初中物理内能计算题

有一种挂式电热水器内部简化电路如图所示，该热水器设有高、中、低三档，已知电热丝R₁＝55Ω，高档加热功率为1100W，电热转化效率为80%，水的比热容为4.2×10³J/kg•℃）。求：

（1）将2kg水从20℃加热到75℃需要吸收多少热量；

（2）用高档将2kg水从20℃加热到75℃需要多少时间；

（3）只闭合S、S₂时，电热水器的电功率是多少。

可燃冰的学名为“天然气水合物”，是一种由水和天然气在高压、低温情况下形成的类冰状结晶物质，可看成高度压缩的固态天然气，可直接点燃，燃烧后几乎不产生任何残渣，污染比煤、石油都要小的多，被视为21世纪的新型绿色能源，我国南海海底存储着丰富的可燃冰资源，1m³可燃冰可转化为164m³的甲烷气体和0.8m³的水。已知甲烷气体的热值为3.6×10⁷J/m³。

（1）在标准大气压下，1m³可燃冰完全燃烧，最多能将多少0℃的水烧开？〔c_水＝4.2×10³J/（kg•℃）〕

（2）已知甲烷的密度为0.72kg/m³，求可燃冰的密度。（结果保留一位小数）

如图甲是一种恒温调奶器，可以自动调试好加水的奶粉，然后加热到最适合宝宝饮用的温度40℃，还可以自动保温，特别适合夜间使用。图乙是机器的参数表及电路简图（R₁、R₂为电热丝，S为双触点自动开关）。求：

（1）调奶器处于保温状态时的工作电流（结果保留两位小数）？

（2）电阻R₂的阻值？

（3）若把200g调好的奶粉从20℃加热到40℃所用时间为32s，则调好的奶粉的比热容是多少（不计热损失）？

型号：HY101M	电源：220V 50Hz
加热功率：500W	保温功率：16W

太阳能热水器具有安全、节能、环保等优点，某品牌太阳能热水器保温储水箱储水120kg，集热管长1.8m，内底部到储水箱中水面的高度为1.5m．若某地太阳光照射的时间为平均每天5h，太阳能辐射到集热管上的平均功率为3.5×10³W．[c_水＝4.2×10³J/（kg•℃），g取10N/kg，ρ_水＝1.0×10³kg/m³]

求：

（1）水对集热管内底部的压强；

（2）当储水箱中的水吸收的热量为2.52×10⁷J时，水升高的温度；

（3）若该太阳能集热管5h接收的能量全部用来驱动一辆电动汽车，电动汽车质量为500kg，运行过程中受到的平均阻力为车重的0.02倍，可供该电动汽车以36km/h的速度匀速行驶多少小时。

已知焦炭的热值为q＝3.0×10⁷J/kg，0.14kg的焦炭完全燃烧放出的热量是多少？若这些热量的25%被温度为25℃的水吸收，则能使多少质量的水温度升高到75℃？c_水＝4.2×10³J/（kg•℃）

释放化学能的过程不断地发生在人体内，食物也是一种“燃料”。营养成分在人体细胞里与氧结合，提供细胞组织所需的能量。人体摄入的能量（营养师常称之为热量）过多或过少，都有损于健康。

（1）某种巧克力的营养成分表上标有“每100g 能量2361kJ”，该标识的含义与以下物理量　　（填入字母代号）的含义类似。

A．热量    B．内能   C．热值   D．比热容

（2）小华同学质量为50kg，正常情况下步行上一层楼需要12s，他克服重力做多少功？他克服重力做功的功率是多少？（每层楼高3m，g取10N/kg）

（3）人体摄入过多的能量往往希望通过运动消耗掉。小华同学吃了一块净含量50g的上述巧克力，如果他从巧克力获得的能量全部用于克服重力做功，则他要爬多少层楼？（每层楼高3m）

爱好科学的小明同学找来了一种电热饮水机。如图：甲是饮水机的简化示意图，S是温控开关，当S、S₁都闭合时为加热状态，S断开、S₁闭合为保温状态。图乙是饮水机的铭牌参数。请你帮他求出：

（1）初温为20℃的一满箱水，用此饮水机将水加热到90℃需要吸收的热量是多少？[C_水＝4.2×10³J/（kg•℃）]

（2）电阻丝R₂的阻值多大？

（3）在正常加热状态工作下，加热5min需要消耗的电能是多少J？

随着居民生活水平的不断提高，家用轿车越来越多地走进了普通百姓人家。下表为某型家用轿车的有关数据：

家用轿车的总质量1200kg	家用轿车的额定功率30kW
每个轮胎与地面的接触面积0.02m^2	油箱的容积55L

（1）该家用轿车静止在水平地面上时，对地面的压强是多大？

（2）若该家用轿车在额定功率下以72km/h的速度匀速行驶在平直的公路上，则该车发动机的牵引力是多少？

（3）该家用轿车仍以72km/h的速度匀速行驶10min，消耗汽油1.3kg，该车发动机的效率是多少？（假设汽油完全燃烧，汽油热值q＝4.6×10⁷J/kg，结果保留一位小数）

一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动，其v﹣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）设汽车在行驶过程中所受阻力不变，大小为f＝4000N，那么在0～10s内汽车发动机产生的牵引力所做的功是多少？

（2）若发动机的转化效率为80%，则需要燃烧多少千克汽油才能使发动机做这么多功？（已知汽油的热值大约为5×10⁷J/kg）

某燃气热水器工作时，燃烧产生热量的功率为 $20\mathit{kW}$ ，水温升高 ${25}^{°}\text{C}$ 时，每分钟出水量为 $10L$ ．此时 $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}$ ， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ ．求：

（1） $1\mathit{min}$ 内水吸收的热量；

（2）热水器的效率。

天然气是一种热值高、污染小的清洁能源，2016年三明市迎来了天然气时代。完全燃烧 $0.035m^3$的天然气放出多少焦的热量？若这些热量完全被水吸收，能使多少千克的水温度升高 ${50}^{°}\text{C}$？（水的比热容 $c=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$，天然气的热值取 $q=4\times {10}^{7}J/m^3)$

用电热水壶把 $1\mathit{kg}$ 的水从 ${25}^{°}\text{C}$ 加热到 ${100}^{°}\text{C}$ ，消耗的电能为 $3.6\times {10}^{5}J$ ．求： $\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$

（1）这壶水加热到 ${100}^{°}\text{C}$ 需吸收的热量 $Q$ ；

（2）该电热水壶的效率 $\eta$ 。

如图所示为某电热饮水机电路原理图，当开关S闭合时，饮水机处于加热状态，当S断开时，处于保温状态，从其说明书上的收集到的信息如下表，为了测量它加热时的实际功率，小明断开家中其他所有用电器，只将该饮水机接入家庭电路，闭合开关S，测得水箱装满时水从20℃升高到100℃所用时间为15分钟，同时观察到家中标有"3000r/（kW•h）"字样的电能表转盘转了600转（r）。求：

（1）加热电阻R ₁的阻值（不考虑温度对阻值的影响）；

（2）水箱中的水从20℃升高到100℃时所吸收的热量[c _水＝4.2×10 ³J/（kg•℃）]；

（3）饮水机加热时的实际功率；

（4）当电路处于保温状态时，通过电阻R ₁的电流为2A，则电阻R ₂的阻值为多大？

热水箱容器	2L
额定电压	220V
加热时的额定功率	880W

质量为2千克的水，温度升高了10℃．求水吸收的热量Q _吸．[c _水＝4.2×10 ³焦/（千克•℃）]。

有种太阳能、电能两用热水器，该热水器用电加热时的额定功率为 $\mathbf{2000}\mathit{W}$ ，晴天时在西宁地区，这种热水器一天内吸收的太阳别能为 $\mathbf{2}\mathbf{.}\mathbf{8}\mathbf{\times }{\mathbf{10}}^{\mathbf{7}}\mathit{J}$ ，能将水箱内 $\mathbf{80}\mathit{kg}$ 初温为 ${\mathbf{20}}^{\mathbf{°}}\mathbf{C}$ 的水加热到 ${\mathbf{70}}^{\mathbf{°}}\mathbf{C}$ 【】。求

（1） $\mathbf{80}\mathit{kg}$ 水吸收的热量是多少？

（2）该热水器将太阳能转化为内能的效率是多少？

（3）如果遇到阴雨天改用电加热，热水器在正常工作时，将上述同样质量、初温的水加热到同样的温度需要多长时间（假设所消耗电能全部转化为内能）？

（4）用电高峰期，家中只有液晶电视机和热水器工作时，热水器将上述同样质量、初温的水加热到同样的温度，实际用时 $\mathbf{1}\mathbf{\times }{\mathbf{10}}^{\mathbf{4}}\mathit{s}$ ，通过电能表测得此过程共耗电 $\mathbf{1}\mathbf{.}\mathbf{8}\mathbf{\times }{\mathbf{10}}^{\mathbf{7}}\mathit{J}$ ，此时热水器和液晶电视机的实际电功率分别为多大（假设热水器所消耗电能全部转化为内能）？