第14章《内能的利用》专题复习 热量的计算ppt课件+同步练习题（含参考答案）

第14章《内能的利用》专题复习热量的计算同步练习题

类型1　热量的简单计算

1.农作物的秸秆可以回收加工制成秸秆煤。完全燃烧0.5 kg的秸秆煤可放出　       　J的热量;若这些热量完全被质量为100 kg、初温为20 ℃的水吸收,则可使水温升高到　       ℃[已知q秸秆煤=2.1×107 J/kg,c水=4.2×103 J/(kg·℃)]。 

2.利用先进工艺和科学方法,可以使垃圾变废为宝。燃料油的热值为4.5×107 J/kg,若从1 t垃圾中能提炼出140 kg燃料油,则这些燃料油完全燃烧时释放出的热量为　       J,这些热量可以使　       kg的水温度升高50 ℃[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]。 

3.完全燃烧20 g热值为2.1×107 J/kg的某种燃料,放出的热量可以使质量为10 kg、初温为25 ℃的水温度升高　        ℃[水的比热容c水=4.2×103 J/(kg· ℃)]。 

4.某实验小组利用酒精灯对500 g冰均匀加热,他们每隔相同时间记录一次温度计的示数,并观察物质的状态。如图是他们根据记录的数据绘制的“温度—时间”图像,已知c冰=2.1×103 J/(kg·℃),c水=4.2×103 J/(kg·℃),由图像可知(      )

A.水升温比冰慢,说明水的比热容比冰小

B.冰在熔化过程中温度保持不变,内能不变

C.冰在熔化前内能增加4.2×104 J

D.在CD段,水吸收的热量是4.2×104 J

5.如图所示,规格相同的甲、乙两容器中分别装有3 kg和2 kg的纯净水,并用不同的加热器加热,不计热损失,得到如图丙所示的水温与加热时间的关系图像,则下列说法正确的是(       )

A.甲杯中的水每分钟吸收的热量为2.52×105 J

B.甲、乙两杯中的加热器每分钟放出的热量之比为3∶2

C.加热相同的时间,甲、乙两杯水升高的温度之比为2∶3

D.将甲、乙两容器中的水从20 ℃加热至沸腾所需要的时间之比为2∶3

类型2　有关效率的计算

6.我国自主研制的“红旗HQ3”无人驾驶汽车在某段平直公路上进行测试,汽车以18 m/s的速度匀速行驶了5 min,消耗燃油0.3 kg,汽车发动机的牵引力是1000 N。已知燃油的热值为4.5×107 J/kg,则消耗的燃油完全燃烧产生的热量是　　       J,发动机的效率是　       。 

7.[铜仁中考]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　        ℃[已知干木柴的热值为1.2×107 J/kg,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]。 

8.某柴油机的能量流向如图所示,其中内能输入为1 kg柴油完全燃烧放出的能量,从能量流向图可以得出,该柴油机的效率为　       ,柴油的热值为　       J/kg。 

9.已知质量为M的柴油(单位:kg)完全燃烧时放出3.0×109 J热量,在柴油机工作的过程中,消耗掉M的柴油有4.5×108 J的能量损失掉了,可知柴油机的效率是　       。 

10.已知汽车发动机的输出功率为75 kW。若该汽车行驶1 h消耗柴油16 kg,则该汽车发动机的热机效率

η=　　       (q柴油=4.3×107 J/kg,精确到0.1%);若用P输出表示发动机的输出功率,m0表示单位时间内消耗燃料的质量,q表示燃料的热值,则η=　       。 

类型3　综合计算

11.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4.2×103 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;

(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。

12.某款汽车质量为1600 kg,某次在水平高速公路上以72 km/h速度匀速行驶了23 min,所受阻力为汽车重力的0.2倍,燃油的热值为4.6×107 J/kg,g取10 N/kg。求:

(1)牵引力做功的功率。

(2)若燃油完全燃烧,内燃机的效率是40%,至少消耗多少千克燃油?

13.汽车已进入百姓家庭,汽车发动机性能的好坏备受人们关注。在汽车发动机的设计过程中,既要考虑能量的有效利用,又要考虑发动机的冷却问题[汽油的热值为4.6×107 J/kg,汽油的密度为0.7×103 kg/m3,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]。

(1)为了防止发动机过热,汽车的冷却系统常用水的循环来降低发动机的温度,5 kg水在冷却系统中温度升高50 ℃,吸收多少热量?

(2)10 L汽油在汽车发动机气缸内燃烧30 min,可以释放出多少能量(假设汽油完全燃烧)?

(3)若发动机输出的功率为6×104 W,则此汽车发动机的效率是多少?(结果精确到1%)

第14章《内能的利用》专题复习热量的计算同步练习题

参考答案

类型1　热量的简单计算

1.农作物的秸秆可以回收加工制成秸秆煤。完全燃烧0.5 kg的秸秆煤可放出　1.05×107　J的热量;若这些热量完全被质量为100 kg、初温为20 ℃的水吸收,则可使水温升高到　45　℃[已知q秸秆煤=2.1×107 J/kg,c水=4.2×103 J/(kg·℃)]。 

2.利用先进工艺和科学方法,可以使垃圾变废为宝。燃料油的热值为4.5×107 J/kg,若从1 t垃圾中能提炼出140 kg燃料油,则这些燃料油完全燃烧时释放出的热量为　6.3×109　J,这些热量可以使　3×104　kg的水温度升高50 ℃[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]。 

3.完全燃烧20 g热值为2.1×107 J/kg的某种燃料,放出的热量可以使质量为10 kg、初温为25 ℃的水温度升高　10　 ℃[水的比热容c水=4.2×103 J/(kg· ℃)]。 

4.某实验小组利用酒精灯对500 g冰均匀加热,他们每隔相同时间记录一次温度计的示数,并观察物质的状态。如图是他们根据记录的数据绘制的“温度—时间”图像,已知c冰=2.1×103 J/(kg·℃),c水=4.2×103 J/(kg·℃),由图像可知(   D   )

A.水升温比冰慢,说明水的比热容比冰小

B.冰在熔化过程中温度保持不变,内能不变

C.冰在熔化前内能增加4.2×104 J

D.在CD段,水吸收的热量是4.2×104 J

5.如图所示,规格相同的甲、乙两容器中分别装有3 kg和2 kg的纯净水,并用不同的加热器加热,不计热损失,得到如图丙所示的水温与加热时间的关系图像,则下列说法正确的是(   D   )

A.甲杯中的水每分钟吸收的热量为2.52×105 J

B.甲、乙两杯中的加热器每分钟放出的热量之比为3∶2

C.加热相同的时间,甲、乙两杯水升高的温度之比为2∶3

D.将甲、乙两容器中的水从20 ℃加热至沸腾所需要的时间之比为2∶3

类型2　有关效率的计算

6.我国自主研制的“红旗HQ3”无人驾驶汽车在某段平直公路上进行测试,汽车以18 m/s的速度匀速行驶了5 min,消耗燃油0.3 kg,汽车发动机的牵引力是1000 N。已知燃油的热值为4.5×107 J/kg,则消耗的燃油完全燃烧产生的热量是　1.35×107　J,发动机的效率是　40%　。 

7.[铜仁中考]质量为1.4 kg的干木柴完全燃烧,所放出的热量为　1.68×107　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　40　 ℃[已知干木柴的热值为1.2×107 J/kg,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]。 

8.某柴油机的能量流向如图所示,其中内能输入为1 kg柴油完全燃烧放出的能量,从能量流向图可以得出,该柴油机的效率为　30%　,柴油的热值为　4.3×107　J/kg。 

9.已知质量为M的柴油(单位:kg)完全燃烧时放出3.0×109 J热量,在柴油机工作的过程中,消耗掉M的柴油有4.5×108 J的能量损失掉了,可知柴油机的效率是　40%　。 

10.已知汽车发动机的输出功率为75 kW。若该汽车行驶1 h消耗柴油16 kg,则该汽车发动机的热机效率η=　39.2%　(q柴油=4.3×107 J/kg,精确到0.1%);若用P输出表示发动机的输出功率,m0表示单位时间内消耗燃料的质量,q表示燃料的热值,则η= ×100%　。 

类型3　综合计算

11.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4.2×103 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;

(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。

解:(1)一个标准大气压下水的沸点为100 ℃,即将水加热至100 ℃,水吸收的热量

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

(2)3 g酒精完全燃烧释放的热量

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

酒精灯烧水的热效率

η=×100%≈37.3%

(3)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,则5 g、100 ℃的水汽化成同温度的水蒸气需要吸收的热量

Q=5 g×2.26×103 J/g=1.13×104 J

12.[十堰中考改编]某款汽车质量为1600 kg,某次在水平高速公路上以72 km/h速度匀速行驶了23 min,所受阻力为汽车重力的0.2倍,燃油的热值为4.6×107 J/kg,g取10 N/kg。求:

(1)牵引力做功的功率。

(2)若燃油完全燃烧,内燃机的效率是40%,至少消耗多少千克燃油?

解:(1)汽车静止时对水平地面的压力等于自身重力G车=m车g=1600 kg×10 N/kg=1.6×104 N

由题意知,汽车做匀速直线运动,其所受牵引力和阻力大小相等,F=f=0.2G车=0.2×1.6×104 N=3.2×103 N

汽车的车速v=72 km/h=20 m/s

汽车所受牵引力做功的功率P=fv=3.2×103 N×20 m/s=6.4×104 W

(3)汽车行驶23 min,牵引力所做的功W=Pt=6.4×104 W×23×60 s=8.832×107 J

若燃油完全燃烧,且内燃机的效率是40%,则燃油完全燃烧释放的热量Q==2.208×108 J

消耗燃油的质量m==4.8 kg

13.汽车已进入百姓家庭,汽车发动机性能的好坏备受人们关注。在汽车发动机的设计过程中,既要考虑能量的有效利用,又要考虑发动机的冷却问题[汽油的热值为4.6×107 J/kg,汽油的密度为0.7×103 kg/m3,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]。

(1)为了防止发动机过热,汽车的冷却系统常用水的循环来降低发动机的温度,5 kg水在冷却系统中温度升高50 ℃,吸收多少热量?

(2)10 L汽油在汽车发动机气缸内燃烧30 min,可以释放出多少能量(假设汽油完全燃烧)?

(3)若发动机输出的功率为6×104 W,则此汽车发动机的效率是多少?(结果精确到1%)

解:(1)5 kg水温度升高50 ℃吸收的热量

Q吸=cm水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×5 kg×50 ℃=1.05×106 J

(2)汽油的体积V=10 L=0.01 m3

由ρ=可得,汽油的质量

m=ρV=0.7×103 kg/m3×0.01 m3=7 kg

汽油完全燃烧放出的热量

Q放=mq=7 kg×4.6×107 J/kg=3.22×108 J

(3)发动机工作时间

t=30 min=1800 s

发动机做的有用功

W有用=Pt=6×104 W×1800 s=1.08×108 J

发动机的效率

η=×100%≈34%