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＝×107J/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：
（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20℃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=×103J/（kg·℃）、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
J，可用
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22℃上升到42℃。
求：
c水=×103J/kg·℃
（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。
（1）若飞机将吨水竖直提升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。
若吨水，温度从20℃升高到100℃，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lkg，温度为20℃的水，l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=×103J／（kg·℃）]
（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，燃烧的天然气，使100kg的水从20℃升高到70℃。
已知水的比热容为c=4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值为q=×107J/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η。
8、小明家利用天然气灶烧水，把质量为1kg的20℃的水烧开（在标准大气压下）。
【水的比热容c水＝×103J/（kg·℃）】
（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20℃。
（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×104N，四个轮胎与地面接触的总面积为，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×107J／kg，密度为×103kg／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）
容积
4L
额定电压
220V
加热额定功率
500W
保温额定功率
80W
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=605Ω，R,2=Ω，电热锅的部分参数如下表所示。
（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75℃，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S0自动控制），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．
热水箱容量
1L
额定电压
220V
加热功率
1000W
保温功率
44W
（1）当S闭合，S0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=1×10﹣3m3）
（3）将一满热水箱的水从20℃加热到80℃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=×103J/（kg•℃），ρ水=×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：
×103kg/
m3；汽油热值：
×107J/kg）
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20℃加热到100℃，消耗了•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×103J/（kg•℃），家庭电路的电压为220V]．
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×103kg，车轮与地面的总接触面积为，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4．6×107J／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Ω
（2）在电饭锅内倒入质量为2kg、温度为20℃的水，若把这些水加热到80℃，水最少需要吸收多少热量[c水=×103J/（kg℃）]
（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=100×103m20m8.7kg103kg0.1m103kg3m31.2kg1.2kg20℃
80kg0.05m
0.002kg50kg42℃-22℃
1kg20℃
0.5m30.5m3×103J/（kg•℃）×100kg×（70℃-20℃）=×107J。
（3）燃气灶的效率η=Q吸/Q放=×107J/×107J/m3=6
0%。
8、解析：
（1）消耗天然气的质量m=ρV=0.7kg/m3×0.01m3=0.007kg。
（2）水需要吸收的热量Q吸=cm（t－t0）=×103J/（kg·℃）×1kg×（100℃-20℃）=×105J。
（3）电能转化为内能的效率η=84%，即η=
=84%，可得Q吸=ηQ放；而电热壶放出Q放=Pt；综合以上关系
9、解析：
（1）水的质量m=
V=1g/cm3×800cm3=800g=0.8kg，水吸收的热量为
Q
吸=cm（t-t0）=×103J/（kg·℃）×0.8kg×（100℃—20℃）=×105J。
（2）电热水壶消耗的电能是W=Pt=1100W×300s=×105J，电热水壶的热效率为
η=Q吸/W电=×105J/×105J=%。
（3）电热水壶的电阻R=U2/P=（220V）2/1100W=44Ω，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=U2/R=（198V）2/44Ω=891W。
式可得：
Q吸=ηPt，故通电时间t=
=
=500s。
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=×104N，汽车对路面的压强：
（2））知道汽油的体积和汽油的密度，利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。
V=10L=0.01m3，汽油的质量：
m=ρV=×103kg/m3×0.01m3=7kg，汽油完全燃烧放出的热量：
Q放=mq=7kg××107J/kg=×108J。
（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×30%=×108J×30%=×107J，汽车发动机的功率：
答：
（1）该车静止在水平路面上时，对路面的压强是1×105Pa；
（2）10L汽油完全燃烧放出的热量是×108J；（3）这段时间内该汽车发动机的功率是。
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。
（2）电热锅10min内消耗的电能W=P加t=500W×10×60s=3×105J；设水温变化了△t，根据能量守恒得（P加-P散）t=cm△t，代入数据有：
（500W一80W）×10×60s=×103J/（kg.℃）×2kg×△t，解得：
△t=30℃，t=t0+△t=105℃，由此可知，水最终沸腾，即水的最终温度是l00℃。
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．
（2）①一箱水的质量m=ρV=103kg/m3×1×10﹣3m3=1kg；②由P=UI得
。
（3）Q吸=cm△t=×103J/（kg•℃）×1kg×（80℃﹣20℃）=×105J，∵Q吸=ηW=ηPt，
∴
．
13、解析：
（1）驱动电机提供的推力F=f=0.02G==×500kg×10N/kg=100N．
（2）驱动电机提供的机械功率是P=Fv=100N×15m/s=1
500W．
（3）电功率转化率η=
=
=90%，所以该车的太阳能电池板面积约
为S≈11.1m2．
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ρ=m／V可得汽油质量：
m汽油=ρ汽油V汽油=×103kg/m3×300×10-3m3=213kg，汽油完全燃烧放出热量：
Q=qm汽油=×107J/kg×213kg=×109J，产生的电能：
W=50%Q=×109J。
由P=W/t可得产生的电能可供动车组行驶时间：
t=W/P=×109J/×106W≈，动车组行驶速度：
v=252km/h=70m/s，由v=s／t可得，动车组行驶路程：
s=vt=70m/s×=71442m≈71.4km。
15、解析：
（1）水吸收的热量：
Q吸=cm△t=×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃﹣20℃）=×105J，
消耗的电能：
W=•h=××106J=×105J，
电磁炉的效率：
η=
=
≈%。
（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：
I=
=
≈3.6A．
16、解析：
（1）汽车静止时对地面的压力为F=G=mg=×103kg×10N／kg=×104N，汽车静止时对地面的压强为
2×105Pa。
（2）汽车以90km/h的速度匀速行驶时，牵引力的功率P=Fv=1000N×25m/s=×104W。
（3）全程往返约250km牵引力所做的功W=Fs=1000N××105m=×108J，
由
得，全程往返约250km需要汽油的质量为：
。
答：
（1）汽车静止时对在地面的压强2×105Pa．
（2）汽车以90km/h的速度匀速行驶时，牵引力的功率×104W．（3）全程往返约250km牵引力所做的功×108J；全程往返约250km需要汽油的质量为18.12kg．
17、解析：
（1）R＝U2／P＝（220V）2／1100W＝44Ω
（2）Q吸=cm（t-t0）=4．2×103J/（kg·℃）×2kg×（80℃-20℃）=×105J
（3）电饭锅工作时，电能全部转化为内能Q放=W=Pt=1100W×600s＝×105J
（4）因为电饭锅产生的热量，有部分被电饭锅体吸收，电饭锅产生的热量没有被水全部吸收，所以Q吸
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