物理特色专题：热量相关计算专练

试卷更新日期：2024-03-08 类型：一轮复习

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一、计算题

1. 若家用天然气的热值为4.2×10⁷J/m³ 水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃）．

(1)、完全燃烧0.04m3天然气放出的热量是多少？

(2)、若某新型天然气灶烧水的效率为40%，完全燃烧0.04m³天然气可使室温下5kg的水温度升高多少？

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2. 有一堆从河中捞出的湿沙子，测得其比热容为1.2×10³J/(kg·C).已知干沙子的比热容为0.9×10³J/(kg·℃)，则按质量说，这堆沙子含水的百分比是多少？

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3. 已知冰的比热容为2.1×10³J/(kg·℃)，冰的熔化热为3.36×10⁵J/kg，水的比热容为4.2×10³J/(kg·℃).把质量为10g、温度为0℃的冰和质量为200g、温度为100℃的金属块同时投入质量为100g、温度为20℃的水中，当它们达到热平衡时，它们的共同温度为30℃.若不计热量损失，求金属块的比热容.

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4. 质量相等的A和B两固体，它们的初温度均为20℃.把A和B同时放入盛有沸水的大锅炉内后，它们分别以每克每秒12.6J和每克每秒42J的吸热速度吸收热量. A和B的比热容分别为2.1 ×10³J/(kg·℃)和3.36×10³J/(kg·℃)，且在吸热过程中，A和B两个物体均未发生物态变化，求10s内：

(1)、A物体的温度和它每克吸收的热量.

(2)、B物体的温度和它每克吸收的热量.

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5. 温度不同的两个物体相互接触后将会发生热传递现象.若不计热量的损失，则当两物体达到热平衡状态时，它们的温度相同，且高温物体放出的热量等于低温物体所吸收的热量.现有三种不同的液体A、B、C，它们的初温度分别为15℃、25℃、35℃.当A和B液体混合并达到平衡状态时，其平衡温度为21℃；当B和C液体混合并达到平衡状态时，其平衡温度为32℃.求A和C液体混合并达到平衡状态时的平衡温度.

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6. 为了测定某种合金材料制成的球形工件的比热容，可以先将工件均匀加热到不同温度，然后将其置于0℃的大冰块上，分别测出工件陷人冰中的深度h，如图所示.已知：当工件初始温度分别为t₁ =75℃和t₂=100℃时，对应工件陷人冰中的深度分别为h₁= 13.6cm，h₂ =16.7 cm，球的体积V_球= $\frac{4}{3}$ πr² ，工件的密度约为冰的3倍.设实验过程中环境温度恒为0℃，不计热量损失.冰的熔化热λ =3.34× 10⁵J/kg.试求该材料的比热容c.

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7. 为了减少大气污染，可对秸秆进行回收加工制成秸秆煤，已知q_秸秆=2.1×10⁷J/kg，c_水=4.2×10³J/（kg·℃），求：

(1)、完全燃烧2kg秸秆煤可放出多少J热量；

(2)、若这些热量有80%被水吸收，可使多少kg水温度由10℃升高到60℃。

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8. 太阳能因其安全、清洁、方便，越来越受到人们的重视。太阳能热水器是直接利用太阳能的一种装置，它可以利用太阳能来加热水。冬天的昆明，能将热水器中质量为100kg、初温为18℃的水加热到68℃[水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃），q_焦炭＝4.6×10⁷J/kg]。求：

(1)、水吸收的热量；

(2)、若改用焦炭炉来加热这些水，需要完全燃烧1.75kg的焦炭，则完全燃烧这些焦炭能放出多少焦耳热量？

(3)、该焦炭炉加热水的效率为多少？

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9. 某中学为学生供应开水，用锅炉将200kg的水从25℃加热到100℃燃烧了6kg的无烟煤，水的比热容是4.2×10³J/（kg•℃），无烟煤的热值是3.4×10⁷J/kg。求：

(1)、锅炉内的水吸收的热量是多少？

(2)、无烟煤完全燃烧放出的热量是多少？

(3)、此锅炉的效率是多少？(结果保留一位小数)

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10. 某学习小组同学想研究酒精灯烧水时的热效率，他们用酒精灯给100g的水加热，经过一段时间测得水温升高了60℃、消耗了4.2g酒精。已知：水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃），酒精的热值为3×10⁷J/kg。求：

(1)、此过程中水吸收的热量。

(2)、4.2g 酒精完全燃烧放出的热量。

(3)、酒精灯烧水时的热效率。

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11. 已知天然气的热值q=7×10⁷J/m³ ，某天然气热水器完全燃烧了10dm³天然气，使2kg的初温为25℃的水温度升高了50℃。求：

(1)、天然气完全燃烧时放出的热量。

(2)、水吸收的热量。

(3)、该天然气热水器的加热效率。

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12. 如图是某太阳能热水器，向其中注入50kg的水，阳光照射一段时间后，水温从20℃升高到60℃，水的比热容是4.2×10³J/（kg•℃）。试求：

(1)、这段时间该热水器中的水吸收的热量是多少？

(2)、如果这段时间该太阳能热水器接收到太阳辐射的热量是2.4×10⁷J，则这段时间该热水器的效率是多少？

(3)、若用某种煤燃烧来提供2.4×10⁷J的热量，需完全燃烧多少千克煤？（煤的热值约为3×10⁷J/kg）

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13. S195型号柴油机在我国工农业生产中曾被广泛应用，用其做动力犁地时工作效率η为40%，耗油量为每小时5kg。工作过程中，采用循环水冷却，其散热器中装有10L的水，柴油的热值为5.3×10⁷J/kg，c_水＝4.2×10³J/（kg•℃），ρ_水＝1.0×10³kg/m³求：

(1)、工作1小时柴油机对外输出的有用机械功W；

(2)、从开机至水箱内的水“开锅”（沸腾），水吸收的热量。

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14. 小明家利用燃气热水器将质量为100kg、温度为20℃的自来水加热到50℃，消耗的天然气体积为1m³（假设天然气完全燃烧）。已知水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃），天然气的热值为3.2×10⁷J/m³。求

(1)、天然气完全燃烧放出的热量；

(2)、水吸收的热量；

(3)、燃气热水器的效率。

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15. 如图所示，现在的小火锅常用一种被称为“固体酒精”的物质作为燃料，已知这种燃料的热值是2.0×10⁷ J/kg，若燃烧0.1 kg固体酒精，能将小火锅中质量为2 kg的热汤的温度从50 ℃升高到100 ℃。[汤的比热容近似为水的比热容c_水＝4.2×10³ J/(kg·℃)]求：

(1)、小火锅中汤吸收的热量；

(2)、完全燃烧0.1 kg的“固态酒精”所释放出的热量；

(3)、这个小火锅烧汤的效率。

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16. 小明使用效率为 $42 %$ 的天然气灶将质量为 $4 k g$ 的水加热使其温度升高 $8 0^{°} C$ 。已知：天然气的热值 $q = 3.2 \times 1 0^{7} J / m^{3}$ ，水的比热容 $c_{Ë ®} = 4.2 \times 1 0^{3} J / (k g \cdot^{°} C)$ 。求：

(1)、水吸收的热量；

(2)、该过程消耗的天然气体积。

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17. $2022$ 年北京冬奥会举行期间，有大约 $600$ 辆氢燃料新能源公交车 $($ 如图 $)$ 投放使用。氢燃料是具有清洁无污染、效率高等优点的理想能源。 $($ 已知 $q_{氢} = 1.4 \times 1 0^{8} J / k g)$

(1)、求质量为 $0.3 k g$ 的氢燃料完全燃烧放出的热量。

(2)、如果氢燃料公交车以 $150 k W$ 的恒定功率匀速直线行驶，其效率为 $50 %$ ，则燃烧 $0.3 k g$ 的氢燃料可使公交车行驶多长时间？

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18. 某中学为学生供应开水，用锅炉将200kg的水从25℃加热到100℃，燃烧了6kg的无烟煤。水的比热容是4.2×10³J/（kg•℃），无烟煤的热值是3.4×10⁷J/kg。求：

(1)、锅炉内的水吸收的热量是多少？

(2)、无烟煤完全燃烧放出的热量是多少？

(3)、此锅炉的效率是多少？

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19. 随着生活条件的改善，小明家住上了新楼房，新楼使用的是天然气，小明想：将一壶水烧开究竟需要多少天然气呢？他通过实践收集如下数据：水壶里放入2000mL、20℃水，大火加热直至沸腾，又在物理书中查到天然气热值为8×10⁷J/m³。[当时的大气压为1标准大气压；c_水=4.2×10³J/（kg•℃），ρ_水=1.0×10³kg/m³]

(1)、烧开这壶水，水需要吸收多少热量？

(2)、如果小明家天然气炉具的效率是40%，烧开这壶水，需要燃烧多少天然气？

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20. 小周同学家原来无烟煤炉烧水，每天约用 $60 ℃$ 的热水 $100 k g$ 。她参加“探究性学习”活动后，在老师指导和同学帮助下，制作了一台简易的太阳能热水器。

(1)、若这台热水器平均每天可将 $100 k g$ 的水从 $15 ℃$ 加热到 $65 ℃$ ，这些水吸收的热量为多少？

(2)、若无烟煤燃烧放出的热量有 $20 %$ 被水吸收，她家改用太阳能热水器后，平均每天可节约无烟煤多少千克？ $($ 无烟煤的热值为 $3.4 \times 10^{7} J / k g)$

(3)、请你说出使用太阳能热水器的优点。 $($ 至少说出一点 $)$

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21. 小星家的太阳能热水器，水箱装满水时水的质量是 $200 k g .$ 小星进行了一次观察活动；某天早上，他用温度计测得自来水的温度为 $20 ℃$ ，然后给热水器水箱送满水，中午时“温度传感器”显示水箱中的水温为 $45 ℃ .$ 请你求解下列问题：

(1)、水吸收的热量； $[c_{水} = 4.2 \times 10^{3} J / (k g \cdot ℃)]$

(2)、如果水吸收的这些热量，由燃烧天然气来提供，而燃气灶的效率为 $40 %$ ，求至少需要燃烧多少天然气？ $($ 天然气的热值为 $q = 3.5 \times 10^{7} J / k g)$

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22. 如图所示，重庆网红“木桶鱼”是在木桶里放入高温的鹅卵石，再加入质量为2kg初温度为60℃的鱼汤，鹅卵石放热能使鱼汤沸腾[一个标准大气压，鱼汤的比热容为水的比热容c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]。求：

(1)、鱼汤所吸收的热量为多少J？

(2)、若鹅卵石放出热量的80%被鱼汤吸收，求鹅卵石放出的热量是多少J？

(3)、若鹅卵石放出的这些热量由天然气提供，天然气完全燃烧，需要天然气多少m³？（q_天然气=3.5×10⁷J/m³）

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