初中物理热量的计算试题

拉萨素有“日光城”之称，太阳灶得到广泛使用，如图所示。周末，扎西在家用太阳灶烧水，水壶里装有 $5\mathit{kg}$的水，经过一段时间后，水温从 ${10}^{°}\text{C}$升高到 ${90}^{°}\text{C}$，假设这段时间太阳灶共吸收了 $4.2\times {10}^{6}J$的热量。 $\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$

（1）太阳能属于　　能源（选填“可再生”或“不可再生” $)$；

（2）求水吸收的热量；

（3）求太阳灶的效率。

在这次新冠肺炎抗疫战中，中医药为诊疗发挥了积极作用，成为抗疫“中国方法”的重要组成部分。小明对家里的电中药壶进行观察，并用水替代中药进行了相关研究。收集和记录数据如下表。请你结合他的调查研究，完成下列问题。

观察对象	观察记录	研究记录
电中药壶	成分：紫砂 电源： $220V/50\mathit{Hz}$ 容积： $2L$ 挡位：高温 $\left(1100W\right)$ 低温	①水的质量 $m=2\mathit{kg}$，水的初温 $t={20}^{°}\text{C}$ ②用高温挡加热 $5\mathit{min}$，水的末温 $t={50}^{°}\text{C}$ ③壶内加热体由两个相同的发热电阻组成 ④ $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$

（1）请在虚线框内画出电中药壶内部的电路图；

（2）求电中药壶内部一个发热电阻的阻值；

（3）求高温加热时，电中药壶的加热效率。

当今社会所倡导的绿色生活方式是“低碳生活”。利用太阳能将热水器内 $200\mathit{kg}$的水从 ${15}^{°}\text{C}$加热到 ${65}^{°}\text{C}$，需要吸收　　 $J$的热量，太阳能热水器内的水温度升高是通过　　的方式改变内能的 $\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$。

某电热水壶铭牌的部分信息如下表所示。该电热水壶正常工作时，把 $1\mathit{kg}$水从 ${20}^{°}\text{C}$加热到 ${100}^{°}\text{C}$用时 $7\mathit{min}$，已知 $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$，求：

（1）水吸收的热量；

（2）电热水壶的热效率。

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

图为某电热器的电路原理图，通过将开关 $S$置于不同的位置，可以实现“加热”和“保温”两种状态的变换，对应的额定功率分别为 $800W$和 $40W$。

（1）将开关 $S$接“1”时，电热器处于　　（选填“加热”或“保温” $)$状态。

（2）电热器在加热状态下正常工作，将 $0.5\mathit{kg}$初温为 ${20}^{°}\text{C}$的水加热到 ${100}^{°}\text{C}$，需

要多长时间？ $($【水的比热容为 4 . 2 × 10 3 J / ( kg · ° C ) ，假设电能全部转化为水的内能】

某电热水器的铭牌如下表所示，现将水箱装满水，电热水器正常工作时，把水从 ${20}^{°}\text{C}$加热到 ${60}^{°}\text{C}$．已知 $C_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$，不计热量损失，求：

（1）水吸收的热量；

（2）加热所需要的时间。

型号	$\times \times \times$
额定电压	$220V$
加热功率	$2000W$
频率	$50\mathit{Hz}$
水箱容量	$50\mathit{kg}$

有一额定功率为 $2000W$的电热水器，内装 $20\mathit{kg}$的水，通电后持续正常加热 $25\mathit{min}$，水的温度从 ${20}^{°}\text{C}$升高到 ${50}^{°}\text{C}$。已知 $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$，求：

（1）水吸收的热量；

（2）电热水器的热效率。

在做“探究水的沸腾”实验时，得到的实验数据如下表所示。

时间 $/\mathit{min}$	0	1	2	3	4	5	6
温度 ${/}^{°}\text{C}$	94	95	96	97	98	98	98

由实验数据可知，当地水的沸点是　　 ${}^{°}\text{C}$．水沸腾时，气泡上升过程中，其体积　　（填“增大”或“减小“ $)$。水的比热容 $c=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$若烧杯中水的质量为 $0.5\mathit{kg}$，水沸腾前 $1\mathit{min}$内吸收的热量为　　 $J$。

如图是某同学制作的简易温控装置，变阻器 $R$的最大电阻为 $200\Omega$， $R_t$是热敏电阻，其阻值与温度 $t$的关系如下表所示。当电磁继电器（电阻不计）的电流超过 $18\mathit{mA}$时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控。加热器的功率是 $1000W$，所用电源为家用交流电。

$t{/}^{°}\text{C}$	30.0	40.0	50.0	60.0	70.0
$R_t/\Omega$	219.5	164.5	128.1	101.8	82.9

（1）电磁继电器是利用　　（选填“电生磁”或“磁生电” $)$来工作的。 $R_t$的阻值随着温度的降低逐渐　　。

（2）闭合开关 $S$后发现电路有断路的地方。该同学将一个电压表接到 $\mathit{ab}$两点时指针不偏转，接到 $\mathit{ac}$两点时指针偏转，断路处在　　之间（选填“ $\mathit{ab}$ “或“ $\mathit{bc}$ “ $)$。

（3）为使该装置能对 ${30}^{°}\text{C}~{70}^{°}\text{C}$之间任意温度进行控制，电源 $E$用　　节干电池。若在 ${50}^{°}\text{C}$时衔铁被吸合，应将滑动变阻器 $R$的阻值调到　　 $\Omega$．将调节好的装置 $({50}^{°}\text{C}$衔铁被吸合）放在容积为 $100m^3$的密闭保温容器中，已知空气的比热容为 $1000J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$，密度为 $1.3\mathit{kg}/m^3$，则容器中的空气从 ${30}^{°}\text{C}$加热到空气达到的最高温度至少需要　　 $s$。

如图是某同学制作的简易温控装置，变阻器 $R$的最大电阻为 $200\Omega$， $R_t$是热敏电阻，其阻值与温度 $t$的关系如下表所示。当电磁继电器（电阻不计）的电流超过 $18\mathit{mA}$时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控。加热器的功率是 $1000W$，所用电源为家用交流电。

$t{/}^{°}\text{C}$	30.0	40.0	50.0	60.0	70.0
$R_t/\Omega$	219.5	164.5	128.1	101.8	82.9

（1）电磁继电器是利用　　（选填“电生磁”或“磁生电” $)$来工作的。 $R_t$的阻值随着温度的降低逐渐　　。

（2）闭合开关 $S$后发现电路有断路的地方。该同学将一个电压表接到 $\mathit{ab}$两点时指针不偏转，接到 $\mathit{ac}$两点时指针偏转，断路处在　　之间（选填“ $\mathit{ab}$ “或“ $\mathit{bc}$ “ $)$。

（3）为使该装置能对 ${30}^{°}\text{C}~{70}^{°}\text{C}$之间任意温度进行控制，电源 $E$用　　节干电池。若在 ${50}^{°}\text{C}$时衔铁被吸合，应将滑动变阻器 $R$的阻值调到　　 $\Omega$．将调节好的装置 $({50}^{°}\text{C}$衔铁被吸合）放在容积为 $100m^3$的密闭保温容器中，已知空气的比热容为 $1000J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$，密度为 $1.3\mathit{kg}/m^3$，则容器中的空气从 ${30}^{°}\text{C}$加热到空气达到的最高温度至少需要　　 $s$。

在做探究水沸腾的实验时，将质量为 $1\mathit{kg}$的水从 ${20}^{°}\text{C}$加热至沸腾，加热过程中温度随时间变化如图所示，则水的沸点是 ${98}^{°}\text{C}$；由此可知当地大气压　　（填“大于”、“等于”或“小于” $)1$个标准大气压；加热过程中水吸收的热量是　　 $J$．【 c 水 = 4 . 2 × 10 3 J / kg ⋅ ∘ C} 】

某同学为了估测一个铭牌缺失的家用电热水壶正常工作时的电阻。将壶中装入 $1\mathit{kg}{25}^{°}\text{C}$的自来水。按下开关后 $3\mathit{min}$水被烧开。则该电热水壶正常工作时的电阻约为（水的比热容为 $4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)($　　 $)$

A． $3\Omega$B． $30\Omega$C． $300\Omega$D． $3000\Omega$

冬天打出来的果汁太凉，不宜直接饮用。如图所示，是小丽制作的“能加热的榨汁杯”及其内部电路简化结构示意图，该榨汁杯的部分参数如表所示。求：

榨汁杯部分参数表
额定电压	$220V$
加热功率	$300W$
保温功率	$80W$
榨汁功率	$66W$
容量	$300\mathit{mL}$

（1）仅榨汁时的正常工作电流；

（2） $R_2$的阻值；

（3）已知该榨汁杯正常工作时的加热效率为 $90\%$，给杯子盛满果汁并加热，使其温度升高 ${30}^{°}\text{C}$，需要加热多长时间。 $[c_{\mathit{果汁}}=4\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$， ${\rho }_{\mathit{果汁}}=1.2\times {10}^3\mathit{kg}/m^3]$

如图1所示，是小姬妈妈为宝宝准备的暖奶器及其内部电路的结构示意图和铭牌。暖奶器具有加热、保温双重功能，当双触点开关连接触点1和2时为关闭状态，连接触点2和3时为保温状态，连接触点3和4时为加热状态。（温馨提示：最适合宝宝饮用的牛奶温度为 ${40}^{°}\text{C})$

（1）求电阻 $R_2$的阻值；

（2）把 $400g$牛奶从 ${20}^{°}\text{C}$加热到 ${40}^{°}\text{C}$，求牛奶所吸收的热量。 $\left[c_{\mathit{牛奶}}=4.0\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$

（3）如图2所示，是暖奶器正常加热和保温过程中温度随时间变化的图象，求暖奶器在加热过程中的热效率。（结果保留到小数点后一位）

如图所示，是某型号的爆米花机的电路图，该爆米花机具有制作和保温功能。只闭合开关 $S_1$时， $R_1$加热，电动机搅拌，开始制作爆米花；只闭合开关 $S_2$时， $R_2$保温，防止爆米花变凉；爆米花机的铭牌如表所示。 $\left[c_{\mathit{玉米}}=1.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{Kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$

额定电压	$220V$
加热功率	$200W$
保温功率	$22W$
电动机功率	$40W$

（1）将 $100g$、 ${20}^{°}\text{C}$的玉米加热到 ${300}^{°}\text{C}$成为爆米花时，求玉米粒需要吸收的热量；

（2）电阻 $R_1$发热，把 $100g$、 ${20}^{°}\text{C}$的玉米粒加热成为爆米花，需要用时 $5\mathit{min}$，求 $R_1$的加热效率。

（3）求保温电阻 $R_2$的阻值。