人教版九年级物理综合复习高频考题选编—热学计算题（含解析）

人教版九年级物理综合复习高频考题选编—热学计算题

1．（2019·江苏常熟·初三月考）工匠用钢铁打制刀具时，有一个重要流程叫“淬火”，把刚打制成型的刀具放到炉火中充分煅烧，然后将其迅速放入水中骤冷．现有一成型的合金钢刀具的质量为1kg，温度为20℃，放入836℃的炉火中煅烧足够长时间，迅速取出放入5kg、20℃的水中冷却．最后与水达到共同的温度（不计过程中的热量损失，c水=4.2×103J/（kg℃），c合金钢=0.42×103J/（kg℃））求：

（1）此刀具在火炉中吸收了多少热量？

（2）淬火后水的温度为多少摄氏度？

2．（2020·山东泗水·初三期中）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100g的水，在一个标准大气压下加热至沸腾，假如完全燃烧酒精3g．[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）科学研究表明：1g 100℃的水汽化成同温度的水蒸汽需要吸收2.26×103J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5g，求此过程水汽化成水蒸气所吸收的热量．

3．（2019·福建省福州第一中学初三期中）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像如图所示。已知水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)，问：

(1)图a、b中，哪个是沙子吸热升温的图像？

(2)加热2min，水吸收了多少热量？

(3)试求出沙子的比热容。

4．小丽需用温度为40 ℃的水泡脚，便把90 ℃的热水与10 kg、 20 ℃的水混合，设混合过程没有热量损失。问：需要90 ℃的热水多少kg？

5．（2020·山东青岛·初三期末）如图是质量为100g的某物质温度随加热时间的变化图象，前10min它吸收的热量是。求该物质的比热容。

6．（2020·江门市培英初级中学初三月考）天然气灶使用方便、经济环保。在一个标准大气压下，天然气灶将一壶质量为3 kg、温度为20 ℃的水加热至沸腾，已知水的比热容为4.2×103 J/（kg•℃），天然气的热值为3.5×107 J/m3。求：

（1）水吸收的热量；

（2）若天然气完全燃烧放出的热量60 %被水吸收，烧开这壶水需要多少天然气？

7．（2020·上海嘉定·初三二模）质量为2千克的水，温度升高了50℃．求水吸收的热量Q吸．[c水=4.2×103 J/（kg•℃）]．

8．（2020·霍林郭勒市第二中学（霍林郭勒市第四中学被合并）初三月考）某家庭用燃气热水器将质量为100kg，温度为20℃的自来水加热到50℃，消耗的天然气体积为1m3(假设天然气完全燃烧)．已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，天然气的热值为3.2×107J/m3．求：

(1)天然气完全燃烧放出的热量；

(2)水吸收的热量；

(3)该热水器工作时的效率．

9．（2020·江苏东台·期中）某学习小组同学想研究酒精灯烧水时的热效率．他们用酒精灯给100g的水加热，经过一段时间测得水温升高了60℃、消耗了4.2g酒精．已知：水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），酒精的热值为3×107J/kg．求：

（1）此过程中水吸收的热量；

（2）4.2g酒精完全燃烧放出的热量；

（3）酒精灯烧水时的热效率．

10．（2020·黑龙江佳木斯·初三期末）可燃冰是一种新型能源，它是水和天然气在高压低温情况下形成的类冰状结晶物质，主要成分是甲烷，其开采是世界难题，据中央电视台2017年5月18日报道，我国可燃冰已试采成功，技术处于世界领先，用燃气锅炉烧水时，把质量为500kg，初温为20℃的水加热到100℃，共燃烧了12m3天然气，已知水的比热容c水=4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值q=4.2×107J/m3，可燃冰的热值为同体积天然气的160倍，求：

(1)水吸收的热量；

(2)燃气锅炉烧水时的效率；

(3)若换用可燃冰，应使用多少m3可燃冰．

11．（2020·辽宁营口·初三其他）用天然气灶给常温下4 kg的水加热，消耗了0.07 m3的天然气，已知天然气灶烧水的效率为40%，天然气的热值为3.6×107 J/m3，水的比热容为4.25×103 J/（kg·℃），试求：

(1)0.07 m3的天然气完全燃烧放出的热量是多少？

(2)水的温度升高了多少？

12．（2020·湖南永定·初三期中）某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10kg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6min内完全燃烧了0.2kg的煤，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），煤的热值约为3×107J/kg．求：

（1）煤完全燃烧产生的热量；

（2）经过6min时间加热，水所吸收的热量；

（3）煤炉烧水时的热效率．

13．（2020·江西遂川·初三期末）太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，下表是小明家的太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息

其中太阳辐射功率是指1h内投射到1m2面积上的太阳能．

求：（1）水在10h内吸收的热量；

（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）该太阳能热水器的能量转化效率．

14．（2020·广东普宁·初三一模）如图所示是一款新型四轮沙滩卡丁车，其满载时的质量为600kg，每个车轮与沙滩接触的面积为500cm2，卡丁车满载时在水平沙滩上匀速直线运动，10min行驶6km，它的发动机功率恒为11.5kW。

（1）当卡丁车满载并静止在水平沙滩上时，它对沙滩的压强为多少帕？

（2）此次行驶中卡丁车所受的阻力为多少牛？

（3）该卡丁车以汽油为燃料，若在这次行驶中消耗汽油0.6kg，求该卡丁车汽油机的效率。（q汽油＝4.6×107J/kg）

15．（2020·湖南长沙·明达中学初三月考）某型号汽车整车与驾驶员的总质量是2060kg，驾驶员驾驶该汽车在平直公路上匀速行驶进行车型测试，测试过程中消耗汽油的体积为1.5×10-3m3（g=10N/kg，ρ汽油=0.7×103kg/m3，q汽油=4.5×107J/kg，）求：

(1)汽车与驾驶员的总重力；

(2)测试过程中消耗汽油的质量；

(3)假设汽油完全燃烧，汽油机的效率为40%，汽车在测试过程中做的有用功是多少。

16．（2020·太原师范学院附属中学初三月考）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．

参考答案

1．（1）3.4272××105J；（2）36

【解析】

解：（1）将刀具放入836℃的炉火中煅烧足够长时间，其末温t=836℃，则刀具在炉火中吸收的热量：

.

（2）由题，将煅烧后的刀具迅速取出放入20℃的水中冷却，最后刀具与水达到共同的温度，设为t′，不计过程中的热损失，则Q水吸=Q合放，即：

c水m水（t′﹣t0′）=c合金钢m合金钢（t﹣t′），

，

解得：t′=36℃．

答：（1）此刀具在火炉中吸收了3.4272××105J的热量；

（2）淬火后水的温度为36℃；

【点睛】

本题考查了吸热公式、放热公式、热平衡方程的掌握和运用，知道达到热平衡时物体温度相同，计算时要弄清楚水和刀具的初温和末温．

2．（1）3.36×104J；（2）37.3%；（3）1.13×104J．

【解析】

（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：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×0.1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×104J；（2）3g酒精完全燃烧释放的热量：Q放＝mq＝3×10﹣3kg×3.0×107J/kg＝9×104J；酒精灯烧水的热效率：η＝×100%＝×100%≈37.3%；（3）1g 100℃的水汽化成同温度的水蒸汽需要吸收2.26×103J的热量，则5g 100℃的水汽化成同温度的水蒸汽需要吸收的热量：Q＝5g×2.26×103J/g＝1.13×104J．

点睛：（1）知道水的质量、水的比热容和水的温度变化，根据Q吸＝cm（t﹣t0）求出水吸收的热量；（2）知道酒精的热值和质量，根据Q放＝mq求出酒精完全燃烧释放的热量；水吸收的热量和酒精完全燃烧放出热量的比值即为烧水的效率；（3）根据1g 100℃的水汽化成同温度的水蒸汽需要吸收的热量求出5g的水完全汽化成同温度水蒸气所需要吸收的热量．

3．(1)图a；(1)4.2×104J；(1)0.9×103J/(kg·℃)。

【解析】

(1)用两只完全相同的酒精灯，分别给水和沙子加热，这样做的目的是使水和沙子在相同时间吸收相同的热量，再利用公式进行分析；

(2)从图像可知，加热满2min，水的温度从20℃上升到70℃，从而可知和水的温度变化，已知水的质量和比热容，可利用公式计算水吸收的热量；

(3)相同时间内酒精灯燃烧放出相同的热量，所以2min水和沙子吸收的热量也相同，由图a得出沙子温度的变化量，再根据计算沙子的比热容。

【详解】

(1)由题知，沙子和水的质量相等，且沙子的比热容比水小，吸收相同热量时（加热相同时间），由公式可知，沙子升高的温度多，所以图a表示的是沙子吸热升温的过程；

(2)由b图像可知，加热满2min时，水的温度从20℃上升到70℃，则加热满2min时水吸收的热量：

；

(3)相同时间内酒精灯燃烧放出相同的热量，在2分钟的时间内,沙子吸收的热量：

，

因加热2min，沙子的温度从20℃上升到250℃，由可得，沙子的比热容：

。

答：(1)图a是沙子吸热升温的图像；(2)加热2min时，水吸收了4.2×104J热量；(3)沙子的比热容为0.9×103J/(kg·℃)。

4．4 kg

【解析】

设需要90℃的热水质量为m1，20℃水质量为m2，由题意得：Q吸=Q放，所以，

c1m1Δt1=c2m2△t2

因c1=c2，所以

答：需要90 ℃的热水4kg。

5．

【解析】

由图得前10min，

6．（1）1.008×106 J（2）0.048m3

【解析】

(1)在一个标准大气压下，水沸腾时的温度是t=100℃，水吸收的热量是：

Q吸 =cm（t-t0）=4.2×103 J/（kg•℃）×3kg×（100℃-20℃）=1.008×106J；

(2)由知道，天然气完全燃烧放出的热量是：

由Q放 =Vq知道，烧开这壶水需要天然气的体积是：

。

答：(1)水吸收的热量是1.008×106J；

(2)若天然气完全燃烧放出的热量60 %被水吸收，烧开这壶水需要0.048m3天然气。

7．4.2×105J

【解析】

水吸收的热量

=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×50℃=4.2×105J

8．(1) 3.2×107J；(2) 1.26×107J；(3) 39.4%．

【解析】

（1）天然气完全燃烧放出的热量：

Q放=Vq=1m3×3.2×107J/m3=3.2×107J；

（2）水吸收的热量：

Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg•℃）×100kg×（50℃-20℃）=1.26×107J；

（3）燃气灶的效率：

．

答：（1）天然气完全燃烧放出的热量为3.2×107J；

（2）水吸收的热量为1.26×107J；

（3）该热水器工作时的效率是39.4%．

9．（1）2.52×104J；（2）1.26×105J；（3）20%．

【解析】

（1）水吸收的热量为 ：

Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/（kg•℃）×0.1kg×60℃=2.52×104J；

（2）4.2g酒精完全燃烧放出的热量为：

Q放=mq=4.2×10-3kg×3×107J/kg=1.26×105J；

（3）酒精灯烧水时的热效率：

Q吸/Q放=20%．

10．(1)1.68×108J；(2)33.3%；(3)0.075m3

【解析】

(1)水吸收的热量：

Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×500kg×（100℃-20℃）=1.68×108J；

(2)天然气完全燃烧放出的热量：

Q放=Vq天然气=12m3×4.2×107J/m3=5.04×108J；

燃气锅炉烧水时的效率：

(3)可燃冰的热值为同体积天然气的160倍，则可燃冰的热值：

q可燃冰=160q天然气=160×4.2×107J/m3=6.72×109J/m3，

若换用可燃冰燃烧放出相同的热量，应使用可燃冰的体积：

V可燃冰

答：(1)水吸收的热量为1.68×108J；

(2)燃气锅炉烧水时的效率为33.3%；

(3)若换用可燃冰，应使用0.075m3可燃冰．

11．(1) 2.52×106 J；(2) 60 ℃

【解析】

(1)根据计算 0.07 m3的天然气完全燃烧放出的热量是

；

(2)根据得水吸收的热量为

根据得水升高的温度为

【点睛】

重点是吸热公式和热值公式的应用，注意公式应用时单位要统一，一般都使用主单位，特别是热值公式应用时，有时要用到体积，有时要用到质量，要统一单位后再计算。

12．(1) 6×106J；(2) 2.52×106J；(3) 42%.

【解析】

（1）已知煤的质量和热值，利用Q=mq可求得煤完全燃烧产生的热量；

（2）由图象可知，经过6min时间加热，水升高的温度值，利用吸热公式求水吸收的热量；

（3）热效率等于水吸收的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比．

【详解】

（1）煤完全燃烧产生的热量：Q放=mq=0.2kg×3×107J/kg=6×106J；

（2）由图可知，经过6min时间加热后，水温由20℃达到80℃，水温升高了：△t=60℃，则水吸收的热量：Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×10kg×60℃=2.52×106J；

（3）煤炉烧水时的热效率：η=×100%=×100%=42%.

13．（1）水在10h内吸收的热量为2.1×107J；

（2）如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧0.25m3的天然气；

（3）该太阳能热水器的能量转化效率为50%．

【解析】

（1）水吸收的热量（有用能量）：

Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×100kg×50℃=2.1×107J；

（2）由题知，

Q放=vq=Q吸=2.1×107J，

需要天然气的体积：

v==0.25m3；

（3）10h太阳能热水器吸收的太阳能（总能量）：

Q总=1.68×106J/（m2•h）×2.5m2×10h=4.2×107J，

η= ×100%=×100%=50%．

答：（1）水在10h内吸收的热量为2.1×107J；

（2）如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧0.25m3的天然气；

（3）该太阳能热水器的能量转化效率为50%．

14．（1）3×104Pa；（2）1.15×103N；（3）25%。

【解析】

（1）．卡丁车满载时的重力为：

G＝mg＝600kg×10N/kg＝6000N，

则卡丁车满载时对水平地面的压力为：

F＝G＝6000N。

卡丁车受力面积为：

S＝4×500cm2＝2000cm2＝0.2m2，

则卡丁车满载时对地面的压强为：

p＝＝＝3×104Pa。

（2）．卡丁车的行驶速度为：

v＝＝＝10m/s，

由P＝Fv得牵引力为：

F牵＝＝＝1.15×103N，

由于车匀速行驶，牵引力与阻力是一对平衡力，则卡丁车所受的阻力为：

f＝F牵＝1.15×103N。

（3）．卡丁车在这次行驶中消耗汽油0.6kg完全燃烧放出的热量为：

Q=mq=0.6kg×4.6×107J/kg=2.76×107J；

卡丁车在这次行驶中牵引力做的功为：

W=Fs=1.15×103N×6000m=6.9×106J；

则卡丁车汽油机的效率为：

η＝＝＝25%。

答：（1）．当卡丁车满载并静止在水平沙滩上时，它对沙滩的压强为3×104Pa；

（2）．此次行驶中卡丁车所受的阻力为1.15×103N；

（3）．该卡丁车以汽油为燃料，若在这次行驶中消耗汽油06kg，卡丁车汽油机的效率为25%。

15．(1)20600N；(2)1.05kg；(3)1.89×107J

【解析】

(1)汽车与驾驶员的总重力

G=mg=2060kg×10N/kg=20600N

(2)测试过程中消耗汽油的质量

m汽油=ρ汽油V=0.7×103kg/m3×1.5×10-3m3=1.05kg

(3)汽油完全燃烧放出的热量

Q放=m汽油q汽油=1.05kg×4.5×107J/kg=4.725×107J

汽车在测试过程中做的有用功

W有=Q放η=4.725×107J×40%=1.89×107J

答：(1)汽车与驾驶员的总重力是20600N；

(2)测试过程中消耗汽油的质量是1.05kg；

(3)假设汽油完全燃烧，汽油机的效率为40%，汽车在测试过程中做的有用功是1.89×107J。

16．（1）1×108J（2）3.6×108J （3）42﹪

【解析】

（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．