資源簡介

中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺
專題03 熱學(xué)計算題
熱量的相關(guān)計算
解題時，首先要分清是物體在熱傳遞過程中溫度變化導(dǎo)致的吸放熱還是燃料燃燒放熱，然后再利用公式計算。
熱量計算公式(在沒有發(fā)生物態(tài)變化的情況下)如下：
(1)當物體的溫度升高時，吸收的熱量；
(2)當物體的溫度降低時，放出的熱量；
公式中c表示物體的比熱容，m 表示物體的質(zhì)量，表示物體的初溫，t表示物體的末溫，表示物體吸熱時升高的溫度，表示物體放熱時降低的溫度。
(3)若溫度的變化量用 表示，那么吸、放熱公式可統(tǒng)一表示為；
(4)當燃料完全燃燒時，放出熱量的公式為或
(5)熱機效率
【特別提示】在解答有關(guān)熱量的計算題時，要對題中描述溫度變化的文字引起高度重視，如“升高”“升高了”“降低”“降低了”對應(yīng)的都是溫度的改變量，而不是末溫t，而“升高到”“降低到”對應(yīng)物體的末溫t。
1．某學(xué)校燒水用的鍋爐裝有的水，將水溫從加熱至，用了焦炭，已知水的比熱容為，焦炭的熱值為。
（1）水吸收的熱量是多少？
（2）焦炭完全燃燒放出多少熱量？
（3）該鍋爐的效率是多少？
【解答】解：（1）由吸熱公式得水吸收的熱量為：
；
（2）由得焦炭完全燃燒放出的熱量為：
；
（3）該鍋爐的效率是：
答：（1）水吸收的熱量是；
（2）焦炭完全燃燒放出的熱量；
（3）該鍋爐的效率是。
2．隨著生活條件的改善，小明家住上了新樓房，新樓使用的是天然氣。小明想：將一壺水燒開究竟需要多少天然氣呢？他通過實踐收集如下數(shù)據(jù)：水壺里放入質(zhì)量為、溫度為的水，大火加熱直至沸騰，用掉天然氣．又在物理書中查到天然氣熱值為．氣壓為1標準大氣壓；
求：（1）燒開這壺水，水需要吸收多少熱量？
（2）天然氣完全燃燒放出的熱量為多少？
（3）燃氣灶的效率為多少？
【解答】解：
（1）燒開這壺水，水吸收的熱量：
；
（2）天然氣完全燃燒放出的熱量：
。
（3）燃氣灶的效率：
。
答：（1）燒開這壺水，水需要吸收的熱量；
（2）天然氣完全燃燒放出的熱量為；
（3）燃氣灶的效率為。
3．打制鐵質(zhì)工具時要淬火以提高工具的硬度?，F(xiàn)將一質(zhì)量為、溫度為的燒紅的鐵件淬火，淬火后溫度降低到，求：（已知鐵的比熱容為，水的比熱容為，假設(shè)整個過程沒有熱量散失）
（1）此過程中鐵件釋放的熱量為多少？
（2）若這些熱量全部用于加熱溫度為的水，則水溫將升高到多少？
【答案】（1）此過程中鐵件釋放的熱量為；
（2）水溫將升高到。
【解答】解：（1）鐵件放出的熱量：
△；
（2）由題知，水吸收的熱量，
由△得：
△，
水溫升高到：△。
答：（1）此過程中鐵件釋放的熱量為；
（2）水溫將升高到。
4．某中學(xué)鍋爐房使用鍋爐每天要將水從加熱到，西氣東輸實現(xiàn)后，可用天然氣作為燃料來燒水，的天然氣燃燒后釋放出的熱量用于完成上述鍋爐房的任務(wù)，水在升溫過程中也在不斷散熱，此過程中水吸收熱量的同時也對外散失了熱量，問在這個燒水過程中：，
（1）這些水要吸收多少熱量用于升溫？
（2）此過程中用天然氣作為燃料來燒水的能量轉(zhuǎn)化效率為多少？
【答案】（1）這些水要吸收熱量用于升溫；
（2）此過程中用天然氣作為燃料來燒水的能量轉(zhuǎn)化效率為。
【解答】解：
（1）依題意：天然氣放出的熱量一部分用于加熱水，一部分散失了：
；
（2）天然氣放出的熱量：
，
用天然氣作為燃料來燒水的能量轉(zhuǎn)化效率：
。
答：（1）這些水要吸收熱量用于升溫；
（2）此過程中用天然氣作為燃料來燒水的能量轉(zhuǎn)化效率為。
5．物理興趣小組的同學(xué)在研究“沙子和水誰的吸熱本領(lǐng)大”時，選用了兩只完全相同的酒精燈分別給質(zhì)量都是的沙子和水加熱。他們繪制出沙子與水的溫度隨加熱時間變化的圖象如圖所示。已知水的比熱容是，那么請問：
（1）圖中圖和圖哪個是沙子吸熱升溫的圖象？
（2）加熱滿時，水吸收了多少熱量？
（3）試求出沙子的比熱容。
【解答】解：（1）由圖像可知，在加熱過程中物質(zhì)的溫度一直升高（會超過，而物質(zhì)的溫度升高到某一溫度時就不再升高（遠低于，因水的沸點約為，且水沸騰時溫度不再升高，所以圖是水吸熱升溫的圖象，則圖沙子吸熱升溫的圖象；
（2）由圖象可知，水的溫度從上升到，
加熱滿時水吸收的熱量：
△。
（3）相同時間內(nèi)酒精燈燃燒放出相同的熱量，
在2分鐘的時間內(nèi)，
又因為加熱滿，沙子的溫度從上升到，
△，，
。
答：（1）圖表示的是沙子吸熱升溫的過程；
（2）水吸收了的熱量；
（3）沙子的比熱容為。
6．中國首個火星探測器“天問一號”的成功發(fā)射，是我國綜合國力和創(chuàng)新能力提升的重要標志。如圖所示是某次火箭發(fā)射時的場景。
目前運載火箭一般使用液態(tài)氫作為燃料、液態(tài)氧作為助燃劑，液態(tài)氫的熱值為。火箭發(fā)射時的炙熱火焰溫度可超過。為了保護發(fā)射臺，在其下方建有一個巨大的“雙向?qū)Я鞑邸保▓D甲），里面可儲存水。請通過計算回答：
（1）在1標準大氣壓下，將初溫的水加熱至沸騰，水需要吸收的熱量是多少焦？水的比熱容為
（2）假設(shè)液態(tài)氫完全燃燒所放出的熱量只有被這些水吸收，則這一過程中所消耗液態(tài)氫的質(zhì)量是多少？
【答案】（1）水需要吸收的熱量是；
（2）假設(shè)液態(tài)氫完全燃燒所放出的熱量只有被這些水吸收，則這一過程中所消耗液態(tài)氫的質(zhì)量是。
【解答】解：（1）水需要吸收的熱量；
（2）液態(tài)氫完全燃燒放出的熱量，
完全燃燒的液態(tài)氫的質(zhì)量。
答：（1）水需要吸收的熱量是；
（2）假設(shè)液態(tài)氫完全燃燒所放出的熱量只有被這些水吸收，則這一過程中所消耗液態(tài)氫的質(zhì)量是。
7．搭載華為智能無人駕駛解決方案的“賽力斯華為智選”汽車上市。如圖所示，兩驅(qū)版的“”整車裝備質(zhì)量為，發(fā)動機最大功率為，電動機最大功率為，鋰電池能量，在純電模式下可續(xù)航，油電混合模式下能實現(xiàn)續(xù)航超過，還可通過車輛控制家中的智能家電。
（1）若用功率為的直流充電樁給“”鋰電池充滿電，需要多少時間？
（2）在純電模式下，若車以的速度在水平路面勻速行駛，該汽車行駛的距離？
（3）在發(fā)動機模式下，若試乘人員質(zhì)量為，汽車勻速行駛消耗了汽油，受到的阻力是汽車總重的0.08倍，則發(fā)動機的效率是多少？
【答案】（1）用功率為的直流充電樁給“”鋰電池充滿電，需要的時間為；
（2）汽車行駛的距離；
（3）發(fā)動機的效率是。
【解答】解：（1）由可得，需要的時間：；
（2）汽車行駛的距離；
（3）全程消耗了的汽油，汽油完全燃燒放出的熱量：，
因汽車勻速行駛，所以汽車受到平衡力，即，
牽引力做的功：，
發(fā)動機的效率：。
答：（1）用功率為的直流充電樁給“”鋰電池充滿電，需要的時間為；
（2）汽車行駛的距離；
（3）發(fā)動機的效率是。
8．如圖為我國自主研制的兩棲戰(zhàn)車，整車質(zhì)量為，每條履帶與地面的接觸面積為，水上最快航速可達，達到世界先進水平。某次任務(wù)中它以最快航速勻速穿過一寬為的水域。已知燃油的密度，熱值。求：
（1）該戰(zhàn)車的重力；
（2）該戰(zhàn)車停在水平地面時對地面的壓強；
（3）此次任務(wù)中該戰(zhàn)車穿過該水域需要多長時間；
（4）該戰(zhàn)車在此次任務(wù)中消耗燃油，這些燃油完全燃燒放出的熱量是多少。
【答案】（1）該戰(zhàn)車的重力為；
（2）該戰(zhàn)車停在水平地面時對地面的壓強為；
（3）此次任務(wù)中該戰(zhàn)車穿過該水域需要；
（4）這些燃油完全燃燒放出的熱量是。
【解答】解：（1）該戰(zhàn)車的重力：
；
（2）戰(zhàn)車停在水平地面時對地面的壓力：
；
戰(zhàn)車對地面的壓強：
；
（3）根據(jù)，該戰(zhàn)車穿過此水域所用時間：
；
（4）根據(jù)密度公式得，消耗燃油的質(zhì)量：
；
燃油完全燃觀放出的熱量為：
。
答：（1）該戰(zhàn)車的重力為；
（2）該戰(zhàn)車停在水平地面時對地面的壓強為；
（3）此次任務(wù)中該戰(zhàn)車穿過該水域需要；
（4）這些燃油完全燃燒放出的熱量是。
9．如圖所示是一輛無人駕駛汽車，其質(zhì)量為，每個車輪與水平地面的接觸面積為，該汽車汽油機的熱機效率為。某次測試中汽車以的速度沿平直公路勻速行駛了，發(fā)動機提供的牽引力恒為，。求：
（1）汽車行駛的時間；
（2）汽車靜止在水平地面上時對地面的壓強；
（3）完成此次測試至少需要消耗汽油的質(zhì)量。
【答案】（1）汽車行駛的時間為；
（2）汽車靜止在水平地面時，對地面的壓強為；
（3）完成此次測試至少需要消耗汽油的質(zhì)量為。
【解答】解：（1）由得，汽車行駛的時間
；
（2）汽車水平地面的接觸面積為：，
對地面的壓強為：
；
（3）汽車牽引力做的功
，
由得，消耗汽油完全燃燒放出的熱量
。
由得，消耗汽油的質(zhì)量為：
。
答：（1）汽車行駛的時間為；
（2）汽車靜止在水平地面時，對地面的壓強為；
（3）完成此次測試至少需要消耗汽油的質(zhì)量為。
10．如圖，是一臺以柴油為動力的雙履帶消防機器人，質(zhì)量為，靜止時履帶與地面接觸總面積為在某段平直公路上，機器人以的速度勻速行駛，其受到的阻力是機器人所受重力的0.2倍，通過這段路程共消耗柴油；取。求
（1）機器人通過的路程；
（2）機器人靜止時，對水平地面產(chǎn)生的壓強；
（3）機器人在這段路程中消耗柴油用于牽引力做功的效率。
【答案】（1）機器人通過的路程為；
（2）對水平地面產(chǎn)生的壓強為；
（3）做功的效率為。
【解答】解：（1）機器人運動通過的路程為
（2）消防機器人的重力為
消防機器人對水平地面的壓力等于它所受的重力，則機器人對地面產(chǎn)生的壓強為
（3）機器人在平直公路上勻速直線運動，機器人所受的阻力和牽引力是一對平衡力，即
牽引力做功為
柴油燃燒放出的熱量為
則機器人在這段路程中消耗柴油用于牽引力做功的效率為
答：（1）機器人通過的路程為；
（2）對水平地面產(chǎn)生的壓強為；
（3）做功的效率為。
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專題03 熱學(xué)計算題
熱量的相關(guān)計算
解題時，首先要分清是物體在熱傳遞過程中溫度變化導(dǎo)致的吸放熱還是燃料燃燒放熱，然后再利用公式計算。
熱量計算公式(在沒有發(fā)生物態(tài)變化的情況下)如下：
(1)當物體的溫度升高時，吸收的熱量；
(2)當物體的溫度降低時，放出的熱量；
公式中c表示物體的比熱容，m 表示物體的質(zhì)量，表示物體的初溫，t表示物體的末溫，表示物體吸熱時升高的溫度，表示物體放熱時降低的溫度。
(3)若溫度的變化量用 表示，那么吸、放熱公式可統(tǒng)一表示為；
(4)當燃料完全燃燒時，放出熱量的公式為或
(5)熱機效率
【特別提示】在解答有關(guān)熱量的計算題時，要對題中描述溫度變化的文字引起高度重視，如“升高”“升高了”“降低”“降低了”對應(yīng)的都是溫度的改變量，而不是末溫t，而“升高到”“降低到”對應(yīng)物體的末溫t。
1．某學(xué)校燒水用的鍋爐裝有的水，將水溫從加熱至，用了焦炭，已知水的比熱容為，焦炭的熱值為。
（1）水吸收的熱量是多少？
（2）焦炭完全燃燒放出多少熱量？
（3）該鍋爐的效率是多少？
2．隨著生活條件的改善，小明家住上了新樓房，新樓使用的是天然氣。小明想：將一壺水燒開究竟需要多少天然氣呢？他通過實踐收集如下數(shù)據(jù)：水壺里放入質(zhì)量為、溫度為的水，大火加熱直至沸騰，用掉天然氣．又在物理書中查到天然氣熱值為．氣壓為1標準大氣壓；
求：（1）燒開這壺水，水需要吸收多少熱量？
（2）天然氣完全燃燒放出的熱量為多少？
（3）燃氣灶的效率為多少？
3．打制鐵質(zhì)工具時要淬火以提高工具的硬度。現(xiàn)將一質(zhì)量為、溫度為的燒紅的鐵件淬火，淬火后溫度降低到，求：（已知鐵的比熱容為，水的比熱容為，假設(shè)整個過程沒有熱量散失）
（1）此過程中鐵件釋放的熱量為多少？
（2）若這些熱量全部用于加熱溫度為的水，則水溫將升高到多少？
4．某中學(xué)鍋爐房使用鍋爐每天要將水從加熱到，西氣東輸實現(xiàn)后，可用天然氣作為燃料來燒水，的天然氣燃燒后釋放出的熱量用于完成上述鍋爐房的任務(wù)，水在升溫過程中也在不斷散熱，此過程中水吸收熱量的同時也對外散失了熱量，問在這個燒水過程中：，
（1）這些水要吸收多少熱量用于升溫？
（2）此過程中用天然氣作為燃料來燒水的能量轉(zhuǎn)化效率為多少？
5．物理興趣小組的同學(xué)在研究“沙子和水誰的吸熱本領(lǐng)大”時，選用了兩只完全相同的酒精燈分別給質(zhì)量都是的沙子和水加熱。他們繪制出沙子與水的溫度隨加熱時間變化的圖象如圖所示。已知水的比熱容是，那么請問：
（1）圖中圖和圖哪個是沙子吸熱升溫的圖象？
（2）加熱滿時，水吸收了多少熱量？
（3）試求出沙子的比熱容。
6．中國首個火星探測器“天問一號”的成功發(fā)射，是我國綜合國力和創(chuàng)新能力提升的重要標志。如圖所示是某次火箭發(fā)射時的場景。
目前運載火箭一般使用液態(tài)氫作為燃料、液態(tài)氧作為助燃劑，液態(tài)氫的熱值為?；鸺l(fā)射時的炙熱火焰溫度可超過。為了保護發(fā)射臺，在其下方建有一個巨大的“雙向?qū)Я鞑邸保▓D甲），里面可儲存水。請通過計算回答：
（1）在1標準大氣壓下，將初溫的水加熱至沸騰，水需要吸收的熱量是多少焦？水的比熱容為
（2）假設(shè)液態(tài)氫完全燃燒所放出的熱量只有被這些水吸收，則這一過程中所消耗液態(tài)氫的質(zhì)量是多少？
7．搭載華為智能無人駕駛解決方案的“賽力斯華為智選”汽車上市。如圖所示，兩驅(qū)版的“”整車裝備質(zhì)量為，發(fā)動機最大功率為，電動機最大功率為，鋰電池能量，在純電模式下可續(xù)航，油電混合模式下能實現(xiàn)續(xù)航超過，還可通過車輛控制家中的智能家電。
（1）若用功率為的直流充電樁給“”鋰電池充滿電，需要多少時間？
（2）在純電模式下，若車以的速度在水平路面勻速行駛，該汽車行駛的距離？
（3）在發(fā)動機模式下，若試乘人員質(zhì)量為，汽車勻速行駛消耗了汽油，受到的阻力是汽車總重的0.08倍，則發(fā)動機的效率是多少？
8．如圖為我國自主研制的兩棲戰(zhàn)車，整車質(zhì)量為，每條履帶與地面的接觸面積為，水上最快航速可達，達到世界先進水平。某次任務(wù)中它以最快航速勻速穿過一寬為的水域。已知燃油的密度，熱值。求：
（1）該戰(zhàn)車的重力；
（2）該戰(zhàn)車停在水平地面時對地面的壓強；
（3）此次任務(wù)中該戰(zhàn)車穿過該水域需要多長時間；
（4）該戰(zhàn)車在此次任務(wù)中消耗燃油，這些燃油完全燃燒放出的熱量是多少。
9．如圖所示是一輛無人駕駛汽車，其質(zhì)量為，每個車輪與水平地面的接觸面積為，該汽車汽油機的熱機效率為。某次測試中汽車以的速度沿平直公路勻速行駛了，發(fā)動機提供的牽引力恒為，。求：
（1）汽車行駛的時間；
（2）汽車靜止在水平地面上時對地面的壓強；
（3）完成此次測試至少需要消耗汽油的質(zhì)量。
10．如圖，是一臺以柴油為動力的雙履帶消防機器人，質(zhì)量為，靜止時履帶與地面接觸總面積為在某段平直公路上，機器人以的速度勻速行駛，其受到的阻力是機器人所受重力的0.2倍，通過這段路程共消耗柴油；取。求
（1）機器人通過的路程；
（2）機器人靜止時，對水平地面產(chǎn)生的壓強；
（3）機器人在這段路程中消耗柴油用于牽引力做功的效率。
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