初中物理熱學(xué)計(jì)算題

本文格式為Word版，下載可任意編輯——初中物理熱學(xué)計(jì)算題..

初中物理熱學(xué)計(jì)算題

1、隨著人們生活水平的日益提高，小汽車越來越多地走進(jìn)了百姓人家。一輛使用汽油為燃料的小汽車，以72km/h的速度在水平路面上勻速行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率為20kW。若小汽車行駛的距離為100km，汽油的熱值q＝4.6×107J/kg，小汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為25％。求小汽車在這段路程中：

（1）運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；（2）發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功；（3）消耗汽油的質(zhì)量。2、如下圖是家庭中所用的一種電水壺的外形及其銘牌，請(qǐng)你根據(jù)圖中所提供的信息完成以下問題：

（1）圖乙中觀測(cè)壺內(nèi)水位的玻璃管利用原理來工作。（2）已知壺中裝滿水時(shí)水位高為10cm，此時(shí)水對(duì)水壺底的壓強(qiáng)是多少？（3）把初溫為20℃的一滿壺水在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下燒開，水需要吸收多少熱量?

（4）在不計(jì)熱量損失的狀況下，電水壺正常工作時(shí)燒開一滿壺水需要多長時(shí)間？

(c水=4.2×103J/（kg·℃）、g=10N/kg)

3、肥胖是人類健康的大敵，跳繩是減肥的方法之一。某人的質(zhì)量為80kg，跳起時(shí)重心升高的平均高度約為5厘米。在晨練中，他在10分鐘內(nèi)跳了800次，（每千克脂肪提供的能量是1.6?107J，可用q?1.6?107J/kg表示，

Word格式

..

g=10N/kg）請(qǐng)問在10分鐘時(shí)間內(nèi)：

（1）人戰(zhàn)勝重力所做的功是多少？（2）人戰(zhàn)勝重力做功的平均功率是多少？

（3）假使人戰(zhàn)勝重力做功而消耗的能量只由脂肪提供，在理論上可以消耗多少脂肪？

4、小麗家電熱淋浴器的額定功率為2000W，水箱最多可容納50kg水，注滿水的淋浴器連續(xù)正常加熱40min，淋浴器上溫度示數(shù)由22℃上升到42℃。求：

c水=4.2×103J/kg·℃

（1）此過程中水箱中水吸收的熱量；（2）該電熱淋浴器加熱時(shí)的熱效率。

5、去冬今春以來，由于干旱少雨，我國多個(gè)地區(qū)發(fā)生了森林火災(zāi)，防火形勢(shì)十分嚴(yán)重。近期在某地發(fā)生的山火中，部隊(duì)及時(shí)出動(dòng)直升機(jī)進(jìn)行撲救，有效地抑制了火情的曼延。直升機(jī)滅火主要靠外掛吊桶，直升機(jī)吊桶一次裝滿水后，飛到火頭上空，把水灑下去，可直接將火頭熄滅。

（1）若飛機(jī)將1.5噸水豎直提升50m，水平飛行2km，飛機(jī)對(duì)水做了多少功？

（2）用水滅火的過程中，水要吸收大量的熱量。若1.5噸水，溫度從20℃升高到100℃，能吸收多少熱量？

6、婷婷家有一電熱水壺，銘牌如下表所示。求：

（1）電熱水壺正常工作時(shí)的電阻是多少?（2）壺中裝有質(zhì)量為lkg，溫度為20℃的水，l標(biāo)

Word格式

..

準(zhǔn)大氣壓下，將壺中水加熱至沸騰，水需要吸收的熱量是多少?[c水=4.2×103J／(kg·℃)]

（3）當(dāng)電熱水壺接入電路中且正常工作時(shí)，她家標(biāo)有“3000r／kW·h〞的電能表在1min內(nèi)轉(zhuǎn)了60r，請(qǐng)你通過計(jì)算說明婷婷家是否還有其它用電器在同時(shí)工作?

7、自然氣灶燒水，燃燒0.5m3的自然氣，使100kg的水從20℃升高到70℃。已知水的比熱容為c=4.2×103J/（kg?℃），自然氣的熱值為

q=7.0×107J/m3。求：

（1）0.5m3自然氣完全燃燒放出的熱量Q放；（2）水吸收的熱量Q吸；（3）燃?xì)庠畹男师恰?/p>

8、小明家利用自然氣灶燒水，把質(zhì)量為1kg的20℃的水燒開（在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下）。

（1）通過觀測(cè)天燃?xì)獗淼弥牧?.01m3的自然氣，假使自然氣的密度為0.7kg/m3，燒水時(shí)消耗自然氣多少千克？

（2）在此過程中水需要吸收多少熱量？

（3）用額定功率是800W的電熱壺在220V額定電壓下，燒開同樣質(zhì)量的水，若電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的效率是84%，則通電時(shí)間是多少？

9、前些日子，小亮的媽媽買了一個(gè)“天際〞牌自動(dòng)電熱水壺送給爺爺，其銘牌如右表。小亮為了給爺爺說明電熱水壺的使用方法，他接水至800ml刻度，然后把壺放在加熱座上，撥開開關(guān)，5min后水燒開，水壺自動(dòng)斷電．已知水的初溫為20℃。

（1）這壺水吸收的熱量為多少?

Word格式

..

（2）燒水時(shí)家中電壓為220V，求電熱水壺的熱效率．

（3）在用電高峰，電路中的實(shí)際電壓降為198V，這時(shí)電熱水壺的實(shí)際功率為多大?

10、一輛汽車，總重為1.2×104N，四個(gè)輪胎與地面接觸的總面積為0.12m2，該車在平直馬路上勻速行駛1h，消耗汽油10L，汽油完全燃燒放出的熱量有30％轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。(汽油的熱值為4.6×107J／kg，密度為0.7×103kg／m3，g=10N／kg)求：

（1）該車靜止在水平路面上時(shí)，對(duì)路面的壓強(qiáng)是多少?（2）10L汽油完全燃燒放出的熱量是多少?

（3）這段時(shí)間內(nèi)該汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是多少kW?(功率的計(jì)算結(jié)果保存小數(shù)點(diǎn)后一位)

11、如下圖，是一種煲湯用的電熱鍋工作原理圖，調(diào)理切換開關(guān)可以使電熱鍋處于“關(guān)、高溫、自動(dòng)、保溫〞四種工作狀態(tài)，溫控器的作用是當(dāng)水沸騰后能自動(dòng)斷電一段時(shí)間，其中R1=605Ω，R,2=96.8Ω，電熱鍋的部分參數(shù)如下表所示。

容積額定電壓加熱額定功率保溫額定功率4L220V500W80W

（1）電熱鍋處于保溫?fù)跽９ぷ鲿r(shí)，鍋內(nèi)的水溫度始終不變，則該電熱鍋的散熱功率是多少？

（2）電熱鍋處于高溫?fù)?切換開關(guān)接“1〞)正常工作，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下高溫

Word格式

..

加熱2kg的水，10min內(nèi)消耗多少電能？設(shè)散熱功率不變，水的初溫為75℃，則加熱10min后水的最終溫度是多少？

12、某種電熱飲水機(jī)有加熱和保溫兩種工作狀態(tài)（由機(jī)內(nèi)溫控開關(guān)S0自動(dòng)控制），從它的說明書上收集到如下數(shù)據(jù)及圖所示的簡化電路原理圖．

熱水箱容量額定電壓加熱功率保溫功率1L220V1000W44W

（1）當(dāng)S閉合，S0斷開時(shí)，飲水機(jī)處于（填“加熱〞或“保溫〞）狀態(tài)．

（2）求：①一滿熱水箱水的質(zhì)量；②保溫時(shí)的電流．（1L=1×10﹣3m3）（3）將一滿熱水箱的水從20℃加熱到80℃需要吸收多少熱量？若加熱效率為90%，需要加熱多長時(shí)間？[c=1.0×103kg/m3]．

13、隨著低碳理念的普及，學(xué)?？萍夹〗M的同學(xué)擬設(shè)計(jì)一種以太陽能電池驅(qū)動(dòng)的汽車．通過查閱資料得知：肇慶地區(qū)太陽光垂直照射時(shí)，每平方米太陽能電池板最大可提供150W的電功率．?dāng)M設(shè)計(jì)的太陽能汽車質(zhì)量是500kg，它在平直路面上最快每秒可行駛15m，行駛過程中所受的平均阻力是車重的0.02倍．該汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)能夠?qū)?0%的電功率轉(zhuǎn)化為牽引汽車前進(jìn)的機(jī)械功率．若該車在平直路面上以最高速度行駛，試通過計(jì)算回復(fù)以下問題（g取10N/kg）：

水

=4.2×103J/（kg?℃），ρ

水

Word格式

..

（1）驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供的推力是多少牛？（2）驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供的機(jī)械功率是多少瓦？

（3）該車的太陽能電池板面積約為多大？（計(jì)算結(jié)果小數(shù)點(diǎn)后保存一位數(shù)字

14、從2023年開始，我國就參與了國際科研合作項(xiàng)目《國際熱核聚變?cè)囼?yàn)堆聯(lián)合實(shí)施協(xié)定》，研究可控核聚變技術(shù)。該技術(shù)可用氫的同位素氘和氚聚合發(fā)生核聚變釋放能量，并不會(huì)產(chǎn)生放射性污染，如圖甲所示。而氘可以從海水中提取，從1L的海水中提取的氘參與核聚變反應(yīng)放出的能量相當(dāng)于300L優(yōu)質(zhì)汽油完全燃燒放出的熱量。若這些核能用來發(fā)電的效率可以達(dá)到50%，所產(chǎn)生的電能可供如圖乙所示的電力機(jī)車牽引功率為4800kW的“和諧號(hào)〞電力動(dòng)車組以252km/h的運(yùn)營速度勻速行駛多少km？（計(jì)算結(jié)果保存一位小數(shù)）（汽油密度：0.71×103kg/m3；汽油熱值：4.6×107J/kg）

氘核

氫核聚合

中子

氚核

形成氦核

釋放能量

甲

被釋放的中子

乙

15、小理對(duì)家里的電磁爐進(jìn)行研究，電磁爐的功率調(diào)理范圍是120W～2200W，

（1）小理用電磁爐將質(zhì)量為2kg的水從20℃加熱到100℃，消耗了0.22kW?h的電能．水吸收的熱量是多少？這時(shí)電磁爐的效率是多少？

（2）小理用電磁爐煮粥．先用大火將水開，后用小火煮．這段時(shí)間電功率

Word格式

..

隨時(shí)間變化如下圖問第8分鐘通過電磁的電流是多少？[水的比熱是4.2×103J/（kg?℃），家庭電路的電壓為220V]．

16、今年“五·一〞期間，爸爸開車帶著李兵，汽車(包括車上的人和物品)質(zhì)量為1.8×103kg，車輪與地面的總接觸面積為0.09m2，當(dāng)汽車以90km/h的速度在平直路面上勻速行駛時(shí)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)牽引力為1000N，效率為30％，汽油的熱值為4．6×107J／kg(假設(shè)汽油完全燃燒，g取10N／kg)．求：

（1）汽車靜止時(shí)對(duì)路面的壓強(qiáng)；

（2）汽車以90km/h的速度勻速行駛時(shí)，牽引力的功率；

（3）若汽車依照這種方式行駛，這次旅行全程來回250km，牽引力做的功是多少？李兵應(yīng)當(dāng)提醒爸爸至少要加汽油多少kg？

17、（2023·內(nèi)蒙古赤峰）一電飯鍋銘牌上標(biāo)有“220V1100W〞字樣。

（1）電飯鍋正常工作時(shí)，它的電阻是多少Ω？

（2）在電飯鍋內(nèi)倒入質(zhì)量為2kg、溫度為20℃的水，若把這些水加熱到80℃，水最少需要吸收多少熱量？[c水=4.2×103J/（kg℃）]

（3）為了加熱這些水，電飯鍋正常工作了10min，它產(chǎn)生了多少熱量？（4）是什么原因?qū)е拢?）與（3）中兩個(gè)熱量值不相等？（說出一條即可）

參考答案：

Word格式

..

1、解析：（1）小汽車的速度v＝72km/h＝20m/s，運(yùn)動(dòng)的時(shí)間

t=s/v=100×103m/20m/s=5×103s。

（2）發(fā)動(dòng)機(jī)做的功W=Pt=20×103W×5×103s=1×108J。（3）汽油完全燃燒放出的熱量Q=mq，又由于Q=W/η，故

m=Q/q=W/ηq=1×108J/（25％×4.6×107J/kg）=8.7kg。

2、解析：（1）壺內(nèi)水位的玻璃管是根據(jù)連通器的原理來工作的．

（2）水對(duì)壺底的壓強(qiáng)：P=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1.0×103Pa．（3）裝滿水時(shí)水的質(zhì)量：m=ρV=1.0×103kg/m3×1.2×10﹣3m3=1.2kg，燒開水吸收的熱量：Q=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg?℃）×1.2kg×（100℃﹣20℃）=4.032×105J．

（4）燒開一滿壺水的時(shí)間：t=

=≈269s。

3、解析：（1）人的重力：G=mg=80kg×10N/kg=800N，人戰(zhàn)勝重力做的總功：

W=nGh=800×800N×0.05m=32000J。

（2）人做功的平均功率：P=

=

≈53.3W。

（3）由題知，人戰(zhàn)勝重力做功而消耗的能量只由脂肪提供，即：Q=W=32000J，理論上消耗脂肪質(zhì)量：m==

=0.002kg．

4、解析：（1）Q吸=c水mΔt=c水

m（t-t0）=4.2×103J/kg·℃×50kg×（42℃-22℃）

=4.2×106J，即此過程中水箱中水吸收的熱量為4.2×106J。

（2）該過程花費(fèi)的電能為W=Pt=2000W×40×60s=4.8×106J，該電熱淋浴器加熱時(shí)的熱效率：

Q吸4.2?106J??87.5％。η=W4.8?106J5、解析：此題考察對(duì)重力做功、熱量計(jì)算相關(guān)問題的理解，一定要理解做功的必要條

Word格式

..

件，即物體要受到力，而且要在力的方向上通過一定的距離。

6、解析：（1）電熱水壺正常工作電阻R?U額2P額（220）2??44Ω1100W（2）水需要吸收的熱量是Q吸=c水m（t1﹣t0）=4.2×103J/（kg?℃）×1kg×（100℃﹣20℃）=3.36×105J．

（3）1min轉(zhuǎn)60r消耗總電能：W總?60r?0.02kW?h?7.2?104J，

3000r/kW?h7.2?104J??1200W，t=1min=60s，此時(shí)消耗總功率P總?t60s電熱水壺正常工作：P壺=P額=1100W，由于P總＞P壺，所以電路中有其它用電器在工作．

7、解析：（1）0.5m3自然氣完全燃燒放出的熱量=qV=7.0×107J/m3×0.5m3=3.5×107J/m3。

（2）水吸收的熱量Q=2.1×107J。

（3）燃?xì)庠畹男师?Q吸/Q放=2.1×107J/3.5×107J/m3=60%。8、解析：（1）消耗自然氣的質(zhì)量m=ρV=0.7kg/m3×0.01m3=0.007kg。

（2）水需要吸收的熱量Q吸=cm（t－t0）=4.2×103J/（kg·℃）×1kg×（100℃-20℃）=3.36×105J。

（3）電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的效率η=84%，即η=放出Q放=Pt；綜合以上關(guān)系

Word格式

吸=cmΔt=4

W總Q放

.2×103J/（kg?℃）×100kg×（70℃-20℃）

Q吸Q放

=84%，可得Q吸=ηQ放；而電熱壺

..

9、解析：（1）水的質(zhì)量m=?V=1g/cm3×800cm3=800g=0.8kg，水吸收的熱量為

Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×0.8kg×（100℃—20℃）=2.7×105J。

（2）電熱水壺消耗的電能是W=Pt=1100W×300s=3.3×105J，電熱水壺的熱效率為

η=Q吸/W電=2.7×105J/3.3×105J=81.8%。

（3）電熱水壺的電阻R=U2/P=（220V）2/1100W=44Ω，當(dāng)家庭電路中的實(shí)際電壓降為198V時(shí)，電熱水壺的實(shí)際功率為

P實(shí)=U2/R=(198V)2/44Ω=891W。

式可得：Q吸=ηPt，故通電時(shí)間t=

Q吸

ηP=

=500s。

84%×800W

3.36×105J

10、解析：（1）知道汽車總重，又在水平路面上，可求汽車對(duì)路面的壓力，又知道受力面積，利用壓強(qiáng)公式求汽車對(duì)路面的壓強(qiáng)。

∵汽車靜止在水平路面上，∴汽車對(duì)路面的壓力：F=G=1.2×104N，汽車對(duì)路面的壓強(qiáng)：

F1.2?104N5p???10Pa2S0.12m（2））知道汽油的體積和汽油的密度，利用密度公式求汽油的質(zhì)量，再利用燃料完全燃燒公式Q放=mq求10L汽油完全燃燒放出的熱量。

V=10L=0.01m3，汽油的質(zhì)量：m=ρV=0.7×103kg/m3×0.01m3=7kg，汽油完全燃燒

放出的熱量：Q放=mq=7kg×4.6×107J/kg=3.22×108J。

（3）根據(jù)“汽油完全燃燒放出的熱量有30%轉(zhuǎn)化為機(jī)械能〞求出有用能量（發(fā)動(dòng)機(jī)做的功），再利用功率公式求汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。

Word格式

..

8J×30%=9.66×107J，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功

發(fā)動(dòng)機(jī)做的有用功：W=Q率：

放×30%=3.22×10

W9.66?107JP???2.68?104W?26.8kW

t3600s答：（1）該車靜止在水平路面上時(shí)，對(duì)路面的壓強(qiáng)是1×105Pa；（2）10L汽油完全燃燒放出的熱量是3.22×108J；（3）這段時(shí)間內(nèi)該汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是26.8kW。

11、解析：（1）因鍋內(nèi)水的溫度始終不變，所以電熱鍋發(fā)熱功率與散熱功率相等，即P散=80W。

（2）電熱鍋10min內(nèi)消耗的電能W=P加t=500W×10×60s=3×105J；設(shè)水溫變化了△

t，根據(jù)能量守恒得(P加

-P散

)t=cm△t，代入數(shù)據(jù)有：（500W一80W）

×10×60s=4.2×103J/(kg.℃)×2kg×△t，解得：△t=30℃，t=t0+△t=105℃，由此可知，水最終沸騰，即水的最終溫度是l00℃。

12、解析：此題考察電功率的計(jì)算、密度公式的應(yīng)用和熱量的計(jì)算等知識(shí)。

（1）當(dāng)S閉合，S0斷開時(shí)，電路中只有電阻R2，電阻相對(duì)較大，電功率較小，處于保溫狀態(tài)，當(dāng)兩開關(guān)都閉合時(shí)，兩電阻并聯(lián)，此時(shí)電路電阻最小，電功率最大，處于加熱狀態(tài)．

（2）①一箱水的質(zhì)量m=ρV=103kg/m3×1×10﹣3m3=1kg；②由P=UI得

。

（3）Q=ηW=ηPt，

35

吸=cm△t=4.2×10J/（kg?℃）×1kg×（80℃﹣20℃）=2.52×10J，∵Q吸

∴13

、

解

析

：

（

1

）

．驅(qū)

動(dòng)

電

機(jī)

提

供

的

推

力

Word格式

..

F=f=0.02G=0.02mg=0.02×500kg×10N/kg=100N．

（2）驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供的機(jī)械功率是P=Fv=100N×15m/s=1500W．（3）電功率轉(zhuǎn)化率η=

=

=90%，所以該車的太陽能電池板面積約為

S≈11.1m2．

14、解析：先計(jì)算出300L優(yōu)質(zhì)汽油完全燃燒放出的熱量，再計(jì)算出其轉(zhuǎn)化的電能，已知電能和電力機(jī)車牽引功率可計(jì)算出行駛時(shí)間，最終根據(jù)公式s=vt計(jì)算出行駛路程。

由由ρ=m／V可得汽油質(zhì)量：m汽油=ρ汽油V汽油=0.71×103kg/m3×300×10-3m3=213kg，汽油完全燃燒放出熱量：Q=qm能：W=50%Q=4.899×109J。

由P=W/t可得產(chǎn)生的電能可供動(dòng)車組行駛時(shí)間：t=W/P=4.899×109J/4.8×106W≈1020.6s，動(dòng)車組行駛速度：v=252km/h=70m/s，由v=s／t可得，動(dòng)車組行駛路程：s=vt=70m/s×1020.6s