15热机的效率计算题-烧水效率（经典常考15题）--2023-2024学年上学期九年级期末物理重难点知识突破（通用版）

这是一份15热机的效率计算题-烧水效率（经典常考15题）--2023-2024学年上学期九年级期末物理重难点知识突破（通用版），共12页。试卷主要包含了计算题等内容，欢迎下载使用。
一、计算题
1．1标准大气压下，普通煤炉把壶内20℃、5kg水烧开需完全燃烧0.2kg的煤，为提高煤炉效率，现在普通煤炉上加装壁炉制作成双加热煤炉，在消耗等量煤烧开壶内初温相同、等量水的过程中，还可额外把炉壁间10kg水从20℃加热至40℃，则上述过中：[，]
（1）0.2kg煤完全燃烧所放出的热量是多少？5kg水烧开所吸收的热量是多少？
（2）双加热煤炉的烧水效率是多少？
2．为实现碳达峰、碳中和的目标，中共中央、国务院于2021年10月24日发布了《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》。在生活中，节能减排的方式有很多。如图甲所示，1标准大气压下，普通煤炉把炉内30℃、5kg水烧开需要完全燃烧一定质量的煤，此过程中，烧水效率为25%。为提高煤炉效率，有人设计了双加热炉来提高效率，如图乙所示，在消耗等量煤烧开壶内初温相同，等量水的过程中，还可额外把炉壁内10kg水从30℃加热至58℃[q煤=3×107J/kg，c水=4.2×103J/（kg•℃）]，请问在以上过程中：
（1）普通煤炉将水壶内30℃、5kg水烧开需要吸收多少J热量?
（2）烧开这壶水普通煤炉完全燃烧煤的质量；
（3）利用双加热的方式烧开水时煤炉的效率。
3．某同学家用土灶烧水，燃烧了0.7kg干木柴，使4kg水从20℃升高到70℃。已知干木柴的热值是1.2×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)。（设干木柴完全燃烧）试求：
（1）水吸收的热量是多少？
（2）0.7kg干木柴完全燃烧放出的热量是多少？
（3）该土灶的效率是多少？
4．某物理兴趣小组的同学，用煤炉给15kg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6分钟内完全燃烧了0.3kg煤，已知：水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），煤的热值为3×107J/kg。求：
（1）煤完全燃烧产生的热量。
（2）经过6分钟加热，水所吸收的热量。
（3）煤炉烧水时的热效率。
（4）若用此煤炉烧质量为10kg、初温为20℃水，用了30kg的煤，可使水升高多少摄氏度？
5．每到周末，小晶都去邻居孤寡老人刘奶奶家，帮助老人劈柴、烧水、做饭等。某次烧水时，燃烧了1kg的木材，刚好把初温为20℃，质量为2kg的水烧开（假设木材能够完全燃烧），已知当地气压为1标准大气压，木材的热值为q=1.2×107J/kg，水的比热容为。求：
（1）完全燃烧5kg木材能放出多少焦耳的热量？
（2）2kg的水被烧开吸收了多少热量？
（3）小晶烧水的效率是多少？
6．如图所示是一款电养生壶，其铭牌的部分参数如下表，求：
（1）养生壶正常工作时的电阻；
（2）在标准大气压下，养生壶正常工作时将初温是12℃的一壶水烧开，需要7min，该养生壶的加热效率是多少？
（3）在物理综合实践活动中，同学们利用所学的物理知识，合作测量养生壶的实际功率。电能表上标有1200r/(kW·h)，他们把家中其他用电器都与电源断开，仅让养生壶接入电路中烧水，2min电能表的转盘转了40r，则养生壶的实际功率是多少？
7．小雨同学学习了热学知识后，想通过实验测定家里天然气热水器的烧水效率，于是对5L水进行加热，通过查找资料得知天然气的热值q＝4.5×107J/m3，水的比热容（c水＝4.2×103J/（kg•℃）。烧水前用温度计测得水的温度为25℃，经过一段时间后再次用温度计测得水的温度为65℃，天然气表上显示使用了0.06m3的天然气，求：
（1）水吸收的热量；
（2）天然气完全燃烧放出的热量；
（3）此次天然气热水器烧水的效率。（保留一位小数）
8．如图甲所示是小明家新购买的电热水壶，他发现水壶有一铭牌如图乙所示。待电热水壶注满水后，他关闭了家中的其他用电器,只让电热水壶工作,观察到家里的电能表（如图 丙所示）的转盘1min转了50圈，能使壶中水的温度从25℃升高到35℃。请你结合电热水壶上的铭牌和电能表实物图提供的有关参数信息，忽略温度对电阻的影响。求：
（1）电热水壶正常工作的电阻；
（2）电热水壶中水的温度从25℃升高到35℃吸收的热量；[c =4.2×103J/（kg·℃）]
（3）电热水壶的烧水效率。
9．用天然气烧水时，若将200kg的水从20℃升高到70℃。已知水的比热容c=4.2×103J/(kg.℃)，天然气的热值为q=7×107J/m3，求：
（1）则水需要吸收多少热量？
（2）若该天然气灶的烧水效率是80%，则需要天然气多少m3？
10．小华家里用的是天然气灶，他尝试估测该灶的效率。小华在水壶中加入4L水，水的初温是20℃，然后将水烧开，他观察天然气表发现此次烧水用了天然气，天然气的热值为，水的比热容，当地大气压为标准大气压。求：
（1）水吸收的热量Q吸（不计水的热量损失）；
（2）天然气完全燃烧放出的热量Q放；
（3）天然气灶的效率η。
11．某居民家安装了一台电热水器，其容水量为40L。加满20℃的水后加热至70℃，已知水的比热容，干木材的热值。
（1）水需要吸收多少热量？
（2）如果用干木材替代电热水器烧水，效率为14%，需要多少干木材？
12．某家庭需要将50kg，20℃的水加热到60℃作为生活用热水，他们利用煤气灶烧水，需燃烧0.8kg煤气。已知煤气的热值q=4.2×107J/kg，水的比热容c=4.2×103J/（kg·℃）。求：
（1）将50kg，20℃的水加热到60℃需吸收的热量；
（2）完全燃烧0.8kg煤气放出的热量；
（3）煤气灶烧水的效率。
13．某同学用酒精灯给100g温度为20℃水加热，经过一段时间测得水温升高到80℃，消耗了4.2g酒精；已知水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)，酒精的热值是3×107J/kg。求：
（1）4.2g酒精完全燃烧放出的热量；
（2）此过程中水吸收的热量；
（3）酒精灯烧水时的热效率。
14．某同学估算煤气灶烧水时的效率，他在烧水壶中装入2.5kg水，烧水前的水温为20℃，将水加热至100℃，立即关闭煤气，由燃气表前后示数知烧水使用煤气的体积为0.105m3，该同学查得煤气的热值q＝4×107J/m3，水的比热容为，求：
（1）水吸收的热量；
（2）煤气完全燃烧放出的热量；
（3）煤气灶烧水效率。
15．一电饭锅的加热功率是，在一标准大气压下，给、水加热，用了把水烧开．已知水的比热容是，水的密度是，求：
（1）这个电饭锅消耗的电能是多少?
（2）电饭锅在这次烧水时的效率是多少?
（3）这些电能相当于完全燃烧多少天然气?（天然气热值是）
额定电压
220V
频率
50Hz
额定功率
1100W
容量
1L
参考答案：
1．（1），；（2）42%
【详解】解：（1）0.2kg煤完全燃烧放出的热量
(
1标准大气压下水的沸点为100°C，把壶内20°C，5kg水烧开，水吸收的热量
（2）由题可知，双加热煤炉额外把炉壁间10kg水从20°C加热至40°C，则炉壁间水吸收的热量
双加热煤炉额外把炉壁间水加热，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，所以，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，所以，双加热煤炉的烧水效率
答：（1）0.2kg没完全燃烧放出的热量是；5kg水烧开所吸收的热量是；
（2）双加热煤炉的烧水效率是42%。
2．（1）1.47×106J；（2）0.196kg；（3）45%
【详解】解：（1）普通煤炉将水壶内30℃、5kg水烧开需要吸收的热量

（2）由得烧开这壶水普通煤炉完全燃烧煤放出的热量

需要燃烧的煤的质量由得

（3）炉壁内的水吸收的热量
利用双加热的方式烧开水时煤炉的效率
答：（1）普通煤炉将水壶内30℃、5kg水烧开需要吸收的热量；
（2）烧开这壶水普通煤炉完全燃烧煤的质量是0.196kg；
（3）利用双加热的方式烧开水时煤炉的效率为45%。
3．（1）8.4×105J；（2）8.4×106J；（3）10%
【详解】解：（1）水吸收的热量
Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×4kg×(70℃-20℃)=8.4×105J
（2）干木柴完全燃烧放出的热量
Q放=m柴q=0.7kg×1.2×107J/kg＝8.4×106J
（3）该土灶烧水的效率
答：（1）水吸收的热量是8.4×105J；
（2）0.7kg干木柴完全燃烧放出的热量是8.4×106J；
（3）该土灶的效率是10%。
4．（1）；（2）；（3）；（4）80℃
【详解】解：（1）煤完全燃烧产生的能量
（2）由图可知，经过6分钟加热，水温从20℃升到80℃，水所吸收的热量
（3）煤炉烧水时的热效率
（4）若用此煤炉烧质量为10kg、初温为20℃水，用了30kg的煤，所以煤完全燃烧产生的能量
水吸收的热量
由
可得
远远大于水的沸点100℃，在一个标准大气压下，水达到100℃就不再上升了，所以水升高温度为
答：（1）煤完全燃烧产生的能量；
（2）经过6分钟加热，水所吸收的热量；
（3）煤炉烧水时的热效率；
（4）可使水升高80摄氏度
5．（1）6×107J；（2）6.72×105J；（3）5.6%
【详解】解：（1）完全燃烧5kg木材能放出的热量
Q放=qm木材=1.2×107J/kg×5kg=6×107J
（2）1标准大气压下，水的沸点为100℃，即水的末温为100℃，则2kg的水被烧开吸收的热量
（3）完全燃烧1kg木材能放出的热量
Q放=qm木材=1.2×107J/kg×1kg=1.2×107J
小晶烧水的效率
答：（1）完全燃烧1kg木材能放出6×107J的热量。
（2）2kg的水被烧开吸收了6.72×105J的热量。
（3）小晶烧水的效率是5.6%。
6．（1）44Ω；（2）80%；（3）1000W
【详解】解：（1）由可得，养生壶正常工作时的电阻
（2）1L水的质量
m=ρV=1.0×103kg/m3×1×10-3m3=1kg
标准大气压下水的沸点为100℃，12℃的一壶水烧开水吸收的热量
Q吸=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×1kg×(100℃-12℃) =3.696×105J
养生壶消耗的电能
W=Pt=1100W×7×60s=4.62×105J
该壶的热效率
（3）电能表上标有1200r/(kW·h)，电能表转盘转动40转养生壶消耗电能
用时
t′=2min=120s
养生壶的实际功率
答：（1）养生壶正常工作的电阻为44Ω。
（2）该壶的热效率是80%；
（3）电养生壶的实际功率为1000W。
7．（1）8.4×105J；（2）2.7×106J；（3）31.1%
【详解】（1）水的体积
V水＝5L＝5×10﹣3m3
根据密度公式可得水的质量为
水吸收的热量为
（2）天然气完全燃烧放出的热量
（3）热水器得烧水的效率为
答：（1）水吸收的热量8.4×105J；
（2）天然气完全燃烧放出的热量2.7×106J；
（3）此次天然气热水器烧水的效率31.1%。
8．（1）40Ω；（2）4.2×104J；（3）70%
【详解】解：（1）电热水壶正常工作时的电阻为
（2）电热水壶装满水时，水的体积为
V=1L=1×10-3m3
电热水壶中水的质量为
m=ρV=1×103kg/m3×10-3m3=1kg
水吸收的热量为
（3）电热水壶1min消耗的电能为
电热水壶的烧水效率为
答：（1）电热水壶正常工作的电阻为40Ω；
（2）电热水壶中水的温度从25℃升高到35℃吸收的热量为4.2×104J；
（3）电热水壶的烧水效率为70%。
9．（1）4.2×107J；（2）0.75m3
【详解】解：（1）水吸收的热量
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×200kg×(70℃-20℃)=4.2×107J
（2）燃气灶的效率是80%，则天然气完全燃烧放出的热量
需要的天然气
答：（1）水吸收的热量为4.2×107J；
（2）需要天然气0.75m3。
10．（1）；（2）；（3）42%
【详解】解：（1）水的体积
水的质量为
在1标准大气压下，水的沸点为100℃，即水的末温为100℃；水吸收的热量为
（2）天然气燃烧放出的热量为
（3）天然气灶的效率为：
答：（1）水吸收的热量Q吸为；
（2）天然气完全燃烧放出的热量Q放为；
（3）天然气灶的效率η为。
11．（1）8.4×106J；（2）5kg
【详解】解：（1）由可得水的质量
20℃的水加热至70℃，则水吸收的热量
（2）根据可知，干木材完全燃烧放出的热量为
根据可知，需要干木柴的质量为
答：（1）水需要吸收8.4×106J热量；
（2）如果用干木材替代电热水器烧水，效率为14%，需要5kg干木材。
12．（1）8.4×106J；（2）3.36×107J；（3）25%
【详解】解：（1）水吸收的热量
Q吸=cmΔt=4.2×103J/（kg·℃）×50kg×（60℃-20℃）=8.4×106J
（2）0.8kg煤气完全燃烧放出的热量
Q放=mq=0.8kg×4.2×107J/kg=3.36×107J
（3）煤气灶烧水的效率
答：（1）水吸收的热量为8.4×106J；
（2）0.8kg煤气完全燃烧放出的热量为3.36×107J；
（3）煤气灶烧水的效率为25%。
13．（1）1.26×105J；（2）2.52×104J；（3）20%
【详解】解：（1）4.2g酒精完全燃烧产生的热量
Q放=m′q=0.0042kg×3×107J/kg=1.26×105J
（2）水的质量
m=100g=0.1kg
水吸收的热量
Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×0.1kg×(80℃-20℃)=2.52×104J
（3）酒精灯烧水时的热效率
答：（1）4.2g酒精完全燃烧放出的热量是1.26×105J；
（2）此过程中水吸收的热量是2.52×104J；
（3）酒精灯烧水时的热效率是20%。
14．（1）8.4×105J；（2）4.2×106J；（3）20%
【详解】解：（1）水吸收的热量为
（2）煤气完全燃烧放出的热量为
（3）煤气灶烧水的效率为
答：（1）水吸收的热量为8.4×105J；
（2）煤气完全燃烧放出的热量为4.2×106J；
（3）煤气灶烧水效率为20%。
15．；；
【详解】这个电饭锅消耗的电能是;
水吸收的热量：
饭锅在这次烧水时的效率是；
这些电能相当于完全燃烧．