江苏省苏科版初三物理上学期第十二章机械能和内能汇编之热之类计算(有答案).pdf

第 1 页，共 8 页 第十二章机械能和内能汇编之热之类计算 1.质量相同的甲乙两种燃料，完全燃烧放出的热量比为2： 1， 则它们的热值比为 （） A. 2 ：1 B. 1 ：2 C. 4 ：1 D. 1 ：4 2.木炭的热值是3.4 ×10 7J/ kg，6kg木炭完全燃烧可放出_ J的热量若燃烧一 段时间后，炉中的木炭只剩下0.1kg，它的热值是_ J/kg 3.农作物的秸秆可以回收加工制成秸秆煤。完全燃烧0.5kg的秸秆煤可放出_J 的热量；若这些热量被质量为20kg， 初温为 20 0C的水吸收， 可使水温升高到 70 0C ， 则水吸收了 _J的热量，此时烧水效率为_ 已知q秸秆煤=2.1×10 7J/ kg，C 水=4.2×10 3J/ （ kg? 0C ） 。 4.汽油机作为汽车的“心脏”，在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈 地燃烧， 将_能转化成 _能，一辆汽车一年行驶三万公里，消耗汽油2t， 这些汽油完全燃烧放出_J的热量。（q汽油=4.6×10 7J/ kg） 5.已知干木柴的热值是1.2 ×10 7 J/kg，完全燃烧700g干木柴能放出热量是_， 假设这些热量全部被20 千克水吸收（不考虑热量损失），在一个标准大气压下， 能够使水的温度由20升高到 _。 6.某学校用锅炉烧水是，把质量为100kg，初温为 20的水加热至沸腾，需完全燃烧 2.8kg的焦炭，已知水的比热容C水=4.2×10 3J/ （ kg?） ， 焦炭的热值q=3×10 7J/ kg， 若当地大气压强为一个标准大气压，求： （1）水吸收的热量； （2）焦炭完全燃烧放出的热量； （3）锅炉烧水时的效率。 （4）若换用热值高达6×10 9J/ m 3 的可燃冰代替焦炭来加热，应完全燃烧多少m 3 可 燃冰。 7.天然气灶烧水时，把质量为2kg、初温为25的水加热到100求： （1）水吸收的热量（已知c水=4.2×10 3J/ （ kg? ） （2）燃气灶烧水时的热效率为60% ，燃烧的天然气实际放出的热量 8.小毅参加了12 月 25 日的 2016 年福州国际马拉松赛，他跑完马拉松身体消耗的能 量约为 1.05×10 7J问： （1）这些能量相当于完全燃烧多少天然气放出的热量？q气=3.5×10 7J/ m 3 （2）若用这些天然气来烧水，可以使30kg的水温度升高50，则水吸收的热量 是多少？天然气灶烧水时的效率是多少？c水=4.2×10 3J/（ kg?） 第 2 页，共 8 页 9.为了减少环境污染，部分农村地区改用液化气烧菜做饭。某钢瓶装有液化气10kg， 已知液化气的热值为4.2 ×10 7J/ kg，水的比热容为4.2 ×10 3J/ （kg?）求： （1）这瓶液化气全部完全燃烧放出的热量是多少？ （2）若（ 1）中放出的热量有40% 被初温为20的水吸收，在标准大气压下可将多 少质量的水烧开？ 10.用某燃气锅炉烧水时，把质量为500kg，初温为20的水加热到100，共燃烧了 12m 3 天然气，已知水的比热容c水4.2 ×10 3J/( kg· ) ，天然气的热值q 4.2 ×10 7J/ m 3，求： （1）水吸收的热量； （2）燃气锅炉烧水时的效率； 11.小聪家里有一套液化气灶具，液化气热值为3.5 ×10 7J/ kg，水的比热容为 4.2 ×10 7J/ （ kg?）求： （1）将质量为5kg，初温为20的水加热到100，水吸热多少J？ （2）如果液化气完全燃烧放出的热量60% 被水吸收，加热这些水需燃烧液化气多 少g？ 12.S195 型柴曲机的部分技术规格如表所示 汽缸数汽缸直径额定功率转速燃油消耗率冷却方式 1 95mm8.8kW2000R/min 0.27kg/ （kW?h）蒸发水冷 其中， “额定功率”是指柴油机正常工作时对外所做机械功的功率；“燃油消耗率” 是指柴油机正常工作时，每输出1kW?h的能量柴油机所消耗柴油的千克数，已知柴 油的热值为3.3 ×10 7J/ kg，水的比热容4.2 ×10 3J/ （ kg?），g=10N/kg，则 （1）若柴油机的水箱中贮有10kg冷却水，当水的温度由20上升到40时，这 些水所吸收的热量是_J。 （2）已知柴油机的效率=W/Q×100% （式中W为柴油机在某段时间内对外所做的 第 3 页，共 8 页 功，Q为它在这段时间内所消耗的柴油完全燃烧所产生的热量），则该柴油机正常 工作时的效率约为_（精确到0.1%）。 13.用煤气灶把2kg、初温为30的水烧到80，消耗了20g煤气，已知水的比热容 是 4.2 ×10 3J/ （kg?），煤气的热值为 3.9 ×10 7J/ kg。 求：（ 1）水吸收的热量为多少？ （2）煤气完全燃烧放出的热量为多少？ （3）煤气灶烧水的效率为多少？ 第 4 页，共 8 页 答案和解析 1. 【答案】A 【解析】 解： 由题知，质量之比m1：m2=1：1，这两种燃料完全燃烧放出的热量之比Q1：Q2=2： 1， 由 Q放=mq得两种燃料的热值之比： q1：q2=：=：=2： 1。 故选： A。 知道两种燃料放出热量和质量之比，利用燃料完全燃烧放热公式Q放=mq求这两种燃料 热值之比。 本题考查了学生对燃料完全放热公式Q放=mq的掌握和运用，因为是求比值，要细心， 防止因颠倒而出错！ 2. 【答案】 2.04×10 8；3.4 ×107 【解析】 解： Q放=mq=6kg ×3.4 ×10 7J/kg=2.04 ×108J， 炉中剩下的木炭质量减小，但热值不变，其大小仍为3.4 ×10 7J/kg 故答案为： 2.04×10 8；3.4 ×107 知道木炭的质量和热值，利用Q放=mq求木炭完全燃烧放出的热量； 热值是反映燃料特性的物理量，是指 1kg 燃料完全燃烧放出的热量，其大小仅与燃料种 类有关，而与燃料的质量和燃烧程度无关 本题考查了学生对热值概念、燃料完全燃烧放热公式的掌握和运用，理解：热值热值是 反映燃料特性的物理量，其大小仅与燃料种类有关，而与燃料的质量和燃烧程度无关 3. 【答案】 1.05×10 7; 4.2 ×106;40% 【解析】 解： 秸秆煤完全燃烧释放的热量： Q放=m秸秆煤q=0.5kg×2.1 ×10 7J/kg=1.05 ×107J。 水吸收的热量： Q吸=c水m水（ t-t0）=4.2×10 3J/ （kg?）× 20kg×（ 70-20 ）=4.2×106J； 此时烧水效率： =×100%=40%。 故答案为： 1.05×10 7；4.2 ×106； 40% 。 （ 1）知道秸秆煤的质量和秸秆煤的热值，利用公式Q放=mq可计算秸秆煤完全燃烧放出 的热量； （ 2）知道水的比热容、水的质量、初温和末温，根据吸热公式Q吸=cm （ t-t 0）求出出 水吸收的热量； （ 3）根据效率公式可以求出煤气灶烧水的效率。 题考查了学生对吸热公式Q吸=cm t 、燃料完全燃烧放热公式Q放=qm 、效率公式的掌握 和运用，因条件已给出，难度不大。 4. 【答案】 化学；内； 9.2 ×10 10 【解析】 解：（ 1）内燃机的一个工作循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，压缩冲程结 束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈地燃烧是化学能转化为内能，其中压缩冲程将机 械能转化成内能； （ 2）2t 汽油完全燃烧要放出的热量：Q放=mq=2 ×10 3kg×4.6 ×107J/kg=9.2 ×1010J。 故答案为：化学；内； 9.2 ×10 10。 第 5 页，共 8 页 （ 1）内燃机的一个工作循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，其中压缩冲程将 机械能转化成内能，压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈地燃烧是化学能 转化为内能；做功冲程将内能转化成机械能； （ 2）燃料完全燃烧放出的热量用公式Q=qm 计算，其中q 为燃料的热值。 本题考查了内燃机冲程的能量转化以及燃料燃烧放出的热量的计算，是比较基本的问题， 要重点掌握。 5. 【答案】 8.4 ×10 6J；100 【解析】 解： 完全燃烧干木柴放出的热量： Q放=m木柴q=0.7kg×1.2 ×10 7J/kg=8.4 ×106J， 由题知， Q吸=Q放=8.4×10 6J， 根据 Q吸=cm （t-t0）可知， 水升高的温度t=+t0=+20=120， 因为 1 标准大气压下水的沸点是100，水沸腾时，吸热温度不变， 所以水的末温为：100。 故答案为： 8.4 ×10 6J；100。 （ 1）根据公式Q放=mq可计算干木柴完全燃烧放出的热量； （ 2）再根据Q吸=Q放×10%=cm t 求水升高的温度。 本题考查学生对燃料完全燃烧放出热量公式和吸热公式的掌握和运用，注意在标准大气 压下，水的温度最高为100，此类型的题目需要根据实际情况具体分析。 6. 【答案】 解：（ 1）水吸收的热量： Q吸=cm（t-t0）=4.2×10 3J/ （ kg?）× 100kg×（ 100-20 ）=3.36×10 7J； （ 2）焦炭完全燃烧放出的热量： Q放=qm=3×10 7J/ kg×2.8kg=8.4×10 7J； （ 3）锅炉的效率： = 吸 放= =40% ； （ 4）由Q放=qV可得完全燃烧可燃冰的体积： V= 放= =0.014m 3。 答：（ 1）水吸收的热量为3.36×10 7J； （ 2）焦炭完全燃烧放出的热量8.4 ×10 7J； （ 3）锅炉的效率为40% ； （ 4）完全燃烧可燃冰的体积为0.014m 3。 【解析】 （ 1）根据 Q=cm （t-t 0）求出水吸收的热量； （ 2） 根据 Q=qm 计算焦炭完全燃烧放出的热量；太阳能热水器每小时平均接受4.2 ×10 6J 的太阳能，求出在5 小时的有效照射时间内热水器接收到的太阳能； （ 3）根据 =求出锅炉的效率； （ 4）根据 Q=qV求出完全燃烧可燃冰的体积。 此题主要考查的是学生对热量计算公式、热值计算公式、效率计算公式的理解和掌握， 要仔细解答，避免出错。 7. 【答案】 解： （ 1）水吸收的热量： 第 6 页，共 8 页 Q吸=cm（t-t0）=4.2×10 3 J/ （kg?）×2kg×（ 100-25 ）=6.3×10 5J； （ 2）由 = 吸 放得天然气燃烧实际放出的热量： Q放= 吸= =1.05×10 6J 答：（ 1）水吸收的热量为6.3 ×10 5J； （ 2）燃气灶烧水时的热效率为60% ，燃烧的天然气实际放出的热量为1.05×10 6J 【解析】 （ 1）知道水的质量、水的比热容，求出水温度的升高值，利用吸热公式Q吸=cm t 求 水吸收的热量； （ 2）利用效率公式求天然气燃烧实际放出的热量 本题考查了吸热公式、效率公式的应用，属于基础题目 8. 【答案】 解： （ 1）由题可知，天然气完全燃烧放出的热量等于身体消耗的能量， 由Q放=Vq得， 需要天然气的体积：V= 放= =0.3m 3； （ 2）水吸收的热量： Q吸=cmt=4.2×10 3J/ （kg?）× 30 kg×50=6.3×10 6J； 燃气灶的效率： = 吸 放= ×100%=60% 答：（ 1）这些能量相当于完全燃烧0.3m 3 天然气放出的热量； （ 2）若用这些天然气来烧水，可以使30kg的水温度升高50，则水吸收的热量是 6.3 ×10 6J；天然气灶烧水时的效率是 60% 【解析】 （ 1）因为天然气完全燃烧放出的热量等于身体消耗的能量，可以利用公式V=求天 然气的体积； （ 2）由公式Q吸=cmt 可求出水吸收的热量；由水吸收的热量跟天然气完全燃烧放出 的热量之比可算出燃气灶的效率 本题主要考查了公式Q放=Vq和 Q吸=cmt=cm （t-t0） 的运用，及燃气灶的效率的含义此 题中要注意温度“升高到（末温）”和“升高了（t ）”的区别，要审好题 9. 【答案】 解： （ 1）10kg液化气完全燃烧释放热量： Q放=m气q=10kg×4.2 ×10 7J/ kg=4.2×10 8J； （ 2）由题知，Q吸=40% ×Q放=40% ×4.2 ×10 8J=1.68×108J， 1 标准大气压下水的沸点为100，即水的末温为100， 由Q吸=cmt得水的质量： m水= 吸 =500kg。 答：（ 1）这瓶液化气全部完全燃烧放出的热量是4.2 ×10 8J； （ 2）若（ 1）中放出的热量有40% 被初温为20的水吸收，在标准大气压下可将500kg 质量的水烧开。 【解析】 第 7 页，共 8 页 （ 1）利用 Q放=mq求整瓶液化气完全燃烧放出的热量； （ 2）由题知， Q吸=40% ×Q放，知道水的温度变化、水的比热容，再利用Q吸=cm t 求水 的质量。 本题考查了学生对吸热公式Q吸=cm t 、燃料安全燃烧放热公式Q放=mq和效率公式的掌 握和运用，利用好条件“Q吸=40% ×Q放”是本题的关键。 10. 【答案】 解：（ 1）在此过程中，水吸收的热量： Q吸=c水m（t-t0） =4.2×10 3J/ （ kg?）× 500kg×（ 100-20 ） =1.68×10 8J； （ 2）天然气完全燃烧放热： Q放=Vq=4.2×10 7J/ m 3×12 m 3=5.04×108J， 锅炉烧水的效率： 吸 放 。 答：（ 1）水吸收的热量为1.68×10 8J； （ 2）锅炉烧水的效率33.3%。 【解析】 本题考查了学生对吸热公式、燃料燃烧放热公式、效率公式的掌握和运用，因条件已给 出，难度不大。 （ 1）知道水的质量、 水的比热容和水的初温和末温，利用吸热公式求水吸收的热量； （ 2）知道天然气的体积和热值，利用Q放=Vq计算煤气完全燃烧放出的热量， （ 3）利用效率公式求燃气灶烧水的效率。 11. 【答案】 解： （ 1）水吸收的热量： Q吸=cm（t-t0）=4.2×10 3 J/ （kg?）×5kg×（ 100-20 ）=1.68×10 6J； （ 2）由 = 吸 放得液化气燃烧需放出热量： Q放= 吸= =2.8×10 6J， 由Q放=m液化气q得需要液化气的质量： m液化气= 放= =0.08kg=80g 答：（ 1）水吸收的热量是1.68×10 6J； （ 2）加热这些水需要燃烧80g液化气 【解析】 （ 1）知道水的质量、比热容和水温度的变化值，利用吸热公式Q吸=cm t 计算水吸收 的热量； （ 2） 使用液化气加热这些水，液化气全燃烧放出热量的50% 被水吸收， 即 Q吸=60% ×Q 放， 而 Q放=mq ，据此求需要液化气的质量 本题主要考查吸热公式Q吸=cm t 和燃料完全燃烧放热公式Q放=mq的掌握和运用， 利用 好条件 Q吸=60% ×Q 放是关键 12. 【答案】 8.4 ×10 5 40.4% 【解析】 第 8 页，共 8 页 解：（ 1）水吸收的热量为： Q吸=cm水t=4.2 ×10 3J/ （kg?）× 10kg×（ 40-20 ）=8.4×105J； （ 2）燃油消耗率为0.27kg/kW ?h，说明每输出1kW ?h 的能量， W=1kW ?h=3.6×10 6J，消 耗柴油为m油=0.27kg ， Q放=m油q=0.27kg×3.3 ×10 7J/kg=8.91 ×106J， 该柴油机正常工作时的效率： =40.4%。 故答案为：（1）8.4 ×10 5；（ 2）40.4%。 （ 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）假设输出1kW ?h 的能量（有用能量），由题知要消耗0.27kg 柴油，可计算对应消 耗的柴油完全燃烧放出的热量（总能量），利用效率公式柴油机正常工作时的效率。 本题考查了学生对吸热公式、燃料完全燃烧放热公式、效率公式的掌握和运用，能从表 格中得出相关信息并加以利用是本题的关键（“燃油消耗率”是指柴油机正常工作时， 每输出 1kW ?h 的能量柴油机所消耗柴油的千克数）。 13. 【答案】 解：（ 1）水吸收的热量： Q吸=cm（t-t0）=4.2×10 3 J/ （kg?）×2kg×（ 80-30 ）=4.2×10 5J； （ 2）煤气的质量： m煤气=20g=0.02kg， 这些煤气完全燃烧放出的热量： Q放=m煤气q=0.02kg×3.9 ×10 7J/ kg=7.8×10 5J； （ 3）煤气灶烧水的效率： = 吸 放×100%= ×100% 53.8%。 答：（ 1）水吸收了4.2 ×10 5J 热量； （ 2）这些煤气完全燃烧共放出了7.8 ×10 5J 热量； （ 3）煤气灶烧水的效率为53.8%。 【解析】 （ 1）知道水的比热容、水的质量、水的初温和末温，利用公式Q吸=cm （ t-t0）计算水 吸收的热量（有用能量）。 （ 2） 已知煤气的质量和热值，可利用公式Q放=mq计算这些煤气完全燃烧放出的热量（总 能量）。 （ 3）求出了水吸收的热量和煤气完全燃烧放出的热量，利用公式=×100% 计算 煤气灶烧水的效率。 本题考查学生对热传递过程中的吸热公式、燃料燃烧放出热量公式、热效率公式的理解 和灵活运用，知道哪些是有用能量、哪些是总能量是关键。