初中物理热学计算题.docx
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初中物理热学计算题
初中物理热学计算题
1、随着人们生活水平的日益提高,小汽车越来越多地走进了百姓人家。
一
辆使用汽油为燃料的小汽车,以72km/h的速度在水平路面上匀速行驶时,发动机的实际功率为20kW。
若小汽车行驶的距离为100km,汽油的热值q=
4.6X07J/kg,小汽车发动机的效率为25%。
求小汽车在这段路程中:
(1)运动的时间;
(2)发动机所做的功;(3)消耗汽油的质量。
2、如图所示是家庭中所用的一种电水壶的外形及其铭牌,请你根据图中所提供的信息完成以下问题:
甲乙丙
(1)图乙中观察壶内水位的玻璃管利用原理来工作。
(2)已知壶中装满水时水位高为10cm,此时水对水壶底的压强是多少?
(3)把初温为20C的一满壶水在一个标准大气压下烧开,水需要吸收多少热量?
(4)在不计热量损失的情况下,电水壶正常工作时烧开一满壶水需要多长时间?
(c水=4.2X103J/(kgI)、g=10N/kg)
3、肥胖是人类健康的大敌,跳绳是减肥的方法之一。
某人的质量为80kg,跳起时重心升高的平均高度约为5厘米。
在晨练中,他在10分钟内跳了800次,(每千克脂肪提供的能量是1.6107J,可用q1.6107J/kg表示,g=10N/kg)请问
在10分钟时间内:
(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,在理论上可以消耗多少脂肪?
4、小丽家电热淋浴器的额定功率为2000W,水箱最多可容纳50kg水,注满水的淋浴器连续正常加热40min,淋浴器上温度示数由22C上升到42C。
求:
c水=4.2x103J/kg「C
(1)此过程中水箱中水吸收的热量;
(2)该电热淋浴器加热时的热效率。
5、去冬今春以来,由于干旱少雨,我国多个地区发生了森林火灾,防火形势十分严重。
近期在某地发生的山火中,部队及时出动直升机进行扑救,有效地抑制了火情的蔓延。
直升机灭火主要靠外挂吊桶,直升机吊桶一次装满水后,飞到火头上空,把水洒下去,可直接将火头熄灭。
产品型号
XX
緬定电压
220V
额定频率
50Hz
额定功率
uoow
(1)
1.5吨水,温度从20C
若飞机将1.5吨水竖直提升50m,水平飞行2km,飞机对水做了多少功?
(2)用水灭火的过程中,水要吸收大量的热量。
若
升高到100C,能吸收多少热量?
6婷婷家有一电热水壶,铭牌如下表所示。
求:
(1)电热水壶正常工作时的电阻是多少?
(2)壶中装有质量为Ikg,温度为20C的水,I标准大气压下,将壶中水加热至沸腾,水需要吸收的热量是多少?
[c水=4.2X03J/(kgC)]
(3)当电热水壶接入电路中且正常工作时,她家标有“3000r/kW•h”
的电能表在1min内转了60r,请你通过计算说明婷婷家是否还有其它用电器在
同时工作?
7、天然气灶烧水,燃烧0.5m3的天然气,使100kg的水从20C升高到70C。
已
知水的比热容为c=4.2X03J/(kg?
C),天然气的热值为q=7.0X07J/m3。
求:
(1)0.5m3天然气完全燃烧放出的热量Q放;
(2)水吸收的热量Q吸;
(3)燃气灶的效率n
8、小明家利用天然气灶烧水,把质量为1kg的20C的水烧开(在标准大气压下)。
【水的比热容s=4.2X03J/(kgC)】
(1)通过观察天燃气表得知消耗了0.01m3的天然气,如果天然气的密度为
0.7kg/m3,烧水时消耗天然气多少千克?
(2)在此过程中水需要吸收多少热量?
(3)用额定功率是800W的电热壶在220V额定电压下,烧开同样质量的水,若电能转化为内能的效率是84%,则通电时间是多少?
9、前些日子,小亮的妈妈买了一个“天际”牌自动电热水壶送给爷爷,其铭牌
如右表。
小亮为了给爷爷说明电热水壶的使用方法,他接水至800ml刻度,然
后把壶放在加热座上,拨开开关,5min后水烧开,水壶自动断电•已知水的初温为20C。
(1)这壶水吸收的热量为多少?
(2)烧水时家中电压为220V,求电热水壶的热效率.
(3)在用电高峰,电路中的实际电压降为198V,这时电热水壶的实际功率为多大?
10、一辆汽车,总重为1.2X04N,四个轮胎与地面接触的总面积为0.12m2,该车在平直公路上匀速行驶1h,消耗汽油10L,汽油完全燃烧放出的热量有30%转化为机械能。
(汽油的热值为4.610J/kg,密度为0.7W3kg/m3,g=10N/kg)求:
(1)该车静止在水平路面上时,对路面的压强是多少?
(2)10L汽油完全燃烧放出的热量是多少?
(3)这段时间内该汽车发动机的功率是多少kW?
(功率的计算结果保留小数点后一位)
11、如图所示,是一种煲汤用的电热锅工作原理图,调节切换开关可以使电热锅处于“关、高温、自动、保温”四种工作状态,温控器的作用是当水沸腾后能自动断电一段时间,其中R1=605Q,R,2=96.8Q,电热锅的部分参数如下表所
容积
4L
额定电压
220V
加热额定功率
500W
保温额定功率
80W
(1)电热锅处于保温挡正常工作时,锅内的水温度始终不变,则该电热锅的散热功率是多少?
(2)电热锅处于高温挡(切换开关接“1”)正常工作,在标准大气压下高温加热2kg的水,10min内消耗多少电能?
设散热功率不变,水的初温为75C,则加热10min后水的最终温度是多少?
12、某种电热饮水机有加热和保温两种工作状态(由机内温控开关So自动
热水箱容量
1L
额定电压
220V
加热功率
1000W
保温功率
44W
控制),从它的说明书上收集到如下数据及图所示的简化电路原理图.
(1)当S闭合,So断开时,饮水机处于(填“加热”或“保温”)状态.
(2)求:
①一满热水箱水的质量;②保温时的电流.(1L=1X10「3m3)
(3)将一满热水箱的水从20E加热到80C需要吸收多少热量?
若加热效率为90%,需要加热多长时间?
[c水=4.2>103J/(kg?
C),p水=1.0>103kg/m3].
13、随着低碳理念的普及,学校科技小组的同学拟设计一种以太阳能电池驱动的汽车.通过查阅资料得知:
肇庆地区太阳光垂直照射时,每平方米太阳能电
池板最大可提供150W的电功率.拟设计的太阳能汽车质量是500kg,它在平直路面上最快每秒可行驶15m,行驶过程中所受的平均阻力是车重的0.02倍.该
汽车的驱动电机能够将90%的电功率转化为牵引汽车前进的机械功率.若该车在平直路面上以最高速度行驶,试通过计算回答下列问题(g取10N/kg):
(1)驱动电机提供的推力是多少牛?
(2)驱动电机提供的机械功率是多少瓦?
(3)该车的太阳能电池板面积约为多大?
(计算结果小数点后保留一位数
字
14、从2006年开始,我国就参与了国际科研合作项目《国际热核聚变实验堆联合实施协定》,研究可控核聚变技术。
该技术可用氢的同位素氘和氚聚合发生
核聚变释放能量,并不会产生放射性污染,如图甲所示。
而氘可以从海水中提
取,从1L的海水中提取的氘参与核聚变反应放出的能量相当于300L优质汽油
完全燃烧放出的热量。
若这些核能用来发电的效率可以达到50%,所产生的电
能可供如图乙所示的电力机车牵引功率为4800kW的“和谐号”电力动车组以
252km/h的运营速度匀速行驶多少km?
(计算结果保留一位小数)(汽油密度:
0.71沐03kg/m3;汽油热值:
4.6>107J/kg)
甲
15、小理对家里的电磁炉进行研究,电磁炉的功率调节范围是120W〜2200W,
(1)小理用电磁炉将质量为2kg的水从20C加热到100C,消耗了0.22kW?
h的电能•水吸收的热量是多少?
这时电磁炉的效率是多少?
(2)小理用电磁炉煮粥•先用大火将水开,后用小火煮•这段时间电功率随时间变化如图所示问第8分钟通过电磁的电流是多少?
[水的比热是4.2>103J/
(kg?
C),家庭电路的电压为220V].
1
卜P/W
22OD
B00
1
11
一一1一十
5
:
1015
20Vmin
16、今年“五•一”期间,爸爸开车带着李兵,汽车(包括车上的人和物品)质量为1.8>03kg,车轮与地面的总接触面积为0.09m2,当汽车以90km/h的速度在平直路面上匀速行驶时,汽车发动机牵引力为1000N,效率为30%,汽油的热值为4.6X107j/kg(假设汽油完全燃烧,g取10N/kg)•求:
(1)汽车静止时对路面的压强;
(2)汽车以90km/h的速度匀速行驶时,牵引力的功率;
(3)若汽车按照这种方式行驶,这次旅行全程往返250km,牵引力做的功
是多少?
李兵应该提醒爸爸至少要加汽油多少kg?
17、(2011内蒙古赤峰)一电饭锅铭牌上标有“220V1100W”字样。
(1)电饭锅正常工作时,它的电阻是多少Q?
(2)在电饭锅内倒入质量为2kg、温度为20E的水,若把这些水加热到80C,
水最少需要吸收多少热量?
[c水=4.2X103J/(kgC)]
(3)为了加热这些水,电饭锅正常工作了10min,它产生了多少热量?
(4)是什么原因导致
(2)与(3)中两个热量值不相等?
(说出一条即可)
参考答案:
1、解析:
(1)小汽车的速度v=72km/h=20m/s,运动的时间t=s/v=100X103m/20m/s=5X03s。
(2)发动机做的功W=Pt=20X103wk5X103s=1>108J。
(3)汽油完全燃烧放出的热量Q=mq,又因为Q=Wn,故
m=Q/q=W/nq=X108J/(25%X4.6X07J/kg)=8.7kg。
2、解析:
(1)壶内水位的玻璃管是根据连通器的原理来工作的.
即:
Q=W=32000J,理论
(2)水对壶底的压强:
P=pgh=1.0>103kg/m3x10N/kg>0.1m=1.0K03Pa.
(3)装满水时水的质量:
m=pV=1.0>^03kg/m3>1.210-3m3=1.2kg,烧开水吸收的热量:
Q=cm(t-t0)=4.2103J/(kg?
C)>1.2kg(100C—20C)=4.032105J.
(4)烧开一满壶水的时间:
W4.032
t==…〜269s
3、解析:
(1)人的重力:
G=mg=80kgx10N/kg=800N,人克服重力做的总功:
W=nGh=800>800NXQ.Q5m=32Q00J。
(2)人做功的平均功率:
W32C00/
P=_=_「J〜53.3W
(3)由题知,人克服重力做功而消耗的能量只由脂肪提供,
上消耗脂肪质量:
Q32000/
4、解析:
(1)Q吸=c水mAt=c水m(t-t°)=4.2>103J/kg•C>50kg>(42C-22C)=4.2
>106J,即此过程中水箱中水吸收的热量为4.2106J。
热效率:
5、解析:
本题考查对重力做功、热量计算相关问题的理解,一定要理解做功的必要条
件,即物体要受到力,而且要在力的方向上通过一定的距离。
==1.5x10*^(1分)
==J(汾)
(2)◎"沁(1分)
=4.2xl03J/fe.°C)xl.5xl0^x80°C(1分)
=5,04xWQJ(1分)
6、解析:
(1)电热水壶正常工作电阻R¥1100W44Q
P额1100W
(2)水需要吸收的热量是Q吸=c水m(t1-t0)=4.2X03J/(kg?
C)XkgX(100C-20C)
=3.36X05J.
(3)1min转60r消耗总电能:
W总
0.02kWh7.2104J
3000r/kWh
电热水壶正常工作:
P壶=卩额=1100W,因为P总〉P壶,所以电路中有其它用电器在工作.
7、解析:
(1)0.5m3天然气完全燃烧放出的热量Q放=qV=7.0X07J/m3X0.5m3=3.5X07J/m3。
(2)水吸收的热量Q吸=cmAt=4.2X03J/(kg?
C)X100kgX(70C-20C)=2.1X07J。
(3)燃气灶的效率n=0吸心放=2.1X07j/3.51X7j/m3=60%。
8、解析:
(1)消耗天然气的质量m=pV0.7kg/m3X0.01m3=0.007kg。
(2)水需要吸收的热量Q吸=cm(t-10)=4.2X03J/(kgC)X1kg(100C-20C)=3.36X05J。
Q吸
/3)电能转化为内能的效率n=84%,即n==84%,可得Q吸=nQ放;而电热壶放出
Q放
Q放=Pt;综合以上关系
9、解析:
/1)水的质量m=V=1g/cm3X800cm3=800g=0.8kg,水吸收的热量为
Q吸=cm(t-t0)=4.2X03J/(kgG)X.8kgX100C—20C)=2.7X05J。
(2)电热水壶消耗的电能是W=Pt=1100WA300s=3.3XI05J,电热水壶的热效率为
nQ吸/W电=2.7氷05J/3.3105J=81.8%。
(3)电热水壶的电阻R=U2/P=(220V)2/1100W=44Q,当家庭电路中的实际电压降为198V时,电热水壶的实际功率为
P实刃2/R=(198V)2/44Q=891W。
式可得:
Q吸=nPt故通电时间t=Q吸=3.36aI0J=500s。
nP84%X800W
10、解析:
(1)知道汽车总重,又在水平路面上,可求汽车对路面的压力,又知道受
力面积,利用压强公式求汽车对路面的压强。
•••汽车静止在水平路面:
上,•••汽车对路面的压力:
F=G=1.2X104N,汽车对路面的压强:
(2))知道汽油的体积和汽油的密度,禾U用密度公式求汽油的质量,再利用燃料完全
燃烧公式Q放=mq求10L汽油完全燃烧放出的热量。
3333
V=10L=0.01m,汽油的质量:
m=pV=0.7X10kg/m>0.01m=7kg,汽油完全燃烧放出的
热量:
Q放=mq=7kgX4.6X07J/kg=3.221X8J。
(3)根据“汽油完全燃烧放出的热量有30%转化为机械能”求出有用能量(发动机做
的功),再利用功率公式求汽车发动机的功率。
发动机做的有用功:
W=Q放X30%=3.22X108j>30%=9.66>107J,汽车发动机的功率:
PW9.6610J2.68104W26.8kWt3600s
答:
(1)该车静止在水平路面上时,对路面的压强是1X105Pa;
(2)10L汽油完全燃
11、解析:
(1)因锅内水的温度始终不变,所以电热锅发热功率与散热功率相等,即
P散=80W。
腾,即水的最终温度是100C。
12、解析:
本题考察电功率的计算、密度公式的应用和热量的计算等知识。
(1)当S闭合,S0断开时,电路中只有电阻R2,电阻相对较大,电功率较小,处于保
温状态,当两开关都闭合时,两电阻并联,此时电路电阻最小,电功率最大,处于加热状态.
441V
220F
(2)①一箱水的质量m=pV=103kg/m3xiX10「3m3=1kg;②由P=UI得
(3)Q®=cm^t=4.2>103J/(kg?
C)X1kgx(80C—20C)=2.52X05J,tQ吸=r]W=nPt
“P0.9X1000^
13、解析:
(1)驱动电机提供的推力F=f=0.02G=0.02mg=0.02500kg>10N/kg=100N.
(2)驱动电机提供的机械功率是P=Fv=100N>15m/s=1500W.
2
S~11.1m.
14、解析:
先计算出300L优质汽油完全燃烧放出的热量,再计算出其转化的电能,
已知电能和电力机车牵引功率可计算出行驶时间,最后根据公式s=vt计算出行驶路程。
由由尸m/V可得汽油质量:
m汽油=p汽油V汽油=0.71>03kg/m3X300>0-3m3=213kg,汽油完全燃烧放出热量:
Q=qm汽油=4.6>07J/kg>13kg=9.798>09J,产生的电能:
W=50%Q=4.899109J。
由P=W/t可得产生的电能可供动车组行驶时间:
t=W/P=4.899>109J/4.8106
W^1020.6s,动车组行驶速度:
v=252km/h=70m/s,由v=s/1可得,动车组行驶路程:
s=v
t=70m/s>1020.6s=71442m~71.4km
15、解析:
(1)水吸收的热量:
Q吸=cmAt=4.2103J/(kg?
C)>2kgx(100C—20C)
=6.72105J,
消耗的电能:
W=0.22kW?
h=0.22X3.6>16j=7.92105J,
电磁炉的效率:
%G.72X1D5/
n=一〜84.8%
7.92x10V
(2)由图知,第8分钟电磁炉的电功率P=800W,:
P=UI,•••通过电磁炉的电流:
P800IV
1=_=___〜3.6A
16、解析:
(1)汽车静止时对地面的压力为F=G=mg=1.8103kgM0N/kg=1.8104N,
F1810N
汽车静止时对地面的压强为P—二2—2xiO5Pa。
S0.09m2
(2)汽车以90km/h的速度匀速行驶时,牵引力的功率P=Fv=1000—<25m/s=2.5X1O4W。
(3)全程往返约250km牵引力所做的功W=Fs=1000—<2.5>105m=2.5X108J,
由WW得,全程往返约250km需要汽油的质量为:
Qmq
W
m——
q
8
2.510J
718.12kg。
30%4.6107J/kg
答:
(1)汽车静止时对在地面的压强2X105Pa.
(2)汽车以90km/h的速度匀速行驶时,牵引力的功率2.5>04W.(3)全程往返约250km牵引力所做的功2.5>08J;全程往返约250km需要汽油的质量为18.12kg.
17、解析:
(1)R=U/P=(220V)2/1100W=44Q
(3)电饭锅工作时,电能全部转化为内能Q放=W=Pt=1100W>600s=6.6>05J
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