2022年中考物理二轮复习专题优化训练内能的利用计算

2022年中考物理二轮复习专题优化训练 内能的利用计算

1．用天然气灶给水加热，在标准大气压下，把体积为10L，温度为25℃的水加热到沸腾，求：

（1）水吸收的热量；[ρ水=1.0×103kg/m3，c水=4.2×103J/(kg·℃)]

（2）若不计热量损失，需要燃烧天然气的体积。（q天然气=4.2×107J/m3）

2．2017年我国首次海域天然气水合物（可燃冰）试采成功，100cm3可燃冰可释放约为1.5×10-2m3天然气。已知q天然气=2.1×107J/m3，c水=4.2×103J/（kg·），则：

（1）求100cm3可燃冰释放出的然气完全燃烧放出的热量；

（2）若将上述的天然气通过燃气灶给水加热，可使1kg的水从20升高到65，求水吸收的热量；

（3）求该燃气灶的热效率。

3．氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是二十一世纪最理想的能源，氢燃料新能源公交车逐渐在很多城市投放使用。氢燃料的热值为1.4×108J/kg，c水=4.2×103J/（kg·℃），求：

（1）质量为0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量是多少？

（2）若放出的热量全部被初温为15℃的水吸收后，水的温度升高到65℃，则水质量是多少？

（3）燃烧0.6kg的氢燃料可以使恒定功率为1.4×105W的公交车匀速行驶6分钟，则氢燃料公交车的效率为多少？

4．用天然气灶给水加热，在1标准大气压下，把质量为10kg，温度为15℃的水加热到沸腾，求：

（1）水吸收了多少热量？[c水=4.2×103J/（kg·℃）]

（2）若天然气烧水时的效率为50%，则在上述条件中要把水加热至沸腾需要燃烧多少m3的天然气？（q天然气=4.2×107J/m3）

5．小华家使用的是天然气热水器，小华想估测该热水器的热效率，以核对铭牌上的数值是否准确，他把家里自动洗衣机的“水量”设置为 40L，用热水器输出的热水注入到洗衣机，当注入水的体积达到 40L 时洗衣机会自动停止注水。已知当时自来水的温度是 15℃， 热水器输出热水的温度为 40℃，注水前天然气表的示数是 2365.89m3，注水后变为 2366.05m3（天然气的热值为 3.5×107J/m3）：

（1）洗衣机中注入的自家自来水吸收的热量是______J；

（2）该热水器的热效率约为______。

6．如图所示，某四冲程汽机活塞面积为5×10-3 m2，汽油燃烧产生的高温高压气体对活塞的压强为8×105 Pa该汽油机正工作10 min消耗13 g汽油，所做的功为1.8×105 J（汽油热值为q＝4.0×107 J/kg）

（1）高温高压气体对活塞产生的压力多大？

（2）该汽油机的功率是多少？

（3）该汽油机的效率是多少？

7．发动机是汽车的核心部件，发动机的质量决定了整车的性能与品质。现代汽车主要分汽油与柴油两类发动机，其中汽油发动机提供动力的是内燃机的汽缸。某四缸四冲程发动机，其相关数据如下表所示：

（1）汽车的发动机工作时温度很高，由其外层的水套给其降温，水套里有防冻液 4 升，当防冻液温度从汽车启动时的 20℃升高 50℃时吸收的热量是多少？

（2）全球汽车保有量在迅速增长，截止 2011 年，全球汽车处于使用状态数量已破 10 亿辆。每辆汽车每年耗油 1.8t，汽车内燃机的效率平均取值 29%。如果能把内燃机效率提高 1%，全球每年可以节约多少燃油？

（3）汽车排气量是指发动机汽缸的工作容积，汽车排气量越大，功率越大。空燃比是指汽缸内空气和燃料的质量比。当汽车以 100km/h 的速度匀速运动时发动机的输出功率最大，根据表中的数据可求得此时汽车发动机的效率为多少？

8．某太阳能热水器中装有40kg的水，阳光照射一段时间后，水温从10℃升高到60℃，已知c水=4.2×103 J/（kg·℃），问：

（1）热水器中的水所吸收的热量有多大?

（2）如果水吸收的热量用天然气来提供，至少需要完全燃烧多少立方米的天然气?（天然气的热值为8.4×107 J/m3，假设天然气完全燃烧放出的热量只有20%被水吸收）

9．现代家庭浴室大多用电热水器提供热水。已知水进入热水器前的温度是20℃，洗澡时热水器输出热水的温度设定为50℃。如果洗一次澡用热水0.05m3，求：

（1）洗一次澡所用的水从热水器中吸收多少热量？

（2）若测得使用该热水器洗一次澡消耗的电能为7.2×106J，则该热水器使用时的热效率为多少？

10．我国自主研制的某型新一代战斗机，它具备超音速巡航、电磁隐身、超机动性、超视距攻击等优异性能，该飞机最大起飞质量为，最大飞行高度达，最大航行速度达2.5倍声速（合），油箱最大容积为，飞机航行时所受阻力的大小与速度的关系见下表：

已知飞机使用的航空燃油密度，热值为。求：

（1）飞机发动机完全燃烧燃油获得的能量是多少焦？

（2）当飞机以的速度匀速巡航时，飞机发动机的输出功率是多少千瓦？

（3）若在飞机油箱中加满燃油，并且以的速度巡航时，假设飞机将燃油耗尽，飞机能达到的最大航程可达千米，则飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是多少？

11．某物理兴趣小组的同学，用煤炉给的水加热，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。若在内完全燃烧了的煤，水的比热容为，煤的热值约为。求：

（1）煤完全燃烧产生的热量；（2）煤炉烧水时的热效率。

12．天然气是柳州市民常用的一种能源，某用户用天然气将50 kg的水从20 ℃加热到60 ℃，已知水的比热容c水＝4.2×103 J/（kg·℃），求：

（1）这些水升高的温度；

（2）这些水吸收的热量；

（3）这些水吸收的热量相当于完全燃烧多少m3的天然气所放出的热量？（q天然气＝4.2×107 J/m3）

13．如图 是建造楼房时常用的混凝土泵车，它使用柴油提供动力，能将搅 拌好的混凝土抽到高处进行浇灌。该车满载时总重 2.5×105 N，为了减小对地面的压强它装有四只支腿，支腿和车轮与地面的总接触面积为2 m2。该车正常工作时，每小时可以将90 m3 的混凝土输送到10 m 高的楼上。 （ρ 混凝土=4×103 kg/m3）请通过计算，回答下列问题：

（1）该车满载时，静止在水平路面上，对路面的压强是多少？

（2）该车将 90 m3的混凝土输送到10 m 高的楼上，克服混凝土重力所做的功是多少？

（3）该车将 90 m3的混凝土输送到10 m 高的楼上时， 电动机做了1.2×108 J 的功，此时混凝土泵车的机械效率是多少？

14．某野外考察队员使用酒精炉烧水，将1 kg的水从20 ℃加热到100 ℃，完全燃烧了22.4 g的酒精。水的比热容是4.2×103 J/（kg·℃），酒精的热值是3.0×107 J/kg。试求：

（1）水吸收的热量是多少？

（2）酒精完全燃烧放出的热量是多少？

（3）该酒精炉的效率是多少？

15．我国自主研制的某型新一代战斗机，该飞机最大起飞质量为3.7×104kg，最大飞行高度达2×104m，最大航行速度达2.5倍声速，最大载油量为104kg。飞机航行时所受阻力的大小与速度的关系见下表：

已知飞机发动机的效率是30%，飞机使用的航空燃油的热值为5×107J/kg

（1）飞机发动机完全燃烧104kg燃油放出的热量为多少焦？

（2）当飞机以400m/s的速度巡航时，飞机发动机的输出功率是多少千瓦？

（3）某次执行任务时，驾驶员发现飞机的油量还有5.4×103kg，若以600m/s的速度巡航，则飞机受到的阻力是多大？飞机最多还能飞行多少千米？

16．随着国家对环境保护的投入，氢燃料新能源公交车逐渐在各地投放使用。氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是21世纪最理想的能源，[c水＝4.2×103J/（kg•℃）；q氢＝1.4×108J/kg]求：

（1）质量为0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量。

（2）若这些热量全部被质量为400kg，25℃的水吸收，则水温度会升高到多少摄氏度。

（3）某氢能源公交车以140kW的恒定功率做匀速行驶，如果0.6kg的氢燃料完全燃烧获得热量的焦耳数和公交车所做的功相等，则这些热量能让该公交车匀速行驶多长时间。

17．某品牌无人驾驶汽车在一段平直的公路上匀速行驶6.9km，用时345s，消耗燃油1.5kg，已知汽车的牵引力是2000N，燃油的热值为4.6×107J/kg，假设燃油完全燃烧，通过计算可知：

（1）消耗的燃油完全燃烧放出的热量是多少J？

（2）汽车牵引力做功的功率是多大？

（3）汽车发动机的效率是多大？

18．小华尝试利用家里的用电器，估测家中天然气热水器的效率。他把家里自动洗衣机的“水量”设置为50L，热水器的输出水温设置为40℃，然后将热水器输出的热水注入洗衣机。当注入热水的体积达到50L时，洗衣机自动停止注水。测得当时自来水的温度是15℃，注水前、后天然气表的示数分别是2365.89m3和2366.09m3，天然气的热值为3.2×107J/m3.。求：

（1）热水器输出水的质量；

（2）此过程中水吸收的热量；

（3）天然气热水器的效率。

参考答案：

1．（1）；（2）

【解析】

解：（1）由

可得，10L水的质量为

根据热量的计算公式可得，水吸收的热量为

（2）不计热量损失，则

Q放=Q吸

由

Q放=Vq

可得，需要燃烧天然气的体积为

答：（1）水吸收的热量为；

（2）若不计热量损失，需要燃烧的天然气。

2．（1）；（2）；（3）60%

【解析】

（1）100cm3可燃冰释放出的然气完全燃烧放出的热量为

（2）水吸收的热量为

（3）求该燃气灶的热效率为

答：（1）100cm3可燃冰释放出的然气完全燃烧放出的热量为。

（2）水吸收的热量为。

（3）该燃气灶的热效率为60%。

3．（1）；（2）；（3）60%

【解析】

解：（1）质量为0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量是

（2）水质量是

（3）氢燃料完全燃烧放出的热量转化为有用的机械能为

氢燃料公交车的效率为

答：（1）质量为0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量是；

（2）水质量是；

（3）氢燃料公交车的效率为。

4．（1）3.57×106J；（2）0.17m3

【解析】

解：（1）1标准大气压下，水的沸点为100℃，即水的末温t=100℃，而水的初温t0=15℃，水吸收的热量

Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×10kg×(100℃-15℃)=3.57×106J

（2）天然气放出的热量

Q放==7.14×106J

天然气的体积

答：（1）水吸收了多少热量是3.57×106J；

（2）若天然气烧水时的效率为50%，则在上述条件中要把水加热至沸腾需要燃烧0.17m3的天然气。

5．     4.2×106J；     75%

【解析】

解：（1））洗衣机中注入水的体积

V水=40L=40×10-3m3

水的质量为

m水==1.0×103kg/m3×40×10-3m3=40kg

水吸收的热量

Q吸=cmt=4.2×103J/(kg•℃)×40kg×(40℃-15℃)=4.2×106J

（2）天然气释放的能量

Q=qV=3.5×107J/m3×(2366.05m3-2365.89m3)=5.6×106J

该热水器的热效率

η=×100%=×100%=75%

（1）洗衣机中注入的自家自来水吸收的热量是4.2×106J；

（2）该热水器的热效率约为75%。

6．（1）4×103 N；（2）300 W；（3）35 %

【解析】

解：（1）高温高压气体对活塞产生的压力

（2）该汽油机的功率是

（3）该汽油机的效率是

答：（1）高温高压气体对活塞产生的压力;

（2）该汽油机的功率是300W；

（3）该汽油机的效率是。

7．（1）8.4×105J；（2）6×107t；（3）27%

【解析】

解：（1）防冻液的质量

m=ρV=1×103kg/m3×4×10-3m3=4kg

防冻液温度从汽车启动时的20℃升高50℃时吸收的热量

Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×4kg×50℃=8.4×105J

（2）内燃机效率提高1%，所以

η2=η1+1%=29%+1%=30%

因为W有用=ηqm，因为内燃机效率提高后有用功是相同的，所以每辆汽车

η1qm1=η2qm2

m2=

每辆汽车每年节约燃油

所以全球可以节约的燃油

Δm总=nΔm=1.0×109×0.06t=6×107t

（3）汽车以100km/h速度匀速运动时，1min中内做的有用功

W=Pt=69000W×60s=4.14×106J

做一次功燃气的质量

m燃气=ρ气V=1.25kg/m3×2.0×10-3m3=2.5×10-3kg

因为空燃比是14∶1，所以做一次功消耗的汽油质量

m汽油=2.5×10-3kg×=×10-3kg

1min内汽油燃烧释放的热量

Q=m汽油q=×10-3kg×4.6×107J/kg×2000≈1.53×107J

此时汽车发动机的效率

答：（1）当防冻液温度从汽车启动时的 20℃升高 50℃时吸收的热量是8.4×105J；

（2）如果能把内燃机效率提高 1%，全球每年可以节约6×107t燃油；

（3）此时汽车发动机的效率为27%。

8．（1）8.4×106J；（2）0.5m3

【解析】

解：（1）热水器中水吸收的热量

Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×40kg×(60℃-10℃)=8.4×106J

（2）由

Q吸=ηQ放=ηVq

可得，需要完全燃烧天然气的体积

答：（1）热水器中的水所吸收的热量是8.4×106J；

（2）需要完全燃烧0.5m3的天然气。

9．（1）；（2）87.5%

【解析】

解：（1）洗一次澡所用的水从热水器中吸收热量

（2）该热水器使用时的热效率为

答：（1）洗一次澡所用的水从热水器中吸收；

（2）该热水器使用时的热效率为。

10．（1）；（2）；（3）

【解析】

解：（1）完全燃烧燃油获得的能量为

（2）当飞机以的速度匀速巡航时，由题意得

飞机发动机的输出功率

（3）飞机能达到的最大航程的有用功为

则飞机发动机的效率

答：（1）飞机发动机完全燃烧燃油获得的能量是。

（2）当飞机以的速度匀速巡航时，飞机发动机的输出功率是。

（3）飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是。

11．（1）；（2）

【解析】

解：（1）煤完全燃烧产生的热量为

（2）水在内吸收的热量为

煤炉烧水时的热效率

答：（1）煤完全燃烧产生的热量为。

（2）煤炉烧水时的热效率为。

12．（1）40℃；（2）8.4×106J；（3）0.2m3

【解析】

解：（1）这些水升高的温度

Δt=t-t0=60℃-20℃=40℃

（2）这些水吸收的热量

Q吸=c水mΔt =4.2×103J/(kg·℃)×50kg×40℃=8.4×106J

（3）由题知，不计热量损失，天然气完全燃烧放出的热量

Q放=Q吸=8.4×106J

加热这些水所需要天热气的体积

答：（1）这些水升高的温度为40℃；

（2）这些水吸收的热量为8.4×106J；

（3）这些水吸收的热量相当于完全燃烧0.2m3的天然气所放出的热量。

13．（1）1.25×105Pa；（2）3.6×107J；（3）30%

【解析】

解：（1）该车满载时静止在水平路面上时，对路面的压力为F=G，则该车满载时对路面的压强为

（2）由可得，混凝土的质量为

混凝土受到的重力为

则将90 m3的混凝土输送到10m高的楼上，克服混凝土重力所做的功

（3）此时混凝土泵车的机械效率是

答：（1）该车满载时，静止在水平路面上，对路面的压强是1.25×105Pa；

（2）克服混凝土重力所做的功是3.6×107J；

（3）此时混凝土泵车的机械效率是30%。

14．（1）3.36×105 J；（2）6.72×105 J；（3）50 %

【解析】

解：（1）水吸收的热量

（2）酒精完全燃烧放出的热量是

（3）酒精炉的效率

答：（1）水吸收的热量是；

（2）酒精完全燃烧放出的热量是；

（3）酒精炉的效率。

15．（1）5×1011J；（2）1.92×104kW；（3）1.08×105N，750km

【解析】

解：（1）燃油完全燃烧放出的热量

Q=mq=1×104kg×5×107J/kg=5×1011J

（2）由表中数据可知,飞机以400m/s的速度巡航时，所受牵引力Ff4=4.8×104N,则飞机发动机的输出功率

P==Fv=fv=4.8×104N×400m/s=1.92×107W=1.92×104kW

（3）由表中数据可知，所受阻力与速度的倍数的平方成正比，即

故

代入表中数值

解得

f=1.08×105N

飞机的油量还有5.4×103kg，则

Q′=m′q=5.4×103kg×5×107J/kg=2.7×1011J

由η=得,有用功

W=30%×Q′=30%×2.7×1011J=8.1×1010J

则由W=Fs=fs可得

s==7.5×105m=750km

答：（1）飞机发动机完全燃烧104kg燃油放出的热量为5×1011J；

（2）当飞机以400m/s的速度巡航时，飞机发动机的输出功率是1.92×104kW；

（3）若以600m/s的速度巡航，则飞机的最多还能飞行750km。

16．（1）8.4×107；（2）75；（3）600s

【解析】

解：（1）0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量

Q＝mq＝0.6kg×1.4×108J/kg＝8.4×107J

（2）水吸收的热量

Q吸＝8.4×107J

由Q吸＝cm△t得水升高的温度

水温度会升高到

（3）0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量为8.4×107J，公交车所做的功

W＝Q放＝8.4×107J

这些热量能让该公交车匀速行驶的时间

答：（1）质量为0.6kg的氢燃料完全燃烧放出8.4×107J热量；

（2）水温度会升高到75℃；

（3）这些热量能让该公交车匀速行驶600s。

17．（1）；（2）；（3）20%

【解析】

解：（1）燃油完全燃烧放出的热量

（2）汽车牵引力做功

汽车牵引力做功的功率

（3）汽车发动机的效率

答：（1）消耗的燃油完全燃烧放出的热量是；

（2）汽车牵引力做功的功率是；

（3）汽车发动机的效率是20%。

18．（1）50kg；（2）5.25×106J；（3）82%

【解析】

解：（1）热水器输出水的体积

V水=50L=0.05m3

热水器输出水的质量

m水=ρ水V水=1×103kg/m3×0.05m3=50kg

（2）水吸收的热量

Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃) ×50kg×(40℃-15℃) =5.25×106J

（3）由前后天然气表的示数可得，燃烧天然气的体积

V气=2366.09m3-2365.89m3=0.2m3

天然气燃烧放出的热量

Q放=Vq=0.2m3×3.2×107J/m3=6.4×106J

该热水器的热效率

答：（1）热水器输出水的质量为50kg；

（2）此过程中水吸收的热量为5.25×106J；

（3）天然气热水器的效率是82%。