專項(xiàng)01 熱學(xué)綜合計(jì)算

專項(xiàng)（一）熱學(xué)綜合計(jì)算類型一與比熱容有關(guān)的熱量計(jì)算1.（2023甘肅蘭州期中）小明家使用天然氣灶來給水加熱，天然氣完全燃燒放出的熱量只有63%被水吸收。有一次，他用該灶給質(zhì)量為3kg、溫度為20℃的水加熱用了0.04m3的天然氣，q天然氣=4.4×107J/m3，c水=4.2×103J/（kg·℃）。假設(shè)天然氣完全燃燒，則在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，這些水升高的溫度是（）A.108℃ B.100℃ C.88℃ D.80℃2.（2023福建平和期中）甲、乙兩物體的比熱容之比是2∶3，降低相同的溫度，放出的熱量之比是3∶4，則甲、乙兩物體的質(zhì)量之比是（）A.9∶8 B.2∶9 C.3∶1 D.2∶13.（2023河南鶴壁外國(guó)語學(xué)校月考）干泥沙的比熱容是水的15，干泥沙與水的質(zhì)量之比是2∶1，吸收的熱量之比是5∶4，則干泥沙和水升高的溫度之比是（）A.1∶8 B.8∶1 C.8∶25 D.25∶84.（2023安徽臨泉實(shí)驗(yàn)中學(xué)月考）水的比熱容為4.2×103J/（kg·℃），初溫為30℃、質(zhì)量為2kg的水吸收2.1×103J的熱量后溫度將升高到℃;將水倒掉一半，剩下的水的比熱容是J/（kg·℃）。

5.（2023河南新蔡期中）湖南岳陽氣溫持續(xù)升高，魚塘水溫高達(dá)45℃以上。為了拯救魚苗，魚塘主采取多種措施，如設(shè)置遮陽網(wǎng)、打水井等，但效果都不明顯，于是便想出了一個(gè)奇招:向魚塘投放100塊冰用于降溫，這是通過（選填“做功”或“熱傳遞”）的方式改變內(nèi)能。若城市中建有大型綠地，綠地中的人工湖具有“吸熱”功能，盛夏時(shí)就能大大減弱周圍地區(qū)的“熱島效應(yīng)”。若某一人工湖湖水的質(zhì)量為1.0×107kg，在陽光照射下水溫升高2℃，湖水吸收的熱量為J。[已知c水=4.2×103J/（kg·℃）]

6.（2023遼寧鞍山千山期中）相互接觸的兩個(gè)物體之間發(fā)生了熱傳遞，是因?yàn)樗鼈冎g具有不同的。甲、乙兩物塊的質(zhì)量和初溫都相同，甲的比熱容大于乙的比熱容。在它們放出相同的熱量后，將二者相互接觸，則接觸后熱量從（選填“甲傳到乙”或“乙傳到甲”）。若兩個(gè)物體的質(zhì)量之比是2∶3，比熱容之比是2∶1，當(dāng)它們降低相同溫度時(shí)，放出的熱量之比是。

7.媽媽為了給正在上九年級(jí)的小明同學(xué)補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)，早晨給小明準(zhǔn)備了袋裝牛奶，用剛剛燒熱的水給袋裝牛奶加熱，不計(jì)熱量損失，若熱水的溫度為60℃，質(zhì)量為400g，c水=4.2×103J/（kg·℃），c牛奶=2.1×103J/（kg·℃），牛奶的質(zhì)量為200g，初溫為10℃。（1）求牛奶加熱后的溫度;（2）加熱過牛奶后，小明把煮熟的兩個(gè)雞蛋放在水中，每個(gè)雞蛋的質(zhì)量為50g，雞蛋的初溫為80℃，當(dāng)雞蛋和水的溫度均為52℃時(shí)，求雞蛋的比熱容。類型二燃料燃燒的熱量計(jì)算8.（2022河南開封求實(shí)中學(xué)期中）利用先進(jìn)工藝和科學(xué)方法可以使垃圾變廢為寶。若從1t垃圾中能提煉出140kg燃料油，燃料油的熱值為4.5×107J/kg，則這些燃料油完全燃燒時(shí)釋放出的熱量是（）A.5.1×109J B.5.1×107J C.6.3×109J D.6.3×107J9.（2022北京西城期中）已知小華家10月份使用天然氣25m3，天然氣的熱值是4.2×107J/m3，則小華家10月份所用天然氣完全燃燒放出熱量J;如果這些熱量全部被水吸收，則可以將kg初溫為20℃的水燒開。[假定大氣壓為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，水的比熱容為4.2×103J/（kg·℃）]

10.（2023黑龍江香坊月考）某太陽能熱水器的水箱內(nèi)裝有30kg的水，太陽光照射一段時(shí)間后，水溫從20℃升高到80℃，水吸收的熱量是J，水吸收的這些熱量相當(dāng)于完全燃燒kg的焦炭放出的熱量。[水的比熱容是4.2×103J/（kg·℃），焦炭的熱值是3.0×107J/kg]

11.如今高科技產(chǎn)品應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，路政工作人員在國(guó)道旁邊割草，使用的是四沖程汽油機(jī)帶動(dòng)的割草機(jī)。[q汽油=4.6×107J/kg，c水=4.2×103J/（kg·℃）]（1）如果該汽油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速是60r/s，則汽油機(jī)每秒對(duì)外做功多少次?（2）某段時(shí)間割草機(jī)消耗汽油0.21kg，汽油完全燃燒放出的熱量是多少?（3）若這些熱量完全被40kg初溫為15℃的水吸收，則水溫升高多少?類型三熱效率相關(guān)計(jì)算12.（2023河南上蔡月考）一單缸四沖程汽油機(jī)每分鐘消耗汽油10g，其中與鉆木取火能量轉(zhuǎn)化相同的是沖程，若飛輪轉(zhuǎn)速為1500r/min，一個(gè)做功沖程燃?xì)鈱?duì)活塞做功150J，則該汽油機(jī)工作時(shí)熱機(jī)效率為%。（汽油熱值為4.5×107J/kg）

13.中國(guó)航空母艦在某次海試時(shí)推進(jìn)動(dòng)力功率為1×105kW，連續(xù)巡航10h，勻速航行360km。問:（1）該艦推進(jìn)動(dòng)力做的功為多少?（2）若該艦在海上水平勻速前進(jìn)，它受到的阻力是多大?（3）如果航母總功率全部用來提供它向前的牽引力，當(dāng)航母以最高航行速度54km/h航行1小時(shí)，牽引力是多少?若在這種狀態(tài)下勻速航行1000km，航母發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為25%，至少需要燃燒多少千克的重油?（重油的熱值為4.0×107J/kg，寫出計(jì)算過程）

專項(xiàng)（一）熱學(xué)綜合計(jì)算答案全解全析熱學(xué)綜合計(jì)算1.D天然氣完全燃燒放出的熱量Q放=Vq天然氣=0.04m3×4.4×107J/m3=1.76×106J，水吸收的熱量Q吸=ηQ放=63%×1.76×106J=1.1088×106J，水升高的溫度Δt=Q吸c(diǎn)水m=1.1088×106J4.2×103J/(kg·℃)×3kg=88℃，水的末溫t=t0+Δ2.A甲、乙兩物體比熱容之比c甲∶c乙=2∶3，降低溫度之比Δt甲∶Δt乙=1∶1，放出熱量之比Q甲∶Q乙=3∶4，由Q放=cmΔt知，甲、乙兩物體的質(zhì)量之比m甲m乙=Q甲c甲Δ3.D干泥沙和水的比熱容之比c沙∶c水=1∶5，干泥沙與水的質(zhì)量之比是m沙∶m水=2∶1，吸收的熱量之比是Q沙∶Q水=5∶4，由Q吸=cmΔt可知，干泥沙和水升高的溫度之比Δt沙Δt水=Q沙c4.答案30.254.2×103解析吸收2.1×103J的熱量后水升高的溫度Δt=Q吸c(diǎn)m=2.1×103J4.2×103J/(kg·℃)×2kg=0.25℃，水的末溫t=Δt+t0=0.25℃+30℃=30.25℃;將水倒掉一半，雖然水的質(zhì)量和體積改變了，但比熱容與物質(zhì)的質(zhì)量和體積無關(guān)，與物質(zhì)的種類和形態(tài)有關(guān)，5.答案熱傳遞8.4×1010解析冰塊從水中吸收熱量，使魚塘中水的溫度降低，這是通過熱傳遞的方式改變內(nèi)能;湖水吸收的熱量Q吸=c水mΔt=4.2×103J/（kg·℃）×1.0×107kg×2℃=8.4×1010J。6.答案溫度甲傳到乙4∶3解析相互接觸的兩個(gè)物體之間發(fā)生了熱傳遞，是因?yàn)閮蓚€(gè)物體之間有溫度差。因甲、乙兩個(gè)物塊的質(zhì)量、初溫均相同，甲的比熱容大于乙的比熱容，所以當(dāng)它們放出相同的熱量后，乙降低的溫度值比甲降低的溫度值大，所以甲的溫度高于乙的溫度;因熱量是從高溫物體傳遞給低溫物體，所以當(dāng)它們接觸后，熱量從甲傳到乙。兩物體降低相同的溫度，則它們放出的熱量之比Q1Q2=c1m1Δt17.解析（1）根據(jù)題意，Q水放=Q牛奶吸，即c水m水（t0水-t）=c牛奶m牛奶（t-t0牛奶），則有4.2×103J/（kg·℃）×0.4kg×（60℃-t）=2.1×103J/（kg·℃）×0.2kg×（t-10℃（2）根據(jù)題意，Q雞蛋放=Q水吸，即c雞蛋m雞蛋（t0雞蛋-t'）=c水m水（t'-t），c雞蛋×0.1kg×（80℃-52℃）=4.2×103J/（kg·℃）×0.4kg×（52℃-50℃），所以c雞蛋=1.2×103J/（kg·℃）。8.C140kg燃料油完全燃燒時(shí)釋放出的熱量Q放=mq=140kg×4.5×107J/kg=6.3×109J。故選C。9.答案1.05×1093.125×103解析天然氣完全燃燒放出的熱量Q放=Vq=25m3×4.2×107J/m3=1.05×109J;天然氣完全燃燒放出的熱量全部被水吸收，則Q吸=Q放=1.05×109J;由Q吸=cm（t-t0）可知，水的質(zhì)量m=Q吸c(diǎn)(t?t0)=10.答案7.56×1060.252解析Q吸=cm水（t-t0）=4.2×103J/（kg·℃）×30kg×（80℃-20℃）=7.56×106J;焦炭完全燃燒放出的熱量Q放=Q吸=7.56×106J，則需要焦炭的質(zhì)量m炭=Q放q=7.56×1011.解析（1）汽油機(jī)完成一個(gè)工作循環(huán)，經(jīng)歷四個(gè)沖程，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，對(duì)外做功一次。飛輪的轉(zhuǎn)速是60r/s，所以汽油機(jī)1s對(duì)外做功30次。（2）汽油完全燃燒放出的熱量Q放=mq汽油=0.21kg×4.6×107J/kg=9.66×106J。（3）這些熱量完全被40kg初溫為15℃的水吸收，Q吸=Q放，由Q=cmΔt得，水升高的溫度Δt=Q吸c(diǎn)水m水12.答案壓縮25解析壓縮沖程與鉆木取火的能量轉(zhuǎn)化情況相同，都是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;單缸四沖程汽油機(jī)一個(gè)工作循環(huán)飛輪轉(zhuǎn)2圈，完成4個(gè)沖程，對(duì)外做功一次，已知飛輪的轉(zhuǎn)速是1500r/min，所以，每分鐘對(duì)外做功750次，則單缸四沖程汽油機(jī)工作1min做的功W=150J×750=1.125×105J，每分鐘消耗10g汽油，10g汽油完全燃燒釋放的熱量Q放=mq=10×10-3kg×4.5×107J/kg=4.5×105J，該汽油機(jī)工作時(shí)熱機(jī)效率η=WQ放×100%=1.125×105J13.解析（1）該艦推進(jìn)動(dòng)力做的功W=Pt=1×108W×36000s=3.6×1012J。（2）推進(jìn)動(dòng)力F=Ws=3.6×1012J因?yàn)樵撆炘诤Ｉ蟿蛩偾斑M(jìn)，所以受到的推進(jìn)動(dòng)力和阻力是一對(duì)平衡