初中物理内能计算题

地铁可以缓解城市公交运输压力，某学校综合实践活动小组的同学们收集到地铁机车和公交汽车在某段运行区间内的相关数据如下：

××型号 地铁机车	地铁电力机车 功率10^6W	平均速度60 km／h	牵引力5×10^4 N	额定载客量500人
××型号 公交汽车	燃油热值 4x10^7 J／kg	平均速度15 km／h	牵引力3000 N	额定载客量40人

（1）甲、乙两地铁站相距1.8 km，地铁运行需要消耗多少电能？
（2）若公交汽车每千米消耗燃油0.3kg，当地铁机车和公交汽车都行驶1.8 km，地铁机车和公交汽车的效率各是多少？
（3）根据题中获得的信息，从物理学角度谈一谈地铁作为交通工具的优点．（写出两条即可）

如图所示为一款雪地摩托车，空车质量为 $90\mathit{kg}$。求：（燃油的热值取 $q=4.0\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$

（1）雪地车载着质量为 $50\mathit{kg}$的人静止在水平地面上，雪地车与地面接触的总面积为 $20d{m}^2$，雪地车对地面的压强是多少？

（2）雪地车以 $36\mathit{km}/h$的速度在水平地面匀速直线行驶，输出功率为 $8\mathit{kW}$，则雪地车所受阻力是多少？

（3）若雪地车以 $8\mathit{kW}$的输出功率行驶 $2h$，消耗了 $3.6\mathit{kg}$燃油，则雪地车发动机的效率是多少？

太阳能热水器是利用太阳能来加热水的一种装置，小新同学家有一台太阳能热水器安装在离地面10m高的屋顶上。现需要将初温为10℃，质量为100kg水，加热到60℃，取g=10N/kg，已知c_水=4.2×10³J/（kg•℃），求：
（1）把这些水从地面输送到屋顶的热水器中，需要对水做的功；
（2）这些水要从太阳那里吸收的热量；
（3）下雨时，改用热水器中的电辅助设备加热，若不计热损失，加热这些水所需的时间。

集热面积/m^2	1.41
容量/L	100
辅助 加热	额定电压/V	220
额定功率/W	2500
频率/Hz	50
最高温度/℃	65~75

 

某品牌太阳能热水器的容积为100L，其装满水后在太阳的照射下水温从20℃的升高到40℃，不计热量的散失．
(1)求热水器中的水吸收的热量。［水的比热容c=4.2×10³J/(kg.℃) ］
(2)要完全燃烧多少体积的煤气可以产生相同的热量?（煤气的热值q=4.0×10⁷J/m³）

家庭电路的电压是220V，某空调器处于制冷状态时的功率P₁是2.2Kw,送风状态时的功率P₂是0.22Kw，它们是交替运行的．现测得此空调器在某时段内的电功率随时间变化的关系如图所示．

(1)空调器在前5min内处于什么状态?此时通过它的电流是多少? 
(2)在1h内，空调器将消耗的电能是多少度?
(3)若1h内空调器消耗电能的50%用于给电热水器加热10kg的初温20℃的温水，则可以使水温最高达到多少摄氏度？[已知水的比热容：4.2×10³J／(kg·℃)]

燃气灶烧水时，把质量为2kg、初温为20℃的水加热到100℃，共燃烧了0.02kg天然气（假设天然气完全燃烧）．已知水的比热容为4.2×10³J/（kg.℃），天然气的热值为8.4×l0⁷J/kg,求：
（1）水吸收的热量；（2）天然气完全燃烧放出的热量；（3）燃气灶烧水时的效率．

“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？

铁岭市多条公交线路已经使用新能源电气混合公交车。这些公交车具有噪音小、节能、环保等特点，其部分技术参数如下表。

满载质量	输出功率	发动机效率	最高速度
6000kg	72kW	40%	20m/s

（1）公交车满载时静止在水平地面上，对地面的压强是3×10⁵Pa，求轮胎与地面接触的总面积。（取g＝10N/kg）

（2）公交车以最高速度沿水平路面匀速行驶10 min，求公交车受到的阻力。

（3）使用天然气作燃料，公交车匀速行驶10min，需要完全燃烧天然气的体积是多少？（取q_天热气＝4×10⁷J/m³）

使用电热水壶烧水，具有便捷、环保等优点，右表是小明家电热水壶的铭牌．使用该电热器将1kg水从20℃加热到100℃，正常工作情况下，实际用时7分钟，已知水的比热容c_水=4.2×10³J/（kg•℃）求：

（1）水吸收的热量是多少？如果这些热量通过燃烧煤气来获得，至少需要多少kg煤气？已知煤气的热值g=4.2×10⁷J/kg．
（2）电热水壶加热水的效率．

某家庭需要将50 kg、10℃的水加热到50℃做为生活用水，他们利用煤气灶烧热水时，需要燃烧0.8 kg的煤气。己知煤气的热值q=4.2×10⁷J/kg，水的比热容为（C=4.2×10³J/ (kg．℃)。求：
(1)把50 kg、10℃的水加热到50℃需吸收的热量；
(2)0.8 kg的煤气完全燃烧时放出的热量；
(3)煤气灶烧水的效率。