初中物理热量的计算试题

用天然气烧水，水烧沸腾时，壶盖不断向上跳动，此过程中能量转化与四冲程汽油机的　　冲程的能量转化相同；在标准大气压下用天然气把 $3\mathit{kg}$的水从 ${20}^{°}\text{C}$加热至刚沸腾时，水吸收了　　 $J$的热量。 $\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$

如图所示是一种新能源 $--$可燃冰，2017年5月18日，我国在南海开采可燃冰获得成功！ $1m^3$可燃冰可分解释放约 $168m^3$的天然气。可燃冰属于　　（选填“可“或“不可” $)$再生能源。完全燃烧 $168m^3$的天然气可以释放的热量为　　 $J$，若这些热量全部被水吸收，可以将质量为　　 $t$的水由 ${20}^{°}\text{C}$加热到 ${70}^{\circ }\text{C}}[q_{\mathit{天然气}}=4\times {10}^{7}J/m^3$， $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)]$。

在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中，烧杯中加入 $200g$的水，测得初始温度为 ${45}^{°}\text{C}$．如图所示，用酒精灯加热一段时间后温度计的示数为　        　 ${}^{°}\text{C}$，则水吸收的热量为　       　 $J$，这些热量相当于完全燃烧　        　 $g$酒精放出的热量。（水的比热容 $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}\right)$，酒精热值 $q=3.0\times {10}^{7}J/\mathit{kg})$

如图（a）所示是 $\mathit{HG}2004$家用蒸汽电熨斗的示意图和铭牌，使用时储水器中的水滴入气室，加热的铁质底板使水迅速汽化变成蒸汽，从底板喷出。

额定电压	$220V$	功能	汽烫、干烫
额定频率	$50\mathit{Hz}$	蒸汽方式	滴下式
底板面积	$160c{m}^2$	质量	$1.6\mathit{kg}$
额定功率	$1100W$	放置方式	自立式

（1）求电熨斗正常工作时的电流。

（2）熨烫前（未加水），电熨斗自然平放在衣服上，求它对衣服的压强。

（3）汽熨前先预热，使底板的温度从 ${20}^{°}\text{C}$升高到 ${220}^{°}\text{C}$，温控开关自动断开。已知底板的质量为 $1\mathit{kg}$，铁的比热容为 $0.46\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$，求预热过程底板吸收的热量。

（4）汽熨时，滴汽室的水汽化带走热量，当底板温度降到 ${190}^{°}\text{C}$时，温控开关自动闭合，当加热到 ${220}^{°}\text{C}$时又断开，如此反复，若蒸汽电熨斗按如图（b）所示的程序工作，熨一件衣服用时 $10\mathit{min}$。求共消耗的电能。

如图为一款养生壶的电路简图，该壶有"加热"和"保温"两挡，电源电压为220V，电阻丝R ₁、R ₂的阻值分别为44Ω、356Ω。养生壶在"加热"挡工作时，电功率为 　      　W；现将壶内1kg的养生茶从20℃加热至75℃，加热过程中若不计热量损失，所需时间为 　      　s；养生茶的内能增加是通过 　      　的方式实现的。[已知c _水＝4.2×10 ³J/（kg•℃）]

在冬天学校为了让师生能喝上热水，买了多台电热水壶，其铭牌上标有“ $220V10A$”字样，求：

（1）一台电热水壶正常工作 $210s$消耗的电能。

（2）若电热水壶放出的热量全部被水吸收，那么一台电热水壶 $210s$内可将质量为多少 $\mathit{kg}$初温为 ${20}^{°}\text{C}$的水加热到 ${75}^{°}\text{C}$． $\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$。

电热器是利用电流的　　来工作的。某发热元件的阻值为 $420\Omega$，通过的电流为 $1A$，通电 $10\mathit{min}$产生的热量是　　 $J$，这些热量能使 $2\mathit{kg}$的冷水温度升高　　 ${}^{°}\text{C}$． $[$水的比热容为 $4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)]$。

额定功率为 $2\times {10}^{3}W$的家用电热水器，正常工作 $24\mathit{min}$消耗的电能为　　 $\mathit{kW}·h$，若这些电能的 $70\%$被水完全吸收，则能使体积为 $6L$、温度为 ${25}^{°}\text{C}$的水在一个标准大气压下升高　　 ${}^{\circ }\text{C}}\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$。

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。