热学计算题(含答案)

类型三：利用热量公式计算在冬天为使房间里保持一定的温度，每小时要供给4.2×106焦的热量，若进入散热器中水的温度是80℃，从散热器流出的水的温度是72℃，问每小时要供给散热器多少80℃的水？【分析与解答】可利用公式Q放=Cm(t0-t)变形为：)(0ttCQm放求出m。解：Q放=Cm(t0-t))kg()(..)tt(CQm125728010241024360放变式1：利用热量公式计算质量为0.5千克的铝壶里装了2千克的水。初温度为20℃，如果它吸收了265.2×103焦的热量，温度可升高到多少摄氏度？[铝比热容为0.88×103焦/（千克·℃）]【分析与解答】解此类题目的关键是如何确定容器的初温和末温，只要用容器盛液体加热或冷却，容器的初温和末温与液体的初温和末温相同。本题参与吸热物体分别为水和铝壶，它们初温相同，末温也相同可利用公式Q吸=Cm(t-t0)变形后求末温度。解：Q=Q铝+Q水=C铝m铝(t-t0)+C水m水(t-t0)得CtmCmCQt50205.01088.02102.4102.2653330水水铝铝变式2：利用热量公式计算小明家新安装了一台容积为0.5m3的太阳能热水器，加满水后，经过4h阳光的照射，水温由原来的20℃升高到了40℃．问：在这4h内水吸收了多少热量?若这些热量由效率为20％的火炉燃烧焦炭来提供，则需要燃烧多少千克焦炭?[水的比热容c水＝4.2×103J/(kg·℃)、焦炭的热值g＝3.0×107J/kg]【分析与解答】太阳能热水器内水的质量m＝ρV＝1.0×103kg/m3×0.5m3＝500kg需要吸收的热量：Q吸＝cm△t＝4.2×103J/(kg·℃)×500m3×(40℃－20℃)＝4.2×107J焦炭放出的热量Q放＝m炭·q火炉的转化效率：774.2103.010/QJQmJkg吸放炭774.210720%3.010/JmkgJkg炭则需要燃烧7kg千克焦炭变式3：利用热量公式计算(新加)有一款太阳能热水器，铭牌上的部分参数如右表所示.将它安装在阳光充足的水平台面上，并送满水.(1)晴天平均每平方米的面积上，每小时接收的太阳能约为2.8×106J.若该热水器接受太阳能的有效面积为1.5m2，每天日照时间按8h计算，则它一天中接收的太阳能（E）约为多少？若这些太阳能有60%被热水器中的水吸收，则可使水温升高多少？[c水=4.2×103J/(kg·℃)](2)若该热水器一天中接收的太阳能，由燃烧煤气(热值q=4.2×107J/kg)来获得，则需要完全燃烧多少千克煤气？(3)请你：①从能源和可持续发展的角度,说出提倡开发利用太阳能的两点主要理由；②说出当前在利用太阳能方面所面临的某一主要困难（可从自然因素或技术因素等方面思考）.【分析与解答】本题从新能源、环境保护的现实问题出发，对太阳能、化石燃料（化学能燃烧获得内能）的放热Q＝mq、生活用热水加热Q=cm△t进行了考查。（1）E=2.8×106×1.5×8J=3.36×107JQ吸=ηE=60%×3.36×106J=2.016×106J由Q吸=cmΔt得:632.01610J=cm4.210J/(kg80Qtkg吸℃）=60℃（2）Q放=mq77E3.3610J=80qq4.210J/kgQmkg吸(3)①利用太阳能可节约化石类能源（或“减少煤、石油等化石类能源的消耗”、或“节约能源”）；减少环境污染（或“减少污染”、“无污染”）②受天气影响（或“受夜晚影响”）；或转换效率低，或提供的功率小类型四：利用热量公式进行比例计算铜的比热容是铝的比热容的3倍，现有质量相等的铜块和铝块，如果供给它们的热量一样，铜块温度升高的度数是铝块温度升高度数的几倍？【分析与解答】此题是运用公式Q=Cm△t中四个物理量中只要知道任意三个量的关系就可以求出另外一量的关系。解题时采用比例式最基本的方法是求哪个物理量的比就由热量公式导出哪个物理量的表达式，然后相比，利用已知关系，将比例式化简。解：从题中可知，13CC铝铜m铜=m铝Q吸铜=Q吸铝从Q=Cm△t型号JL—88水容量/L80自身质量/kg40得△t=CmQ则：31CCmCQmCQtt铜铝铝铝铝铜铜铜铝铜变式1：利用热量公式进行比例计算（已更新）甲、乙二物体的质量之比为2：1，吸收的热量之比是4：3，它们升高的温度之比是1：3，则甲、乙两种物质的比热之比是。【分析与解答】因比热tmQC/吸，可以把Q1：Q2=4：3，m1：m1=2：1，Δt1：Δt2=1：3代入公式进行计算，得出C1：C2=2：1。另一种解法。因2......1......22221111tmCQtmCQ（1）/（2）得21212121ttmmCCQQ代入数据31123421CC得1221CC类型四：热学综合计算（热平衡的问题已经删除，已更换为2005中考的新题，热量与电的综合计算已在电学部分）地热资源越来越被人们所重视,并得到广泛利用,例如,广西某地的温泉很早就被开发和利用.若该处地下热水每日开采量为3×105Kg,平均水温为66℃.问(1)如果改用锅炉燃烧无烟煤来供给热水,则每日将等量的冷水由16℃加热到66℃,水需要吸收多少热量?(2)若无烟煤完全燃烧放出的热量全部被水吸收,则每日需要多少无烟煤?[已知水的比热容为4.2×103J/(Kg·℃),无烟煤的热值为3.4×107J/Kg]【分析与解答】(1)Q吸＝cm(t-t0)=4.2×103×3×105×(66－16)J=6.3×1010J(2)Q放=qm=Q吸10376.310=kg=1.8510kgq2.410Qm吸变式1：热学综合计算用煤气灶既方便又环保．一般的煤气灶正常工作时，15分钟可使4千克、23℃的水沸腾，该城市水的沸点为93℃．求：（1）水吸收的热量；（2）若煤气灶放出的热量65%被水吸收，煤气灶实际放出的热量．【分析与解答】（1）吸Q＝cm△t＝4.2×103焦/（千克·℃）×4千克×70℃≈1.2×106焦（2）放吸QQ＝65%放Q＝661.210=1.841065%65%Q吸焦变式2：热学综合计算先阅读下面材料，然后回答问题：地热资源是目前全球倡导的绿色安全资源，它不受昼夜和季节变化的限制，不仅可为人们生活供热，还可以用于旅游、温泉保健、养殖热带鱼等．（1)李强同学家每天用的热水若全部按50℃的热水计算，若将50kg的水从10℃加热到，50℃需要吸收多少热量？已知水的比热容是4.2x103J／（kg·℃）．(2)若李强家用额定功率为1500W的电热水器烧水，在正常工作状态下烧热(1)问中的这些水需要多长时间？(3)若用效率为50%的煤气炉烧水，烧热(1)问中的这些水需要多少m3煤气？（煤气的热值是3．9×107J/m3）【分析与解答】（1）Q=cm(t－t0)=4.2×103×50×(50－10)J=8.4×106J(2)63W8.410t=s=5.610sp1500(或93.3min；或1.56h)(3)Q=qV×50%所以：637Q8.410V==0.43mq50%3.91050%变式3：热学综合计算物理兴趣小组的同学们做了这样的实验：取500g水放在烧杯中，测得水的温度为20℃，然后点燃酒精灯给烧杯加热，并将温度计插在水中，观察水温的变化，当温度计的示数恰为70℃时，消耗了10g酒精.［水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)（1（2）有的同学试图用水吸收的热量来计算酒精的热值.请你回答这种做法是否可以？并说明理由.【分析与解答】（1）Q=cm(t－t0)=4.2×103×0.5×(70－20)J=1.05×105J（2）假设燃烧10g酒精完全燃烧，并且燃烧时所放出的热量全部被水吸收，则q=57Q1.0510==1.0510J/kgm0.01但实际燃烧时，酒精所放出的热并没有被水全部吸收，同时酒精也并不能够做到完全燃烧，上面所计算出的酒精热值将比实际偏小。所以该同学利用这种方法来计算酒精的热值是不妥的。类型五：热量公式与函数图像综合某液体和水的质量相同、初温相同，每分钟吸收的热量均为1260J，根据图中的图象计算：该液体的比热为多少？该液体的质量为多少？【分析与解答】该图象反映的是液体和水吸热后温度升高的过程，横坐标表示时间，纵坐标表示温度。由图象可知，水温12分钟升高了30℃，而某种液体温度升高为50℃。列吸热方程，用比例法求解，具体如下：（1）由图象可知，水和某液体每分钟温度的变化分别为△t水=2.5℃/min；△t液=256℃/min；水和某液体每分钟吸热为Q水=c水m水△t水；Q液=c液m液△t液；由于Q水=Q液m水=m液，所以解得（2）液体质量【解题方法归纳与提升】解图像类类型的题目上，首先应弄清图像中横坐标，纵坐标表示的是什么物理量，分析出图像中包含的物理过程，图像的物理意义，物理量间满足什么函数关系，然后才能正确解题。部分同学由于对相关学科间的知识迁移能力较弱，不能把数学上的有关知识运用到物理解题中来，因此在解题时感到无从下手，找不到恰当的解题方法，出现错误的情况。20．小明的爸爸从商店买回一只电磁炉，并赠送一只可放在上面加热的水壶，该水壶的质量0.8kg，正常使用最多可盛2.5L水，底面积2×10-3m2。当这只壶正常使用时，（1）该水壶最多可以盛多少kg的水？（2）在盛最多的水时，在标准大气压下将这一壶水从20℃加热到沸腾，水至少需要吸收多少热量？（水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），1L=1×10-3m3)