2021年中考物理三輪沖刺過關(guān) 專題04 解答熱學(xué)計算題要領(lǐng) （教師版含解析）-教案下載-教習(xí)網(wǎng)

解決專題問題策略
用熱學(xué)規(guī)律進(jìn)行有關(guān)的計算，需用吸收的熱量的公式Q吸=cm(t-t0)=cm⊿t；放出的熱量的公式Q放=cm(t0-t)=cm⊿t；燃料完全燃燒放出的熱量的計算公式：Q放=mq；爐子的熱效率公式η=Q吸/Q放。而對初中熱學(xué)綜合計算題的解決就需要把以上提到的公式或者規(guī)律中的兩個或者多個結(jié)合起來，也常常應(yīng)用熱平衡方程為Q放=Q吸。所以對于初中生，在中考時常常出現(xiàn)熱學(xué)綜合計算題。這樣的題能考查學(xué)生多個知識點，是評價學(xué)生綜合能力的好素材。本文就初中熱學(xué)綜合計算題考法，結(jié)合多年來對全國各省市中考題的研究進(jìn)行歸納總結(jié)，對不同考題在解法上進(jìn)行分析指導(dǎo)。
策略一：熟練掌握三個知識點
知識點1：物體吸收或放出熱量的公式
①計算物體吸收熱量的公式為：Q吸=cm(t-t0)=cm⊿t。
②計算物體放出熱量的公式為：Q放=cm(t0-t)=cm⊿t。
其中，Q吸表示吸收熱量，單位是J；c表示物體比熱容，單位是J/(kg·℃)；m表示質(zhì)量，單位是kg；t0表示物體初始溫度，單位是℃；t表示物體后來的溫度，單位是℃。⊿t=t-t0表示物體升高了的溫度。⊿t=t0-t，表示物理降低了的溫度。
知識點2：燃料完全燃燒放出熱量的公式
①燃料完全燃燒釋放出的熱量公式為：Q放=mq。
②氣體燃料完全燃燒釋放出的熱量公式也可為：Q放=qV。推導(dǎo)過程如下：
說明：①中的公式對固體、液體、氣體、均適用。②只對氣體適用。兩個公式的得出都是根據(jù)熱值的定義式得到的。
其中，Q放表示燃料完全燃燒放出的熱量，單位是J；q表示燃料的熱值，單位是J/kg；m表示質(zhì)量，單位是kg。V表示體積，單位是ｍ3。
知識點3：熱效率公式
(1)熱機(jī)的效率：用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比。熱機(jī)的效率是熱機(jī)性能的一個重要指標(biāo)。汽車發(fā)動機(jī)的效率、飛機(jī)發(fā)動機(jī)的效率、輪船發(fā)動機(jī)的效率均屬于熱機(jī)的效率，其公式為：η=。
(2)爐具的熱效率：天然氣燃燒放出的熱量是爐具提供的總熱量，Q總=Q放，水吸收的熱量是有用的熱量Q有=Q吸，則η=。
(3)電熱水器的效率：電熱絲所產(chǎn)生熱量為Q總，總=Q放，水需要吸收熱量為Q有，有=Q吸，則η=。
策略二：掌握熱量計算題的思維方法和解題技巧
首先閱題、思題，找出物體原來的溫度t。和升高到的溫度(或降低到的溫度)t，看看物體的質(zhì)量m是多少，查查物質(zhì)的比熱容是多少，或者對常見的物質(zhì)(如水)的比熱容記住即可，有時題中或試卷前給出。對這些物理量做到心中有數(shù)。
然后對物體溫度升高的情況，可用公式Q吸=cm(t-t)列出方程，代入數(shù)值和單位求出物體應(yīng)吸收的熱量；對物體溫度降低的情況，可用公式Q放=cm(t-t)列出方程，代入數(shù)值和單位求出物體應(yīng)放出的熱量。對于燃料燃燒問題，可用公式Q放=mq求解燃料燃燒放出的熱量。
(1)如果題中物體吸熱的多少是由電阻放熱提供，那么放出的熱量可用焦耳定律Q放=I2Rt求出，利用Q吸=Q放建立方程，將把電學(xué)量與熱學(xué)量緊密聯(lián)系起來。
(2)如果題中物體吸熱只吸收了電阻放熱的80%，則可列方程Q吸=80%Q放，所求量一定在此方程中，用電器的效率問題也可迎刃而解。
(3)如果物體吸收的熱量完全由另外燃料燃燒獲得，則可用Q吸=cm(t-t)和 Q放=mq結(jié)合
Q吸=Q放來求出所要的物理量。
(4)如果物體吸收的熱量只吸收了燃料完全燃燒的80%，則可列方程Q吸=80%Q放，燃料的熱效率問題也可迎刃而解。
(5)其它方面與熱有關(guān)的問題按以上思路都會找到解題技巧。
注意：在計算時，題中各個物理量要一一對應(yīng)，并且都要化為國際單位。
中考典型例題解析
【例題1】(2021昆明模擬)將盛有涼牛奶的瓶子放在熱水中(如圖所示)，通過方式改變牛奶的內(nèi)能，圖中乙是250g牛奶與熱水的溫度隨時間變化的圖象，則牛奶在加熱過程中吸收的熱量為 J．[c牛奶=4.2×103J/(kg?℃)]
【答案】熱傳遞；2.1×104。
【解析】(1)改變內(nèi)能的方法：一是做功，二是熱傳遞，物體放出熱量、內(nèi)能減少、溫度降低；
(2)知道牛奶的質(zhì)量、比熱容，求出溫度升高值，利用吸熱公式Q吸=cm△t求牛奶吸收的熱量。
給牛奶加熱的過程中，牛奶吸收熱量、內(nèi)能增加，是通過熱傳遞方式改變了牛奶的內(nèi)能；
由圖乙可知，牛奶升高的溫度：△t=40℃﹣20℃=20℃，
則牛奶吸收的熱量：
Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×0.25kg×20℃=2.1×104J。
【例題2】(2020安徽)某同學(xué)家使用燃?xì)鉄崴?，平均每天需?00kg的水從18℃加熱到58℃。若天然氣完全燃饒放出熱量的70%被水吸收，則熱水器平均每天消耗天然氣________m3。[c水=4.2×103J/(kg?℃)，q天然氣=4.0×107J/m3]。
【答案】0.6
【解析】用燃?xì)鉄崴鹘o水加熱，水吸收的熱量
Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg?℃)×100kg×(58℃-18℃)=1.68×107J
燃燒天燃?xì)夥懦龅臒崃?br>則每天消耗的天然氣的質(zhì)量
【例題3】(2020山東聊城)小華家使用的是天然氣熱水器，他嘗試估測該熱水器的效率，以核對銘牌上的數(shù)值是否準(zhǔn)確。當(dāng)只有該熱水器使用天然氣時。把50kg的水從20℃加熱到54℃，天然氣表的示數(shù)由1365.05m3變?yōu)?365.17m3，已知水的比熱容c=4.2×103J/(kg·℃)，天然氣的熱值q=7.0×107J/m3。求：
(1)水吸收的熱量；
(2)消耗的天然氣完全燃燒故出的熱量；
(3)該熱水器的效率。
【答案】(1)7.14×106J；(2)8.4×106J；(3)85%
【解析】(1)水吸收的熱量
(2)消耗的天然氣體積V=1365.17m3-1365.05m3=0.12m3
消耗的天然氣完全燃燒放出的熱量
(3)該熱水器的效率
臨門一腳預(yù)測練
一、填空題
1．標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，質(zhì)量為0.5kg、溫度為70℃的水放出4.2×104J的熱量，水的溫度降低了 ℃
[c水=4.2×103J/(kg?℃)]。
【答案】20
【解析】知道水的質(zhì)量、放出的熱量、比熱容，利用Q放=cm△t求水溫度降低值。
由Q放=c水m△t可得，水降低的溫度：
△t===20℃。
2.小紅在實驗室用酒精把質(zhì)量是150g，初溫是60℃的水加熱到100℃，則水吸收的熱量是 J；若不計熱損失，至少需要燃燒 g酒精。[c水=4.2×103J/(kg?℃)，q酒精=3.0×107J/kg]。
【答案】2.52×104；672。
【解析】知道水的質(zhì)量、水的比熱容、水的初溫和末溫，利用吸熱公式Q吸=cm△t求水吸收的熱量；
由題知Q吸=Q放，再根據(jù)公式Q放=qm求出需要燃燒的酒精的質(zhì)量。
水吸收的熱量：
Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×0.15kg×(100℃﹣60℃)=2.52×104J，
不計熱損失，Q吸=Q放=V酒精q，
則V酒精===0.84×10﹣3m3。
由ρ=可得，酒精的質(zhì)量m=ρV酒精=0.8×103kg/m3×0.84×10﹣3m3=0.672kg=672g。
3．(2020蘇州)某燃?xì)鉄崴鲗?0kg的水從10℃加熱到60℃，完全燃燒了0.21m3的煤氣。水吸收的熱量是 J．熱水器燒水的效率是。[已知水的比熱容為4.2×103J/(kg?℃)，煤氣的熱值為4×107J/m3]
【答案】4.2×106；50%。
【解析】(1)水吸收的熱量：
Q吸＝cm(t﹣t0)＝4.2×103J/(kg?℃)×20kg×(60℃﹣10℃)＝4.2×106J；
(2)這些煤氣完全燃燒放出的熱量：
Q放＝qV＝4×107J/m3×0.21m3＝8.4×106J，
熱水器燒水的效率：
η＝＝×100%＝50%。
4.(2020江蘇連云港)沿海地區(qū)晝夜溫差比內(nèi)陸地區(qū)晝夜溫差小是因為水______。質(zhì)量為10kg的水溫度升高20℃所吸收熱量為______J(c水=4.2×103J/(kg·℃))。
【答案】 (1)比熱容大 (2) 8.4×105J
【解析】(1)因為水的比熱容較大，白天，相同質(zhì)量的水和泥土比較，吸收相同的熱量，水的溫度升高的少；夜晚，放出相同的熱量，水的溫度降低的少，使得沿海地區(qū)晝夜的溫差小。
(2)水吸收熱量Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×10kg×20℃=8.4×105J
5.(2020四川自貢市)用煤氣灶把2kg、初溫為20℃的水加熱到70℃，消耗了20g煤氣。已知水的比熱容是4.2×103J/(kg·℃)，煤氣的熱值為4.0×107J/kg，則水吸收的熱量為______J，煤氣灶燒水的效率為______。
【答案】 (1)4.2×105 (2) 52.5%
【解析】(1)水吸收的熱量
Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(70℃-20℃)=4.2×105J
(2)20g煤氣完全燃燒放出的熱量
Q放=mq=20×10-3kg×4.0×107J/kg=8×105J
燃?xì)庠顭男?br>η==52.5%
6.(2020四川南充)若一輛小汽車一年行駛一萬公里，消耗1t汽油，這次汽油完全燃燒放出________J的熱量；某次行駛過程中，該汽車汽油機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)速為3600r/min，在1s內(nèi)汽油機(jī)對外做功________次(q汽=4.6×107J/kg)。
【答案】 (1) (2) 30
【解析】(1)這次消耗的汽油為，根據(jù)公式可算出汽油完全燃燒放出的熱量為

故汽油完全燃燒放出的熱量為。
(2)該汽車汽油機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)速為，內(nèi)燃機(jī)做一次功，曲軸轉(zhuǎn)動兩次，某次行駛過程中，該汽車汽油機(jī)曲軸1s內(nèi)轉(zhuǎn)動60次，則該汽車1s內(nèi)油機(jī)對外做功30次。
7.(2021河北衡水三模)水的比熱容為已知c水＝4.2×103 J/(kg?℃)，天然氣的燃燒值為q天然氣＝4.2×107J/m3。完全燃燒0.2m3天然氣放出的熱量為_____,這些熱量全部被100kg初溫為25℃的水吸收，可以使水的溫度升高到________℃。
【答案】8.4×106J ,45
【解析】根據(jù)Q吸＝cm△t△得c=Q吸/m△t，比熱容的單位由熱量單位除以質(zhì)量、溫度單位合成，
即J/(kg?℃)，
完全燃燒0.2m3天然氣放出的熱量：
Q放＝V天然氣q＝0.2m3×4.2×107J/kg＝8.4×106J；
根據(jù)Q吸＝cm△t＝Q放可知，
水溫度升高值：
△t＝Q吸/cm＝8.4×106J/4.2×107J/kg×100kg＝20℃，
水的末溫度為：t＝t0+△t＝25℃+20℃＝45℃。
8.(2021湖北濱州二模)用液化氣灶燒水，把1.5kg初溫為20℃的水加熱到100℃，需要吸收的熱量為 J．若上述過程中完全燃燒了0.021kg液化氣，且只有60%的熱量被水吸收，則液化氣的熱值為 J/kg。[c水＝4.2×103J/(kg?℃)]
【答案】5.04×105；4×107。
【解析】(1)水吸收的熱量：
Q吸＝cm△t＝4.2×103J/(kg?℃)×1.5kg×(100℃﹣20℃)＝5.04×105J；
(2)由題知，Q吸＝Q放×60%＝m液化氣q×60%，
需要液化氣的體積：
q液化氣＝＝＝4×107J/kg。
9.(2021山東德州模擬)在“探究水沸騰時溫度變化的特點”實驗中，燒杯中加入200g的水，測得初始溫度為45℃．如圖所示，用酒精燈加熱一段時間后溫度計的示數(shù)為 ℃，則水吸收的熱量為 J，這些熱量相當(dāng)于完全燃燒 g酒精放出的熱量。(水的比熱容c水＝4.2×103J/(kg?℃)，酒精熱值q＝3.0×107J/kg)
【答案】95；4.2×104；1.4。
【解析】本題考查溫度計的讀數(shù)、吸熱公式和燃料燃燒放出熱量公式的理解和應(yīng)用，利用好條件Q放＝Q吸是關(guān)鍵。
(1)由圖可知，溫度計的分度值為1℃，示數(shù)為95℃；
(2)水吸收的熱量：
Q吸＝c水m(t﹣t0)＝4.2×103J/(kg?℃)×0.2kg×(95℃﹣45℃)＝4.2×104J。
(3)由題知，Q放＝Q吸＝4.2×104J，
由Q放＝mq得，需要完全燃燒酒精的質(zhì)量：
m′=Q放/q=0.0014kg＝1.4g。
10．(2021海南模擬)質(zhì)量之比為2：3的甲、乙兩種液體，當(dāng)它們吸收的熱量之比為7：5時，升高的溫度之比為6：5，則甲、乙的比熱容之比為。
【答案】7：4。
【解析】知道兩物體的質(zhì)量之比、升高的溫度之比、吸收的熱量之比，利用吸熱公式求甲乙兩物體的比熱容關(guān)系。
由題知，m甲：m乙=2：3，△t甲：△t乙=6：5，Q甲：Q乙=7：5，
因為Q吸=cm△t，
所以===，
解得：
==7：4。
二、綜合應(yīng)用題
11．(2021武漢模擬)在“探究水沸騰時溫度變化的特點”實驗中，用酒精燈給燒杯中的水加熱，燒杯中盛有20℃、質(zhì)量為100g的水，在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下加熱至沸騰，假如完全燃燒酒精3g。[水的比熱容為4.2×103J/(kg?℃)，酒精的熱值為3.0×107J/kg]求：
(1)水吸收的熱量是多少？
(2)此過程中酒精燈燒水的熱效率。
(3)科學(xué)研究表明：1g 100℃的水汽化成同溫度的水蒸汽需要吸收2.26×103J的熱量。水開始沸騰后持續(xù)觀察沸騰現(xiàn)象，同時發(fā)現(xiàn)水的質(zhì)量減少了5g，求此過程水汽化成水蒸氣所吸收的熱量。
【答案】(1)水吸收的熱量是3.36×104J；
(2)酒精燈燒水的熱效率是37.3%；
(3)5g，100℃的水汽化成同溫度的水蒸汽需要吸收的熱量是1.13×104J。
【解析】(1)一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點為100℃，即需將水加熱至100℃，
水吸收的熱量：
Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg?℃)×0.1kg×(100℃﹣20℃)=3.36×104J；
(2)3g酒精完全燃燒釋放的熱量：
Q放=mq=3×10﹣3kg×3.0×107J/kg=9×104J；
酒精燈燒水的熱效率：
η=×100%=×100%≈37.3%；
(3)1g 100℃的水汽化成同溫度的水蒸汽需要吸收2.26×103J的熱量，則5g 100℃的水汽化成同溫度的水蒸汽需要吸收的熱量：
Q=5g×2.26×103J/g=1.13×104J。
12.(2021濟(jì)南模擬)某團(tuán)隊在海拔3000多米高山上野營時，使用鐵鍋燒水，他們發(fā)現(xiàn)把體積為2L的水從10℃加熱到85℃時，共消耗了5kg的干木柴，【已知水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃)，干木柴的熱值為1.2×107J/kg】。求：
(1)干木柴完全燃燒放出的熱量？
(2)水吸收的熱量。
(3)鐵鍋燒水的的效率。
(4)他們也發(fā)現(xiàn)在高山上用鐵鍋煮馬鈴薯時，盡管鍋里的水嘩嘩地沸騰了很長時間。馬鈴薯還是煮不軟，為什么？
【答案】(1)6×107J(2)6.3×105J(3)1.05%(4)見解析。
【解析】(1)干木柴完全燃燒放出的熱量：Q放=qm=1.2×107×5=6×107(J)
(2)水的質(zhì)量：m水=ρ水V水=1.0×103×2×10-3=2(kg)
水吸收的熱量:Q吸=cm(t-t0)=4.2×103×2×(85-10)=6.3×105(J)
(3)鐵鍋燒水的的效率：η=Q吸/Q放=6.3×105(J)/6×107(J)=1.05%
(4)因為沸點隨氣壓的減小而降低，高山上氣壓小，所以水沸點降低，鐵鍋里的水盡管沸騰了，但是溫度比較低，馬鈴薯還是煮不軟。
13.(2021天津模擬)某物理興趣小組的同學(xué)，用煤爐給10kg的水加熱，同時他們繪制了如圖所示的加熱過程中水溫隨時間變化的圖線。若在6min內(nèi)完全燃燒了2kg的煤，水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃)，煤的熱值為3×107J/kg。求：(1)煤完全燃燒產(chǎn)生的熱量；
(2)經(jīng)過6min時間加熱，水所吸收的熱量；(3)煤爐燒水時的熱效率。
【答案】(1)6×107J；(2)2.52×106J；(3)4.2％。
【解析】(1)燃料完全燃燒產(chǎn)生的熱量，直接利用Q總=mq，這個公式熱值為J/kg，m是燃料的質(zhì)量，單位是kg。Q放=m煤q=2kg×3×107J/kg=6×107J
(2)從圖像分析知道經(jīng)過6min時間加熱，水的溫度從20℃升高到80℃. 水的質(zhì)量10kg，
水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃)根據(jù)吸收熱量公式得到
Q吸=cm水(t－t0)=4.2×103J/(kg·℃)×10kg×60℃=2.52×106J
(3)爐具的效率公式為η＝Q吸/ Q總，所以
η=Q吸/Q放=(2.52×106J/6×107J)×100％=4.2％

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