初中物理内能计算题

太阳能是21世纪重点开发利用的能源之一，如今太阳能热水器已走进了千家万户。如图，某家庭太阳能热水器接收太阳能总有效面积为 $2m^2$， $1m^2$面积上 $1h$接收到的太阳能平均为 $2.52\times {10}^{6}J$，若阳光照射该热水器 $5h$，可以使质量为 $80\mathit{kg}$的水温度升高 ${30}^{°}\text{C}$， $[c=4.2\times {10}^{3}J/(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C})$， $q_{\mathit{干木柴}}=1.2\times {10}^{7}J/\mathit{kg}]$，求：

（1）水吸收的热量。

（2）若这些水吸收的热量全部由燃烧干木柴来提供，需要完全燃烧多少千克干木柴（假设干木柴完全燃烧放出的热量全部被水吸收）。

（3）该太阳能热水器的效率及开发利用太阳能的优点。

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	$50\mathit{Hz}$

如图是质量为 $100g$的某物质温度随加热时间的变化图象，前 $10\mathit{min}$它吸收的热量是 $7.2\times {10}^{3}J$．求该物质的比热容。

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）

某汽车在水平地面上以25m/s的速度匀速行驶，行驶600s汽车发动机产生的牵引力所做的功为3×10⁷J，消耗汽油1kg（假设汽油在发动机气缸内完全燃烧，汽油热值取q＝5×10⁷J/kg，g＝10N/kg）。针对这一过程，求：

（1）汽车行驶的路程；

（2）汽车受到的阻力；

（3）汽车发动机的效率。

如图1所示，是某家用电热水壶内部的电路简化结构图，其中 $R_1$、 $R_2$为阻值相同的电热丝，有甲、乙、丙、丁四种不同的连接方式，该电热水壶加热有高温、中温、低温三档，中温挡的额定功率为 $500W$，求

（1）电热水壶调至中温挡正常加热，将 $2\mathit{kg}$温度为 ${30}^{°}\text{C}$的水烧开（标准大气压下）需要 $20\mathit{min}$，水所吸收的热量及电热水壶的效率；

（2）电热水壶高温挡的额定功率；

（3）若某次电热水壶用高温挡加热 $0.1h$，耗电 $0.09\mathit{kW}·h$，通过计算判断此时电热水壶是否正常工作。

图甲为新型风暖浴霸，因其安全性能好、发热柔和，深受大家喜爱。它是利用电动机鼓动空气流动，通过加热元件加热冷空气带动室内升温。图乙是某型号风暖浴霸的简化电路图，其发热元件是两根阻值不变的电热丝 $R_1$、 $R_2$．主要参数如下表。

项目	参数
额定电压 $\left(V\right)$	220
$R_1$额定功率 $\left(W\right)$	1936
$R_2$额定功率 $\left(W\right)$	968
电动机功率 $\left(W\right)$	44
适用面积 $\left(m^2\right)$	10

（1）开关均闭合，求浴霸正常工作时的干路电流是多少？

（2）正常工作时，求 $R_1$的阻值是多少？

（3）实际电压为 $200V$时，求 $R_2$的实际功率是多少？

（4）浴霸正常工作时，使容积为 $20m^3$的房间空气温度升高 ${20}^{°}\text{C}$，求室内空气吸收的热量是多少？ $({\rho }_{\mathit{空气}}$取 $1.2\mathit{kg}/m^3$， $c_{\mathit{空气}}$取 $1.0\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{°}\text{C}\right)$，不考虑其他因素影响）

某款电热水壶的相关信息如表所示现在该水壶内装入质量为 $1\mathit{kg}$、初温为 ${20}^{°}\text{C}$的水放置在水平桌面上接通电源使其正常工作，在标准大气压下将水烧开（不计热量损失），求：

额定功率	$1000W$
自重	$5N$
与桌面接触面积	$200c{m}^2$

（1）装入水后水壶对桌面的压强 $p$；

（2）水吸收的热量 $Q$；

（3）将水烧开所需时间 $t$。

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

攀枝花市被誉为“阳光花城”，阳光资源丰富。某同学将装有 $0.35\mathit{kg}$、 ${28}^{°}\text{C}$的水的瓶子放在阳光照射的水平地面上。经过一段时间后，测得水温为 ${38}^{°}\text{C}$．已知水面距瓶底的高度为 $0.16m$， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$， $g$取 $10N/\mathit{kg}$。求：

（1）水对瓶底的压强；

（2）瓶中的水吸收的热量。

“五一”期间，小明一家驱车外出旅游，如图所示，当车经过高速路段 $A$点路标时，时间是8点15分；当车经过高速路段 $B$点路标时，时间是8点45分。假设汽车在上述行驶过程中做匀速直线运动，受到的阻力为 $1150N$，消耗的汽油为 $3\mathit{kg}$。（汽油的热值为 $4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg})$求：

（1）汽车在 $\mathit{AB}$之间的速度；

（2）汽车在行驶过程中牵引力做的功；

（3）汽车发动机的效率。

某校为改善学生生活条件，给学生宿舍安装了100台某品牌速热式电热水器，该电热水器铭牌标明：加热功率 $4400W$ ，保温功率 $100W$ ，水箱容积 $25L$ ；内部结构如图甲所示， $R_1$ 、 $R_2$ 是水箱中加热盘内的电热丝。水箱放满水后闭合开关 $S_1$ 开始加热，当水温升高到 ${40}^{°}\text{C}$ 时，温控开关 $S_2$ 自动切换到保温状态。同学们为弄清楚该电热水器性能，做了以下探究，请你帮助完成：

（1） $R_2$ 的阻值多大？

（2）如果每台每天平均保温 $20h$ ，这100台电热水器在额定电压下每天因保温要浪费多少 $\mathit{kW}\cdot h$ 的电能？

（3）善于观察的张林发现，当他们寝室只有热水器工作时，将一箱冷水加热 $1\mathit{min}$ ，热水器显示屏显示水温由 ${20}^{°}\text{C}$ 上升到 ${22}^{°}\text{C}$ ，同时本寝室的电能表（如图乙）指示灯闪烁了80次，则该电热水器的效率多大？ $({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ ， $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$ ，不考虑电阻随温度变化）

一辆汽车以72km/h的速度匀速行驶10min，消耗的汽油为1.2kg。汽车匀速行驶时受到的牵引力F＝1.2×10³N，汽油的热值q＝4.6×10⁷J/kg

（1）汽车在这段时间做的功是多少？

（2）这段时间内汽车的效率是多少？（百分号前保留一位小数）

（3）简要分析汽车效率低的原因（写出两条即可）。

热量的计算公式为 $Q_{吸}=\mathit{cm}\left(t-t_0\right)$， ${}_{放}=\mathit{cm}\left(t_0-t\right)$。已知铁的比热容为 $0.46\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$，铝的比热容为 $0.88\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$。

（1）一根烧红的铁钉，质量为 $2g$，温度从 ${800}^{°}\text{C}$降低到 ${700}^{°}\text{C}$，放出多少热量；

（2）相同质量的铁和铝，吸收相同的热量，上升温度较高的是　      　（选填“铁”或“铝”）。

当今太阳能热水器已经在广安城乡用得非常普遍了，如图所示。已知某太阳能热水器在冬季有效日照时段里，能将 $8^{°}\text{C}$、 $100L$水加热到 ${38}^{°}\text{C}$．请解答： $[$水的比热容为 $4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$，水的密度为 $1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3]$

（1）太阳能属于　　能源？（选填“一次”或“二次” $)$

（2）热水器中水的质量是多少？

（3）在此过程中，水吸收了多少热量？

（4）若此期间太阳辐射到热水器的热量为 $4.2\times {10}^{7}J$，则该热水器的效率是多少？

如图甲所示，1标准大气压下，普通煤炉把壶内 ${20}^{°}\text{C}$， $5\mathit{kg}$水烧开需完全燃烧一定质量的煤，此过程中，烧水效率为 $28\%$，为提高煤炉效率，浙江大学创意小组设计了双加热煤炉，如图乙所示，在消耗等量煤烧开壶内初温相同，等量水的过程中，还可额外把炉壁间 $10\mathit{kg}$水从 ${20}^{°}\text{C}$加热至 ${40}^{°}\text{C}$， $q_{煤}=3\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$， $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$，以上过程中，

问：（1）普通煤炉完全燃烧煤的质量有多大？

（2）双加热煤炉的烧水效率有多大？