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初中物理热学计算题
WrittenbyPeterat2021inJanuary
初中物理热学计算题
初中物理热学计算题
1、随着人们生活水平的日益提高,小汽车越来越多地走进了百姓人家。
一辆使用汽油为燃料的小汽车,以72km/h的速度在水平路面上匀速行驶时,发动机的实际功率为20kW。
若小汽车行驶的距离为100km,汽油的热值q=×107J/kg,小汽车发动机的效率为25%。
求小汽车在这段路程中:
(1)运动的时间;
(2)发动机所做的功;(3)消耗汽油的质量。
2、如图所示是家庭中所用的一种电水壶的外形及其铭牌,请你根据图中所提供的信息完成以下问题:
(1)图乙中观察壶内水位的玻璃管利用原理来工作。
(2)已知壶中装满水时水位高为10cm,此时水对水壶底的压强是多少?
(3)把初温为20℃的一满壶水在一个标准大气压下烧开,水需要吸收多少热量
(4)在不计热量损失的情况下,电水壶正常工作时烧开一满壶水需要多长时间?
(c水=×103J/(kg·℃)、g=10N/kg)
3、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?
4、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=×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。
5、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。
若吨水,温度从20℃升高到100℃,能吸收多少热量?
6、婷婷家有一电热水壶,铭牌如下表所示。
求:
(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=×103J/(kg·℃)]
(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?
7、天然气灶烧水,燃烧的天然气,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=×107J/m3。
求:
(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。
8、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=×103J/(kg·℃)】
(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?
9、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?
10、一辆汽车,总重为×104N,四个轮胎与地面接触的总面积为,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×107J/kg,密度为×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)
容积
4L
额定电压
220V
加热额定功率
500W
保温额定功率
80W
11、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=Ω,电热锅的部分参数如下表所示。
(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?
12、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
额定电压
220V
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=×103J/(kg?
℃),ρ水=×103kg/m3].
13、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
14、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:
×103kg/
m3;汽油热值:
×107J/kg)
15、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×103J/(kg?
℃),家庭电路的电压为220V].
16、今年“五·一”期间,爸爸开车带着李兵,汽车(包括车上的人和物品)质量为×103kg,车轮与地面的总接触面积为,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
17、(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
[c水=×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)
参考答案:
1、解析:
(1)小汽车的速度v=72km/h=20m/s,运动的时间t=s/v=100×103m20m8.7kg103kg0.1m103kg3m31.2kg1.2kg20℃
80kg0.05m
0.002kg50kg42℃-22℃
1kg20℃
0.5m30.5m3×103J/(kg?
℃)×100kg×(70℃-20℃)=×107J。
(3)燃气灶的效率η=Q吸/Q放=×107J/×107J/m3=6
0%。
8、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)=×103J/(kg·℃)×1kg×(100℃-20℃)=×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
9、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)=×103J/(kg·℃)×0.8kg×(100℃—20℃)=×105J。
(2)电热水壶消耗的电能是W=Pt=1100W×300s=×105J,电热水壶的热效率为
η=Q吸/W电=×105J/×105J=%。
(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。
10、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=×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=×103kg/m3×0.01m3=7kg,汽油完全燃烧放出的热量:
Q放=mq=7kg××107J/kg=×108J。
(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%=×108J×30%=×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×108J;(3)这段时间内该汽车发动机的功率是。
11、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)×10×60s=×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℃。
12、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=×103J/(kg?
℃)×1kg×(80℃﹣20℃)=×105J,∵Q吸=ηW=ηPt,
∴
.
13、解析:
(1)驱动电机提供的推力F=f=0.02G==×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.
14、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=×103kg/m3×300×10-3m3=213kg,汽油完全燃烧放出热量:
Q=qm汽油=×107J/kg×213kg=×109J,产生的电能:
W=50%Q=×109J。
由P=W/t可得产生的电能可供动车组行驶时间:
t=W/P=×109J/×106W≈,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×=71442m≈71.4km。
15、解析:
(1)水吸收的热量:
Q吸=cm△t=×103J/(kg?
℃)×2kg×(100℃﹣20℃)=×105J,
消耗的电能:
W=h=××106J=×105J,
电磁炉的效率:
η=
=
≈%。
(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.
16、解析:
(1)汽车静止时对地面的压力为F=G=mg=×103kg×10N/kg=×104N,汽车静止时对地面的压强为
2×105Pa。
(2)汽车以90km/h的速度匀速行驶时,牵引力的功率P=Fv=1000N×25m/s=×104W。
(3)全程往返约250km牵引力所做的功W=Fs=1000N××105m=×108J,
由
得,全程往返约250km需要汽油的质量为:
。
答:
(1)汽车静止时对在地面的压强2×105Pa.
(2)汽车以90km/h的速度匀速行驶时,牵引力的功率×104W.(3)全程往返约250km牵引力所做的功×108J;全程往返约250km需要汽油的质量为18.12kg.
17、解析:
(1)R=U2/P=(220V)2/1100W=44Ω
(2)Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(80℃-20℃)=×105J
(3)电饭锅工作时,电能全部转化为内能Q放=W=Pt=1100W×600s=×105J
(4)因为电饭锅产生的热量,有部分被电饭锅体吸收,电饭锅产生的热量没有被水全部吸收,所以Q吸
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- 初中 物理 热学 算题