初中物理能量计算题

小华家使用的是天然气热水器，他尝试估测该热水器的效率，以核对铭牌上的数值是否准确。当只有该热水器使用天然气时，把 $50\mathit{kg}$的水从 ${20}^{°}\text{C}$加热到 ${54}^{°}\text{C}$，天然气表的示数由 $1365.05m^3$变为 $1365.17m^3$，已知水的比热容 $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}\right)$。天然气的热值 $q=7.0\times {10}^{7}J/m^3$．求：

（1）水吸收的热量；

（2）消耗的天然气完全燃烧放出的热量；

（3）该热水器的效率。

小明家新买了一个微波炉，他听人们讲利用微波炉对食物加热，不仅加热时间短，还具备加热效率高的特点。为了验证后一种说法，他决定借助电能表、手表、温度计等器材实际测量一下微波炉在高火挡烧水时的效率。
为此他查看了家中微波炉后面的铭牌，上面注明额定输入功率为1 000 W，他又查看了他家的单相电子电能表，上面注明3200 imp / kW·h(它表示每消耗电能1 kW·h，该电能表上面的发光二极管闪烁3 200次)。之后，他关闭其他所有家用电器，将体积为1L、温度为20°C的水放入微波炉并用高火开始加热，同时用钟表计时并记录电能表上面的发光二极管闪烁的次数，历时4 min，电能表上面的发光二极管闪烁了288次，此时取出并测得水的温度为76°C。则
（1）4分钟微波炉消耗的电能是多少？
（2）微波炉烧水时的效率是多少？（保留一位小数）

某家用电热水器铭牌上的部分参数如表所示。热水器注满水并加热，水温由20℃升高到80℃．求：

（1）水的质量是多少？（ρ_水＝1.0×10³kg/m³）

（2）水吸收的热量是多少？[水的比热容c_水＝4.2×10³J（kg•℃）]

（3）电热水器正常工作时，效率为84%，电热水器需要工作多少min才能使水温由20℃升高到80℃？

额定电压220V	电源频率50Hz
额定功率2000W	容量40L

电磁炉是一种高效、方便、卫生的新型灶具，为了研究电磁炉，小锋同学首先观察了家中的电能表，看到电能表的铭牌上标有“220V 10A”和“3000r/kW•h”字样．然后小锋关闭了家中其他用电器， 只把电磁炉接入电路中，将质量为3kg、初温25℃的水烧开，这个过程中电能表转盘转了900转。已知水的比热容是4.2×10³J/（kg•℃），当时气压为标准大气压．
求：（1）加热过程中水吸收的热量；
（2）电磁炉的消耗的电功多少J；
（3）电磁炉的热效率．

随着人们生活水平的曰益提高，小汽车越来越多地走进了百姓人家，一辆使用汽油为燃料的小汽车，以72km/h的速度在水平路面上匀速行驶时，汽车发动机功率20KW．若小汽车行驶的距离为10km，汽油的热值q＝4.6×10⁷J/kg，小汽车发动机的效率为25%．求小汽车在这段路程中：
（1）运动的时间；（2）发动机所做的功；（3）消耗汽油的质量．

某坦克重力为4×10⁵N，履带的着地面积为5m²。若坦克以20m/s的速度在平直的路面上匀速行驶10min，发动机的输出功率为900kW。试求：
（1）坦克静止在水平路面时，对路面的压强是多少？
（2）匀速行驶10min，坦克发动机所做的功是多少？
（3）匀速行驶时，坦克发动机的牵引力是多少？

一辆小轿车质量为1.8t，四个轮子与地面的总接触面积为1000cm²．小轿车在水平路面上做匀速直线运动，2.5h行驶了225km，该车的发动机的额定功率为20kw，（g＝10N/kg，q_汽油＝4.5×10⁷J/kg）求：

（1）小轿车静止时对地面的压强；

（2）轿车在这次行驶过程中受到的牵引力；

（3）若汽油完全燃烧产生的热量的25%转化为车运动时的机械能，则这次行驶中要消耗多少kg的汽油？

小东积极投入到“绿色环保、低碳出行”的新潮流中，他尽量减少驾驶机动车辆外出，坚持骑自行车上下班。小东和自行车的总质量是 $80\mathit{kg}$。当小东以 $5m/s$的速度在平直的公路上骑行时，自行车着地面积为 $0.01m^2$，所受阻力是其总重的0.02倍 $(g=10N/\mathit{kg})$。求：

（1）正常行驶的自行车对路面的压强；

（2）自行车行驶1000米动力所做的功；

（3）自行车行驶的功率。

水资源的缺乏越来越成为社会关注的热点，很多企业都通过污水处理来节约生产用水。我市某企业在生产系统中每使用100吨水，就有96.2吨来源于处理后的循环水，补充的水仅3.6吨，问：

（1）每使用100吨水，所补充新水的体积为多少？

（2）使用抽水机将这些补充的新水抽到比原来高10米的蓄水池中需用50秒，则抽水机对这些水所做功是多少？（g＝10N/kg）

（3）抽水机工作时两端的电压为380V，通过的电流为25A，则抽水机的效率是多少？

一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动，其ν﹣t图象如图所示，在第10s时速度达到20m/s，通过的路程为120m。求：

（1）在0～10s内汽车的平均速度；

（2）设汽车在行驶过程中所受阻力不变，大小为f＝4000N那么在10～20s内汽车发动机产生的牵引力所做的功是多少焦耳？

（3）若发动机的转化效率为80%，则10～20s内燃烧了多少千克汽油？（已知汽油的热值大约为5×10 ⁷J/kg）。

某物理兴趣小组的同学，用煤炉给l0kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在6min内完全燃烧了2kg的煤，水的比热容为4.2×10³J／(kg·℃)，煤的热值约为3×10⁷ J／kg。求：

(1)煤完全燃烧产生的热量：
(2)经过6min时间加热，水所吸收的热量；
(3)煤炉烧水时的热效率。

空难事故发生后，为了找到事故原因，救援人员到现场后，总会寻找被誉为“空难见证人”的黑匣子。某架飞机的黑匣子质量 $30\mathit{kg}$，是一个长 $0.5m$，宽 $0.1m$，高 $0.2m$的长方体，现沉在距海面 $30m$的海底（黑匣子未与海底紧密接触），搜救人员将其匀速托出海面后依然完好，为破解事故真相提供了最有力的证据。根据以上信息请计算 $({\rho }_{\mathit{海水}}$近似取 $1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$

（1）黑匣子在海底时下表面受海水的压强是多少？

（2）黑匣子在海水中浸没时受到的浮力是多大？

（3）搜救人员在海水中托起黑匣子上升到上表面与海平面相平做了多少功？

2020年是全面建成小康社会目标的实现之年，乡亲们淘汰了柴炉，改用了清洁干净的液化天然气炉。

（1）要将2kg初温为20℃的一壶水恰好加热到100℃，需要吸收多少热量？

（2）若液化天然气炉完全燃烧天然气放出的热量有40%被水吸收，烧开这壶水需要燃烧多少立方米天然气？[天然气热值为4.2×10 ⁷J/m ³，水的比热容为4.2×10 ³J/（kg•℃）]

如图所示是某款电热水壶及相关信息表。现在该水壶内装入1L、初温为20℃的水，放置在水平桌面上。接通电源使其正常工作，在标准大气压下将水烧开。求：

额定功率	1000W
自重	5N
与桌面接触面积	200cm ^2

（1）装入水后水壶对桌面的压强；

（2）水吸收的热量；

（3）此电热水壶在额定电压下正常工作7min可将1L水烧开，试计算该电热水壶的加热效率。[c _水＝4.2×10 ³J/（kg•℃），g＝10N/kg]

如图所示，某施工队利用滑轮组从水中提取物体，上升过程中物体始终不接触水底。已知物体质量为 $4t$，体积为 $1m^3$。 $\left(g=10N/\mathit{kg},{\rho }_{水}=1\times {10}^3\mathit{kg}/m^3\right)$

（1）物体完全浸没在水中时，求物体所受浮力的大小；

（2）物体下表面与水面距离为 $3m$时，求物体下表面所受水的压强；

（3）若不计动滑轮的自重、绳重和摩擦，当浸没在水中的物体被匀速提升时，求电动机对绳子的拉力；

（4）物体离开水面后，在电动机作用下匀速上升，若电动机功率为 $9\mathit{kW}$、对绳子的拉力为 $1.5\times {10}^{4}N$，求物体上升的速度和滑轮组的机械效率（机械效率精确到 $0.1\%)$。