初中物理热与能计算题文档格式.docx
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1010J的热量相当于完全燃烧多少焦碳产生的热量?
(2)1.176×
1010J的热量可以在一个标准大气压下将多少体积的水由20℃加热到沸腾?
7、(2011年·
黑龙江龙东地区)肥胖是人类健康的大敌,跳绳是减肥的方法之一。
某人的质量为80kg,跳起时重心升高的平均高度约为5厘米。
在晨练中,他在10分钟内跳了800次,(每千克脂肪提供的能量是
J,可用
表示,g=10N/kg)请问在10分钟时间内:
(1)人克服重力所做的功是多少?
(2)人克服重力做功的平均功率是多少?
(3)假如人克服重力做功而消耗的能量只由脂肪提供,在理论上可以消耗
多少脂肪?
8、(2011·
天津)小丽家
电热淋浴器的额定功率为2000W,水箱最多可容纳50kg水,注满水的淋浴器连续正常加热40min,淋浴器上温度示数由22℃上升到42℃。
求:
c水=4.2×
103J/kg·
℃
(1)此过程中水箱中水吸收的热量;
(2)该电热淋浴器加热时的热效率。
9、(2011·
甘肃兰州)去冬今春以来,由于干旱少雨,我国多个地区发生了森林火灾,防火形势十分严重。
近期在某地发生的山火中,部队及时出动直升机进行扑救,有效地抑制了火情的蔓延。
直升机灭火主要靠外挂吊桶,直升机吊桶一次装满水后,飞到火头上空,把水洒下去,可直接将火头熄灭。
(1)若飞机将1.5吨水竖直提升50m,水平飞行2km,飞机对水做了多少功?
(2)用水灭火的过程中,水要吸收大量的热量。
若1.5吨水,温度从20℃升高到100℃,能吸收多少热量?
10、(2011·
辽宁阜新)婷婷家有一电热水壶,铭牌如下表所示。
(1)电热水壶正常工作时的电阻是多少?
(2)壶中装有质量为lkg,温度为20℃的水,l标准大气压下,将壶中水加热至沸腾,水需要吸收的热量是多少?
[c水=4.2×
(3)当电热水壶接入电路中且正常工作时,她家标有“3000r/kW·
h”的电能表在1min内转了60r,请你通过计算说明婷婷家是否还有其它用电器在同时工作?
11、(2011·
山东聊城)天然气灶烧水,燃烧0.5m3的天然气,使100kg的水从20℃升高到70℃。
已知水的比热容为c=4.2×
103J/(kg•℃),天然气的热值为q=7.0×
107J/m3。
(1)0.5m3天然气完全燃烧放出的热量Q放;
(2)水吸收的热量Q吸;
(3)燃气灶的效率η。
12、(2011·
山东泰安)小明家利用天然气灶烧水,把质量为1kg的20℃的水烧开(在标准大气压下)。
【水的比热容c水=4.2×
℃)】
(1)通过观察天燃气表得知消耗了0.01m3的天然气,如果天然气的密度为0.7kg/m3,烧水时消耗天然气多少千克?
(2)在此过程中水需要吸收多少热量?
(3)用额定功率是800W的电热壶在220V额定电压下,烧开同样质量的水,若电能转化为内能的效率是84%,则通电时间是多少?
13、(2011·
山东潍坊)前些日子,小亮的妈妈买了一个“天际”牌自动电热水壶送给爷爷,其铭牌如右表。
小亮为了给爷爷说明电热水壶的使用方法,他接水至800ml刻度,然后把壶放在加
热座上,拨开开关,5min后水烧开,水壶自动断电.已知水的初温为20℃。
(1)这壶水吸收的热量为多少?
(2)烧水时家中电压为220V,求电热水壶的热效率.
(3)在用电高峰,电路中的实际电压降为198V,这时电热水壶的实际功率为多大?
14、(2011·
辽宁阜新)一辆汽车,总重为1.2×
104N,四个轮胎与地面接触的总面积为0.12m2,该车在平直公路上匀速行驶1h,消耗汽油10L,汽油完全燃烧放出的热量有30%转化为机械能。
(汽油的热值为4.6×
107J/kg,密度为0.7×
103kg/m3,g=10N/kg)求:
(1)该车静止在水平路面上时,对路面的压强是多少?
(2)10L汽油完全燃烧放出的热量是多少?
(3)这段时间内该汽车发动机的功率是多少kW?
(功率的计算结果保留小数点后一位)
15、(2011·
广西钦州)如图所示,是一种煲汤用的电热锅工作原理图,调节切换开关可以使电热锅处于“关、高温、自动、保温”四种工作状态,温控器的作用是当水沸腾后能自动断电一段时间,其中R1=605Ω,R,2=96.8Ω,电热锅的部分参数如下表所示。
容积
4L
额定电压
220V
加热额定功率
500W
保温额定功率
80W
(1)电热锅处于保温挡正常工作时,锅内的水温度始终不变,则该电热锅的散热功率是多少?
(2)电热锅处于高温挡(切换开关接“1”)正常工作,在标准大气压下高温加热2kg的水,10min内消耗多少电能?
设散热功率不变,水的初温为75℃,则加热10min后水的最终温度是多少?
16、(2011·
福建龙岩)某种电热饮水机有加热和保温两种工作状态(由机内温控开关S0自动控制),从它的说明书上收集到如下数据及图所示的简化电路原理图.
热水箱容量
1L
加热功率
1000W
保温功率
44W
(1)当S闭合,S0断开时,饮水机处于 (填“加热”或“保温”)状态.
(2)求:
①一满热水箱水的质量;
②保温时的电流.(1L=1×
10﹣3m3)
(3)将一满热水箱的水从20℃加热到80℃需要吸收多少热量?
若加热效率为90%,需要加热多长时间?
[c水=4.2×
103J/(kg•℃),ρ水=1.0×
103kg/m3].
17、(2011·
广东肇庆)随着低碳理念的普及,学校科技小组的同学拟设计一种以太阳能电池驱动的汽车.通过查阅资料得知:
肇庆地区太阳光垂直照射时,每平方米太阳能电池板最大可提供150W的电功率.拟设计的太阳能汽车质量是500kg,它在平直路面上最快每秒可行驶15m,行驶过程中所受的平均阻力是车重的0.02倍.该汽车的驱动电机能够将90%的电功率转化为牵引汽车前进的机械功率.若该车在平直路面上以最高速度行驶,试通过计算回答下列问题(g取10N/kg):
(1)驱动电机提供的推力是多少牛?
(2)驱动电机提供的机械功率是多少瓦?
(3)该车的太阳能电池板面积约为多大?
(计算结果小数点后保留一位数字)
18、(2011·
福建南平)图甲是一种常见的电热水袋,图乙是它的简化电路图。
其性能指标如下表:
(1)由题意可知,指示灯L的电阻比发热体R的电阻要_____(填“大”或“小”)得多。
(2)若热水袋内的水温是15℃,在额定电压下加热10min指示灯就熄灭了,此过程中水吸收的热量是多少?
(3)电热水袋的电能转化为水的内能的效率是多少?
(4)当实际电压为200V时,该电热水袋的实际功率约为多少?
19、(2011·
广西桂林)从2006年开始,我国就参与了国际科研合作项目《国际热核聚变实验堆联合实施协定》,研究可控核聚变技术。
该技术可用氢的同位素氘和氚聚合发生核聚变释放能量,并不会产生放射性污染,如图甲所示。
而氘可以从海水中提取,从1L
的海水中提取的氘参与核聚变反应放出的能量相当于300L优质汽油完全燃烧放出的热量。
若这些核能用来发电的效率可以达到50%,所产生的电能可供如图乙所示的电力机车牵引功率为4800kW的“和谐号”电力动车组以252km/h的运营速度匀速行驶多少km?
(计算结果保留一位小数)(汽油密度:
0.71×
103kg/
m3;
汽油热值:
4.6×
20、(2011·
广西河池)某型号电热水壶的额定电压为220V,正常工作时的电流为5A,壶中装有2kg温度为20℃的水。
已知c水=4.2×
℃)。
(1)该电热水壶正常工作时的电功率。
(2)将这壶水加热到100℃,水吸收的热量。
21、(2011•福建泉州)小理对家里的电磁炉进行研究,电磁炉的功率调节范围是120W~2200W,
(1)小理用电磁炉将质量为2kg的水从20℃加热到100℃,消耗了0.22kW•h的电能.水吸收的热量是多少?
这时电磁炉的效率是多少?
(2)小理用电磁炉煮粥.先用大火将水开,后用小火煮.这段时间电功率随时间变化如图所示问第8分钟通过电磁的电流是多少?
[水的比热是4.2×
103J/(kg•℃),家庭电路的电压为220V].
22、(2011·
广西崇左)为了利用太阳能资源,节约经营成本,崇左市某大型宾馆在楼顶安装了10台相同的太阳能热水器,每台热水器的水箱容积为200L。
在夏季光照条件下,一满箱15℃的水经白天太阳能加热,温度可达到65℃。
已知水的比热容为4.2×
℃),天然气的热值为8.4×
107J/kg。
(1)10台热水器装满水时,温度从15℃升高到65℃吸收了多少热量?
(3分)
(2)若这些热量由完全燃烧的天然气提供,需要多少千克天然气?
(2分)
23、(2011·
广东湛江)2010年12月30日通车的湛徐高速,使得从湛江市区到徐闻县海安港口全程只需约1个小时,从而使雷州半岛的居民从此真正进入湛江市“一小时生活圈”.
今年“五·
一”期间,爸爸开车带着李兵从湛江市区出发沿湛徐高速到徐闻参观“大汉三墩”景点,汽车(包括车上的人和物品)质量为1.8×
103kg,车轮与地面的总接触面积为0.09m2,当汽车以90km/h的速度在平直路面上匀速行驶时,汽车发动机牵引力为1000N,效率为30%,汽油的热值为4.6×
107J/kg(假设汽油完全燃烧,g取10N/kg).求:
(1)汽车静止时对路面的压强;
(2)汽车以90km/h的速度匀速行驶时,牵引力的功率;
(3)若汽车按照这种方式行驶,这次旅行全程往返250km,牵引力做的功是多少?
李兵应该提醒爸爸至少要加汽油多少kg?
24、(2011·
贵州铜仁)如下表及图所示,是某电热饮水机说时书的一些数据和电路原理图,该电热饮水机有加热和保温两种工作状态(由机内的温控开关S0控制)。
(1)当开关S闭合,开关S0断开时,饮水机的功率是多大?
(2)保温电阻R2的阻值是多少?
(3)若正常工作时,该电热器加热的效率为90%,将满热水箱的水从20℃加热到95℃需要多长时间?
(C水=4.2×
℃)
25、(2011·
内蒙古赤峰)一电饭锅铭牌上标有“220V1100W”字样。
(1)电饭锅正常工作时,它的电阻是多少Ω?
(2)在电饭锅内倒入质量为2kg、温度为20℃的水,若把这些水加热到80℃,水最少需要吸收多少热量?
103J/(kg℃)]
(3)为了加热这些水,电饭锅正常工作了10min,它产生了多少热量?
(4)是什么原因导致
(2)与(3)中两个热量值不相等?
(说出一条即可)
26、(2011·
辽宁大连)如图是某太阳能热水器,向其中注入50kg的水,阳光照射一段时间后,水温从10℃升高到50℃。
水的比热容是4.2×
试求:
(1)这段时间该热水器中的水吸收的热量是多少?
(2)如果这段时间该太阳能热水器接收到太阳辐射的热量是2.8×
107J,则这段时间该热水器的效率是多少?
[来源:
21世纪教育网]
(3)若用煤燃烧来提供2.8×
107J的热量,需完全燃烧多少千克煤?
(煤的热值约为3.5×
l07J/kg)
参考答案:
1、解析:
根据Q吸=cmΔt可得,它的比热容为c=Q吸/mΔt=8.4×
104J/2kg×
20℃=2.1×
2、解析:
Q吸=cm(t-t0)=4.2×
103J/(kg·
℃)×
50kg×
(45-25)℃=4.2×
106J
3、解析:
(1)小汽车的速度v=72km/h=20m/s,运动的时间t=s/v=100×
103m/20m/s=5×
103s。
(2)发动机做的功W=Pt=20×
103W×
5×
103s=1×
108J。
(3)汽油完全燃烧放出的热量Q=mq,又因为Q=W/η,故
m=Q/q=W/ηq=1×
108J/(25%×
107J/kg)=8.7kg。
4、解析:
Q放=mq=26kg×
3.3×
107J/kg=8.58×
108J,即这些柴
油完全燃烧放出的热量是8.58×
5、解析:
(1)壶内水位的玻璃管是根据连通器的原理来工作的.
(2)水对壶底的压强:
P=ρgh=1.0×
103kg/m3×
10N/kg×
0.1m=1.0×
103Pa.
(3)装满水时水的质量:
m=ρV=1.0×
1.2×
10﹣3m3=1.2kg,烧开水吸收的热量:
Q=cm(t﹣t0)=4.2×
103J/(kg•℃)×
1.2kg×
(100℃﹣20℃)=4.032×
105J.
(4)烧开一满壶水的时间:
t=
=
≈269s。
6、解析:
(1)
(2)根据Q=c水mΔt可得,1.176×
1010J的热量可以在一个标准大气压下将多少kg的水由20℃加热到沸腾
,根据m=ρ水V可得,被加热水的体积为
。
7、解析:
(1)人的重力:
G=mg=80kg×
10N/kg=800N,人克服重力做的总功:
W=nGh=800×
800N×
0.05m=32000J。
(2)人做功的平均功率:
P=
≈53.3W。
(3)由题知,人克服重力做功而消耗的能量只由脂肪提供,
即:
Q=W=32000J,理论上消耗脂肪质量:
m=
=0.002kg.
8、解析:
(1)Q吸=c水mΔt=c水m(t-t0)=4.2×
℃×
50kg×
(42℃-22℃)=4.2×
106J,即此过程中水箱中水吸收的热量为4.2×
106J。
(2)该过程耗费的电能为W=Pt=2000W×
40×
60s=4.8×
106J,该电热淋浴器加热时的热效率:
η=
9、解析:
本题考查对重力做功、热量计算相关问题的理解,一定要理解做功的必要条件,即物体要受到力,而且要在力的方向上通过一定的距离。
10、解析:
(1)电热水壶正常工作电阻
(2)水需要吸收的热量是Q吸=c水m(t1﹣t0)=4.2×
1kg×
(100℃﹣20℃)=3.36×
(3)1min转60r消耗总电能:
,
t=1min=60s,此时消耗总功率
电热水
壶正常工作:
P壶=P额=1100W,因为P总>P壶,所以电路中有其它用电器在工
作.
11、解析:
(1)0.5m3天然气完全燃烧放出的热量Q放=qV=7.0×
107J/m3×
0.5m3=3.5×
(2)水吸收的热量Q吸=cmΔt=4.2×
100kg×
(70℃-20℃)=2.1×
107J。
(3)燃气灶的效率η=Q吸/Q放=2.1×
107J/3.5×
107J/m3=6
0%。
12、解析:
(1)消耗天然气的质量m=ρV=0.7kg/m3×
0.01m3=0.007kg。
(2)水需要吸收的热量Q吸=cm(t-t0)=4.2×
(100℃-20℃)=3.36×
105J。
(3)电能转化为内能的效率η=84%,即η=
=84%,可得Q吸=ηQ放;
而电热壶放出Q放=Pt;
综合以上关系
13、解析:
(1)水的质量m=
V=1g/cm3×
800cm3=800g=0.8kg,水吸收的热量为
Q
吸=cm(t-t0)=4.2×
0.8kg×
(100℃—20℃)=2.7×
(2)电热水壶消耗的电能是W=Pt=1100W×
300s=3.3×
105J,电热水壶的热效率为
η=Q吸/W电=2.7×
105J/3.3×
105J=81.8%。
(3)电热水壶的电阻R=U2/P=(220V)2/1100W=44Ω,当家庭电路中的实际电压降为198V时,电热水壶的实际功率为
P实=U2/R=(198V)2/44Ω=891W。
式可得:
Q吸=ηPt,故通电时间t=
=
=500s。
14、解析:
(1)知道汽车总重,又在水平路面上,可求汽车对路面的压力,又知道受力面积,利用压强公式求汽车对路面的压强。
∵汽车静止在水平路面
上,∴汽车对路面的压力:
F=G=1.2×
104N,汽车对路面的压强:
(2))知道汽油的体积和汽油的密度,利用密度公式求汽油的质量,再利用燃料完全燃烧公式Q放=mq求10L汽油完全燃烧放出的热量。
V=10L=0.01m3,汽油的质量:
m=ρV=0.7×
0.01m3=7kg,汽油完全燃烧放出的热量:
Q放=mq=7kg×
107J/kg=3.22×
(3)根据“汽油完全燃烧放出的热量有30%转化为机械能”求出有用能量(发动机做的功),再利用功率公式求汽车发动机的功率。
发动机做的有用功:
W=Q放×
30%=3.22×
108J×
30%=9.66×
107J,汽车发动机的功率:
答:
(1)该车静止在水平路面上时,对路面的压强是1×
105Pa;
(2)10L汽油完全燃烧放出的热量是3.22×
108J;
(3)这段时间内该汽车发动机的功率是26.8kW。
点评:
本题是力学和热学的综合题,考查了学生对密度公式、压强公式、燃料完全燃烧放热公式、功率公式、效率公式的掌握和运用,利用所学知识,计算解决实际问题,
学以致用!
15、解析:
(1)因锅内水的温度始终不变,所以电热锅发热功率与散热功率相等,即P散=80W。
(2)电热锅10min内消耗的电能W=P加t=500W×
10×
60s=3×
105J;
设水温变化了△t,根据能量守恒得(P加-P散)t=cm△t,代入数据有:
(500W一80W)×
60s=4.2×
103J/(kg.℃)×
2kg×
△t,解得:
△t=30℃,t=t0+△t=105℃,由此可知,水最终沸腾,即水的最终温度是l00℃。
16、解析:
本题考察电功率的计算、密度公式的应用和热量的计算等知识。
(1)当S闭合,S0断开时,电路中只有电阻R2,电阻相对较大,电功率较小,处于保温状态,当两开关都闭合时,两电阻并联,此时电路电阻最小,电功率最大,处于加热状态.
(2)①一箱水的质量m=ρV=103kg/m3×
1×
10﹣3m3=1kg;
②由P=UI得
(3)Q吸=cm△t=4.2×
(80℃﹣20℃)=2.52×
105J,∵Q吸=ηW=ηPt,
∴
.
本题考查质量、电流、吸收热量、时间等的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,难点是开关断开与闭合时电路的情况,要学会从题目所给信息中找到有用的数据。
17、解析:
(1)驱动电机提供的推力F=f=0.02G=0.02mg=0.02×
500kg×
10N/kg=100N.
(2)驱动电机提供的机械功率是P=Fv=100N×
15m/s=1
500W.
(3)电功率转化率η=
=90%,所以该车的太阳能电池板面积约
为S≈11.1m2.
本题考查推力、功率、面积等的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,本题还告诉我们一定要广泛应用太阳能,太阳能不但节省能源,还可以环保.
18、
(1)大
(2)2.1×
105J(3)87.5%(4)330.6W
19、解析:
先计算出300L优质汽油完全燃烧放出的热量,再计算出其转化的电能,已知电能和电力机车牵引功率可计算出行驶时间,最后根据公式s=vt计算出行驶路程。
由由ρ=m/V可得汽油质量:
m汽油=ρ汽油V汽油=0.71×
103kg/m3×
300×
10-3m3=213kg,汽油完全燃烧放出热量:
Q=qm汽油=4.6×
107J/kg×
213kg=9.798×
109J,产生的电能:
W=50%Q=4.899×
109J。
由P=W/t可得产生的电能可供动车组行驶时间:
t=W/P=4.899×
109J/4.8×
106W≈1020.6s,动车组行驶速度:
v=252km/h=70m/s,由v=s/t可得,动车组行驶路程:
s=vt=70m/s×
1020.6s=71442m≈71.4km。
20、解析:
(1)正常工作时的电功率P=UI=220V×
5A=1100W。
(2)水吸收的热量Q水吸=c水m水(t-t0)=4.2×
(100℃-20℃)=6.72×
105J
21、解析:
(1)水吸收的热量:
Q吸=cm△t=4.2×
(100℃﹣20℃)=6.72×
105J,
消耗的电能:
W=0.22kW•h=0.22×
3.6×
106J=7.92×
电磁炉的效率:
≈84.8%。
(2)由图知,第8分钟电磁炉的电功率P=800W,∵P=UI,∴通过电磁炉的电流:
I=
≈3.6A.
本题是一道电学与热学的综合计算题,考查了热量的计算、电磁炉的效率、电功率公式P=UI的应用,记住是kW•h电功的单位以及与焦耳(J)的关系1kW•h=3.6×
106J,能从P﹣t图象得出相关信息是解本题的关键之一。
22、解析:
(1)一台热水器的水箱能容纳的水的质量为m=ρ水V=1.0×
200×
10-3m3=200kg,
1台热水器装满水时,温度从15℃升高到65℃,所吸收的热量为
Q吸=c水m(t2-t1)=4.2×
200kg×
(65℃-15℃)=4.2×
107J,
那么,10台热水器装满水时,温度从15℃升高到
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