2024-2025學年九年級物理05熱量效率相關(guān)計算類專題同步專題剖析含解析新版教科版

Page16專題5熱量、效率相關(guān)計算類專題1.比熱容表達式或單位，讀作：焦耳每千克攝氏度。（留意加上括號）2.熱量公式：吸熱：或放熱：或求質(zhì)量：單位：3.熱值計算公式：（固體、液體）變式：單位：（氣體）變式：單位：4.效率公式：（適用于液體、固體）、（適用于氣體）5.常見效率計算燒水效率：公式：水汲取的熱量：；燃料完全燃燒時放出的熱量：力熱轉(zhuǎn)化效率：解決力熱綜合計算題一般涉及到的物理公式包括速度公式、密度公式、重力公式、壓強公式、浮力公式、機械功和功率、機械效率公式、物體吸熱公式、放熱公式、熱值公式、熱效率公式等：涉及到的物理規(guī)律有二力平衡條件、液體壓強規(guī)律、阿基米德原理、杠桿平衡條件以及熱平衡方程等。公式：一、單選題1.（2024·新疆維吾爾自治區(qū)中考真題）己知水的比熱容是4.2×103J/（kg·℃），用如圖所示的家用電熱水壺燒開一壺自來水，水汲取的熱量約為（）A.6×104J B.6×105J C.6×106J D.6×107J【答案】B【解析】這樣的壺，裝滿水，水的質(zhì)量約為2kg。室溫溫度約為20℃，將水加熱至沸騰，水的溫度上升了80℃，依據(jù)公式可以計算出水汲取的熱量為6.72105J。選項A、C、D數(shù)值差距較大，不符合題意；選項B數(shù)值接近，符合題意。2.（2024·河北省初三期中）用兩個完全相同的電加熱器分別給質(zhì)量相同的水和某種液體加熱，每隔2min記錄一次溫度，如表中數(shù)據(jù)所示，則該液體比熱容為[c水=4.2×103J/（kg?℃）]（）加熱時間/min024水溫/℃202632液體溫度/℃203448A.0.9×103J/（kg?℃）B.1.8×103J/（kg?℃）C.3.6×103J/（kg?℃）D.1.2×103J/（kg?℃）【答案】B【解析】設水和某液體的質(zhì)量都為m，由題意知，加熱時間為2min時，水和某液體汲取的熱量相同，即Q水吸=Q液吸，所以c水m（t－t0）=c液m（t1－t0）那么故ACD不符合題意，B符合題意。3.（2024·遼寧省初三零模）把加熱到100℃的某鐵塊投入m1克20℃的水中，混合溫度為40℃；把加熱到100℃的該鐵塊投入m2克20℃的水中，混合溫度為60℃；假如把同樣加熱到100℃的該鐵塊投入（m1+m2）克40℃的水中，混合溫度為（）A.50℃B.52℃C.48℃D.62℃【答案】B【解析】由題意，依據(jù)熱平衡方程得：把加熱到100℃的某鐵塊投入m1克20℃的水中，c鐵m鐵（100℃-40℃）＝c水m1（40℃-20℃），即：2×c鐵m鐵×60℃＝c水m1×40℃，①，把加熱到100℃的某鐵塊投入m2克20℃的水中，c鐵m鐵（100℃-60℃）＝c水m2（60℃-20℃），即：c鐵m鐵×40℃＝c水m2×40℃，②，①+②得：c鐵m鐵×160℃＝c水（m1+m2）×40℃，∴c鐵m鐵＝14c水（m1+m2），③，把加熱到100℃的某鐵塊投入（m1+m2）克40℃的水中，c鐵m鐵（100℃-t）＝c水（m1+m2）（t-40℃），④，③代入④得：14c水（m1+m2）×（100℃-t）＝c水（m1+m2）（t4.（2024·廣西壯族自治區(qū)初三期中）用兩個相同的電熱水器給質(zhì)量同為1.5kg的甲物體和水加熱，他們的溫度隨加熱時間的變更關(guān)系如圖所示，據(jù)此推斷甲物體10min汲取的熱量為（）A.0.63×105J B.0.9×105JC.1.89×105J D.3.78×105J【答案】C【解析】由圖象可知：用兩個相同的電熱器給質(zhì)量相同的物質(zhì)甲和水加熱，水溫度上升60℃須要20min，甲物質(zhì)加熱10min汲取的熱量與水加熱10min汲取的熱量的熱量相同，且水10min所汲取熱量為20min汲取熱量的一半，即5.（2024·安徽省初三專題練習）為了測定熔爐內(nèi)的溫度，先將質(zhì)量為的銅球投入熔爐里相當長的時間后取出，并馬上投入到質(zhì)量為、溫度為的水中，結(jié)果水溫上升到.則此熔爐的溫度約為[不計熱損失，]（）A. B. C. D.【答案】D【解析】依據(jù)得，水汲取的熱量：，依據(jù)題意知：Q放=Q吸，則熔爐內(nèi)的溫度：.6.（2024·華東師大二附中前灘學校初三）冷水的溫度為t1，熱水的溫度為t2，現(xiàn)要把冷水和熱水混合成溫度為t3的溫水，若不計熱量損失，冷水和熱水的質(zhì)量比應為（）A. B. C. D.【答案】C【解析】冷水汲取的熱量：Q吸=cm1（t3?t1），熱水放出的熱量：Q放=cm2（t2?t3），由題知，Q吸=Q放，∴cm1（t3?t1）=cm2（t2?t3），解得：=7.（2024·吉林省初三二模）某品牌無人駕駛汽車在一段平直馬路上勻速行駛6.9km，用時5min45s，消耗燃油1.5kg，已知汽車的牽引力是2000N，燃油的熱值為4.6×107J/kg，假設燃油完全燃燒.通過計算可知，下列結(jié)果正確的是（）①汽車行駛速度是20km/h②消耗的燃油完全燃燒放出的熱量是6.9×107J③汽車牽引力做功的功率是30kW④汽車發(fā)動機的效率是20%A.只有①和② B.只有②和③ C.只有①和④ D.只有②和④【答案】D【解析】①汽車行駛速度是：，故①錯誤；②消耗的燃油完全燃燒放出的熱量是：，故②正確；③勻速行駛時汽車受到的牽引力與阻力是平衡力，所以汽車牽引力做功的功率是：，故③錯誤；④汽車發(fā)動機的做的功為：，汽車發(fā)動機的效率是：，故④正確8.（2024·全國初三專題練習）一臺柴油機中的燃料完全燃燒放出了8×107J的熱量，共計損失了4.8×107J能量，下列說法錯誤的是（）A.該柴油機的效率為40%B.用來做有用功的能量為3.2×107JC.通過科技進步，在將來可以實現(xiàn)能量零損失D.削減機械間的摩擦可以提高熱機效率【答案】C【解析】一臺柴油機中的燃料完全燃燒放出了8×107J的熱量，共計損失了4.8×107J能量，則用來做有用功的能量為8×107J-4.8×107J=3.2×107J；柴油機的效率等于有用功與總功的比值，故/=40%.柴油機在工作過程中不行避開的要有能量的損失，將來不行能實現(xiàn)能量零損失；削減機械間的摩擦可以削減能量的損失，故可以提高熱機的效率；不正確的說法為C，C符合題意.9.（2024·鄂托克旗烏蘭鎮(zhèn)中學初三月考）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的速度在平直馬路上勻速行駛時，柴油發(fā)動機的功率為210kW，每行駛43s消耗柴油700g，柴油的熱值為4.3×107J/kg。下列說法中（）①完全燃燒700g柴油放出的熱量為3.01×109J②該柴油發(fā)動機效率為30%③汽車的牽引力為1.05×104N④若馬路所能承受的最大壓強為8×105Pa，汽車最多能裝載40t的貨物A.只有①②正確 B.只有③④正確C.只有①③正確 D.只有②③正確【答案】D【解析】【詳解】①.完全燃燒700g干木柴放出的熱量：Q放＝m柴油q＝0.7kg×4.3×107J/kg＝3.01×107J，故①錯誤；②.柴油發(fā)動機做功：W＝Pt＝210×103W×43s＝9.03×106J，柴油發(fā)動機的效率：η＝×100%＝×100%＝30%，故②正確；③.汽車速度：v＝72km/h＝72×m/s＝20m/s，由P＝==Fv得，汽車的牽引力：F＝＝＝1.05×104N，故③正確；④.由p＝得，馬路所能承受的最大壓力：F＝pS＝8×105Pa×0.5m2＝4×105N，汽車與貨物的質(zhì)量之和：m總＝＝=＝4×104kg＝40t，汽車最多能裝載貨物質(zhì)量：m＝m總﹣m車＝40t﹣12t＝28t，故④錯誤。綜上，D正確。二、計算題10.（2024·湖北省中考真題）某款汽車質(zhì)量為1600kg，車輪與地面總接觸面積為0.05m2。某次在水平高速馬路上以72km/h速度勻速行駛了23min，所受阻力為汽車重力的0.2倍。燃油的熱值為4.6×107J/kg，g取10N/kg。求：（1）汽車靜止時，對水平地面的壓強。（2）牽引力做功的功率。（3）若燃油完全燃燒，內(nèi)燃機的效率是40%，至少消耗多少kg燃油？【答案】（1）；（2）；（3）【解析】（1）汽車靜止時，對水平地面的壓力等于自身重力汽車對水平地面的壓強（2）由題意知汽車做勻速直線運動，其所受牽引力和阻力大小相等汽車的車速汽車所受牽引力做功的功率（3）汽車行駛23min，牽引力所做的功若燃油完全燃燒，且內(nèi)燃機的效率是40%，則燃油完全燃燒釋放的熱量消耗燃油的質(zhì)量答：（1）汽車靜止時，對水平地面的壓強為；（2）牽引力做功的功率為；（3）若燃油完全燃燒，內(nèi)燃機的效率是40%，至少消耗多少燃油的質(zhì)量為。11.（2024·山東省中考真題）選購 員小明騎著摩托車外出選購 食品。小明質(zhì)量為70kg，摩托車質(zhì)量為150kg（g=10N/kg）。（1）小明買食品時，將摩托車停在超市門前的水平地面上，摩托車與地面接觸面積為150cm2，求摩托車對地面的壓強；（2）選購 食品后，小明將80kg的食品裝上車，在限速為80km/h的水平路面上以72km/h的速度勻速行駛50s，行駛時受到的阻力為總重力的0.1倍，若消耗的汽油完全燃燒放出1×106J的熱量，求摩托車發(fā)動機的實際輸出功率和效率?！敬鸢浮浚?）1×105Pa；（2）6000W；30%【解析】（1）摩托車靜止在水平地面時對地面的壓力F=G=mg=150kg×10N/kg=1500N摩托車與地面接觸面積S=150cm2=1.5×10-2m2摩托車靜止在水平地面時對地面的壓強p===1×105Pa摩托車對地面的壓強為1×105Pa。（2）由題意，摩托車勻速行駛時受到的摩擦力f=0.1G總=0.1（m車+m人+m貨）g=（150kg+70kg+80kg）×10N/kg×0.1=300N因為摩托車勻速直線行駛，則F牽=f=300N摩托車的速度v=72km/h=20m/s摩托車的功率P=F牽v=300N×20m/s=6000W摩托車發(fā)動機的實際輸出功為6000W。摩托車行駛50s輸出的用功W=Pt=6000W×50s=3×105J摩托車發(fā)動機的效率η===30%摩托車發(fā)動機的效率為30%。答：（1）摩托車對地面的壓強為1×105Pa；（2）摩托車發(fā)動機的實際輸出功為6000W；摩托車發(fā)動機的效率為30%。12.（2024·山東省中考真題）國家提倡節(jié)能減排，各地“煤改氣”正在主動進行，某同學計算他家自然氣燒水的熱效率將的水倒入燒水壺中，并測出水溫為。在一個標準大氣壓下，把水剛加熱到時，測出消耗自然氣。已知水的比熱容，自然氣熱值約為。求：（1）將這些水燒開，需汲取多少熱量；（2）在這種狀況下，燃燒的自然氣放出了多少熱量；（3）他家自然氣灶的效率?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）35%【解析】（1）將這些水燒開需汲取的熱量（2）燃燒的自然氣，放出的熱量為（3）他家自然氣灶的效率是答：（1）將這些水燒開，需汲取熱量；（2）在這種狀況下，燃燒的自然氣放出了熱量；（3）他家自然氣灶的效率是35%。13.（2024·安徽省初三三模）一輛汽車在平直的馬路上做直線運動，其v-t圖像如圖所示，在10s時速度達到20m/s，0~10s通過的路程為120m，汽車在整過行駛過程中阻力不變，其大小為F阻=4000N，求：（1）汽車在勻速直線運動過程中牽引力做功的功率多大？（2）若汽車在整過運動過程中功率保持不變，發(fā)動機的轉(zhuǎn)化效率為25%，則0~10s內(nèi)須要完全燃燒多少千克汽油？（已知汽油的熱值大約為5×107J/kg）?！敬鸢浮浚?）（2）0.064kg【解析】（1）由圖可知，10s后汽車做勻速直線運動，速度v=20m/s，依據(jù)二力平衡條件可得，牽引力為F=f=4000N則汽車的功率為（2）在0~10s內(nèi)汽車發(fā)動機的牽引力所做的功W=Pt=8×104W×10s=8×105J由可得由Q=mq可得須要燃燒汽油的質(zhì)量答：（1）汽車在勻速直線運動過程中牽引力做功的功率為；（2）0~10s內(nèi)須要完全燃燒0.064kg汽油。14.（2024·山東省中考真題）小華家運用的是自然氣熱水器，他嘗試估測該熱水器的效率，以核對銘牌上的數(shù)值是否精確。當只有該熱水器運用自然氣時。把50kg的水從20℃加熱到54℃，自然氣表的示數(shù)由1365.05m3變?yōu)?365.17m3，已知水的比熱容c=4.2×103J/（kg·℃），自然氣的熱值q=7.0×107J/m3。求：（1）水汲取的熱量；（2）消耗的自然氣完全燃燒故出的熱量；（3）該熱水器的效率。【答案】（1）7.14×106J；（2）8.4×106J；（3）85%【解析】（1）水汲取的熱量（2）消耗的自然氣體積V=1365.17m3-1365.05m3=0.12m3消耗的自然氣完全燃燒放出的熱量（3）該熱水器的效率答：（1）水汲取的熱量是7.14×106J；（2）消耗的自然氣完全燃燒故出的熱量是8.4×106J；（3）該熱水器的效率是85%。15.（2024·江蘇省初三三模）如圖所示，是一輛汽車通過滑輪組將深井中的物體拉至井口的裝置圖，已知井深10m，物體重G=4.2×103N，汽車重G車=3×104N，汽車勻速拉繩子時的拉力F=2×103N，汽車受到的阻力為車重的0.05倍。請計算：（1）若汽車運動的速度為1.2m/s，則將物體由井底拉至井口，須要多長時間？（2）滑輪組的機械效率是多少？（3）若汽車發(fā)動機的效率為25%，則將物體拉至井口需消耗多少汽油？（汽油的熱值為4.2×107J/kg）【答案】（1）25s；（2）70%；（3）0.01kg【解析】（1）由圖可知，滑輪組中由3段繩子擔當重物，則物體上升的速度為v物=v車=×1.2m/s=0.4m/s物體由井底拉至井口須要的時間t====25s將物體由井底拉至井口須要25s。（2）滑輪組的機械效率為η=====×100%=70%滑輪組的機械效率是70%。（3）由題意可得，汽車受到的阻力為f=0.05G車=0.05×3×104N=1500N汽車勻速直線運動，受到平衡力作用，在水平方向上，汽車受到向右的牽引力、向左的拉力、向左的阻力作用；由力的平衡條件可得牽引力F牽=F拉+f=2×103N+1500N=3500N汽車運動的距離s車=s繩=3h=3×10m=30m牽引力做功為W=F牽s車=3500N×30m=1.05×105J汽車熱機效率η==25%，則汽油完全燃燒放出的熱量Q放===4.2×105J由Q放=mq得須要汽油的質(zhì)量m===0.01kg將物體拉至井口需消耗0.01kg汽油。答：（1）若汽車運動的速度為1.2m/s，則將物體由井底拉至井口，須要25s；（2）滑輪組的機械效率是70%；（3）若汽車發(fā)動機的效率為25%，則將物體拉至井口需消耗0.01kg汽油。16.（2024·湖北省初三其他）節(jié)約能源是社會可持續(xù)發(fā)展的基礎，是建設青山綠水美妙環(huán)境的保證。下面我們通過計算來感受節(jié)約電能的意義：（=3.6×106J）（1）火力發(fā)電站每發(fā)出的電能至少須要完全燃燒多少kg的煤？（煤的熱值為3×107J/kg）（2）的電能可使多少kg的水溫度上升50℃？（水的比熱容為，保留一位小數(shù)）（3）的電能可以供質(zhì)量為1.2t，輸出功率為30kW的電動汽車，以54km/h的速度行駛多遠？【答案】（1）0.12kg；（2）17.1kg；（3）1800m【解析】（1）火力發(fā)電站每發(fā)出的電能至少須要完全燃燒煤的質(zhì)量m煤===0.12kg（2）若不計熱量損失，水汲取的熱量由熱量公式可求水的質(zhì)量，則m水===17.1kg（3）電動汽車行駛時間，由得t===120s電動汽車的速度電動汽車的行駛距離，由得答：（1）火力發(fā)電站每發(fā)出的電能至少須要完全燃燒0.12kg的煤；（2）的電能可使17.1kg的水溫度上升50℃；（3）電動汽車的行駛距1800m。三、填空題17.（2024·湖北省中考真題）可燃冰是一種新能源，它是水和自然氣在高壓低溫下形成的類似冰狀結(jié)晶物質(zhì)，主要成分是甲烷，我國可燃冰的開采技術(shù)處于世界領先水平，用燃氣鍋爐燒水時，將500kg初溫20℃的水加熱到100℃，共燃燒了0.1m3的可燃冰，這個過程中水汲取的熱量為______J。完全燃燒0.1m3可燃冰放出的熱量為______J，燃氣鍋爐燒水時的效率為______。[c水=4.2×103J/（kg·℃），可燃冰熱值q=6.0×109J/m3]【答案】1.68×1086.0×10828%【解析】[1]水汲取的熱量Q吸=c水mΔt=4.2×103J/（kg·℃）×500kg×（100℃-20℃）=1.68×108J[2]完全燃燒0.1m3可燃冰放出的熱量Q放=Vq=0.1m3×6.0×109J/m3=6.0×108J[3]燃氣鍋爐燒水時的效率=28%18.（2024·重慶初三其他）加熱飯盒相比于一般飯盒具有插電加熱，攜帶便利的優(yōu)點。熱飯時要把盒蓋上的排氣孔打開，我們能聞到飯菜的香味是因為__________________。要利用該飯盒使500g的水從20℃上升40℃，水汲取的熱量為______J。[c水=4.2×103J/（kg·℃）]【答案】分子在不停的做無規(guī)則運動【解析】[1]分子在不停的做無規(guī)則運動，所以可以在聞到飯香氣味。[2]水的質(zhì)量為m水=500g=0.5kg水汲取的熱量為19.（2024·四川省中考真題）可燃冰作為一種新型燃料。是自然氣與水在高壓低溫條件下形成的類冰狀的結(jié)晶物質(zhì)，可干脆點燃，1m3可燃冰在常溫常壓下可釋放160m3的自然氣。依據(jù)以上信息可知，可燃冰是_______（選填“可再生”或“不行再生”）能源。1m3的可燃冰釋放的自然氣完全燃燒放出的熱量為______J，若該熱量全部被水汲取，可將______kg的水從10℃加熱到90℃。[c水=4.2×103J/（kg·℃），自然氣的熱值q=4.2×107J/m3，環(huán)境為標準大氣壓]【答案】不行再生6.72×1092×104【解析】[1]由題知，可燃冰在短時間之內(nèi)不行再生，所以可燃冰是不行再生能源。[2]1m3可燃冰在常溫常壓下可釋放出160m3的自然氣，則完全燃燒160m3的自然氣可放出的熱量[3]自然氣完全燃燒放出熱量全部被水汲取，則有Q吸=Q放=6.72×109J由可得，這些熱量可加熱水的質(zhì)量20.（2024·江蘇省初三二模）某太陽能熱水器內(nèi)裝有100kg的水，初溫為20℃，經(jīng)過陽光照耀一天后，水溫上升了60℃，熱水器內(nèi)水增加的內(nèi)能是通過______方式實現(xiàn)的；若這些能量由煤燃燒供應，且煤燃燒釋放的熱量只有30%被水汲取，則至少須要燃燒______kg的煤。[已知，]【答案】熱傳遞2.8【解析】[1]太陽能熱水器內(nèi)的水汲取熱量，內(nèi)能增加，溫度上升，是通過熱傳遞的方式來增加水的內(nèi)能的。[2]水所汲取的熱量為煤燃燒放出的熱量為由題意知則須要燃燒的煤的質(zhì)量為21.（2024·江蘇省初三三模）如圖所示是熱機的_____沖程；一臺單缸四沖程汽油機的飛輪轉(zhuǎn)