比熱容、熱量和熱機(jī)效率計(jì)算題提高訓(xùn)練附含答案解析

.z.比熱容、熱量和熱機(jī)效率計(jì)算題提高訓(xùn)練1、（2011·**聊城）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=4.2×103J/（kg?℃），天然氣的熱值為q=7.0×107J/m3（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?、（2011·****）如圖是*太陽(yáng)能熱水器，向其中注入50kg的水，陽(yáng)光照射一段時(shí)間后，水溫從10℃升高到50℃。水的比熱容是4.2×103J／(kg·℃)。試求：(1)這段時(shí)間該熱水器中的水吸收的熱量是多少"(2)如果這段時(shí)間該太陽(yáng)能熱水器接收到太陽(yáng)輻射的熱量是2.8×107J，則這段時(shí)間該熱水器的效率是多少"(3)若用煤燃燒來(lái)提供2.8×107J的熱量，需完全燃燒多少千克煤"（煤的熱值約為3.5×l07J／kg）3、（2011·**?。╇S著人們生活水平的日益提高，小汽車(chē)越來(lái)越多地走進(jìn)了百姓人家。一輛使用汽油為燃料的小汽車(chē)，以72km/h的速度在水平路面上勻速行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率為20kW。若小汽車(chē)行駛的距離為100km，汽油的熱值q＝4.6×107J（1）運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；（2）發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功；（3）消耗汽油的質(zhì)量。4、（2011·****）2010年12月30日通車(chē)的湛徐高速，使得從**市區(qū)到徐聞縣海安港口全程只需約1個(gè)小時(shí)，從而使雷州半島的居民從此真正進(jìn)入**市“一小時(shí)生活圈”．今年“五·一”期間，爸爸開(kāi)車(chē)帶著李兵從**市區(qū)出發(fā)沿湛徐高速到徐聞參觀“大漢三墩”景點(diǎn)，汽車(chē)(包括車(chē)上的人和物品)質(zhì)量為1.8×103kg，車(chē)輪與地面的總接觸面積為0.09m2，當(dāng)汽車(chē)以90km/h的速度在平直路面上勻速行駛時(shí)，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)牽引力為1000N，效率為30％，汽油的熱值為46×107（1）汽車(chē)靜止時(shí)對(duì)路面的壓強(qiáng)；（2）汽車(chē)以90km/h的速度勻速行駛時(shí)，牽引力的功率；（3）若汽車(chē)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？5、（2011·****）隨著低碳理念的普及，學(xué)?？萍夹〗M的同學(xué)擬設(shè)計(jì)一種以太陽(yáng)能電池驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)．通過(guò)查閱資料得知：**地區(qū)太陽(yáng)光垂直照射時(shí)，每平方米太陽(yáng)能電池板最大可提供150W的電功率．?dāng)M設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能汽車(chē)質(zhì)量是500kg，它在平直路面上最快每秒可行駛15m，行駛過(guò)程中所受的平均阻力是車(chē)重的0.02倍．該汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)能夠?qū)?0%的電功率轉(zhuǎn)化為牽引汽車(chē)前進(jìn)的機(jī)械功率．若該車(chē)在平直路面上以最高速度行駛，試通過(guò)計(jì)算回答下列問(wèn)題（g取10N/kg）：（1）驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供的推力是多少牛？（2）驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供的機(jī)械功率是多少瓦？（3）該車(chē)的太陽(yáng)能電池板面積約為多大？（計(jì)算結(jié)果小數(shù)點(diǎn)后保留一位數(shù)字）6、（2011·****）從2006年開(kāi)始，我國(guó)就參與了國(guó)際科研合作項(xiàng)目《國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆聯(lián)合實(shí)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(huì)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(lái)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(jī)車(chē)牽引功率為4800kW的“和諧號(hào)”電力動(dòng)車(chē)組以252km/h的運(yùn)營(yíng)速度勻速行駛多少km？（計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù)）（汽油密度：0.71×103kg/m3；汽油熱值：4.6×107J/kg）乙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7、（2011年·**龍東地區(qū)）肥胖是人類(lèi)健康的大敵，跳繩是減肥的方法之一。*人的質(zhì)量為80kg，跳起時(shí)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(qǐng)問(wèn)在10分鐘時(shí)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？8、（2011年·**龍東地區(qū)）如圖所示是家庭中所用的一種電水壺的外形及其銘牌，請(qǐng)你根據(jù)圖中所提供的信息完成以下問(wèn)題：（1）圖乙中觀察壺內(nèi)水位的玻璃管利用原理來(lái)工作。（2）已知壺中裝滿水時(shí)水位高為10cm，此時(shí)水對(duì)水壺底的壓強(qiáng)是多少？（3）把初溫為20℃的一滿壺水在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下燒開(kāi)，水需要吸收多少熱量"（4）在不計(jì)熱量損失的情況下，電水壺正常工作時(shí)燒開(kāi)一滿壺水需要多長(zhǎng)時(shí)間？(c水=4.2×103J/（kg·℃）、g=10N/kg)9、（2011·****）去冬今春以來(lái)，由于干旱少雨，我國(guó)多個(gè)地區(qū)發(fā)生了森林火災(zāi)，防火形勢(shì)十分嚴(yán)重。近期在*地發(fā)生的山火中，部隊(duì)及時(shí)出動(dòng)直升機(jī)進(jìn)行撲救，有效地抑制了火情的蔓延。直升機(jī)滅火主要靠外掛吊桶，直升機(jī)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(jī)將1.5噸水豎直提升50m，水平飛行2km，飛機(jī)對(duì)水做了多少功？（2）用水滅火的過(guò)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？參考答案：1、解析：（1）0.5m3天然氣完全燃燒放出的熱量Q放=qV=7.0×107J/m3×0.5m3=3.5×107J/m（2）水吸收的熱量Q吸=cmΔt=4.2×103J/（kg?℃）×100kg×（70℃-20℃）=2.1×10（3）燃?xì)庠畹男师?Q吸/Q放=2.1×107J/3.5×107J/m3=60%。2、解析：（1）Q吸=cm水(t–t0)=4.2×103J／(kg·℃)×50kg×(50℃-10℃)=8.4×10（2）η=Q吸/Q總=8.4×106J／2.8×107J=30％（3）根據(jù)Q放=m煤q可得，需完全燃燒煤：m煤=Q放／q=2.8×107J／3.5×107J／kg=0.8kg答：(1)這段時(shí)間該熱水器中的水吸收的熱量是8.4×106J。(2)這段時(shí)間該熱水器的效率是30％。(3)需完全燃燒0.8kg的煤。3、解析：（1）小汽車(chē)的速度v＝72km/h＝20m/s，運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t=s/v=100×103m/20m/s=5×103（2）發(fā)動(dòng)機(jī)做的功W=Pt=20×103W×5×103s=1×108J。（3）汽油完全燃燒放出的熱量Q=mq，又因?yàn)镼=W/η，故m=Q/q=W/ηq=1×108J/（25％×4.6×107J/kg）=8.7kg。4、解析：（1）汽車(chē)靜止時(shí)對(duì)地面的壓力為F=G=mg=1.8×103kg×10N／kg=1.8×104N，汽車(chē)靜止時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)為2×105Pa（2）汽車(chē)以90km/h的速度勻速行駛時(shí)，牽引力的功率P=Fv=1000N×25m/s=2.5×104W。（3）全程往返約250km牽引力所做的功W=Fs=1000N×2.5×105m=2.5×108由得，全程往返約250km需要汽油的質(zhì)量為：。答：（1）汽車(chē)靜止時(shí)對(duì)在地面的壓強(qiáng)2×105Pa．（2）汽車(chē)以90km/h的速度勻速行駛時(shí)，牽引力的功率2.5×104W．（3）全程往返約250km牽引力所做的功2.5×108J；全程往返約250km需要汽油的質(zhì)量為18.12kg．5、解析：（1）驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供的推力F=f=0.02G=0.02mg=0.02×500kg×10N/kg=100N．（2）驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供的機(jī)械功率是P=Fv=100N×15m/s=1500W．（3）電功率轉(zhuǎn)化率η===90%，所以該車(chē)的太陽(yáng)能電池板面積約為S≈11.1m2．點(diǎn)評(píng)：本題考查推力、功率、面積等的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，本題還告訴我們一定要廣泛應(yīng)用太陽(yáng)能，太陽(yáng)能不但節(jié)省能源，還可以環(huán)保．6、解析：先計(jì)算出300L優(yōu)質(zhì)汽油完全燃燒放出的熱量，再計(jì)算出其轉(zhuǎn)化的電能，已知電能和電力機(jī)車(chē)牽引功率可計(jì)算出行駛時(shí)間，最后根據(jù)公式s=vt計(jì)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=0.71×103kg/m3×300×10-3m3=213kg，汽油完全燃燒放出熱量：Q=qm汽油=4.6×107J/kg×213kg=9.798×109J，產(chǎn)生的電能：W=50%Q由P=W/t可得產(chǎn)生的電能可供動(dòng)車(chē)組行駛時(shí)間：t=W/P=4.899×109J/4.8×106W≈1020.6s，動(dòng)車(chē)組行駛速度：v=252km/h=70m/s，由v=s／t可得，動(dòng)車(chē)組行駛路程：s=vt=70m/s×1020.6s=71442m≈71.4km。7、解析：（1）人的重力：G=mg=80kg×10N/kg=800N，人克服重力做的總功：W=nGh=800×800N×0.05m=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．8、解析：（1）壺內(nèi)水位的玻璃管是根據(jù)連通器的原理來(lái)工作的．（2）水對(duì)壺底的壓強(qiáng)：P=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/k