；
【解析】
【详解】
(1)一个标准大气压下水的沸点为100℃，即需将水加热至100℃，水吸收的热量：
，
(2)3g酒精完全燃烧释放的热量：；
酒精灯烧水的热效率：；
(3) 若改用功率为200瓦的热得快加热到沸腾，至少要加热：。
答案：；；。
19．西安市部分公交车用天然液化气为燃料，其主要成分就是甲烷，热值为3.6×107 J/m3．如果一辆公交车满载乘客时总质量是6×103 kg，那么10 m3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100 min．匀速行驶中公交车受到的平均阻力为车重的0.05倍，（g取10 N/kg）求：
（1）这段时间内公交车牵引力所做功的功率．
（2）若10 m3的甲烷气体完全燃烧所产生的能量被水完全吸收，则能将多少千克的水从0 ℃加热到刚沸腾．[c水=4.2×103 J/（kg·℃），结果保留一位小数]
（3）这段时间内公交车发动机的效率是多大?
【答案】3×104 W1071.450%
【解析】
解答：（1）公交车满载时的重力：G总＝m总g＝6×103kg×10N/kg＝6×104N，因公交车匀速行驶时处于平衡状态是，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，公交车受到的牵引力：F＝f＝0.05G总＝0.05×6×104N＝3000N，公交车匀速行驶的速度：v＝36km/h＝10m/s，这段时间内公交车牵引力所做功的功率：P＝＝Fv＝3000N×10m/s＝3×104W；（2）10m3的甲烷气体完全燃烧所产生的能量：Q放＝Vq＝10m3×3.6×107J/m3＝3.6×108J，由题知，水吸收的热量Q吸＝Q放＝3.6×108J，标准大气压下水的沸点为100℃，由Q吸＝cm可得，加热水的质量： m＝≈1071.4kg；（3）由P可得，这段时间内公交车牵引力所做的功：W＝Pt′＝3×104W×100×60s＝1.8×108J，这段时间内公交车发动机的效率：η＝×100%＝×100%＝50%．
点睛：（1）知道公交车满载乘客时的总质量，利用G＝mg求其总重力，公交车匀速行驶时处于平衡状态是，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，二力大小相等，根据F＝f＝0.05G求出牵引力的大小，又知道公交车行驶的速度，利用P＝＝Fv求这段时间内公交车牵引力所做功的功率；（2）利用Q放＝Vq求10m3的甲烷气体完全燃烧所产生的能量，而水吸收的热量Q吸＝Q放，知道水的初温和末温，再利用Q吸＝cm求水的质量；（3）利用W＝Pt求这段时间内公交车牵引力所做功，再利用效率公式η＝求这段时间内公交车发动机的效率．
20．如图为汽油机做功冲程的示意图，若某型号单缸四冲程汽油机的活塞直径为60mm（面积近似取S＝3.0×10﹣3m2），活塞冲程长度为L＝0.06m，某种工作状态下做功冲程燃气的平均压强为p＝1.0×106 Pa，活塞以n＝1 380次/min做往复运动．
（1）汽油机1min对外做功_____次．
（2）汽油机在此工作状态下的功率是多少_______？
（3）如果此工作状态下每分钟消耗20g汽油，那么汽油机把内能转化为机械能的效率是多少______？（q汽油＝4.6×107J/kg，不计摩擦）
【答案】6902070W13.5％
【解析】
(1)燃气对活塞的压力为:
一次做功为:
活塞以n＝1 380次/min作往复运动,则活塞每分钟做次
则一分钟所做的总功为:
汽油机在此工作状态下的功率为:
(2)每分钟汽油燃烧释放的热量为:
内能转化为机械能的效率:
故答案为：690 2070W 13.5％
【点睛】(1)功就等于燃气对活塞的压力和活塞冲程长度的乘积,求出做功一次所做的功乘以次数,就是一分钟做的功,再除以时间就是功率.
(2)求出燃料燃烧时得到的内能,用得出,再求出每分钟转化的机械能即可．
21．如图甲是某学校使用的电开水器，乙图是简化电路（R1、R2都是加热电阻）．当加入冷水后，开关接1位置，电开水器处于加热状态，将水烧开后，开关自动跳转到2位置，电开水器处于保湿状态，电开水器额定电压为220V，容量为50L，加热功率为5.5kW．[c水=4.2×103J/（kg•℃）]，求：
（1）R1的电阻；
（2）将水箱装满20℃的水加热到沸腾（标准大气压下），水吸收的热量；
（3）加满水烧开后，电开水器处于保温状态时，若无人接水，水每分钟放出的热量为6×104J，为保持水温不变，计算电阻R2的阻值．
【答案】（1）R1的电阻为8.8Ω；（2）将水箱装满20℃的水加热到沸腾（标准大气压下），水吸收的热量为1.68×107J；（3）为保持水温不变，电阻R2的阻值为39.6Ω．
【解析】
试题分析：
解：（1）S接1时，电路为1的简单电路，电路中的总电阻最小，电功率最大，饮水机处于加热状态；
由可得，=8.8Ω．
（2）水的体积：V=50L=50dm3=0.05m3，由ρ=m/V可得，水的质量：m=ρV=1.0×103kg/m3×0.05m3=50kg，
水吸收的热量：Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg•℃）×50kg×（100℃﹣20℃）=1.68×107J．
（3）若无人接水，水每分钟放出的热量为6×104J，则根据W=t得：R=t=×60s=48.4Ω，
当S接2时，两电阻串联，饮水机处于保温状态；R2=R﹣R1=48.4Ω﹣8.8Ω=39.6Ω．
答：（1）R1的电阻R为8.8Ω；（2）将水箱装满20℃的水加热到沸腾（标准大气压下），水吸收的热量为1.68×107J；（3）为保持水温不变，电阻R2的阻值为39.6Ω．
考点：密度、热量、电功和电功率的计算
22．认识自然，亲近自然。初春学校组织学生到桂东北的猫儿山山脚下一农庄进行社会实践活动，小明携带一个质量为1kg的合金锅、一台如图甲所示的便携式丁烷气炉（内置一瓶新的燃气，参数如表格所示），爱探究的小明通过手机上网查到便携式燃气炉的热效率为30%，丁烷气体的燃烧效率为90%，野炊地水的沸点为96℃，测出当地水的温度为26℃，[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），锅的比热容为0.8×103J/（kg•℃）]
品名
便携式丁烷气炉
质量
1.88kg（不含气瓶）
型号
WZL.168．A
尺寸
343×284×113mm
用途
野外用
点火方式
电子点火
使用燃气
液化丁烷气
燃气消耗量
150g/h（最大火力时）
气瓶规格（尺寸/容量）
品名
总质量
净质量
主要成份
热值
神州
354g
250g
丁烷
9×107J/kg
（1）完全燃烧0.1kg的丁烷气体可以放出多少焦耳的热量？
（2）需多少焦耳的热量，才能使合金锅内2kg的水温度升高50℃？
（3）如果燃气炉以最大火力工作，一瓶燃气最多能持续燃烧1.4h，这样能够把质量为多少千克的水烧开？（最后结果保留1位小数）。
【答案】（1）9×106J；（2）4.2×105J；（3）17.4kg。
【解析】
【详解】
（1）完全燃烧0.1kg的丁烷气体可以放出的热量：；
（2）使合金锅内2kg的水温度升高50℃吸收的热量：；
（3）燃气炉以最大火力工作时，燃气消耗的质量为，
由题知，丁烷气体的燃烧效率为90%，则燃气燃烧时所放出的热量：
又知道便携式燃气炉将其燃气燃烧所放出能量的30%供给水加热，则水吸收的热量：，
由 得能烧开水的质量：
答：9×106J； 4.2×105J；17.4kg。
23．2017年6月10日，作为中国大陆核电的发源地﹣﹣秦山核电基地安全运行100堆年（一座核反应堆运行一年为一堆年）．从被誉为“国之光荣”的秦山核电站1991年12月15日投入运行开始，秦山核电基地一直保持安全稳定运行，目前每分钟的安全发电量相当于少消耗烟煤13.0t，减排二氧化碳约40.6t，二氧化硫约0.2t，氮氧化物约0.8t．秦山核电基地目前共有9台运行机组，年发电量约500亿千瓦时，是目前我国核电机组数量最多、堆型品种最丰富、装机容量最大的核电基地．[下列（1）（2）题答案用科学记数法表示]
（1）13.0t烟煤如果完全燃烧，放出的热量为多少J．（烟煤的热值为2.9×107J/kg）．
（2）假设13.0t烟煤在煤炉中完全燃烧，放出的热量部分被水吸收，可以使4×105kg的水从20℃升高到100℃，求水吸收的热量为多少J．[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
（3）求煤炉加热水的热效率．[第（3）题结果保留两位有效数字]
【答案】（1）3.77×1011J；（2）1.344×1011J；（3）36%．
【解析】
【分析】
1）应用热值公式Q＝mq可以求出煤气完全燃烧释放的热量；
（2）根据吸热公式Q＝cm△t就可算出水吸收的热量；
（3）由效率公式可以求出煤气灶烧水的效率．
【详解】
（1）13.0t烟煤如果完全燃烧，放出的热量：
；
（2）水吸收的热量：
；
（3）煤炉烧水的效率：
答案：（1）3.77×1011J；（2）1.344×1011J；（3）36%．
【点睛】
本题考查了速度、重力和压强的计算，难度不大，知道在水平路面上骑自行车时，自行车对地面的压力等于人与车总重力是关键．
24．小明家新安装了一台水箱能容纳500kg水的太阳能热水器，加满水后，经过4h阳光照射，水温由原来的20℃升高到了40℃．[水的比热容c水=4.2×103J/（kg•℃）、焦炭的热值q=3.0×107J/kg]
（1）求在这4h内水吸收的热量？
（2）若这些热量由效率为20%的火炉燃烧焦炭来提供，则需燃烧多少千克的焦炭？
【答案】（1）4.2×l07J； （2）7kg
【解析】
【分析】
根据热量的计算公式 求出水吸收的热量；热效率指被加热物体吸收的热量与燃料完成燃烧放出的热量之比， ，结合 ，从而可以计算出燃烧焦炭的质量．
【详解】
(1)由题可知，4h阳光照射，使500kg的水从20℃升高到了40℃，
则水吸收的热量： ，
(2)根据公式和可得，需要焦炭的质量： ．
答：4.2×l07J； 7kg．
25．某工地用燃气灶烧水，使50kg水从20℃升高到70℃，消耗了0.5kg的煤气，已知水的比热容为4.2×103J／(kg·℃，煤气的热值为4.2×107J/kg．求：
⑴0.5kg煤气完全燃烧放出的热量？
⑵水吸收的热量？
⑶燃气灶烧水的效率？
【答案】2.1×107J1.05×107J50%
【解析】
解：（1）燃烧煤气的质量：m煤气=0.5kg，
完全燃烧煤气放出的热量：Q放=mq=0.5kg×4.2×107J/kg=2.1×107J，
（2）水的质量：m=50kg，水的初温：t0=20℃，水的终温：t=70℃；
水吸收的热量：Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg•℃）×50kg×（70℃﹣20℃）=1.05×107J，
（3）燃气灶的效率：η=×100%=×100%=50%．
答：（1）0.5kg煤气完全燃烧放出的热量2.1×107J；
（2）水吸收的热量为1.05×107J；
（3）燃气灶烧水的效率是50%．
考点：热平衡方程的应用．
专题：计算题；比热容、热机、热值．
分析：（1）知道水的比热、质量、初温、末温，根据Q吸=cm（t﹣t0）计算水吸收的热量．
（2）知道燃气热值和质量，根据Q放=mg计算燃气放出的热量．
（3）知道水吸收的热量和燃气放出的热量，根据η=计算燃气灶烧水的效率．
点评：这是比较典型的热平衡方程的计算，也是比较简单的套用公式的计算题，掌握基础知识很重要．
26．某同学家新安装了一台容积为500L的太阳能热水器，加满水后，经过4h阳光的照射，水温有原来的20℃升高到40℃．则在这4h内水吸收的热量是多少？若这些热量由效率为20％的火炉燃烧焦炭来提供，则需要燃烧多少千克焦炭？（C水＝4.2×103J/(kg·℃)；q焦炭＝3.0×107J/kg）
【答案】7kg
【解析】
试题分析：太阳能热水器中水的质量为：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×0.5m3＝500kg，水吸收的热量Q吸＝cm（t-t0）＝4.2×103J/（kg·℃）×500kg×（40℃-20℃）＝4.2×107J ；燃烧焦炭放出的热量为：Q放＝Q吸/η＝4.2×107J/20％＝2.1×108J ，根据Q放＝mq，可得需要燃烧焦炭的质量为： m＝Q放/q＝2.1×108J/3.0×107J/kg＝7kg．
考点：热量的计算
27．国土资源部中国地质调查局5月18日宣布，我国正在南海北部神狐海域进行的可燃冰试采获得成功，这也标志着我国成为全球第一个实现了在海域可燃冰试开采中获得连续稳定产气的国家．如图，据央视报道：一辆使用天然气为燃料的汽车，一次加100升液态天然气（1升液态天然气约相当于600升气态天然气）能跑300公里的话，，那么加入相同体积的可燃冰，这辆车就能跑5万公里．已知天然气的热值为3.6×107J/m3,求：
（1）可燃冰的热值；
（2）在一个标准大气压下，燃烧1L可燃冰至少可以使1L初温为20℃的水升高多少℃？（水的比热容4.2×103J/（kg·℃），水的密度1×103kg/m3）
（3）假设新闻中报道的是2t的汽车，在水平路面匀速直线上行驶时受到的摩擦力是重力的0.1倍．汽车的发动机的效率是多少？由此你有什么发现？（g取10N/kg）
【答案】（1）（2）80℃（3）27.8%；汽车发动机的效率较低，提高热机效率是节能能源的有效措施．
【解析】
【分析】
【详解】
（1）根据题意知，加100升液态天然气（1升液态天然气约相当于600升气态天然气）能跑300公里的话，那么加入相同体积的可燃冰，这辆车就能跑5万公里，在阻力相同时，做的功与距离成正比，
可得：
解得可燃冰的热值：．
（2）根据得，燃烧1L可燃冰放出的热量为：
，
根据得，1L水的质量为：，
根据得，水升高的温度为：
；
此温度已经远远超出一个标准气压下水的沸点100℃，所以1L水实际升高的温度为：
．
（3）根据得，燃烧100L液态天然气放出的热量为：
；
根据题意知，匀速行驶时汽车受到的牵引力等于即摩擦力：
，
行驶300公里汽车发动机做的功为：；
根据汽车的发动机的效率是：
．
通过效率的计算可以发现：汽车发动机的效率较低，燃料燃烧释放的热量大部分都浪费了，所以提高热机效率是节能能源的有效措施．
【点睛】
注意熟练应用功的公式、密度公式、吸热公式、热值公式、效率公式，第二问中，是个容易出现错误的地方，因为标准气压下，水的沸点为100℃，所以水温只能升高80℃．
28．某学校九年级物理兴趣小组的同学在研究“沙子和水谁的吸热本领大”时,选用了两只完全相同的酒精灯分别给质量都是200g的沙子和水加热．他们绘制出沙子与水的温度随加热时间变化的图象如图所示,已知酒精的热值是3.0×107J/kg,水的比热容是4.2×103J/(kg⋅.℃)，加热时酒精灯平均每分钟消耗0.8g酒精，求：
（1）加热满2min时，水吸收了多少热量?
（2）用酒精给水加热持续了10min时间，这些酒精完全燃烧放出多少热量?
（3）试求出沙子的比热容?（结果保留整数）．
【答案】
（1）4.2×104J
（2）2.4×105J
（3）1167J/(kg·℃)
【解析】
【分析】
从图象可以知道，加热满2min，水的温度从20℃上升到70℃，从而可以知道和水的温度变化，已知水的质量和比热容，利用吸热公式计算水吸收的热量；
已知酒精灯平均每分钟消耗0.8g酒精，便可以计算出给水加热10min时间消耗的酒精，已知酒精的热值,可利用放热公式计算热量．考查比热容公式的应用．
（1）因为水的比热容是4.2×103J/(kg⋅.℃)，m1=200g=0.2kg，，
所以：，
（2）酒精灯平均每分钟消耗0.8g酒精，加热10min时间消耗的酒精为：m=0.8g
，酒精完全燃烧放出多少热量：
，
（3）相同时间内酒精灯燃烧放出相同的热量：所以在2分钟的时间内，Q沙1=Q水，又因为加热满2min，沙子的温度从20℃上升到200℃，，m=0.2kg，
