2023学年中考物理重难点专练26计算专题二热学综合计算_热点题型含解析.doc

热点题型专练 重难点26 综合计算题（二） ——热学综合计算 【解题思路】 一、热学综合计算题，主要有：1.比热容与热值综合；2.热传递的效率；3.热功转化效率；4.热电综合（这一点，专门介绍）。 二、热学综合主要涉及的公式 1. 燃料燃烧产生的热量： （1） q值以“J/kg”为单位：Q=mq. （2） Q值以“J/m3”为单位：Q=Vq. 2. 物体吸收或放出热量 （1） 吸热：Q=cm(t末温-t初温) （2） 放热：Q=cm(t初温-t末温) （3） 统一公式：Q=cm△t。 （4）热传递效率公式：η=×100%。 （5）热平衡方程式：Q吸=Q放（条件：在热传递过程中无热量损失） 通常应用它的展开公式：c1m1(t1末温-t1初温)= c2m2(t2初温-t2末温) 3.热功转化效率：η=×100%。 三、解题经验交流： 1.在运用公式（4）时，一般用公式2（1）计算Q吸，根据q的单位灵和选用1中的公式求Q放。 2.在运用公式3时，求Q放与上面的方法一样，求W时，一般有W=Fs=fs=Pt.即用机械做功的常用公式进行计算。 3.注意正确对公式进行变形。 例.（2023年孝感市）一辆厢式小货车某次运货，满载后总质量是5.0×103kg，在平直的公路上匀速行驶100km，耗油10kg，货车受到的阻力是总重力的0.05倍，发动机的牵引功率是50kW（油的热值是5.0×107J/kg，g=10N/kg），求： （1）货车受到的牵引力；（2）货车匀速行驶的速度； （3）货车发动机的效率。 【答案】（1）货车受到的牵引力为2500N （2）货车匀速行驶的速度为20m/s （3）货车发动机的效率为50% 【简析】这是一道热、功综合计算。 （1）求“货车受到的牵引力”。已知“货车受到的阻力是总重力的0.05倍”、“ 满载后总质量是5.0×103kg”、“ 在平直的公路上匀速行驶”。所以货车受的牵引力与阻力是一对平衡力。F=f=0.05G=0.05×5.0×104N=2500N。 （2）求“货车匀速行驶的速度”。这里只有路程，没有时间，不能用V=S/t计算。但是我们知道功率和力，联想到公式P=Fv变形可得：货车匀速行驶的速度v===20m/s。 （3）求“货车发动机的效率”。属于热功转化效率。公式是η=×100%。牵引力做的功：W=Fs=2500N×1×105m=2.5×108J，燃油燃烧放出的总能量：Q=mq=10kg×5.0×107J/kg=5.0×108J，货车发动机的效率：η=×100%=×100%=50%。 【真题再现】 1.（2023年广州市）（1）完全燃烧1.4g酒精释放的热量是完全燃烧0.7g酒精释放热量的_______倍，0.7g酒精完全燃烧释放的热量是2.1×104J。这些热量全部被100g的液体A吸收，液体的温度升高了50℃；完全燃烧1.4g酒精释放的热量全部被200g的液体A吸收，液体的温度升高了△t=_______℃（不考虑散热）。 （2）现用图所示装置加热200g的液体A，燃烧了1.4g酒精，液体升高的温度小于△t，有哪些原因会导致这个结果？_______________________________。 【答案】2 50 酒精没有完全燃烧 【简析】（1）根据Q=qm，在q一定的情况下，燃料完全燃烧释放的热量Q跟其质量m成正比，所以完全燃烧1.4g酒精释放的热量是完全燃烧0.7g酒精释放热量的2倍。设0.7g酒精完全燃烧放出的热量为Q1，吸收热量的液体A的质量为m1，升高的温度为△t1，则有 ①；设完全燃烧1.4g酒精放出的热量为Q2，吸收热量液体A的质量为m2，则有 ②；由题意及上面分析知，Q2=2Q1，m2=2m1，则②：①即得即。 （2）实际燃烧1.4g酒精，液体A升高的温度小于△t，原因可能有：酒精没有完全燃烧、酒精燃烧放出的热量没有全部被液体吸收、液体A边吸收热量边蒸发带走了热量等，主要是热量散失和酒精未完全燃烧。 2.（2023年·江苏连云港）某同学在烧杯中装入质量为100 g、初温为20 ℃的水，然后用酒精灯给水加热一段时间后，水的温度升高到70 ℃，此过程中水的内能增加了_________J，水增加的内能_________（选填“大于”、“小于”或“等于”）酒精完全燃烧所放出的热量。已知c水=4.2×103 J/（kg·℃）。 【答案】2.1×104 小于 【简析】（1）这里水的内能增加是由于水吸收了热量，所以增加的量等于吸热的量：Q吸=c水m水（t–t0）=4.2×103 J/（kg·℃）×0.1 kg×（70 ℃–20 ℃）=2.1×104 J；（2）由于酒精不可能完全燃烧，还有热量散失，烧杯吸量等，所以，水增加的内能小于酒精完全燃烧所放出的热量。 3.（2023年·江苏无锡）用煤气灶将质量为4 kg的水从25 ℃加热到50 ℃，水吸收的热量为________J，若水吸收的热量等于煤气燃烧所放出的热量，则需要完全燃烧________的煤气。[水的比热容为4.2×103 J/（kg·℃），煤气的热值为4.2×107 J/kg] 【答案】4.2×105 0.01 kg 【解析】这是一道利用比热容计算和热值计算的简单综合题。 （1）水吸收的热量Q吸=cm（t末温-t初温）=4.2×103 J/（kg·℃）×4 kg×（50 ℃–25 ℃）=4.2×105 J； （2）题设中“水吸收的热量等于煤气燃烧所放出的热量”，所以 Q吸=Q放=4.2×105 J；由Q放=mq可得，煤气质量m==0.01 kg。 4.（2023年宜昌市）近年来，宜昌市着力打造生态能源示范村，新增太阳能热水器4000多台。如图所示某太阳能热水器接收太阳能的有效面积为3m2，假设某天有效光照时间为6h，每平方米太阳的平均辐射功率为2.4×106J/h，将热水器内初温为15℃的水温度升高到70℃．（太阳能热水器的工作效率为50%）（1）家用燃气热水器的工作效率为60%，把相同质量的水从15℃加热到70℃，使用太阳能热水器可节约多少千克液化石油气？（液化石油气的热值为4×107J/kg）（2）人们利用太阳能，除了转化为内能之外，还有“光电转换”，即利用　 　将太阳能转化为电能；还有“光化转换”，即通过 　 　将太阳能转化为化学能。 【答案】（1）使用太阳能热水器可节约0.9千克液化石油气 （2）太阳能电池（光伏电池）；光合作用（植物） 【简析】这是一道热、光能转化效率、利用比热容计算的综合计算题。 （1）使用太阳能热水器可节约多少千克液化石油气，实际就是需要多少液化石油气才能放出所需的热量。太阳能热水器接收太阳能：W太阳=2.4×106J/（h•m2）×6h×3m2=4.32×107J，太阳能热水器的工作效率η=50%，由η=×100%得，水吸收的热量：Q吸=η1W太=50%×4.32×107J=2.16×107J. 都把相同质量的水从15℃加热到70℃，则水吸收的热量相同，且家用燃气热水器的工作效率为60%， 则由η=×100%得:液化石油气完全燃烧放出的热量Q放===3.6×107J。由Q=mq得需要燃烧液化石油气的质量：m===0.9kg。 （2）“光电转换”是通过太阳能电池（光伏电池）把太阳能转化为电能；“光化转换”是通过植物的光合作用把太阳能转化为化学能。 5.（2023年邵阳市）如图所示，一平底热水壶，其质量为0.5kg，内底面积为180cm2．有一次小军同学用该热水壶装了1.5L的水放在水平桌面上，测得壶中水深15cm，初温20℃．请你通过计算回答： （1）此时水和热水壶的总质量是多少？ （2）加热前水对壶底的压强多大？ （3）在标准大气压下加热水至沸腾，水至少要吸收多少热量？[ρ水=1.0×103kg/m3，c水=4.2×103J/（kg•℃），g=10N/kg] 【答案】（1）此时水和热水壶的总质量是2kg （2）加热前水对壶底的压强为1.5×103Pa （3）在标准大气压下加热水至沸腾，水至少要吸收5.04×105J热量。 【简析】这是一道液体压强、密度和利用比热容计算的简单组合题。 （1）水的体积：V水=1.5L=1.5×10﹣3m3，水的质量：m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×1.5×10﹣3m3=1.5kg；水和热水壶的总质量：m=m壶+m水=0.5kg+1.5kg=2kg。 （2）水深h=15cm=0.15m，壶底受到水的压强：p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.15m=1.5×103Pa。 （3）注意：1标准大气压下水的沸点是100℃，即t末温=100℃。水吸收的热量：Q吸=c水m水（t末温﹣t初温）=4.2×103J/（kg•℃）×1.5kg×（100℃﹣20℃）=5.04×105J。 6.（2023年威海市）小明家有一艘玻璃钢海钓船，底部平直，其参数如表所示（柴油热值q=4.3×107J/kg，g=10N/kg）。 （1）不出海时，空船放置在水平沙滩上，船底与沙滩的接触面积为2m2，求船对沙滩的压强。 （2）小明一家人某次出海钓鱼，人员和钓鱼装备共300kg，船匀速直线行驶4.3km，船受到的阻力为总重力的0.5倍，发动机的实际输出功率为12kW、消耗柴油1kg（假设柴油完全燃烧）。求：船行驶的速度和发动机的效率。 【答案】（1）船对沙滩的压强为1.5×103Pa（2）船行驶的速度为4m/s，发动机的效率为30%。 【简析】这是一道压强、热机效率计算的综合题。 （1）空船对沙滩的压力等于自身的重力。查表等m空=300kg。因此船对沙滩的压力等于自身的重力： F=G=3000N；受力面积S=2m2。船对沙滩的压强：p===1.5×103Pa。 （2）①人员和钓鱼装备及船的总质量为：m总=m空+m物=300kg+300kg=600kg。 船受到的阻力为总重力的0.5倍，匀速直线行驶，所以阻力和牵引力是一对平衡力。f=F1=0.5G总 =0.5×600kg×10N/kg=3000N。由P=FV得：v===4m/s。做的有用功等于牵引力做的功：W有=F1s=3000N×4300m=1.29×107J；总共消耗的能量等于1kg柴油完全燃烧释放的热量：Q放=mq=1kg×4.3×107J/kg=4.3×107J；发动机的效率：η=×100%=×100%=30%。 7.（2023年甘肃省）已知天然气的热值为4×107J/m3，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)．问： （1）完全燃烧2.1×10−2m3天然气放出多少热量？ （2）若某天然气灶的效率为80%，则这些天然气可将质量为4kg，初温为25℃的水加热到多少℃？（当地的大气压强为1标准大气压） 【答案】（1）天然气放出的热量为8.4×105J （2）这些天然气可将初温为25的水加热到65℃ 【简析】这是一道热值和热机效率计算的简单综合计算题。 （1）热值q的单位是J/m3，所以求热量要用公式Q放=Vq。完全燃烧2.1×10−2m3天然气放出的热量Q放=Vq=2.1×10−2m3×4×107J/m3=8.4×105J。 （2）由η=×100%可得水吸收的热量：Q吸=ηQ放=80%×8.4×105J=6.72×105J。由Q吸=cmΔt可得水升高的温度：△t===40℃。水的末温度为t末温=t初温+Δt=25℃+40℃=65℃． 8.（2023年内蒙古）我国自主研发的某品牌汽车进行技术测试，已知该车在某段长1.2km的水平路面做匀速直线运动，用时40s，汽车在行驶过程中受到的阻力为400N，汽车在此过程中发动机热机效率为48%，汽油的热值q=4.6×107J/kg．在该段测试过程中：（1）汽车做的有用功？（2）汽车的功率为多少？（3）汽油完全燃烧放出的