初中物理熱學(xué)計算題.doc

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初中物理熱學(xué)計算題 1、隨著人們生活水平的日益提高，小汽車越來越多地走進(jìn)了百姓人家。一輛使用汽油為燃料的小汽車，以72km/h的速度在水平路面上勻速行駛時，發(fā)動機的實際功率為20 kW。若小汽車行駛的距離為100km，汽油的熱值q＝4.6107J/kg，小汽車發(fā)動機的效率為25％。求小汽車在這段路程中： （1）運動的時間；（2）發(fā)動機所做的功；（3）消耗汽油的質(zhì)量。 2、如圖所示是家庭中所用的一種電水壺的外形及其銘牌，請你根據(jù)圖中所提供的信息完成以下問題： （1）圖乙中觀察壺內(nèi)水位的玻璃管利用 原理來工作。 （2）已知壺中裝滿水時水位高為10cm，此時水對水壺底的壓強是多少？ （3）把初溫為20℃的一滿壺水在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下燒開，水需要吸收多少熱量? （4）在不計熱量損失的情況下，電水壺正常工作時燒開一滿壺水需要多長時間？ (c水=4.2103J/（kg℃）、 g=10N/kg) 3、肥胖是人類健康的大敵，跳繩是減肥的方法之一。某人的質(zhì)量為80kg，跳起時重心升高的平均高度約為5厘米。在晨練中，他在10分鐘內(nèi)跳了800次，（每千克脂肪提供的能量是J，可用表示，g=10N/kg）請問在10分鐘時間內(nèi)： （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，在理論上可以消耗多少脂肪？ 4、小麗家電熱淋浴器的額定功率為2000W，水箱最多可容納50kg水，注滿水的淋浴器連續(xù)正常加熱40min，淋浴器上溫度示數(shù)由22℃上升到42℃。求：c水=4.2103J/kg℃ （1）此過程中水箱中水吸收的熱量； （2）該電熱淋浴器加熱時的熱效率。 5、去冬今春以來，由于干旱少雨，我國多個地區(qū)發(fā)生了森林火災(zāi)，防火形勢十分嚴(yán)重。近期在某地發(fā)生的山火中，部隊及時出動直升機進(jìn)行撲救，有效地抑制了火情的蔓延。直升機滅火主要靠外掛吊桶，直升機吊桶一次裝滿水后，飛到火頭上空，把水灑下去，可直接將火頭熄滅。 （1）若飛機將1.5噸水豎直提升50m，水平飛行2km，飛機對水做了多少功？ （2）用水滅火的過程中，水要吸收大量的熱量。若1.5噸水，溫度從20℃升高到100℃，能吸收多少熱量？ 6、婷婷家有一電熱水壺，銘牌如下表所示。求： （1）電熱水壺正常工作時的電阻是多少? （2）壺中裝有質(zhì)量為lkg，溫度為20℃的水，l標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，將壺中水加熱至沸騰，水需要吸收的熱量是多少? [c水=4.2103J／(kg℃)] （3）當(dāng)電熱水壺接入電路中且正常工作時，她家標(biāo)有“3000r／kWh”的電能表在1min內(nèi)轉(zhuǎn)了60r，請你通過計算說明婷婷家是否還有其它用電器在同時工作? 7、天然氣灶燒水，燃燒0.5m3的天然氣，使100kg的水從20℃升高到70℃。已知水的比熱容為c=4 .2103J/（kg?℃），天然氣的熱值為q=7.0107J/m3。求： （1）0.5m3天然氣完全燃燒放出的熱量Q放； （2）水吸收的熱量Q吸； （3）燃?xì)庠畹男师恰? 8、小明家利用天然氣灶燒水，把質(zhì)量為1kg的20℃的水燒開（在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下）?！舅谋葻崛輈水＝4.2103J/（kg℃）】 （1）通過觀察天燃?xì)獗淼弥牧?.01m3的天然氣，如果天然氣的密度為0.7kg/m3，燒水時消耗天然氣多少千克？ （2）在此過程中水需要吸收多少熱量？ （3）用額定功率是800W的電熱壺在220V額定電壓下，燒開同樣質(zhì)量的水，若電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的效率是84%，則通電時間是多少？ 9、前些日子，小亮的媽媽買了一個“天際”牌自動電熱水壺送給爺爺，其銘牌如右表。小亮為了給爺爺說明電熱水壺的使用方法，他接水至800ml刻度，然后把壺放在加熱座上，撥開開關(guān)，5min后水燒開，水壺自動斷電．已知水的初溫為20℃。 （1）這壺水吸收的熱量為多少? （2）燒水時家中電壓為220V，求電熱水壺的熱效率． （3）在用電高峰，電路中的實際電壓降為198V，這時電熱水壺的實際功率為多大? 10、一輛汽車，總重為1.2104N，四個輪胎與地面接觸的總面積為0.12m2，該車在平直公路上勻速行駛1h，消耗汽油10L，汽油完全燃燒放出的熱量有30％轉(zhuǎn)化為機械能。(汽油的熱值為4.6 10 7J／kg，密度為0.7 103kg／m3，g=10N／kg)求： （1）該車靜止在水平路面上時，對路面的壓強是多少? （2）10L汽油完全燃燒放出的熱量是多少? （3）這段時間內(nèi)該汽車發(fā)動機的功率是多少kW?(功率的計算結(jié)果保留小數(shù)點后一位) 容積 4L 額定電壓 220V 加熱額定功率 500W 保溫額定功率 80W 11、如圖所示，是一種煲湯用的電熱鍋工作原理圖，調(diào)節(jié)切換開關(guān)可以使電熱鍋處于“關(guān)、高溫、自動、保溫”四種工作狀態(tài)，溫控器的作用是當(dāng)水沸騰后能自動斷電一段時間，其中R1=605Ω，R,2=96.8Ω，電熱鍋的部分參數(shù)如下表所示。 （1）電熱鍋處于保溫?fù)跽９ぷ鲿r，鍋內(nèi)的水溫度始終不變，則該電熱鍋的散熱功率是多少？ （2）電熱鍋處于高溫?fù)?切換開關(guān)接“1”)正常工作，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下高溫加熱2kg的水，10min內(nèi)消耗多少電能？設(shè)散熱功率不變，水的初溫為75℃，則加熱10min后水的最終溫度是多少？ 12、某種電熱飲水機有加熱和保溫兩種工作狀態(tài)（由機內(nèi)溫控開關(guān)S0自動控制），從它的說明書上收集到如下數(shù)據(jù)及圖所示的簡化電路原理圖． 熱水箱容量 1L 額定電壓 220V 加熱功率 1000W 保溫功率 44W （1）當(dāng)S閉合，S0斷開時，飲水機處于　 　（填“加熱”或“保溫”）狀態(tài)． （2）求：①一滿熱水箱水的質(zhì)量；②保溫時的電流．（1L=110﹣3m3） （3）將一滿熱水箱的水從20℃加熱到80℃需要吸收多少熱量？若加熱效率為90%，需要加熱多長時間？[c水=4.2103J/（kg?℃），ρ水=1.0103kg/m3]． 13、隨著低碳理念的普及，學(xué)?？萍夹〗M的同學(xué)擬設(shè)計一種以太陽能電池驅(qū)動的汽車．通過查閱資料得知：肇慶地區(qū)太陽光垂直照射時，每平方米太陽能電池板最大可提供150W的電功率．?dāng)M設(shè)計的太陽能汽車質(zhì)量是500kg，它在平直路面上最快每秒可行駛15m，行駛過程中所受的平均阻力是車重的0.02倍．該汽車的驅(qū)動電機能夠?qū)?0%的電功率轉(zhuǎn)化為牽引汽車前進(jìn)的機械功率．若該車在平直路面上以最高速度行駛，試通過計算回答下列問題（g取10N/kg）： （1）驅(qū)動電機提供的推力是多少牛？ （2）驅(qū)動電機提供的機械功率是多少瓦？ （3）該車的太陽能電池板面積約為多大？（計算結(jié)果小數(shù)點后保留一位數(shù)字 14、從2006年開始，我國就參與了國際科研合作項目《國際熱核聚變實驗堆聯(lián)合實施協(xié)定》，研究可控核聚變技術(shù)。該技術(shù)可用氫的同位素氘和氚聚合發(fā)生核聚變釋放能量，并不會產(chǎn)生放射性污染，如圖甲所示。而氘可以從海水中提取，從1L的海水中提取的氘參與核聚變反應(yīng)放出的能量相當(dāng)于300L優(yōu)質(zhì)汽油完全燃燒放出的熱量。若這些核能用來發(fā)電的效率可以達(dá)到50%，所產(chǎn)生的電能可供如圖乙所示的電力機車牽引功率為4800kW的“和諧號”電力動車組以252km/h的運營速度勻速行駛多少km？（計算結(jié)果保留一位小數(shù)）（汽油密度：0.71103kg/m3；汽油熱值：4.6107J/kg） 乙 甲 釋放能量 氚核 形成氦核 被釋放的中子 中子 氫核聚合 氘核 15、小理對家里的電磁爐進(jìn)行研究，電磁爐的功率調(diào)節(jié)范圍是120W～2200W， （1）小理用電磁爐將質(zhì)量為2kg的水從20℃加熱到100℃，消耗了0.22kW?h的電能．水吸收的熱量是多少？這時電磁爐的效率是多少？ （2）小理用電磁爐煮粥．先用大火將水開，后用小火煮．這段時間電功率隨時間變化如圖所示問第8分鐘通過電磁的電流是多少？[水的比熱是4.2103J/（kg?℃），家庭電路的電壓為220V]． 16、今年“五一”期間，爸爸開車帶著李兵，汽車(包括車上的人和物品)質(zhì)量為1.8103kg，車輪與地面的總接觸面積為0.09m2，當(dāng)汽車以90km/h的速度在平直路面上勻速行駛時，汽車發(fā)動機牽引力為1000N，效率為30％，汽油的熱值為4．6107 J／kg(假設(shè)汽油完全燃燒，g取10N／kg)．求： （1）汽車靜止時對路面的壓強； （2） 汽車以90km/h的速度勻速行駛時，牽引力的功率； （3）若汽車按照這種方式行駛，這次旅行全程往返250km，牽引力做的功是多少？李兵應(yīng)該提醒爸爸至少要加汽油多少kg？ 17、（2011內(nèi)蒙古赤峰）一電飯鍋銘牌上標(biāo)有“220V 1100W”字樣。 （1）電飯鍋正常工作時，它的電阻是多少Ω？ （2）在電飯鍋內(nèi)倒入質(zhì)量為2kg、溫度為20℃的水，若把這些水加熱到80℃，水最少需要吸收多少熱量？ [c水=4.2103J/（kg℃）] （3）為了加熱這些水，電飯鍋正常工作了10min，它產(chǎn)生了多少熱量？ （4）是什么原因?qū)е拢?）與（3）中兩個熱量值不相等？（說出一條即可） 參考答案： 1、解析：（1）小汽車的速度v＝72km/h＝20m/s，運動的時間t=s/v=100103m/20m/s=5103s。 （2）發(fā)動機做的功W=Pt=20103W5103s=1108J。 （3）汽油完全燃燒放出的熱量Q=mq，又因為Q=W/η，故 m=Q/q=W/ηq=1108J/ （25％ 4.6107J/kg）=8.7kg。 2、解析：（1）壺內(nèi)水位的玻璃管是根據(jù)連通器的原理來工作的． （2）水對壺底的壓強：P=ρgh=1.0103kg/m310N/kg0.1m=1.0103Pa． （3）裝滿水時水的質(zhì)量：m=ρV=1.0103kg/m31.210﹣3m3=1.2kg，燒開水吸收的熱量：Q=cm（t﹣t0）=4.2103J/（kg?℃）1.2kg（100℃﹣20℃）=4.032105J． （4）燒開一滿壺水的時間：t==≈269s。 3、解析：（1）人的重力：G=mg=80kg10N/kg=800N，人克服重力做的總功： W=nGh=800800N0.05m=32000J。 （2）人做功的平均功率：P==≈53.3W。 （3）由題知，人克服重力做功而消耗的能量只由脂肪提供，即：Q=W=32000J，理論上消耗脂肪質(zhì)量：m===0.002kg． 4、解析：（1）Q吸=c水mΔt=c水m（t-t0）=4.2103J/kg℃50kg（42℃-22℃）=4.2106J，即此過程中水箱中水吸收的熱量為4.2106J。 （2）該過程耗費的電能為W=Pt=2000W4060s=4.8106J，該電熱淋浴器加熱時的熱效率： η=。 5、解析：本題考查對重力做功、熱量計算相關(guān)問題的理解，一定要理解做功的必要條件，即物體要受到力，而且要在力的方向上通過一定的距離。 6、解析：（1）電熱水壺正常工作電阻 （2）水需要吸收的熱量是Q吸=c水m（t1﹣t0）=4.2103J/（kg?℃）1kg（100℃﹣20℃）=3.36105J． （3）1min轉(zhuǎn)60r消耗總電能：， t=1min=60s，此時消耗總功率， 電熱水壺正常工作：P壺=P額=1100W，因為P總＞P壺，所以電路中有其它用電器在工作． 7、解析：（1）0.5m3天然氣完全燃燒放出的熱量Q放=qV=7.0107J/m30.5m3=3.5107J/m3。 （2）水吸收的熱量Q吸=cmΔt=4 .2103J/（kg?℃）100kg（70℃-20℃）=2.1107J。 （3）燃?xì)庠畹男师?Q吸/Q放=2.1107J/3.5107J/m3=60%。 8、解析：（1）消耗天然氣的質(zhì)量m=ρV=0.7kg /m30.01m3=0.007kg。 （2）水需要吸收的熱量Q吸=cm（t－t0）=4.2103J/（kg℃）1kg（100℃-20℃）=3.36105J。 （3）電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的效率η=84% ，即η==84%，可得Q吸=ηQ放；而電熱壺放出Q放=Pt；綜合以上關(guān)系 9、解析：（1）水的質(zhì)量m=V=1g/cm3800 cm3=800g=0.8kg，水吸收的熱量為 Q吸=cm(t-t0)=4.2103J/(kg℃)0.8kg（100℃—20℃）=2.7105J。 （2）電熱水壺消耗的電能是W=Pt=1100W300s=3.3105J，電熱水壺的熱效率為 η= Q吸/ W電=2.7105J/3.3105J=81.8%。 （3）電熱水壺的電阻R= U2/ P=（220V）2/1100W=44Ω，當(dāng)家庭電路中的實際電壓降為198V時，電熱水壺的實際功率為 P實=U2/ R=(198V)2/44Ω=891W。 式可得：Q吸=ηPt，故通電時間t== = 500s。 10、解析：（1）知道汽車總重，又在水平路面上，可求汽車對路面的壓力，又知道受力面積，利用壓強公式求汽車對路面的壓強。 ∵汽車靜止在水平路面上，∴汽車對路面的壓力：F=G=1.2104N，汽車對路面的壓強： （2））知道汽油的體積和汽油的密度，利用密度公式求汽油的質(zhì)量，再利用燃料完全燃燒公式Q放=mq求10L汽油完全燃燒放出的熱量。 V=10L=0.01m3，汽油的質(zhì)量：m=ρV=0.7103kg/m30.01m3=7kg，汽油完全燃燒放出的熱量：Q放=mq=7kg4.6107J/kg=3.22108J。 （3）根據(jù)“汽油完全燃燒放出的熱量有30%轉(zhuǎn)化為機械能”求出有用能量（發(fā)動機做的功），再利用功率公式求汽車發(fā)動機的功率。 發(fā)動機做的有用功：W=Q放30%=3.22108J30%=9.66107J，汽車發(fā)動機的功率： 答：（1）該車靜止在水平路面上時，對路面的壓強是1105Pa；（2）10L汽油完全燃燒放出的熱量是3.22108J；（3）這段時間內(nèi)該汽車發(fā)動機的功率是26.8kW。 11、解析：（1）因鍋內(nèi)水的溫度始終不變，所以電熱鍋發(fā)熱功率與散熱功率相等，即P散=80W。 （2）電熱鍋10min內(nèi)消耗的電能W=P加t=500W1060s=3105J；設(shè)水溫變化了△t，根據(jù)能量守恒得(P加-P散) t=cm△t，代入數(shù)據(jù)有：（500W一80W）1060s=4.2103J/(kg.℃)2kg△t，解得：△t=30℃，t=t0+△t=105℃，由此可知，水最終沸騰，即水的最終溫度是l00℃。 12、解析：本題考察電功率的計算、密度公式的應(yīng)用和熱量的計算等知識。 （1）當(dāng)S閉合，S0斷開時，電路中只有電阻R2，電阻相對較大，電功率較小，處于保溫狀態(tài)，當(dāng)兩開關(guān)都閉合時，兩電阻并聯(lián)，此時電路電阻最小，電功率最大，處于加熱狀態(tài)． （2）①一箱水的質(zhì)量m=ρV=103kg/m3110﹣3m3=1kg；②由P=UI得。 （3）Q吸=cm△t=4.2103J/（kg?℃）1kg（80℃﹣20℃）=2.52105J，∵Q吸=ηW=ηPt， ∴． 13、解析：（1）驅(qū)動電機提供的推力F=f=0.02G=0.02mg=0.02500kg10N/kg=100N． （2）驅(qū)動電機提供的機械功率是P=Fv=100N15m/s=1500W． （3）電功率轉(zhuǎn)化率η===90%，所以該車的太陽能電池板面積約為S≈11.1m2． 14、 解析：先計算出300L優(yōu)質(zhì)汽油完全燃燒放出的熱量，再計算出其轉(zhuǎn)化的電能，已知電能和電力機車牽引功率可計算出行駛時間，最后根據(jù)公式s=v t計算出行駛路程。 由由ρ=m／V 可得汽油質(zhì)量：m汽油=ρ汽油V汽油=0.71103 kg/m330010-3 m3=213 kg，汽油完全燃燒放出熱量：Q=qm汽油=4.6107J/kg213 kg=9.798109 J，產(chǎn)生的電能：W=50%Q=4.899109 J。 由P=W/ t 可得產(chǎn)生的電能可供動車組行駛時間：t=W/ P=4.899109 J/4.8106 W≈1020.6s，動車組行駛速度：v=252 km/h=70m/s，由v=s／t 可得，動車組行駛路程：s=v t=70m/s1020.6s=71442m≈71.4km。 15、解析：（1）水吸收的熱量：Q吸=cm△t=4.2103J/（kg?℃）2kg（100℃﹣20℃）=6.72105J， 消耗的電能：W=0.22kW?h=0.223.6106J=7.92105J， 電磁爐的效率：η==≈84.8%。 （2）由圖知，第8分鐘電磁爐的電功率P=800W，∵P=UI，∴通過電磁爐的電流： I==≈3.6A． 16、解析：（1）汽車靜止時對地面的壓力為F=G=mg=1.8103kg10N／kg=1.8104N，汽車靜止時對地面的壓強為2105Pa。 （2）汽車以90km/h的速度勻速行駛時，牽引力的功率P=Fv=1000N25m/s=2.5104W。 （3）全程往返約250km牽引力所做的功W=Fs=1000N2.5105m=2.5108J， 由得，全程往返約250km需要汽油的質(zhì)量為： 。 答：（1）汽車靜止時對在地面的壓強2105Pa．（2）汽車以90km/h的速度勻速行駛時，牽引力的功率2.5104W．（3）全程往返約250km牽引力所做的功2.5108J；全程往返約250km需要汽油的質(zhì)量為18.12kg． 17、解析：（1）R＝U2／P＝（220V）2／1100W＝44Ω （2）Q吸=cm（t-t0）=4．2103J/（kg℃）2kg（80℃-20℃）=5.04105J （3）電飯鍋工作時，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 Q放=W=Pt=1100W600s＝6.6105J （4）因為電飯鍋產(chǎn)生的熱量，有部分被電飯鍋體吸收，電飯鍋產(chǎn)生的熱量沒有被水全部吸收，所以Q吸< Q放。