專題04 機(jī)械能和內(nèi)能計(jì)算專題訓(xùn)練（原卷版）

專題04機(jī)械能和內(nèi)能計(jì)算專題訓(xùn)練（原卷版）TOC\o"1-3"\h\u【計(jì)算1比熱容的概念及其計(jì)算】 1【計(jì)算2熱量的計(jì)算】 2【計(jì)算3熱平衡方程的應(yīng)用】 4【計(jì)算4有關(guān)熱機(jī)的計(jì)算】 6【計(jì)算5燃料的熱值及其計(jì)算】 7【計(jì)算6熱機(jī)的效率】 10【計(jì)算1比熱容的概念及其計(jì)算】 1．（2021秋?長樂區(qū)期末）一質(zhì)量是3kg、初溫為590℃的鐵塊，當(dāng)溫度降到30℃時放出了7.56×105J的熱量，則：（1）計(jì)算出鐵的比熱容（2）餐館里有一道美食叫“鐵板牛肉”，將2kg的鐵板加熱到130℃，再將九成熟的牛肉片盛放在鐵板上，等鐵板溫度降到70℃時，牛肉片已十成熟了，求鐵板在此降溫過程中放出的熱量。2．（2021秋?長汀縣校級月考）如圖所示是質(zhì)量為300g的某物質(zhì)的溫度隨加熱時間的變化圖像，前10min它吸收的熱量是7.2×103J。求該物質(zhì)的比熱容。3．（2022秋?西城區(qū)校級月考）將2kg某種液體從20℃加熱到100℃（液體未沸騰），需要吸收6.4×105J的熱量，求該液體的比熱容c。4．（2022秋?陵城區(qū)期中）用兩個相同的電熱器分別給質(zhì)量都為1kg的水和某種液體加熱，每隔1分鐘記錄一次溫度，數(shù)據(jù)如右表所示，已知水的比熱容為c水＝4.2×103焦/（千克?℃）。求：①加熱1分鐘，水吸收的熱量Q水；②該液體的比熱容c液。加熱時間（分）012水的溫度（℃）202632液體的溫度（℃）203244【計(jì)算2熱量的計(jì)算】 5．（2023?沈丘縣校級開學(xué)）小亮家有一個容積為2L的水壺，水壺里裝有初溫25℃的水，在1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，小亮用天然氣爐具對水進(jìn)行加熱至沸騰，水需要吸收多少熱量？【已知水的比熱容c水＝4.2×103J/（kg?℃）】6．（2023秋?順德區(qū)校級月考）用電水壺?zé)绻麑貎?nèi)20℃的水燒開，水吸收的熱量是5.04×105J，則壺內(nèi)水的質(zhì)量是多少？[當(dāng)?shù)貧鈮簽闃?biāo)準(zhǔn)大氣壓，c水＝4.2×103J/（kg?℃）]7．（2023秋?南海區(qū)校級月考）如圖所示是小華同學(xué)探究“水的沸騰”實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)圖像。已知實(shí)驗(yàn)時，水的質(zhì)量為100g。求：（1）從實(shí)驗(yàn)第10分鐘到第20分鐘，水吸收的熱量為多少？（2）如果這些水從第10分鐘開始吸收了8.4×103J的熱量，則水的溫度變?yōu)槎嗌?？?）小明也做了這個實(shí)驗(yàn)，他用的水的初溫是78℃，等水沸騰時溫度為98℃，而水的吸收的熱量是4.2×104J，則小明實(shí)驗(yàn)中所用水的質(zhì)量是多少？8．（2021秋?赫章縣期末）如圖所示，重慶網(wǎng)紅“木桶魚”是在木桶里放入高溫的鵝卵石，再加入質(zhì)量為2kg、初溫為60℃的魚湯，鵝卵石放熱能使魚湯沸騰（在一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，魚湯的比熱容視為水的比熱容c水＝4.2×103J/（kg?℃））求：（1）魚湯所吸收的熱量為多少？（2）若鵝卵石放出熱量的80%被魚湯吸收，若鵝卵石放出的這些熱量由天然氣提供，天然氣完全燃燒，則需要多少m3天然氣？（q天然氣＝3.5×107J/m3）9．（2022秋?遂川縣期末）橫河實(shí)驗(yàn)學(xué)校九年級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200g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，已知酒精的熱值是3.0×107J/kg，水的比熱容是4.2×103J/（kg?℃）。加熱時酒精燈平均每分鐘消耗0.8g酒精，那么請問：（1）圖中a圖和b圖哪個是沙子吸熱升溫的圖象？為什么？（2）加熱滿2min時，水吸收了多少熱量？（3）求出沙子的比熱容?！居?jì)算3熱平衡方程的應(yīng)用】 10．（2022秋?沙坪壩區(qū)校級月考）將質(zhì)量為200g的銅塊從100℃的沸水中取出，然后迅速放入質(zhì)量為100g，溫度為15℃的某種液體中，混合后的共同溫度是35℃。不計(jì)過程中的熱損耗，已知銅的比熱容為0.4×103J/（kg?℃），求：（1）銅球釋放的熱量是多少？（2）這種液體的比熱容是多少？11．（2022?蘇州模擬）如圖甲是網(wǎng)上曾熱銷一種“55度杯”，稱“能很快將開水變成適飲的溫水，而后又能將涼水變成適飲的溫水”。為破解此中秘密，某中學(xué)物理小組設(shè)計(jì)了如圖乙模型。此杯內(nèi)膽中被封存著300g水，室溫20℃，不計(jì)熱量損失，求：（1）若向杯中倒入100g、100℃開水，搖一搖，杯中水的溫度迅速降至40℃，倒入的水放出了多少熱量；（2）若向杯中倒入200g、80℃的水，搖一搖，杯中水的溫度降至t1，t1為多少？12．（2023秋?興寧區(qū)月考）為了測量某種液體的比熱容，把質(zhì)量為1kg的鐵塊加熱到80℃后，迅速投入質(zhì)量為2kg、溫度為20℃的待測液體中，混合后的共同溫度是30℃，不計(jì)熱量損失，鐵的比熱容c鐵＝0.46×103J/（kg?℃）。求：（1）鐵塊降低的溫度；（2）鐵塊放出的熱量；（3）這種液體的比熱容。13．（2023秋?烏當(dāng)區(qū)校級月考）在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，一質(zhì)量為2千克的金屬塊，被加熱到500℃后，立即投入質(zhì)量為1千克，溫度為20℃的冷水中，不計(jì)熱量損失，最終水的溫度升高了30℃。[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]求：（1）水吸收的熱量。（2）金屬塊的比熱容。（3）取出金屬塊后，給水繼續(xù)加熱，水又吸收了1.05×105J的熱量，求水的末溫。14．（2022秋?西陵區(qū)校級期中）小睿同學(xué)和實(shí)驗(yàn)小組的伙伴分享交流了自己“比較水和食用油比熱容大小”的實(shí)驗(yàn)，小組成員們提出可以結(jié)合數(shù)據(jù)計(jì)算出食用油的比熱容大小。小組伙伴們先結(jié)合酒精燈加熱水的相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算出了酒精燈的熱效率為30%，已知用相同酒精燈及裝置將初溫20℃、質(zhì)量0.1kg的食用油加熱到230℃至其剛好沸騰時，消耗的酒精為5.6g，已知酒精的熱值為3×107J/kg。你也是該實(shí)驗(yàn)小組的成員，請你結(jié)合數(shù)據(jù)計(jì)算出該食用油的比熱容?！居?jì)算4有關(guān)熱機(jī)的計(jì)算】 15．（2022秋?姑蘇區(qū)校級期中）如圖為四缸發(fā)動機(jī)工作原理：內(nèi)燃機(jī)通過連桿把四個汽缸的活塞連在一根曲軸上，并使各汽缸的做功過程錯開，在飛輪轉(zhuǎn)動的每半周里，都有一汽缸在做功，其他三個汽缸分別在做吸氣、壓縮和排氣工作。有一臺四缸發(fā)動機(jī)，其主要技術(shù)指標(biāo)如表所示。其中排量等于四個汽缸工作容積的總和，汽缸工作容積指活塞從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所掃過的容積，又稱單缸排量，它取決于活塞的面積和活塞上下運(yùn)動的距離（即沖程長）。轉(zhuǎn)速表示每分鐘曲軸或飛輪所轉(zhuǎn)的周數(shù)。排量2.0L輸出功率120kW轉(zhuǎn)速6000r/min（1）該發(fā)動機(jī)在1s內(nèi)做功J，單缸排量V＝L；（2）每個做功沖程里，發(fā)動機(jī)做功W＝J；（3）在做功沖程里，燃?xì)鈱钊膲簭?qiáng)p＝Pa。16．（2021秋?蒼溪縣期中）一臺四缸四沖程的內(nèi)燃機(jī)，活塞面積是100cm2，沖程是0.3m。在第三沖程，活塞所受平均壓強(qiáng)是5×105Pa，在這個沖程中，活塞受到的推力是多大？燃?xì)馑龅墓κ嵌嗌伲咳绻w輪轉(zhuǎn)速是3000r/min，這臺內(nèi)燃機(jī)燃?xì)庾龉Φ墓β适嵌啻蟆?7．（2022秋?游仙區(qū)校級月考）如圖是新農(nóng)村建設(shè)中廣泛使用的一種小型農(nóng)用柴油機(jī)，銘牌部分信息如表所示，其中活塞行程是指一個沖程活塞移動的距離。該柴油機(jī)為單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)，該柴油機(jī)的空燃比是14：1?！翱杖急取奔椿旌蠚怏w中空氣和柴油的質(zhì)量比。（柴油的熱值4×107J/kg）型號HR05b活塞行程100mm轉(zhuǎn)速2400r/min輸出功率8kW效率40%（1）正常工作1min消耗柴油為多少kg？（2）每次吸氣沖程進(jìn)入混合氣體的質(zhì)量為多少kg？（3）做功沖程中燃?xì)鈱钊钠骄鶋毫槎嗌貼？18．（2019秋?紅塔區(qū)期末）現(xiàn)代生活中最重要的交通運(yùn)輸工具一汽車與我們的生活走得越來越近了。某單缸汽油發(fā)動機(jī)氣缸的活塞面積是120cm2，做功沖程中活塞移動的距離是35cm，氣體的平均壓強(qiáng)是5×105Pa，曲軸的轉(zhuǎn)速是300r/min。求：（1）做功沖程中燃?xì)鈱钊钠骄鶋毫?；?）汽油機(jī)每分鐘做的功；（3）汽油機(jī)的功率?！居?jì)算5燃料的熱值及其計(jì)算】 19．（2023?滕州市校級模擬）某同學(xué)家使用天然氣熱水器，平均每天需將100kg的水從16℃加熱到某溫度，吸收的熱量為1.68×107J；[c水＝4.2×103J/（kg?℃），q天然氣＝4.2×107J/m3]求：（1）熱水器中水升高到的溫度是多少℃？（2）若天然氣完全燃燒放出熱量的80%被水吸收，熱水器放出的熱量是多少J？平均每天消耗天然氣是多少m3？20．（2023秋?順德區(qū)校級月考）為了減少大氣污染，可對秸稈進(jìn)行回收加工制成秸稈煤，完全燃燒2kg秸稈煤可放出4.2×107J的熱量，則這種秸稈煤的熱值多少？21．（2023秋?碑林區(qū)校級月考）氫能源公交車，與傳統(tǒng)公交車相比，氫能公交車最大的特點(diǎn)是“零污染、零排放”，產(chǎn)物僅為電、熱和水，實(shí)現(xiàn)了真正意義的零排放，氫燃料具有清潔無污染、效率高等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是21世紀(jì)最理想的能源。[c水＝4.2×103J/（kg?℃），q氫＝1.4×108J/kg，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓環(huán)境]求：（1）質(zhì)量為0.6kg的氫燃料完全燃燒放出的熱量？（2）若這些熱量的70%被質(zhì)量為200kg、溫度為25℃的水吸收，則水升高的溫度為多少？（3）若本次投放運(yùn)營的氫能公交車發(fā)動機(jī)的熱率為50%，如果完全燃燒0.6kg的氫燃料，則這些熱量能讓該氫能公交車以42kW的恒定功率勻速行駛多長時間？22．（2023?華亭市模擬）社會發(fā)展到今天，能源危機(jī)開始困擾人類。人們正在尋找各種可能的未來能源，以維持人類社會的持續(xù)發(fā)展。2006年5月24日，歐盟、美國、中國、日本、韓國、俄羅斯和印度在布魯塞爾歐盟總部草簽了一系列關(guān)于國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆（ITER）的協(xié)議。這是人類開發(fā)新能源的一個重大嘗試，也是中國以完全平等的地位參加的最大的國際科技合作項(xiàng)目。熱核聚變是在上億攝氏度的高溫條件下，利用氫的同位素氘、氚在可控情況下發(fā)生的核聚變。聚變反應(yīng)中釋放出來的核能提供大量的熱量，就象造出一個“人造太陽”。反應(yīng)后的生成物是無放射性污染的氦。預(yù)期于2010年建成的實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆，可以在16min產(chǎn)生1.44×1012J的熱量。據(jù)媒體報道：lL海水提取的氫的同位素，在完全聚變反應(yīng)中釋放的能量，相當(dāng)于300L汽油完全燃燒所釋放的熱量。請根據(jù)所提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行估算，并回答以下問題：（1）若汽油的密度約為0.7×103kg/m3，300L汽油的質(zhì)量是多少？（1L＝l×10﹣3m3）（2）若汽油的熱值約為5×107J/kg，300L汽油完全燃燒能釋放多少熱量？（3）300L汽油完全燃燒能釋放出的熱量，能將多少千克20℃的水燒開？[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]23．（2023?東營區(qū)校級模擬）如圖是為了上山方便而修建的盤山公路。一輛質(zhì)量為6.3t的小型貨車以36km/h的速度勻速行駛，經(jīng)過6min從山腳到達(dá)山頂。已知從山腳開上山頂，貨車的牽引力保持2.5×104N不變，汽油熱值q＝4.0×107J/kg，g取10N/kg。求：（1）小貨車從山腳開到山頂?shù)倪^程中，牽引力所做的功；（2）已知從山腳到山頂豎直高度為500m，該盤山公路的機(jī)械效率；（3）小貨車在勻速爬坡的過程中，汽車的功率；（4）假如汽油完全燃燒放出熱量的40%用于牽引力做功，則貨車從山腳到山頂消耗的汽油質(zhì)量。（結(jié)果保留一位小數(shù)）24．（2023?孟州市模擬）今年3月24日，首架在我國完成總裝的空客A321飛機(jī)正式交付給航空公司。其部分參數(shù)如表所示，已知它靜止在水平地面上時與地面的總接觸面積為2m2，g取10N/kg，航空煤油的熱值為q煤油＝4.2×107J/kg。型號空客A321最大起飛質(zhì)量（kg）83000最大巡航速度（km/h900平均每小時耗油量（kg）2300燃料種類航空煤油（1）空客A321以最大起飛質(zhì)量靜止在水平地面上時，對地面的壓強(qiáng)為多少？（2）以最大巡航速度行駛300km，需要用時多少分鐘？（3）該飛機(jī)飛行兩個小時，消耗的燃料完全燃燒產(chǎn)生的熱量可以使多少千克的水溫度升高46℃？水的比熱容為c水＝4.2×103J/（kg?℃）?！居?jì)算6熱機(jī)的效率】 25．（2023?惠山區(qū)三模）《天工開物》是我國古代的科學(xué)著作，書中記載著大量的古代農(nóng)業(yè)機(jī)械。其中這樣寫道：“凡河濱有制筒車者，堰陂障流繞于車下，激輪使轉(zhuǎn)，挽水入筒，一一頃于枧內(nèi)，流入畝中，晝夜不息，百畝無憂。”該段文字描述了筒車這樣一種以水流作動力，用來取水的機(jī)械，如圖所示，若接水槽離取水處高4m，水輪上有12個取水筒，一個取水筒每次可取水4kg，筒車旋轉(zhuǎn)一周所用時間為60s。（接水槽離倒水處的高度忽略不計(jì)，g取10N/kg）（1）求該筒車旋轉(zhuǎn)一周，一個取水桶對進(jìn)入接水槽的水所做的功。（2）若水流沖擊筒車的功率為40W，求筒車旋轉(zhuǎn)一周取水的機(jī)械效率。（3）若采用效率為30%的柴油發(fā)動機(jī)代替水車旋轉(zhuǎn)一小時抽相同質(zhì)量的水，需要燃燒柴油的質(zhì)量是多少克？結(jié)果取整。（柴油的熱值為：q＝4.2×107J/kg）26．（2023秋?霍邱縣月考）一般小汽車每消耗1kg汽油就會排放2.3kg的二氧化碳?xì)怏w，為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，各種新能源汽車相繼出現(xiàn)，如圖所示為某太陽能汽車，能將太陽能轉(zhuǎn)換為電能儲存起來供汽車行駛，真正實(shí)現(xiàn)了零排放。若該太陽能汽車行駛時受到的阻力恒為900N，某天接收到的太陽能為1.08×108J，可供汽車勻速行駛30km路程。求：（1）該太陽能汽車勻速行駛30km過程中牽引力所做的功；（2）該太陽能汽車太陽能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率；（3）相比較效率為30%的汽油車，牽引力做相同的功可以減少多少千克二氧化碳?xì)怏w的排放？（汽油熱值為4.6×107J/kg）27．（2023秋?宛城區(qū)月考）一輛氫氣動力試驗(yàn)汽車10min內(nèi)在平直路面上勻速直線行駛了1.2km，消耗了0.15kg的氫氣，假設(shè)氫氣完全燃燒，汽車發(fā)動機(jī)的效率為50%，求：（氫氣的熱值取1.4×108J/kg）（1）氫氣完全燃燒產(chǎn)生的熱量是多少？（2）發(fā)動機(jī)所做的有用功是多少？（3）汽車勻速行駛時受到的阻力是多少？28．（2023秋?五華區(qū)校級月考）我國某款自主品牌小汽車在某段平直公路上進(jìn)行測試時，小汽車以72km/h的速度勻速行駛了5min，消耗燃油0.4kg，小汽車發(fā)動機(jī)的牽引力是900N。求小汽車測試過程中：（q燃油＝4.5×107J/kg）（1）汽車5min內(nèi)行駛的路程；（2）消耗的燃油完全燃燒放出的熱量；（3）牽引力做的有用功；（4）發(fā)動機(jī)的熱機(jī)效率。29．（2023秋?江岸區(qū)校級月考）圖甲是我國自主研制生產(chǎn)的一種環(huán)?；旌蟿恿?shí)驗(yàn)汽車。該混合動力汽車啟動時，內(nèi)燃機(jī)不工作，車內(nèi)蓄電池輸出能量；當(dāng)高速行駛或蓄電池儲存能量過低時，內(nèi)燃機(jī)啟動，既可以向車輪輸出能量，同時又可以向蓄電池充電；當(dāng)車輛需要全力加速