專題06 內(nèi)能、熱量計算問題（原卷版）

專題06內(nèi)能、熱量計算問題【知識儲備】熱量定義：在熱傳遞過程中傳遞的那部分能量熱平衡定義：熱平衡，指一個處于任意平衡狀態(tài)的系統(tǒng)，Q吸=Q放熱值定義：單位質(zhì)量的某種燃料完全燃燒后所放出的熱量（用字母“q”表示）注意：熱值是物質(zhì)的一種特性單位：J/kg物理意義：表示每1Kg的某種燃料完全燃燒后所放出的熱量是多少J計算：Q放＝mq【專題突破】1．小洛想知道自己上到9樓克服重力做的功究竟多大，已知她的體重為500N，每層樓高為3m，她從1樓步行上到9樓（8個樓間距），用時2min，請你幫她計算：（1）她上樓克服重力做的功是多少？做功的功率是多少？（2）完全燃燒多少立方米天然氣放出的熱量，與小洛克服重力做的功相等？如果這些熱量的35%被水吸收，能使一瓶0.5kg的水溫度升高多少攝氏度？[已知天然氣的熱值是3.0×107J/m3，水的比熱容是4.2×103J/（kg?℃）]2．在探究擴(kuò)散快慢與溫度的關(guān)系的實驗中要用到熱水，小宇為了能夠較好的保持熱水的溫度，使用了一個容量為500mL的保溫杯帶了一滿杯溫度為90℃的熱水到學(xué)校，保溫杯杯內(nèi)底面積為20cm2，杯中水深30cm，小字家到學(xué)校距離為1800m，他從家騎車到學(xué)校用時6分鐘，到校后測量熱水溫度為80℃。問：（1）小宇從家騎車到學(xué)校的平均速度是多少？（2）在小宇上學(xué)的路上水散失的熱量有多少？（3）保溫杯正放在水平桌面上時，水對杯底的壓力有多大？3．2022北京冬奧會期間，“綠衣”大巴車為運動員、工作人員、志愿者等提供接駁服務(wù)，成為一道亮麗風(fēng)景線。大巴車的總質(zhì)量為11.5t，輪胎與地面的接觸總面積0.5m2。該車?yán)脷淙剂想姵仳?qū)動電動機(jī)工作，在平直公路上以72km/h的速度勻速行駛時，電動機(jī)的額定功率為84kW。若水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃），氫氣的熱值為1.4×108J/kg，g取10N/kg，求：（1）質(zhì)量為200kg的水吸收0.3kg的氫完全燃燒放出的熱量升高的溫度。（2）大巴車靜止在水平地面上時，對地面的壓強(qiáng)。（3）大巴車勻速行駛10min的路程和電動機(jī)所做的功。4．一款無人駕駛汽車在測試時以72km/h的速度，在平直的公路上勻速行駛了4.5km，消耗汽油1kg。汽油機(jī)的效率為30%，廢氣帶走的能量占汽油完全燃燒放出的熱量的42%，那么，在這段行駛過程中（q汽油＝4.5×107J/kg）求：（1）在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，假如這些廢氣帶走的能量全部被質(zhì)量50kg，溫度為20℃的水吸收，水溫能升高到多少攝氏度？（2）汽車在上述路段行駛時，發(fā)動機(jī)的輸出功率為多少kW？5．如圖是一種常見的飲水機(jī)結(jié)構(gòu)剖面圖，控水槽內(nèi)浮體A與閥門B固定相連，當(dāng)A恰好浸沒時閥門B關(guān)閉，A未浸沒時B略有下降，桶內(nèi)水流入控水槽中。已知浮體A的體積為40cm3，閥門B的橫截面積為1cm2，忽略A、B的重及大氣壓強(qiáng)影響，求：[水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃），g取10N/kg]。（1）若熱膽中儲水1kg，加熱管將其從初溫20℃加熱到100℃，這些水吸收的熱量是多少？（2）浮體A浸沒時所受浮力為多大？（3）浮體A浸沒時閥門B受到的壓強(qiáng)是多少？6．工匠用鋼鐵打制刀具時，有一個重要流程叫“淬火”，即把打制成型的刀具放入火爐中充分煅燒，然后將其迅速放入水中驟冷?，F(xiàn)有一成型合金鋼制刀具，質(zhì)量為1kg，在常溫20℃時放入溫度為836℃的火爐中煅燒足夠長時間，再浸沒在質(zhì)量為5kg，溫度為20℃的水中冷卻，最后與水達(dá)到共同溫度[不計過程中的熱量散失，c水＝4.2×103J/（kg?℃），c合金鋼＝0.42×103J/（kg?℃）]。問：（1）此刀具在火爐中吸收了多少熱量？（2）淬火后水的溫度t為多少攝氏度？7．氫燃料新能源公交車已經(jīng)投入使用，如圖所示。氫燃料具有清潔無污染、效率高等優(yōu)點。請完成下列問題?！綾水＝4.2×103J/（kg?℃）；q氫＝1.4×108J/kg】（1）質(zhì)量為0.3kg的氫燃料完全燃燒放出的熱量是多少？（2）若這些熱量全部被質(zhì)量為200kg、溫度為15℃的水吸收，水升高的溫度是多少？（3）若某氫能源公交車以140kW的恒定功率勻速行駛，0.3kg的氫燃料完全燃燒釋放的能量能使該公交車勻速行駛3min，則氫能源公交車動力系統(tǒng)的效率是多少？8．某載重汽車自重12t，車輪與地面的總接觸面積為0.5m2，汽車以72km/h的速度在平直公路上勻速行駛時，柴油發(fā)動機(jī)的功率為210kW，每行駛43s消耗柴油700g，柴油的熱值為4.3×107J/kg。求：（1）該發(fā)動機(jī)的效率；（2）汽車的牽引力；（3）若公路所能承受的最大壓強(qiáng)為8×105Pa，汽車最多能裝載多少噸的貨物。9．如圖所示的灑水車，未裝水時其質(zhì)量為4t，車輪與地面的總接觸面積為0.5m2。（g取10N/kg，燃油熱值取4×107J/kg）。求：（1）灑水車未裝水時靜止在水平地面上，對地面的壓強(qiáng)是多大？（2）灑水車空車以36km/h的速度在平直公路上勻速行駛時受到的阻力為800N，則這段時間內(nèi)灑水車牽引力的功率是多大？（3）若灑水車發(fā)動機(jī)的效率為40%，則空車以36km/h的速度勻速直線行駛2km，消耗燃油的質(zhì)量是多少？10．某品牌天然氣熱水器，銘牌上標(biāo)有熱水產(chǎn)率“10L/min”，即開始加熱后每分鐘有10L的熱水流出.若流進(jìn)熱水器的水初溫為15℃，流出的熱水溫度為45℃，小明洗一次澡用了20min，燃?xì)獗砩系氖緮?shù)由23.912m3變?yōu)?5.412m3，已知ρ水＝1.0×103kg/m3，q氣＝3.2×107J/m3；c水＝4.2×103J/（kg?℃）.請完成以下問題：（1）熱水器工作過程中，通過的方式增大水的內(nèi)能，使水的溫度升高。（2）每分鐘從熱水器內(nèi)流過的水吸收的熱量為多少？（3）小明洗一次澡消耗的天然氣完全燃燒放出的熱量為多少？（4）本次洗澡加熱過程中熱水器的加熱效率為多少？11．如圖甲，小林在一段平直公路上做勻速行駛電動車時，該段路程運動的s﹣t圖像如圖乙；受到的阻力與時間關(guān)系如圖丙所示；已知小林的質(zhì)量為60kg，電動自行車的質(zhì)量為20kg，車輪與地面接觸的總面積為4×10﹣3m2，行駛時該車電動機(jī)的平均功率為200W。求：（1）小林騎車時該車對地面的壓強(qiáng)；（2）該車在此路段行駛15s牽引力做功的功率；（3）該車在15s內(nèi)消耗的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率。12．中國已成為世界上擁有汽車最多的國家，汽車出廠時需要進(jìn)行檢測，對圖甲所示的汽車進(jìn)行檢測時，讓汽車保持恒定功率在水平路面做直線運動，測得其速度隨時間變化的圖像如圖乙所示，加速階段僅用10秒就從靜止啟動并通過200米的路程。求：（1）該汽車加速過程的平均速度是多少？（2）10秒后汽車勻速行駛時，測得其所受阻力為900N，則0～10s牽引力做功多少？（3）前10s共消耗汽油20g，已知汽油熱值為4.5×107J/kg，則汽車發(fā)動機(jī)的效率是多少？13．假期，小明全家駕車從盈江到芒市游玩，出發(fā)前，愛學(xué)習(xí)的小明收集了相關(guān)數(shù)據(jù)，整理成下表，請你根據(jù)表中數(shù)據(jù)完成相關(guān)計算。（已知：q汽油＝4.6×107J/kg）轎車質(zhì)量（kg）1050車輪與地面接觸總面積（m2）0.15盈江到芒市距離（km）150預(yù)設(shè)行車速度（km/h）60行駛1km耗油量（g）50勻速行駛時受到的阻力（N）2000（1）轎車靜止時對水平地面的壓強(qiáng)；（2）全程行車所需的時間；（4）勻速行駛時發(fā)動機(jī)的效率。14．如圖所示為某種型號的多功能灑水車，它空載時的質(zhì)量為3t，配備了一個內(nèi)深為1m的大容量水箱，底部有一個面積為0.003m2的放水孔。若多功能灑水車在水平地面上勻速行駛時受到的阻力恒為總重的0.08倍，某次該車滿載（裝滿）后由靜止開始在水平面上啟動，在啟動（加速）過程中，發(fā)動機(jī)消耗100g柴油，測得汽車牽引力的功率及其瞬時速度隨時間的變化情況分別如圖甲和圖乙所示。已知g＝10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3，q柴油＝4.0×107J/kg，燃油完全燃燒。求：（1）該灑水車滿載時，若用質(zhì)量不計的小鋼片從外部堵住放水孔，則需對小鋼片施加的外力至少是多少N？（2）該灑水車在啟動（加速）過程中熱機(jī)效率是多少？（3）該灑水車水箱的容積是多少m3？15．我國水陸兩棲飛機(jī)“鯤龍”AG600試飛機(jī)組進(jìn)行了首次下水滑行?！蚌H龍”AG600機(jī)身總長37m，翼展超過機(jī)身長度最寬處達(dá)到38.8m，整個飛機(jī)高12m?？蛰d時的總質(zhì)量為42t，最大起飛重量53.5t，空中巡航時速500公里，最大航程超過5000公里。輪胎與跑道的總接觸面積為0.6m2，為世界上最大的一款水陸兩用飛機(jī)，可以在陸地和水面上起降。據(jù)報道這架水陸兩棲運輸機(jī)主要是用于消防和水上救援，能在20秒內(nèi)