專題06 內(nèi)能、熱量計(jì)算問(wèn)題（原卷版）

專題06內(nèi)能、熱量計(jì)算問(wèn)題【知識(shí)儲(chǔ)備】熱量定義：在熱傳遞過(guò)程中傳遞的那部分能量熱平衡定義：熱平衡，指一個(gè)處于任意平衡狀態(tài)的系統(tǒng)，Q吸=Q放熱值定義：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的某種燃料完全燃燒后所放出的熱量（用字母“q”表示）注意：熱值是物質(zhì)的一種特性單位：J/kg物理意義：表示每1Kg的某種燃料完全燃燒后所放出的熱量是多少J計(jì)算：Q放＝mq【專題突破】1．小洛想知道自己上到9樓克服重力做的功究竟多大，已知她的體重為500N，每層樓高為3m，她從1樓步行上到9樓（8個(gè)樓間距），用時(shí)2min，請(qǐng)你幫她計(jì)算：（1）她上樓克服重力做的功是多少？做功的功率是多少？（2）完全燃燒多少立方米天然氣放出的熱量，與小洛克服重力做的功相等？如果這些熱量的35%被水吸收，能使一瓶0.5kg的水溫度升高多少攝氏度？[已知天然氣的熱值是3.0×107J/m3，水的比熱容是4.2×103J/（kg?℃）]2．在探究擴(kuò)散快慢與溫度的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中要用到熱水，小宇為了能夠較好的保持熱水的溫度，使用了一個(gè)容量為500mL的保溫杯帶了一滿杯溫度為90℃的熱水到學(xué)校，保溫杯杯內(nèi)底面積為20cm2，杯中水深30cm，小字家到學(xué)校距離為1800m，他從家騎車到學(xué)校用時(shí)6分鐘，到校后測(cè)量熱水溫度為80℃。問(wèn)：（1）小宇從家騎車到學(xué)校的平均速度是多少？（2）在小宇上學(xué)的路上水散失的熱量有多少？（3）保溫杯正放在水平桌面上時(shí)，水對(duì)杯底的壓力有多大？3．2022北京冬奧會(huì)期間，“綠衣”大巴車為運(yùn)動(dòng)員、工作人員、志愿者等提供接駁服務(wù)，成為一道亮麗風(fēng)景線。大巴車的總質(zhì)量為11.5t，輪胎與地面的接觸總面積0.5m2。該車?yán)脷淙剂想姵仳?qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)工作，在平直公路上以72km/h的速度勻速行駛時(shí)，電動(dòng)機(jī)的額定功率為84kW。若水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃），氫氣的熱值為1.4×108J/kg，g取10N/kg，求：（1）質(zhì)量為200kg的水吸收0.3kg的氫完全燃燒放出的熱量升高的溫度。（2）大巴車靜止在水平地面上時(shí)，對(duì)地面的壓強(qiáng)。（3）大巴車勻速行駛10min的路程和電動(dòng)機(jī)所做的功。4．一款無(wú)人駕駛汽車在測(cè)試時(shí)以72km/h的速度，在平直的公路上勻速行駛了4.5km，消耗汽油1kg。汽油機(jī)的效率為30%，廢氣帶走的能量占汽油完全燃燒放出的熱量的42%，那么，在這段行駛過(guò)程中（q汽油＝4.5×107J/kg）求：（1）在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，假如這些廢氣帶走的能量全部被質(zhì)量50kg，溫度為20℃的水吸收，水溫能升高到多少攝氏度？（2）汽車在上述路段行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率為多少kW？5．如圖是一種常見的飲水機(jī)結(jié)構(gòu)剖面圖，控水槽內(nèi)浮體A與閥門B固定相連，當(dāng)A恰好浸沒(méi)時(shí)閥門B關(guān)閉，A未浸沒(méi)時(shí)B略有下降，桶內(nèi)水流入控水槽中。已知浮體A的體積為40cm3，閥門B的橫截面積為1cm2，忽略A、B的重及大氣壓強(qiáng)影響，求：[水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃），g取10N/kg]。（1）若熱膽中儲(chǔ)水1kg，加熱管將其從初溫20℃加熱到100℃，這些水吸收的熱量是多少？（2）浮體A浸沒(méi)時(shí)所受浮力為多大？（3）浮體A浸沒(méi)時(shí)閥門B受到的壓強(qiáng)是多少？6．工匠用鋼鐵打制刀具時(shí)，有一個(gè)重要流程叫“淬火”，即把打制成型的刀具放入火爐中充分煅燒，然后將其迅速放入水中驟冷?，F(xiàn)有一成型合金鋼制刀具，質(zhì)量為1kg，在常溫20℃時(shí)放入溫度為836℃的火爐中煅燒足夠長(zhǎng)時(shí)間，再浸沒(méi)在質(zhì)量為5kg，溫度為20℃的水中冷卻，最后與水達(dá)到共同溫度[不計(jì)過(guò)程中的熱量散失，c水＝4.2×103J/（kg?℃），c合金鋼＝0.42×103J/（kg?℃）]。問(wèn)：（1）此刀具在火爐中吸收了多少熱量？（2）淬火后水的溫度t為多少攝氏度？7．氫燃料新能源公交車已經(jīng)投入使用，如圖所示。氫燃料具有清潔無(wú)污染、效率高等優(yōu)點(diǎn)。請(qǐng)完成下列問(wèn)題。【c水＝4.2×103J/（kg?℃）；q氫＝1.4×108J/kg】（1）質(zhì)量為0.3kg的氫燃料完全燃燒放出的熱量是多少？（2）若這些熱量全部被質(zhì)量為200kg、溫度為15℃的水吸收，水升高的溫度是多少？（3）若某氫能源公交車以140kW的恒定功率勻速行駛，0.3kg的氫燃料完全燃燒釋放的能量能使該公交車勻速行駛3min，則氫能源公交車動(dòng)力系統(tǒng)的效率是多少？8．某載重汽車自重12t，車輪與地面的總接觸面積為0.5m2，汽車以72km/h的速度在平直公路上勻速行駛時(shí)，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為210kW，每行駛43s消耗柴油700g，柴油的熱值為4.3×107J/kg。求：（1）該發(fā)動(dòng)機(jī)的效率；（2）汽車的牽引力；（3）若公路所能承受的最大壓強(qiáng)為8×105Pa，汽車最多能裝載多少噸的貨物。9．如圖所示的灑水車，未裝水時(shí)其質(zhì)量為4t，車輪與地面的總接觸面積為0.5m2。（g取10N/kg，燃油熱值取4×107J/kg）。求：（1）灑水車未裝水時(shí)靜止在水平地面上，對(duì)地面的壓強(qiáng)是多大？（2）灑水車空車以36km/h的速度在平直公路上勻速行駛時(shí)受到的阻力為800N，則這段時(shí)間內(nèi)灑水車牽引力的功率是多大？（3）若灑水車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為40%，則空車以36km/h的速度勻速直線行駛2km，消耗燃油的質(zhì)量是多少？10．某品牌天然氣熱水器，銘牌上標(biāo)有熱水產(chǎn)率“10L/min”，即開始加熱后每分鐘有10L的熱水流出.若流進(jìn)熱水器的水初溫為15℃，流出的熱水溫度為45℃，小明洗一次澡用了20min，燃?xì)獗砩系氖緮?shù)由23.912m3變?yōu)?5.412m3，已知ρ水＝1.0×103kg/m3，q氣＝3.2×107J/m3；c水＝4.2×103J/（kg?℃）.請(qǐng)完成以下問(wèn)題：（1）熱水器工作過(guò)程中，通過(guò)的方式增大水的內(nèi)能，使水的溫度升高。（2）每分鐘從熱水器內(nèi)流過(guò)的水吸收的熱量為多少？（3）小明洗一次澡消耗的天然氣完全燃燒放出的熱量為多少？（4）本次洗澡加熱過(guò)程中熱水器的加熱效率為多少？11．如圖甲，小林在一段平直公路上做勻速行駛電動(dòng)車時(shí)，該段路程運(yùn)動(dòng)的s﹣t圖像如圖乙；受到的阻力與時(shí)間關(guān)系如圖丙所示；已知小林的質(zhì)量為60kg，電動(dòng)自行車的質(zhì)量為20kg，車輪與地面接觸的總面積為4×10﹣3m2，行駛時(shí)該車電動(dòng)機(jī)的平均功率為200W。求：（1）小林騎車時(shí)該車對(duì)地面的壓強(qiáng)；（2）該車在此路段行駛15s牽引力做功的功率；（3）該車在15s內(nèi)消耗的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率。12．中國(guó)已成為世界上擁有汽車最多的國(guó)家，汽車出廠時(shí)需要進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)圖甲所示的汽車進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，讓汽車保持恒定功率在水平路面做直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)得其速度隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示，加速階段僅用10秒就從靜止啟動(dòng)并通過(guò)200米的路程。求：（1）該汽車加速過(guò)程的平均速度是多少？（2）10秒后汽車勻速行駛時(shí)，測(cè)得其所受阻力為900N，則0～10s牽引力做功多少？（3）前10s共消耗汽油20g，已知汽油熱值為4.5×107J/kg，則汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是多少？13．假期，小明全家駕車從盈江到芒市游玩，出發(fā)前，愛(ài)學(xué)習(xí)的小明收集了相關(guān)數(shù)據(jù)，整理成下表，請(qǐng)你根據(jù)表中數(shù)據(jù)完成相關(guān)計(jì)算。（已知：q汽油＝4.6×107J/kg）轎車質(zhì)量（kg）1050車輪與地面接觸總面積（m2）0.15盈江到芒市距離（km）150預(yù)設(shè)行車速度（km/h）60行駛1km耗油量（g）50勻速行駛時(shí)受到的阻力（N）2000（1）轎車靜止時(shí)對(duì)水平地面的壓強(qiáng)；（2）全程行車所需的時(shí)間；（4）勻速行駛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。14．如圖所示為某種型號(hào)的多功能灑水車，它空載時(shí)的質(zhì)量為3t，配備了一個(gè)內(nèi)深為1m的大容量水箱，底部有一個(gè)面積為0.003m2的放水孔。若多功能灑水車在水平地面上勻速行駛時(shí)受到的阻力恒為總重的0.08倍，某次該車滿載（裝滿）后由靜止開始在水平面上啟動(dòng)，在啟動(dòng)（加速）過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)消耗100g柴油，測(cè)得汽車牽引力的功率及其瞬時(shí)速度隨時(shí)間的變化情況分別如圖甲和圖乙所示。已知g＝10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3，q柴油＝4.0×107J/kg，燃油完全燃燒。求：（1）該灑水車滿載時(shí)，若用質(zhì)量不計(jì)的小鋼片從外部堵住放水孔，則需對(duì)小鋼片施加的外力至少是多少N？（2）該灑水車在啟動(dòng)（加速）過(guò)程中熱機(jī)效率是多少？（3）該灑水車水箱的容積是多少m3？15．我國(guó)水陸兩棲飛機(jī)“鯤龍”AG600試飛機(jī)組進(jìn)行了首次下水滑行。“鯤龍”AG600機(jī)身總長(zhǎng)37m，翼展超過(guò)機(jī)身長(zhǎng)度最寬處達(dá)到38.8m，整個(gè)飛機(jī)高12m?？蛰d時(shí)的總質(zhì)量為42t，最大起飛重量53.5t，空中巡航時(shí)速500公里，最大航程超過(guò)5000公里。輪胎與跑道的總接觸面積為0.6m2，為世界上最大的一款水陸兩用飛機(jī)，可以在陸地和水面上起降。據(jù)報(bào)道這架水陸兩棲運(yùn)輸機(jī)主要是用于消防和水上救援，能在20秒內(nèi)