初中物理热量的计算试题

近年来，宜昌市着力打造生态能源示范村，新增太阳能热水器4000多台。如图所示某太阳能热水器接收太阳能的有效面积为 $3m^2$，假设某天有效光照时间为 $6h$，每平方米太阳的平均辐射功率为 $2.4\times {10}^{6}J/h$，将热水器内初温为 ${15}^{°}\text{C}$的水温度升高到 ${70}^{°}\text{C}$．（太阳能热水器的工作效率为 $50\%)$

（1）家用燃气热水器的工作效率为 $60\%$，把相同质量的水从 ${15}^{°}\text{C}$加热到 ${70}^{°}\text{C}$，使用太阳能热水器可节约多少千克液化石油气？（液化石油气的热值为 $4\times {10}^{7}J/\mathit{kg})$

（2）人们利用太阳能，除了转化为内能之外，还有“光电转换”，即利用　　将太阳能转化为电能；还有“光化转换”，即通过　　将太阳能转化为化学能。

图1是小亮家某品牌小厨宝（小体积快速电热水器）。某次正常加热工作中，其内胆装有 $5L$ 的水，胆内水的温度随时间变化的图像如图2所示。已知小厨宝正常工作时的电压为 $220V$ ，额定功率为 $2200W$ ，水的比热容为 $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$ 。问：

（1）该小厨宝内胆装有水的质量为 　　 $\mathit{kg}$ ；

（2）由图象可知，加热 $5\mathit{min}$ ，水温升高了 　　 ${}^{°}\text{C}$ ，吸收的热量为 　　 $J$ ；

（3）本次加热小厨宝消耗了 　　 $J$ 的电能，该小厨宝的发热电阻阻值为多少？

随州的冬季不像北方有集中供暖，所以本地居民常选用一些小型电暖器越冬。如图甲电暖器有“高温、中温、低温”三档，铭牌见下表 $($ “中温”档功率空出），其电路原理如图乙， $S$是自我保护开关，当电暖器倾倒时 $S$自动断开，切断电源保证安全。当 $S$、 $S_1$闭合， $S_2$断开时电暖器为“低温”档。 $(R_1>R_2)$

$\mathit{XX}$牌电暖器
额定电压		$220V$
额定功率	低温挡	$440W$
	中温挡
	高温挡	$1650W$
频率		$50\mathit{Hz}$

求：（1） $R_1$的阻值；

（2）“中温”档正常工作时电路中的电流；

（3）若室内空气质量为 $50\mathit{kg}$，用该电暖器的“高温”档正常工作 $10\mathit{min}$，放出热量的 $50\%$被室内空气吸收，那么可使室内气温升高多少？（假设空气的比热容为 $1.1\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right))$

如图是小宇家的电子式电能表。有一天他洗澡，关闭了家里其它用电器，只让家里标有“ $2000W$”的电热淋浴器正常工作，发现电能表指示灯闪烁了 $600\mathit{imp}$时。淋浴器内满箱水温从 ${23}^{°}\text{C}$升高到 ${43}^{°}\text{C}$，则消耗的电能是　　 $\mathit{kW}·ℎ$，通电时间是　　 $\mathit{min}$；如果水吸收的这些热由完全燃烧 $0.021m^3$的天然气提供 $(q_{\mathit{天然气}}=4.0\times {10}^{7}J/m^3{C}_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$不计热量的损失）；水箱内水的质量是　　 $\mathit{kg}$；水箱内水内能的改变是通过　　实现的；在用电吹风吹干头发时，发现吹热风比吹冷风更容易让头发变干，这是由于　　。

用如图所示的装置探究水沸腾时温度变化的特点。烧杯内水的质量为 $0.1\mathit{kg}$，大气压为标准大气压。

（1）当水沸腾后持续加热，仔细观察发现烧杯内的水开始减少，温度计的示数　　（选填“增大”“减小”或“不变” $)$。

（2）假设在水沸腾前烧杯内水的质量保持不变。水温从 ${70}^{°}\text{C}$上升到 ${90}^{°}\text{C}$的过程中，烧杯内的水吸收的热量为　　 $J$。

关于热现象下列说法正确的是 $($ 　　 $)$

A．	温度相同的物体，其内能的大小一定相同
B．	熔点越高的物体，熔化时吸收的热量越多
C．	物体的内能减小，一定是对外做了功
D．	物体吸收热量，温度不一定升高

为了保护环境，我们应大力提倡使用清洁能源。现要将 $20\mathit{kg}$的水从 ${16}^{°}\text{C}$加热到 ${50}^{°}\text{C}$，如果使用效率为 $85\%$的电热水器，需要耗电　　 $\mathit{kW}·h$；如果使用热效率为 $80\%$的天然气热水器，需要消耗　　 $m^3$天然气。已知水的比热容为 $4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$，天然气的热值为 $3.2\times {10}^{7}J/m^3$（结果均保留到小数点后2位）。

有一个电热水壶，其铭牌数据如表所示。在1个标准大气压下，它在额定电压下加热 $7\mathit{min}$刚好把质量为 $1\mathit{kg}$、初温为 ${20}^{°}\text{C}$的水烧开。 $[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$，电热丝的阻值保持不变 $]$求：

额定电压	$220V$
额定功率	$1000W$
频率	$50\mathit{Hz}$

（1）水吸收的热量是多少？

（2）电热水壶在 $7\mathit{min}$内所消耗的电能是多少？

（3）由于现在是用电高峰，电网中的实际电压为 $198V$，要把同样一壶水烧开，若电热水壶的热效率不变，则需要加热多少秒？（计算结果保留到整数）

将一个电热水器单独接在清零的计量插座上工作 $2h$ ，屏幕显示如图所示，已知电费单价为0.5元 $/\mathit{kW}\cdot h$ ，电热水器的功率为 　　 $W$ ；若该时间内消耗的电能全部给 $40\mathit{kg}$ 的水加热（水未沸腾），则水温升高 　　 ${}^{°}\text{C}$ 。

$\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$

小华家里用的是天然气灶，他尝试估测该灶的效率。小华用容量为的水壶装满水，水的初温是，然后将水烧开。烧水前天然气表的示数是，水刚烧开时天然气表的示数变为，天然气的热值为，水的比热容，当地大气压为标准大气压。求：

（1）水吸收的热量（不计水的热量损失）；

（2）天然气完全燃烧放出的热量；

（3）天然气灶的效率。

如图所示，小明在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小团硝化棉，用力将活塞迅速下压，棉花被点燃，此过程的能量转化方式与柴油机的 　    　冲程相同。小明参加了一次长跑，身体消耗的能量约为8.4×10 ⁶J，这些能量相当于完全燃烧 　    　m ³的天然气，若天然气完全燃烧放出的热量有50%被水吸收，则在标准大气压下这些热量可将 　    　kg20℃的水烧开。（c _水＝4.2×10 ³J/（kg•℃）；q _天然气＝4×10 ⁷J/m ³）

某电热水壶加热电阻丝的阻值为 $22\Omega$，通电后流过电阻丝的电流为 $10A$，电热水壶加热时的功率为 　　 $W$；若加热时有 $84\%$的热量被水吸收，则壶内 $1\mathit{kg}$水的温度由 ${34}^{°}\text{C}$加热到 ${100}^{°}\text{C}$所需要的时间为 　　 $s[$已知 $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)]$。

根据能量转化与守恒定律，在与外界没有热传递的条件下，物体内能的增加量与外界对物体做功多少相等。为了验证此规律，某兴趣小组设计了如图所示的实验，在容器里装一定质量的水，中间装上带有叶片的转轴，转轴上绕上绳子，绳子另一端通过滑轮与一重物相连，当重物下降时，绳子拉动转轴转动，带动叶片旋转，使容器里的水温度升高，结合水的比热计算出水中增加的内能。以此验证水的内能增加量与重物的重力做功多少是否相等。

（1）为了完成此实验，除已提供质量的电子天平外，还需要的测量工具有　　。

（2）兴趣小组在实验过程中发现，水内能的增加量小于重物做功的大小，请写出造成这种现象的一种原因　　。

（3）改进实验后，获得那如表数据，规律得到验证。

实验序号	重物质量（千克）	下降高度（米 $)$	升高温度 ${(}^{°}\text{C})$
1	20	5	0.5
2	20	10	1.0
3	20	15	1.5
4	10	10	0.5
5	30	10	1.5
6	40	10	2.0

若使容器内相同质量水的温度升高 ${2.5}^{°}\text{C}$，则25千克的重物需下降　　米。

小李家使用的燃气热水器，将 $30\mathit{kg}$的水从 ${20}^{°}\text{C}$加热到 ${45}^{°}\text{C}$，消耗了 $0.15m^3$的天然气。已知水的比热容为 $4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$，天然气的热值为 $4\times {10}^{7}J/m^3$，则下列与该过程有关的计算结果和分析正确的是 $($　　 $)$

A．水吸收的热量与水的末温成正比

B．水吸收的热量是 $3.15\times {10}^{5}J$

C．热水器的能量转化效率是 $52.5\%$

D．热水器的能量转化效率与环境温度无关

国家提倡节能减排，各地“煤改气”正在积极进行，某同学计算他家天然气烧水的热效率，将 $2\mathit{kg}$的水倒入烧水壶中，并测出水温为 ${20}^{°}\text{C}$，在一个标准大气压下，把水刚加热到 ${100}^{°}\text{C}$时，测出消耗天然气 $0.048m^3$，已知水的比热容 $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}\right)$，天然气热值约为 $q=4.0\times {10}^{7}J/m^3$。

求：（1）将这些水烧开，需吸收多少热量；

（2）在这种情况下，燃烧的天然气放出了多少热量；

（3）他家天然气灶的效率。