資源簡介

專題訓(xùn)練(一)　熱學(xué)的綜合計算　
　　　　　　　　　　　　
類型一　計算物理量的比值
1．甲、乙兩金屬塊質(zhì)量之比為3∶2，比熱容之比為1∶3，甲、乙兩金屬塊降低的溫度之比為2∶1，放出相同的熱量之比是　 　，將兩金屬塊質(zhì)量均減小一半，其比熱容之比為　 　。
［變式訓(xùn)練］
甲、乙兩個物體，甲的質(zhì)量是乙的3倍，乙的比熱容是甲的，若它們吸收相同的熱量，它們的溫度變化之比是　 　。
2． A、B兩杯液體質(zhì)量之比為3∶2，從熱源吸收相同熱量，溫度變化量之比為4∶3(無熱損失)，則A、B兩種液體的比熱容之比為　 　。
類型二　熱平衡計算
3．A、B兩物體質(zhì)量相等，溫度均為10 ℃，甲、乙兩杯水質(zhì)量相等，溫度均為50 ℃。現(xiàn)將A放入甲杯，B放入乙杯，熱平衡后甲杯水溫降低了4 ℃，乙杯水溫降低了8 ℃，不考慮熱量的損耗，則A、B兩物體的比熱容之比為( )
A．4∶9　　B．3∶5　　C．2∶3　　D．1∶2
4．寒冷的冬天，小明用熱水洗臉。某天早晨，小明打來一盆2 kg、溫度為85 ℃的熱水，然后向熱水中加入初溫為10 ℃的冷水，當(dāng)溫度穩(wěn)定后，水的溫度變?yōu)?0 ℃。不計熱量損失，求：［水的比熱容為4.2×103 J/(kg·℃)］
(1)熱水放出的熱量為多少？
(2)加入冷水的質(zhì)量為多少？
5．某同學(xué)將一塊質(zhì)量是2 kg的金屬塊放入90 ℃的水中加熱足夠長時間后，迅速取出放入另一個裝有5 kg水的絕熱容器中，容器中水溫為38 ℃，放入金屬塊后水溫最終上升到40 ℃，不計熱量損失。［c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，c金屬＝0.875×103 J/(kg·℃)］求：
(1)金屬塊放出的熱量是多少？
(2)水吸收熱量多少？
(3)根據(jù)上述計算結(jié)果分析：金屬放出的熱量和水吸收熱量是否相等？造成的原因可能是什么？
類型三　內(nèi)能的轉(zhuǎn)移
6．某太陽能熱水器裝有100 kg初溫為20 ℃的冷水，經(jīng)過一天的太陽照射，水溫升高到65 ℃，則這些水吸收的熱量等于完全燃燒　 　m3天然氣所放出的熱量。［已知水的比熱容為4.2×103 J/(kg·℃)，天然氣的熱值為4.2×107 J/m3］
7．氫燃料具有清潔、效率高等優(yōu)點，被認(rèn)為是理想的能源之一，目前我國部分城市已有多批氫能源公交車投放使用。［已知c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q氫＝1.4×108 J/kg］
(1)質(zhì)量為0.6 kg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500 kg、溫度為15 ℃的水吸收，水升高的溫度是多少？
(3)若這些熱量恰好能供某氫能源公交車以140 kW的恒定功率勻速行駛5 min，則該氫能源公交車的效率是多少？
類型四　熱機效率的相關(guān)計算
8．某款戰(zhàn)斗機是由我國自主研制，它具備超音速巡航、電磁隱身、超機動性等優(yōu)異性能，該飛機的最大起飛質(zhì)量為28 t，最大飛行高度達20 000 m，最大航行速度達2 100 km/h，最大載油量為10 t，飛機航行時所受阻力大小與速度的關(guān)系見下表。已知完全燃燒時飛機燃油的能量轉(zhuǎn)化為機械能的效率為40%，飛機使用的航空燃油的熱值為5×107 J/kg，問：(g取10 N/kg)
速度v/(m·s－1) 100 200 300 400 500
阻力f/(×104 N) 0.3 1.2 2.7 4.8 7.5
(1)飛機的最大起飛重力為多少？
(2)當(dāng)飛機以400 m/s的速度勻速巡航時，飛機發(fā)動機的輸出功率為多少？
(3)飛機發(fā)動機完全燃燒7.5 t燃油時放出的熱量為多少？
(4)若飛機以500 m/s的速度巡航時，發(fā)動機內(nèi)有7.5 t燃油完全燃燒，飛機的飛行距離為多少？
9．如圖所示，一輛小轎車以15 m/s的速度沿平直路面勻速行駛60 km，受到的阻力是1 200 N。求此過程中：
(1)小轎車牽引力所做的功。
(2)小轎車牽引力做功的功率。
(3)此過程中小轎車牽引力所做的功，由效率為30%的汽油機來完成，則需要完全燃燒多少千克的汽油？(q汽油＝4×107 J/kg)專題訓(xùn)練(一)　熱學(xué)的綜合計算　
　　　　　　　　　　　　
類型一　計算物理量的比值
1．甲、乙兩金屬塊質(zhì)量之比為3∶2，比熱容之比為1∶3，甲、乙兩金屬塊降低的溫度之比為2∶1，放出相同的熱量之比是　1∶1　，將兩金屬塊質(zhì)量均減小一半，其比熱容之比為　1∶3　。
［變式訓(xùn)練］
甲、乙兩個物體，甲的質(zhì)量是乙的3倍，乙的比熱容是甲的，若它們吸收相同的熱量，它們的溫度變化之比是　1∶9　。
2． A、B兩杯液體質(zhì)量之比為3∶2，從熱源吸收相同熱量，溫度變化量之比為4∶3(無熱損失)，則A、B兩種液體的比熱容之比為　1∶2　。
類型二　熱平衡計算
3．A、B兩物體質(zhì)量相等，溫度均為10 ℃，甲、乙兩杯水質(zhì)量相等，溫度均為50 ℃。現(xiàn)將A放入甲杯，B放入乙杯，熱平衡后甲杯水溫降低了4 ℃，乙杯水溫降低了8 ℃，不考慮熱量的損耗，則A、B兩物體的比熱容之比為( A )
A．4∶9　　B．3∶5　　C．2∶3　　D．1∶2
4．寒冷的冬天，小明用熱水洗臉。某天早晨，小明打來一盆2 kg、溫度為85 ℃的熱水，然后向熱水中加入初溫為10 ℃的冷水，當(dāng)溫度穩(wěn)定后，水的溫度變?yōu)?0 ℃。不計熱量損失，求：［水的比熱容為4.2×103 J/(kg·℃)］
(1)熱水放出的熱量為多少？
(2)加入冷水的質(zhì)量為多少？
解：(1)質(zhì)量為2 kg、溫度為85 ℃的熱水，溫度變?yōu)?0 ℃，放出的熱量Q放＝cm熱Δt＝4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(85 ℃－40 ℃)＝3.78×105 J。
(2)不計熱量損失，冷水吸收的熱量等于熱水放出的熱量，即Q吸＝Q放＝3.78×105 J，根據(jù)Q吸＝cmΔt可得，加入冷水的質(zhì)量m冷＝＝3 kg。
5．某同學(xué)將一塊質(zhì)量是2 kg的金屬塊放入90 ℃的水中加熱足夠長時間后，迅速取出放入另一個裝有5 kg水的絕熱容器中，容器中水溫為38 ℃，放入金屬塊后水溫最終上升到40 ℃，不計熱量損失。［c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，c金屬＝0.875×103 J/(kg·℃)］求：
(1)金屬塊放出的熱量是多少？
(2)水吸收熱量多少？
(3)根據(jù)上述計算結(jié)果分析：金屬放出的熱量和水吸收熱量是否相等？造成的原因可能是什么？
解：(1)金屬塊放出的熱量Q放＝c金屬m(t1－t)＝0.875×103 J/(kg·℃)×2 kg×(90 ℃－40 ℃)＝8.75×104 J。
(2)水吸收的熱量Q吸＝c水m(t－t2)＝4.2×103 J/(kg·℃)×5 kg×(40 ℃－38 ℃)＝4.2×104 J。
(3)由以上計算可知，金屬塊放出的熱量大于水吸收熱量，造成這一現(xiàn)象的原因可能是在熱傳遞過程中有很大一部分熱量散發(fā)到空氣中，造成了熱量的損失。
類型三　內(nèi)能的轉(zhuǎn)移
6．某太陽能熱水器裝有100 kg初溫為20 ℃的冷水，經(jīng)過一天的太陽照射，水溫升高到65 ℃，則這些水吸收的熱量等于完全燃燒　0.45　m3天然氣所放出的熱量。［已知水的比熱容為4.2×103 J/(kg·℃)，天然氣的熱值為4.2×107 J/m3］
7．氫燃料具有清潔、效率高等優(yōu)點，被認(rèn)為是理想的能源之一，目前我國部分城市已有多批氫能源公交車投放使用。［已知c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q氫＝1.4×108 J/kg］
(1)質(zhì)量為0.6 kg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500 kg、溫度為15 ℃的水吸收，水升高的溫度是多少？
(3)若這些熱量恰好能供某氫能源公交車以140 kW的恒定功率勻速行駛5 min，則該氫能源公交車的效率是多少？
解：(1)0.6 kg的氫燃料完全燃燒放出的熱量Q放＝m氫q氫＝0.6 kg×1.4×108 J/kg＝8.4×107 J。
(2)由題意可知水吸收的熱量Q吸＝Q放＝8.4×107 J，由Q吸＝cmΔt得，水升高的溫度Δt＝＝40 ℃。
(3)公交車行駛5 min做的有用功W＝Pt＝140×103 W×5×60 s＝4.2×107 J；則氫能源公交車的效率η＝×100%＝×100%＝50%。
類型四　熱機效率的相關(guān)計算
8．某款戰(zhàn)斗機是由我國自主研制，它具備超音速巡航、電磁隱身、超機動性等優(yōu)異性能，該飛機的最大起飛質(zhì)量為28 t，最大飛行高度達20 000 m，最大航行速度達2 100 km/h，最大載油量為10 t，飛機航行時所受阻力大小與速度的關(guān)系見下表。已知完全燃燒時飛機燃油的能量轉(zhuǎn)化為機械能的效率為40%，飛機使用的航空燃油的熱值為5×107 J/kg，問：(g取10 N/kg)
速度v/(m·s－1) 100 200 300 400 500
阻力f/(×104 N) 0.3 1.2 2.7 4.8 7.5
(1)飛機的最大起飛重力為多少？
(2)當(dāng)飛機以400 m/s的速度勻速巡航時，飛機發(fā)動機的輸出功率為多少？
(3)飛機發(fā)動機完全燃燒7.5 t燃油時放出的熱量為多少？
(4)若飛機以500 m/s的速度巡航時，發(fā)動機內(nèi)有7.5 t燃油完全燃燒，飛機的飛行距離為多少？
解：(1)飛機的最大起飛重力G＝m總g＝2.8×104 kg×10 N/kg＝2.8×105 N。
(2)查表可知， 當(dāng)飛機以400 m/s的速度勻速巡航時阻力為4.8×104 N，飛機勻速巡航，故有F1＝f1＝4.8×104 N，飛機發(fā)動機的功率P＝F1v1＝4.8×104 N×400 m/s＝1.92×107 W。
(3)7.5 t燃油完全燃燒放出的熱量Q＝m油q＝7.5×103 kg×5×107 J/kg＝3.75×1011 J。
(4)W＝Qη＝3.75×1011 J×40%＝1.5×1011 J，當(dāng)飛機以500 m/s的速度巡航時，F(xiàn)2＝f2＝7.5×104 N，飛行的距離s＝＝2×106 m＝2×103 km。
9．如圖所示，一輛小轎車以15 m/s的速度沿平直路面勻速行駛60 km，受到的阻力是1 200 N。求此過程中：
(1)小轎車牽引力所做的功。
(2)小轎車牽引力做功的功率。
(3)此過程中小轎車牽引力所做的功，由效率為30%的汽油機來完成，則需要完全燃燒多少千克的汽油？(q汽油＝4×107 J/kg)
解：(1)小轎車沿平直路面勻速行駛，牽引力與阻力是一對平衡力，即F＝f＝1 200 N，則小轎車牽引力所做的功W＝Fs＝1 200 N×60×103 m＝7.2×107 J。
(2)小轎車以15 m/s的速度沿平直路面勻速行駛60 km，所用的時間t＝＝4 000 s，則小轎車牽引力做功的功率P＝＝1.8×104 W。
(3)根據(jù)η＝可知，汽油完全燃燒放出的熱量Q放＝＝2.4×108 J，汽油的質(zhì)量m＝＝6 kg。

展開更多......

收起↑