2021年中考物理二轮专项复习 热与能 计算题专练（含答案）

2021年中考物理二轮专项复习

热与能 计算题专练

1.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4.2×103 J/(kg·℃),酒精的热值为3.0×107 J/kg]

(1)求水吸收的热量。

(2)求此过程中酒精灯烧水的热效率。(结果精确到1%)

(3)科学研究表明:1 g、100 ℃的水汽化成同温度的水蒸气需要吸收2.26×103 J的热量。水开始沸腾后持续观察沸腾现象,同时发现水的质量减少了5 g,求此过程水汽化成水蒸气所吸收的热量。

2.下图是一辆警车,空车质量为2.72 t。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60 kW。(g取10 N/kg)

(1)车上警察的总质量为280 kg,轮胎与路面接触的总面积为1000 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%,则以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)

3.某款新型电动轿车，每充一次电，锂离子电池储存的能量为50 kW·h，可供该车连续行驶300 km，其最高车速可达250 km/h.

(1)电动轿车的顶部向上凸起，当它高速行驶时，车顶的气压比车底的气压________．

(2)若该车以108 km/h的速度匀速行驶10 min，通过的路程是多少？

(3)该车连续行驶100 km消耗的电能相当于完全燃烧多少升柴油产生的热量．(q柴油=4.3×107 J/kg，ρ柴油=0.85×103 kg/m3，计算结果保留两位小数)

4.图示为农用耕地机，它以柴油机作为动力装置.耕地机在额定功率下工作，某次耕地的平均速度是1.4 m/s，受到的阻力为6 300 N，工作时间为2 h.计算并回答下列问题．

(1)此次耕地过程中，耕地机所做的功是多少？功率是多大？

(2)若耕地机的效率为25%，此次耕地消耗柴油的质量是多少？(柴油的热值为4.3×107 J/kg)

(3)如果土地需要耕作得更深些，耕地机以额定功率工作，耕地的速度如何变化？请简要说明理由．

5.如图所示为一款利用高温水蒸气熨烫衣服的便携式挂烫机，它的正常工作电压为220 V，水箱装水最多0.3 kg，加热功率有大、小两个挡位．设计师最初设计的内部电路有如图甲、乙两种接法，其中电热丝R1=56 Ω，R2=44 Ω.

(1)高温水蒸气熨烫衣服时，水蒸气遇到衣服迅速________成小水珠，放出热量，将衣服熨平(填物态变化名称)．

(2)如果选择甲电路，电路中最大电流为________A；如果选择乙电路，电路中最大电流为________A，由于两个电路中所选熔断器里的熔丝允许通过的最大电流为8.2 A，故设计师最终选择了甲电路．(计算结果保留一位小数)

(3)请分别计算这款挂烫机两个挡位的额定功率．

(4)若将水箱中0.22 kg的水从25 ℃加热到100 ℃，挂烫机至少需要加热多长时间？[水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃)]

6.菏泽市首批50辆LNG(液化天然气)新能源公交车已经投入运营，如图所示。据有关资料显示，天然气汽车和汽油车相比较，尾气中的有害气体排放减少：90%CO、24%CO2、90%SO2、39%NO、无粉尘排放，因此天然气被称为绿色能源。其他性能指标的比较：

根据表格提供的信息，通过计算说明：

(1)天然气汽车燃烧1m3天然气所做的有用功是多少？做同样多的有用功，汽油车需要燃烧多少千克汽油？

(2)若某公交汽车每天消耗100m3的天然气，与用汽油相比，它每天节约的运行成本是多少？

7.太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之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100kg、初温为20℃的水温度升高到40℃.求：

(1)热水器中的水吸收的热量Q；[水的比热容c=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η；

(4)若改用煤来加热这些水，需要完全燃烧多少千克煤？(煤的热值q=2.9×107J/kg，假设煤燃烧放出的热量全部被水吸收)

8.小明家新买来一台容量为80 L 的天然气热水器。小明学习了热效率的知识后,尝试估测该热水器的热效率,他把“进水量”设置为40 L,“出水温度”设置为40 ℃后,开始加热。当水温达到40 ℃时,自动停止加热。已知当时自来水的温度是20 ℃,加热前天然气表的示数为129.96 m3,停止加热后变为130.06 m3。天然气的热值q天然气=4.2×107 J/m3,水的比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃), 1 L=10-3 m3。求:

(1)水箱中水的质量。

(2)水箱中水吸收的热量。

(3)该热水器的热效率。

9.为响应国家“低碳环保,节能减排”的号召,威海市新上线一批以天然气为燃料的新型公交汽车,其参数如图所示。某次行驶过程中,汽车搭载人员及物品共3000 kg,所受阻力为总重力的0.01倍。在40 s时间内匀速直线行驶了400 m,共消耗天然气0.025 kg(天然气完全燃烧,其热值为6.4×107 J/kg,g取10 N/kg)。针对此次行驶过程,求:

(1)汽车对地面的压强。

(2)汽车的功率。

(3)汽车发动机的效率。

10.据英国《每日邮报》网站的报道，德国大众汽车公司近日宣布他们研制出了“世界上最省油的汽车”，百公里油耗仅约为1.0升，据悉这辆名为XL1的汽车的动力由一台小型柴油发动机和一个独立的电动马达及电池组提供，采用碳纤维材料的XL1的整车重量仅为380 kg，由于该车的特殊造型和材料，车辆匀速行驶时受到的阻力约为200 N.(柴油的热值为4.0×107J/kg，密度为0.85×103kg/m3)

试求：(1)1.0升柴油完全燃烧时放出的热量；

(2)该汽车发动机的效率.

答案解析

1.解:

(1)水吸收的热量

Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×0.1 kg×(100 ℃-20 ℃)=3.36×104 J。

(2)3 g酒精完全燃烧放出的热量

Q=q酒精m酒精=3.0×107 J/kg×3×10-3kg=9×104 J,

效率η==≈37%。

(3)水汽化成水蒸气所吸收的热量Q'=2.26×103 J/g×5 g=1.13×104 J。

2.解:

(1)车静止时对水平路面的压力

F=G总=(2.72×103 kg+280 kg)×10 N/kg=3×104 N,

车静止时对水平路面的压强p===3×105 Pa。

(2)v=108 km/h=30 m/s,P=60 kW=60000 W;

匀速行驶时,警车水平方向受力平衡,所受阻力等于牵引力,

即f=F牵===2000 N。

(3)警车做的功W=Pt=60000 W×10×60 s=3.6×107 J,

需要车燃烧柴油释放的能量Q===9×107 J,

消耗柴油的质量m===2.25 kg。

3.答案为：(1)小；

解析：根据流体压强与流速的关系可知，轿车顶部向上凸起，当它高速行驶时，车顶的空气流动速度快，压强小．

解：

(2)由v=得该车通过的路程为 s=vt=108 km/h×()h=18 km

(3)该车连续行驶100 km消耗的电能为

W=50 kW·h××3.6×106 J==6×107 J

Q=W且Q=mq，相当于消耗柴油的质量为m===≈1.395 kg

由ρ= 得消耗柴油的体积为V==≈1.64×10－3 m3=1.64 L

4.解：

(1)经过的距离s=vt=1.4 m/s×2×3 600 s=10 080 m

所做的功W=Fs=6 300 N×10 080 m≈6.35×107 J

功率P==≈8.82×103 W

(2)柴油完全燃烧释放的热量 Q===2.54×108 J

消耗柴油的质量m==≈5.91 kg

(3)耕地机以额定功率工作时耕地的速度变慢．因为土地深耕时，阻力变大，需要更大的牵引力，

由P==Fv知，在功率一定时，要使牵引力F变大，速度v应减小，故耕地速度变慢．

5.答案为：

(1)液化；

(2)5，　8.9；

解：(3)挂烫机大功率挡工作时，电路中电流为5 A，此时功率

P大=UI=220 V×5 A=1 100 W

挂烫机小功率挡工作时，R1、R2串联，电路中电流

I总=====2.2 A

小功率挡工作时的功率P小=UI总=220 V×2.2 A=484 W

(4)水吸收的热量

Q吸=cm(t－t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×0.22 kg×(100 ℃－25 ℃)=6.93×104 J

要使加热时间最短，应选用大功率挡，且电流产生的热量全部被水吸收，

由P=得，加热时间t====63 s

6.解：

(1)由η==得，1m3天然气燃烧，通过发动机做的有用功：

W有用1=η1Vq1=45%×1m3×2.3×107J/m3=1.035×107J；

设燃烧的汽油质量为m，通过发动机所做的有用功与W有用1相同，

则W有用2=η2mq2=30%×m×4.6×107J/kg=1.035×107J，

解得，需要的汽油质量：m=0.75kg。

(2)燃烧1m3天然气可节约的资金：0.75×9元－4.5元=2.25元，

天然气汽车每天节约的运行成本是2.25×100=225元。

答：(1)天然气汽车燃烧1m3天然气所做的有用功是1.035×107J；汽油车需燃烧0.75kg汽油；

(2)公交汽车每天节约的运行成本是225元。

7.解：

(1)热水器中的水吸收的热量：

Q=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×100kg×(40℃﹣20℃)=8.4×106J

(2)热水器5小时内接收到的太阳能：E=4.2×106J/h×5h=2.1×107J

(3)热水器的效率：η=×100%=×100%=40%

(4)煤气燃烧放出的热量全部被水吸收，即Q放=Q=8.4×106J

由Q=mq可得：完全燃烧煤气的质量：m′===0.29kg

8.解:

(1)把“进水量”设置为40 L,则水箱中水的体积V=40 L=40 dm3=40×10-3 m3,

水箱中水的质量m=ρV=1×103 kg/m3×40×10-3 m3=40 kg。

(2)由题意可得,水吸收的热量

Q吸=c水mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×40 kg×(40 ℃-20 ℃)=3.36×106 J。

(3)使用天然气的体积V天然气=130.06 m3-129.96 m3=0.1 m3,

天然气完全燃烧释放的热量Q放=q天然气V天然气=4.2×107 J/m3×0.1 m3=4.2×106 J,

该热水器的热效率η===80%。

9.解:

(1)汽车对地面的压力F=G=mg=(13000 kg+3000 kg)×10 N/kg=1.6×105 N,

汽车对地面的压强p===4×106 Pa。

(2)汽车所受阻力f=0.01G=0.01×1.6×105 N=1.6×103 N,

汽车匀速行驶,牵引力与阻力平衡,汽车所受牵引力F牵=f=1.6×103 N,

汽车牵引力做功W=F牵s=1.6×103 N×400 m=6.4×105 J,

汽车的功率P===1.6×104 W。

(3)0.025 kg天然气完全燃烧放出的热量Q=q天然气m天然气=6.4×107 J/kg×0.025 kg=1.6×106 J,

汽车发动机的效率η===40%。

10.解：

(1)燃烧柴油的体积V=1.0 L=1.0×10－3m3,

由ρ=得，柴油完全燃烧时放出的热量：

Q放=mq=ρVq=0.85×103kg/m3×1.0×10－3m3×4.0×107J/kg=3.4×107J；

(2)汽车行驶路程s=100 km=1.0×105m,

汽车克服阻力所做有用功W有用=Fs=fs=200 N×1.0×105m=2×107J,

发动机效率：η=×100%=×100%≈58.8%.

答：(1)1.0升柴油完全燃烧时放出的热量为3.4×107  J；

(2)该汽车发动机的效率是58.8%.

解析：

(1)知道柴油的质量和热值，根据Q=mq求出完全燃烧时所产生的热量；

(2)根据W=Fs求出行驶100 km克服摩擦阻力做的功即为有用功，然后利用效率公式求出发动机的效率.