初中物理内能计算题

小张同学家安装了一台太阳能热水器，晴天可利用太阳能集热，阴雨天可用电辅助加热，铭牌如右表所示. 求:（其中 m=ρV）

额定电压220V	容积100L
额定功率1650W	频率50HZ

（1）太阳能热水器贮满水，水温从20℃升高到50℃时，需要吸收多少热量？
（2）用电加热时,热水器正常工作的电流有多大？
（3）贮满水的热水器,阴天里要使水温从20℃升高到50℃，其中55%的热量是由电来辅助提供的,则热水器正常工作时需加热多长时间？(不计热量损失）
（4）我国出台了一系列有关“家电下乡”的政策，其中对购买高能效、低能耗的家电产品实行政府财政补贴，就国家这一政策对能源与社会发展带来的影响，发表你的看法

如图是某太阳能热水器，向其中注入50kg水，阳光照射一段时间后，水温从10℃升高到50℃。水的比热容是4.2×10³J/（kg·℃）。试求：

（1）这段时间该热水器中的水吸收的热量是多少？
（2）如果这段时间该太阳能热水器接收到太阳辐射的热量是2.8×10⁷J，则这段时间该热水器的效率是多少？
（3）若用煤燃烧来提供2.8×10⁷J的热量，需完全燃烧多少千克煤？（煤的热值约为3.5×10⁷J/kg）。
（4）说说使用太阳能热水器的一个优点。

由于太阳能具有安全、清洁、方便等特点，使得人们越来越广泛地使用它．已知某太阳能热水器的水箱受太阳热辐射8.4×10⁷ J，如果这些热量的50%被箱内200 L的水吸收，可使这些水的温度升高多少？

如图是一台常用的电热饮水机，下表是它的铭牌数据，如图是它的电路原理图。其中S是温控开关，R₁是定值电阻，R₂是加热电阻。当S闭合时，饮水机处于加热状态；当S断开时，饮水机处于保温状态。

（1）在加热状态下，饮水机正常工作时电路中的电流是多大？
（2）饮水机正常工作时，将热水箱中的水从20℃加热到90℃，需用时14min（水的比热容为4.2×10³J／kg·℃）.求此加热过程中:①水吸收的热量；②饮水机的加热效率。
（3）求电阻R₁的阻值（保温功率是指整个电路消耗的功率）。

我国自行研发的纯电动中巴车的质量约为2000kg，平直路面上静止时轮胎与路面接触的总面积约为0.2m²，以30m/s的速度沿水平路面匀速行驶时的输出功率约72kW，g取10N/kg．
（1）中巴车所受的重力是多少？
（2）静止在平直路面时中巴车对路面的压强是多少？
（3）中巴车以30m/s匀速行驶时，所受阻力是多少？
（4）中巴车改用汽油机作动力，汽油发动机效率为20%．以72kW的输出功率行驶1h，至少要燃烧多少kg汽油？（汽油的热值为4.5×10⁷J/kg）

如图所示是一种电压力锅简易原理图,A为密闭锅体,锅盖面积为400cm²。R₁为工作时的加热电阻,L为指示灯,其电阻为20Ω,R₂为保温电阻,S₁为电源开关,S₂为压力开关，闭合S₁后，电路通过R₁对电力压力锅加热，当锅内气体压强达到设定值时，水开始沸腾，锅底向下移动，压力开关与触点a断开，并与 b点接通，起到控压控温的目的，此时保温电路的总功率为20W。

表一 水的沸点T与气体压强p 的关系
T/℃	100	105	110	112	114	116	118	120
p/kpa	101	121	143	154	163	175	187	199

 

表二 电压力锅的铭牌
额定电压	加热功率	压强设定值
220 V	1000W	175kpa

 
（1）当锅内121kpa时，锅内气体对锅盖的压力是多少？
（2）保温电阻R₂的阻值多大？
（3）已知锅内水的质量为m，初温为T₀、比热容为c，为了求出电压锅从开始加热到锅气压到设定值时的效率，只要测出闭合开关S₁到电路中        的时间为t，就可推导出效率的表达式η=           （用已知量表示）

油电混合动力汽车是新型节能汽车之一。这种汽车启动时内燃机并不工作，由动力蓄电池组通过驱动电机向车轮输送能量；当以高速匀速行驶或动力蓄电池组储存电能过低时，内燃机启动，此时在向车轮输送能量的同时也给动力蓄电池组充电；若车辆需要全力加速时，内燃机和动力蓄电池组同时向车轮输送能量。下表是某型号混合动力汽车所用的动力蓄电池组的部分参数，其中容量“100Ah”是指：当蓄电池以1A的电流供电时能持续工作100h。
若测试人员驾驶该车在平直公路上以90km/h的测试车速匀速行驶0.5h，内燃机消耗燃油3.5kg，蓄电池组的电能增加了最大电能（容量）的10%；从汽车的使用说明书中知道，汽车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图所示。则该汽车内燃机的效率是多大？
（计算结果保留一位小数）（燃油的热值：4.6×10⁷J/kg）

工作电压/V	300
功率/kW	30
容量/Ah	100
质量/kg	320

随着经济水平的不断提高，小汽车越来越多地走进了我市普通家庭。下表为小军家小汽车的相关数据：

水箱装满水后总质量：1600kg	额定功率：100kW
车轮与地面的总接触面积：8.0×10^-2m^2	水箱容量：5L

（1）汽车发动机是汽油机，从能源可否再生角度来看，汽油是          能源。
（2）汽车启动时，需将钥匙插入钥匙孔内并旋转（相当于闭合开关），请你用笔画线代替导线将轿车的启动原理图连接完整。

（3）汽车上的散热器用水作为冷却剂，这是利用了水的        较大的性质，当水箱装满水，水温升高20℃时，求水吸收的热量。（c_水=4.2×10³J/（kg℃））
（4）该车静止在水平地面上时，求对地面的压强。（g=10N/kg）
（5）假若该车在水平路面上以40 kW的功率匀速行驶10min，消耗汽油1.5 kg，求小汽车发动机的效率。（q_汽油=4.6×10⁷J/kg）

太阳能热水器具有安全、节能、经济和环保等优点．为有效利用太阳能，某研究性学习小组对“物体吸收太阳能的能力与表面颜色之间的关系”进行了实验研究：在两只相同的烧杯中装有质量和初温相同的水，烧杯外用一个黑色塑料袋和一个白色塑料袋密封，插入温度计(温度计的玻璃泡浸没在水中，大部分刻度露出可见)，放在阳光下曝晒．每隔相同的时间读出温度计的示数，数据记录如下：

塑料袋 颜色	水的质量(m/Kg)	初　温 (t/℃)	温　度 (t1/℃)	温　度 (t2/℃)	温　度 (t3/℃)	……
黑　色	1.0	15.0	22.3	27.8	31.5	……
白　色	1.0	15.0	16.5	17.8	19.0	……

根据上述数据回答下列问题：
(1)这次实验过程中，采用的科学研究方法是　　　　　　　
(2)通过上面的研究可以推断：太阳能热水器的集热管表面颜色以　　　　　　为宜；
(3)小明家使用的太阳能热水器的说明书如图，若在太阳能热水器的水箱中装满水，中午在太阳照晒下每小时温度升高10℃，则该热水器中的水每小时吸收的热量是多少？该热水器中午每秒钟每平方米的面积上获得的太阳能是多少？

容　　积	100L
集热箱的采光面积	1.5m^2
效　　率	40%
使　用　年　限	15年

科技人员设计出了一种可移动式太阳能水上漂浮房如下图所示，它具有冬暖夏凉的优点．表面安装有太阳能电池板，接收太阳能的功率为1.6×10⁴W，该漂浮房屋三角形建筑的主体结构是中空的，三角形建筑外围（即除去该面空洞）的面积为1.0×10³m²，空气密度约为1.2kg/m³，已知空气动能与空气质量成正比．1kg空气在不同的速度（V）时的动能（E）如下表所示．

E（J）	2	8	18	32	50
V（m/s）	2	4	6	8	10

⑴漂浮房冬暖夏凉，利用了水的    比较大的特性．
⑵漂浮房在平静的水面沿直线运功，运动过程中受到的阻力不变，水平方向的牵引力随运动时间t的变化关系如右图所示，t=50s后，漂浮房以2.5m/s的速度做匀速直线运动，则在整个运动过程中，漂浮房受到的阻力大小为    N．

⑶由表格中数据可知，每kg空气动能（E）与速度（V）的关系表达式为E=    ．
⑷若风正好垂直于三角形表面吹入，当风速为8m/s时,每秒钟吹向三角形建筑的空气体积是多少立方米？若煤的热值3.2×10⁷J/kg，那么当风速为8m/s时，漂浮房在1h内获得的风能与完全燃烧多少千克的煤所产生的内能相当？

如图18，密度为0.6×10³kg/m³、体积为10^-3m³的正方体木块，用一条质量可忽略不计的细绳系住，绳的两端分别系于木块底部中心和容器底部中心。细绳对木块的最大拉力为3N。容器内有一定量的水，木块处于漂浮状态，但细绳仍然松软，对木块没有拉力。容器的底面积为0.03 m²。
    
求：（1）此时木块受到的浮力？
（2）当向容器中注水，直到细绳对木块的拉力达到最大值，在细绳断裂前的一瞬间停止注水，则此时木块浸入水中的体积为多大？

在“家电下乡”现场，小聪看到某品牌的电热水器和燃气式快速热水器，铭牌如下：


(1)一般情况下，热水淋浴要求水温升高30℃，则该燃气快速热水器(如图)正常工作时，每分钟流出热水______________L。电热水器装满水后，要使水温升高30^。C，需提供______J的热量[c_水=4．2×10³／(㎏·℃)]。要获得这么多热量，电热水器需正常工作的时间为____________S(假设电热水器产生的热量全部被水吸收)。
(2)为了探究电热水器满足即开即用热水淋浴的条件，除热水器及附属的花洒喷头外。小聪找来了秒表、带刻度的大量筒、水桶、温度计、台秤(又叫磅秤)等器材。请你选择合适的器材，为小聪设计一个探究方案。要求写出所选的器材、方法，用测量的物理量及相关常量表示得出的结论。
探究方案：

某种电热饮水机有加热和保温两种工作状态（由机内温控开关S₀自动控制），从它的说明书上收集到如下数据及如图所示的简化电路原理图。

热水箱容量	1L
额定电压	220V
加热功率	1000W
保温功率	44W

 

（1）当S闭合，S₀断开时，饮水机处于       （填“加热”或“保温”）状态。 
（2）求：①保温时的电流；
②电阻R₁。
（3）将一满热水箱的水从20℃加热到80℃需要吸收多少热量？若加热效率为90%，
需要加热多长时间？ [1L=1×10^－3m3，c_水=4.2×10³J/（kg·℃），ρ_水=1.0×10³kg/m³]

如图甲所示为一制胶厂熬胶时的电加热器的电路原理图，图18乙为旋转开关的示意图，开关内有一块绝缘的圆盘，在圆盘的边缘有6个金属触点（在图18乙中用“○”表示，“○”标有1、2、3、4编号，编号相同的触点用导线连接），可以绕中心轴转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片，转动开关旋钮可以将相邻的触点连接。如旋钮上的箭头指向图中位置A时，金属滑片将1、2触点接通，同时另一端将3、4触点接通；如旋钮上的箭头指向图中位置B时，金属滑片将2、4触点接通，另一端没有与触点接触。圆盘边缘的1、2、3、4金属触点对应于甲图的1、2、3、4触点。用这个旋转开关可以实现加热状态的转换。

图甲中R₁、R₂是两只阻值相同的电热丝。旋转开关在某一位置时对胶进行加热，使其升温；当胶的温度达到一定温度时，旋转开关转到另一位置改变其加热状态，使加热器产生的热量刚好补充向环境的散热，让胶保持在该恒温下加热一段时间，达到粘性最强。胶的比热容为3×10³J / (kg·℃)
（1）旋转开关在       位置时对胶进行加热，使其快速升温。当胶的温度达到一定温度时，旋转开关转到       位置时改变加热状态，使加热器产生的热量刚好补充向环境的散热，让胶保持在该恒温。（选填“A”或“B”）
（2）胶加热升温阶段，电热器的功率为1100W，则每根电热丝的阻值为多大？
（3）用该加热器使10kg 20℃的胶刚好加热到80℃时，用时30 min，则加热器的效率为多少？
（4）加热到80℃时旋转开关转到另一位置改变其加热状态，加热器无论怎样加热，胶的温度始终保持不变，则胶每1min向环境散热为多少J？此时通过加热器的电流为多少A？

为缓解城市公交运输压力，我校综合实践活动小组针对我市淮海路交通拥挤现象，设计电力机车专用道。同学们收集到电力机车和公交汽车在某段运行区间内的相关数据如下：

××型号电力机车	电力机车 功率10^6W	平均速度 60 km／h	牵引力 5×10^3N	额定载客量80人
××型号公交汽车	燃油热值 4×10^7 J／kg	平均速度 15 km／h	牵引力 3000 N	额定载客量40人

（1）甲、乙两车站相距2.1 km，电力机车运行需要多长时间？消耗多少电能？
（2）公交汽车每千米消耗燃油0.4 kg，行驶2.1 km路程所消耗的燃油完全燃烧放出多少热量？公交汽车的效率是多少？
（3）根据题中获得的信息，从物理学角度谈一谈电力机车作为交通工具的优点。（写出一条即可）