初中物理热传递改变物体内能计算题

近几年，国家特别注重“三农”问题，在新农村建设中解决农村能源问题重要的方法是沼气的生产和使用。沼气生产主要是利用人、畜（禽）粪便,稻草,杂草,玉米高粱秆作为原料,在沼气池里经发酵后生成。据调查,一个五口之家,每天煮饭炒菜、热水洗澡需要消耗沼气0.6m³,那么这些沼气完全燃烧产生的热量是多少？（沼气的热值约为8.4×10⁷J/m³,）。若有30%热量被水吸收,能把多少千克40℃的水烧开?假设当时的大气压为一个标准大气压，水的比热容为4.2×10³J/（kg.℃） 。推广使用沼气对新农村建设有什么好处?（至少讲一点）。

晓欣同学看到一些小汽车的尾部都标有“0.8”、“1.6”、“1.8”或“2.0”等字样，他上网查询得知这是汽车发动机“排气量”的数值．所谓排气量就是发动机气缸的工作容积，是指所有气缸内活塞从下止点到达上止点所扫过的容积之和．一般情况下发动机的“排气量”越大，功率越大．汽车发动机每一个工作循环要经历四个冲程，带动曲轴转动2周．现有一辆小轿车发动机排气量为1.8L，最大功率为74kW，当该发动机以最大功率工作时，曲轴的转速为5200r/min．汽油机工作时的最佳空燃比（即空气和燃油的质量比）为14：1，压缩比是10（即气缸总容积与燃烧室容积的比值），若发动机在最大功率时汽油和空气的混合密度为1.35kg/m³，汽油的热值为4.6×10⁷J/kg、密度为0.71×10³kg/m³．请计算：
（1）这台发动机在最大功率时的热机效率．
（2）发动机在最大功率时，汽车的最高时速为175km/h，计算在此情况下汽车每百公里油耗为多少升？

现代社会，“变废为宝”已成为节约能源的重要途径，例如“填埋”和“焚烧”垃圾都可发电，这样既处理了垃圾，又起到了节能减排的效果．经研究表明每焚烧1t垃圾可发电8.1×10⁸ J．请同学们计算一下1t垃圾发电产生的这些能量
（1）相当于完全燃烧多少kg的汽油放出的热量？（汽油的热值q=3×10⁷ J/kg）
（2）可使效率为30%的汽车匀速前进多少km？（汽车匀速前进受到的摩擦力f=648N）
（3）如果这些能量全部被水吸收，可将多少kg 10℃的水烧开？[c_水=4.2×10³ J/（kg•℃）在一个标准大气压下．结果保留整数]．

物理科研小组的同学做了下面的实验，取500g水放在烧杯中，测得水的温度为20℃，然后点燃酒精灯通过石棉网给烧杯里水加热，并将温度计插在水中观察水温的变化，当温度计的示数为70℃时，装有10g的酒精刚好烧完。（C_水=4.2×10³J/（Kg·℃））
(1)计算：实验中水吸收了多少热量？
(2)有的同学试图用水吸收的热量来计算酒精的热值，请你分析这种做法是否可行？
(3)如果从资料中查出酒精的热值，请计算出此次实验中的热效率？

一个电热器对某液体加热，如图所示是液体的温度随时间变化的图象(设电热器提供的热量全部被液体所吸收)。液体体积为1.5L，密度为0.8×10³kg/m³,则

(1) 该液体的质量为多少kg.？
(2) 由图可知，在5min时间内，液体的温度升高了多少℃？
(3) 若在5min时间内液体吸收的热量是6.3×10⁴J，则液体的比热容是多少？。

学习了热学知识后，小宇通过实验得知，用电热壶将20℃、15Kg的水加热到100℃，需要1.05元电费；用液化气灶做同样的实验，则需要消耗0.42元的液化气。已知水的比热C_水=4.2×10³J/Kg℃。
(1)如果使用煤炉做同样的实验，已知煤炉燃烧所用无烟煤的热值为3.4×10⁷J/Kg，假设煤炉的热能利用率为20%，无烟煤的价格是0.34元/Kg，则需花费多少钱？
(2)煤炉的热能利用率仅为20%，请分析无烟煤炉效率低的原因是什么？
(3)如果某地区可以同时提供电、液化气和煤，从经济和环保等角度综合分析，你会建议使用哪种燃料？请阐明理由

武汉等地生产的混合动力汽车曾服务于北京奥运。混合动力汽车启动时，内燃机并不工作，蓄电池通过某种方式向车轮输送能量；当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，也可以同时给蓄电池充电；当车辆需要全力加速时，内燃机和蓄电池还可以同时向车轮输送能量。
（1）根据以上描述，混合动力汽车高速行驶或蓄电池储存电能过低时的主要能量转化过程为：燃料的化学能转化为蓄电池储存的      能和汽车行驶的      能。
（2）图表是某台混合动力汽车所用的镍氢蓄电池组的部分参数，试求该蓄电池组最多可储存多少电能。

电压/v	300
功率/w	30
容量/Ah	100
质量/kg	320

 
（3）测试人员驾驶该车在平直公路上匀速行驶0.5h ，观察仪表盘，发现这段时间内汽车内燃机消耗燃油4.475kg，车速为50km/h，蓄电池组储存的电能由最大值的60%增加到80%。从汽车使用技术手册中，测试人员发现该车使用的燃油的热值为4.0×10⁷J/kg，汽车行驶时所受阻力 f和车速V的关系如右图所示。试计算该汽车内燃机的效率（不计内燃机外机械传动及充电过程中的能量损失）。

图所示的装置很有创意——它将比较耗水的洗衣机和同样耗水但不太讲究水质的马桶连在一起：上部是洗衣机（有关技术参数见铭牌），下部是马桶，中间设有贮水箱．洗衣机还设有加热功能，洗涤前先将水加热到适宜温度，可以提高洗涤效果。

××滚筒式洗衣机
电压/V	220
洗衣功率/W	200
脱水功率/W	330
最大洗涤容量/kg	5
水加热功率/W	2000

 
（1）冲一次马桶需要5L水，若一次洗衣服用的总水量是50kg，则可供冲马桶几次?
（2）求脱水时的正常工作电流
（3）某次洗衣时，首次进水量为15kg，正常加熟15min水温达到设定要求。求:
①加热过程消耗的电能；
②若加热时电能的80％转化为水的内能，求水升高的温度．[c_水=4.2× l0³J／(kg·℃)，g取10N/kg]

鸡蛋的营养丰富、味道鲜美，深受人们喜爱。小明家新买了一个煮蛋器，其外观如图所示。该煮蛋器一次可煮6只鸡蛋，铭牌如图所示。某次，妈妈将6只质量均为50g的鸡蛋装入煮蛋器，通电3min后，妈妈断开电源，再过2min，妈妈从煮蛋器中取出鸡蛋，小明发现，鸡蛋已经完全煮熟了。则：

创新牌煮蛋器
型号	2010A
额定电压	220V
额定功率	350W
净重	0.2kg
防触电类型	一级

 

（1）本次煮鸡蛋的过程中，共用电多少焦？
（2）若鸡蛋的初温为20℃，煮蛋器中水的沸点为100℃，则本次煮鸡蛋的过程中鸡蛋吸收的热量的多少？该煮蛋器煮鸡蛋的效率为多大？[鸡蛋的比热容取2.1×10³J/(kg·℃)]
（3）妈妈为什么在鸡蛋煮了3min后再断电2min，然后再从煮蛋器中取出鸡蛋？说说你的看法。（说一点即可）

小明学习了热学的有关知识后，他想估算一下自己家每天烧水、做饭需要的热量，于是小明仔细记录了他家每天烧水、煮饭、炒菜需要的时间，并把它折算成烧水时间，相当于每天将30 kg 20 ℃的水烧开(一个标准大气压下)。
(1)小明家每天烧水做饭需要多少热量？
(2)如果普通煤的燃烧值为3×10⁷ J/kg，从理论上讲小明家每天烧水做饭至少需要多少千克的煤？
(3)小明家实际平均每天需要烧4块蜂窝煤，按每块蜂窝煤含煤0.5 kg算，他家每天实际用煤2 kg，请你帮小明计算出他家煤炉的效率？

小明家安装了燃气热水器。已知水进入热水器前的温度是10℃，洗澡时热水器输出热水的温度设定为40℃；水的密度ρ_水=1.0×10³Kg／m³，水的比热容C_水=4.2×10³J／（kg·℃），如果小明洗一次澡用热水0.04．（天然气的热值q=4×10⁷J／）
求：（1）所用热水的质量为多少?
（2）水从热水器中吸收多少热量?
（3）若天然气完全燃烧释放热量的70％被水吸收，需要消耗多少的天然气?

海洋与人类密切相关，如何更好地利用和保护海洋成为科学家研究的课题．（1）许多深海海底附近存在热液区，由于受地球内部高温岩浆的加热作用，这些区域的海水温度可以高达90℃．这种改变海水内能的方法是　  　．
（2）在海底热液中溶有一些矿物质，冷却热液，这些矿物质就会不断结晶析出．由此可知，这些矿物质的溶解度随着温度的降低而　 　．
（3）科学家常用带有无线电转播器的浮筒对海洋进行观测（如图）．这种浮筒漂浮在海水中时，排开海水的体积为0.1米³，则它受到海水的浮力是多少牛？（写出计算过程，海水的密度取1.03×10³千克/米³，g取10牛/千克）

空气流动形成风，风能够发电．风力发电机是将风能（气流的动能）转化为电能的装置，其主要部件包括风轮机、齿轮箱、发电机等（如图所示）．风力发电时，风轮机叶片受到风力的推动后转动，从而带动发电机发电．某地的一台风力发电机，其风轮正面迎风，当风速为8m/s时，每秒钟流向叶片旋转面积的空气质量是7200kg，该地的空气密度是1.2kg/m³．已知空气动能与空气质量成正比，且1kg空气在不同的速度（V）时的动能（E）如下表所示．

E（J）	2	8	18	32	50
V（m/s）	2	4	6	8	10

 
（1）当风速为8m/s时,每秒钟通过叶片旋转面积的空气体积是多少立方米？若煤的热值3.2×10⁷J/kg，那么这样的一台风力发电机在1h内获得的风能与完全燃烧多少千克的煤所产生的内能相当？
（2）当风速为10m/s时，1s钟流向叶片旋转面积的空气质量是多少千克？若在这种情况下，风力发电机能对外提供5.4×10⁴ J的电能，那么这台风力发电机的风能转化为电能的效率是多少？
（3）科学家认为，理想空气发电厂应建立在海拔4600m到10000m的空中，其原因是什么？

小明家新安装了一台电热水器，电热水器的铭牌如图所示。若自来水的温度是
10℃，充满水后，小明将调温开关打开，接通电源，加热指示灯亮；达到设定温度时，加
热指示灯熄灭，热水器中的水一共吸收1.155×10⁷J热量。请你帮助小明回答下列问题：

（1）若不考虑能量损失，从接通电源到指示灯熄灭需要多少时间？
（2）若实际经过2h30min指示灯才熄灭，则热水器的效率是多少？

用天然气灶烧水，燃烧0.5m³的天然气，使100kg的水从20℃升高到70℃。已知水的比热容为c="4" .2×10³J/（kg•℃），天然气的热值为q=7.0×10⁷J/m³。求：
（1）0.5m³天然气完全燃烧放出的热量Q_放；
（2）水吸收的热量Q_吸；
（3）燃气灶的效率η。