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文檔簡介
1、專題07熱學考點解讀1、 有關比熱容的求解:1、比熱容是物質的一種特性,大小與物體的種類、狀態有關,與質量、體積、溫度、密度、吸熱放熱、形狀等無關。2、水的比熱容為4.2103 j(kg),表示:1 kg的水溫度升高(降低)1 吸收(放出)的熱量為4.2103 j。2、 有關熱量的求解:1、計算物體吸收熱量的公式為:q吸=cm(t-t0)=cmt,物體放出熱量的公式為:q放=cm(t0-t)=cmt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
2、-t,表示物理降低了的溫度。2、熱量計算的一般式:q放=cmt3、應用熱量的計算公式解題時,公式中各物理量的單位要統一,即比熱容c的單位是j/(kg),質量m的單位是kg,溫度的單位是,熱量的單位是j。3、 有關熱值的求解: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。推導過程如下:3、說明:中的公式對固體、液體、氣體、均適用。只對氣體適用。兩個公式的得出都是根據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表示質量,單位是kg。v表示體積,單位是3。4、 有關熱效率的求解:1、
3、熱機的效率: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。熱機的效率是熱機性能的一個重要指標。汽車發動機的效率、飛機發動機的效率、輪船發動機的效率均屬于熱機的效率,其公式為:=。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=。3、電熱水器的效率:電熱絲所產生熱量為q總,總=q放,水需要吸收熱量為q有=q吸,則=。重點考向考點一:利用公式qcmt求解1(2019青島)如圖是質量為100g的某物質溫度隨加熱時間的變化圖象,前10min它吸收的熱量是7.2103j求該物質的比熱容。【解析】由圖象可知,該物質10min升高溫度:t
4、502030,由q吸cmt得,該物質的比熱容:c2.4103j/(kg)。答:該物質的比熱容為2.4103j/(kg)。2(2019秋恩平市期中)某中學用焦炭作為燃料供應開水,若焦炭放出1.26106j的熱量。問:(1)若這些熱量全部被10kg的煤油吸收,能使煤油的溫度升高多少?(煤油未沸騰)(2)若這些熱量有25%被水吸收,能將多少kg的水從25加熱到100?c水4.2103j/(kg)、c煤油2.1103j/(kg)【解析】(1)由題知,煤油吸收的熱量q吸q放1.26106j,根據q吸cmt可得,煤油升高的溫度:t60;(2)由題知,水吸收的熱量:q吸25%q放25%1.26106j3.1
5、5105j;由q吸cmt可得水的質量:m水1kg。答:(1)能使10kg的煤油溫升高60;(2)該熱量有25%被水吸收,能將1kg水從25加熱到100。考點二:利用公式qqm求解3(2019秋嘉祥縣期末)有朋自遠方來,燒一壺熱水,拈幾許茶葉,置于瓷制器皿中,沸水沖泡,這是山東人獨有的待客之道。如果用酒精爐燒水,將質量為2kg,溫度為10的水加熱(1個標準大氣壓下),需完全燃燒42g酒精,酒精爐效率為70%,(已知c水4.2103j/(kg),q酒精3.0107j/kg)。求:(1)42g酒精完全燃燒放出的熱量;(2)水升高的溫度是多少?【解析】解:(1)42g酒精完全燃燒放出的熱量:q放m酒精
6、q酒精42103kg3107j/kg1.26106j;(2)由100%可得,水吸收的熱量:q吸q放1.26106j70%8.82105j,由q吸cmt可得,理論上水升高的溫度:t105,因標準氣壓下水的沸點為100,且沸騰以后溫度不變,所以,水實際升高的溫度為1001090。答:(1)42g酒精完全燃燒放出的熱量是1.26106j;(2)水升高的溫度是90。4(2019秋廈門期末)核能來源于核反應時原子核釋放的能量。1g鈾235全部裂變釋放的能量相當于2800kg的煤完全燃繞放出的熱量。已知水的比熱容為4.2103j/(kg),煤的熱值為3107j/kg。問:(1)1g軸235全部裂變釋放的能
7、量是多少焦?(2)這些能量最多可以將多少千克的水從0加熱至沸騰(1標準大氣壓下)?【解析】(1)2800kg煤完全燃燒釋放的熱量:q放m煤q2800kg3107j/kg8.41010j,則由題意可知,1g軸235全部裂變釋放的能量:q鈾放q放8.41010j;(2)由題知,q吸q鈾放8.41010j,1標準大氣壓下,水的沸點為100,即水的末溫為100,由q吸cm(tt0)可得加熱水的質量:m水2105kg。答:(1)1g軸235全部裂變釋放的能量是8.41010j;(2)這些能量最多可以將2105kg的水從0加熱至沸騰(1標準大氣壓下)。5(2019秋蘇州期末)天然氣是一種清潔燃料。蘇州很多
8、出租車己使用天然氣來代替燃油,某出租車在一段時間內消耗了500g天然氣。求:(1)這些天然氣完全燃燒,可放出多少熱量?(2)若這些熱量30%用來做有用功,可使牽引力為5103n的出租車勻速行駛多少距離?(天然氣的熱值為4.4107j/kg)【解析】解:(1)這些天然氣完全燃燒,可放出的熱量:q放mq0.5kg4.4107j/kg2.2107j;(2)由題知,轉化為的有用功:w有用q放30%2.2107j30%6.6106j,由w有用fs得行駛的路程:s1320m。答:(1)這些天然氣完全燃燒,可放出的熱量為2.2107j;(2)若這些熱量30%用來做有用功,可使牽引力為5103n的出租車勻速運
9、動1320m。考點三:利用公式qqv求解6(2019秋桂林期末)桂林市政府“為民辦實事”之燃氣改造工程正在老城區迅速推進。(1)已知燃氣的熱值為q4107j/m3,求完全燃燒0.21m3的燃氣可放出多少j的熱量?(2)在1標準大氣壓下,如果這些熱量全部被水吸收,則能使多少kg的水從20燒至沸騰?水的比熱容c水4.2103j(/kg)【解析】解:(1)完全燃燒0.21m3天然氣放出的熱量:q放vq0.21m34107j/m38.4106j;(2)若這些熱量全部被水吸收,則水吸收的熱量:q吸q放8.4106j,在1標準大氣壓下,水的沸點為100,由q吸cmt可得,加熱水的質量:m25kg。答:(1
10、)完全燃燒0.21m3的燃氣可放出8.4106j的熱量;(2)能使25kg的水從20燒至沸騰。考點四:利用熱機效率公式求解7(2020埇橋區一模)“運20”是我國自主研發的大型運輸機,它的發動機是一種熱機,通過航空煤油在氣室中燃燒,從噴口向后高速噴出氣體,使發動機獲得向前的推力,若“運20”在高空中飛行時,在恒定的水平推力f作用下,以720km/h的速度沿水平方向勻速航行1h,需要燃燒航空煤油4800kg,已知飛機發動機提供的機械功率是3.2107w,航空煤油的熱值為q4.0107j/kg。則在這1h內:(1)航空煤油完全燃燒放出的熱量是多少?(2)該發動機的熱機效率是多大?【解析】解:(1)
11、航空煤油完全燃燒放出的熱量為:q放qm4l07j/kg4800kg1.921011j。(2)該飛機沿水平方向勻速航行1h,則發動機做的功為:wpt3.2107 w3600s1.1521011j,發動機的熱效率為:100%100%60%。答:(1)航空煤油完全燃燒放出的熱量是1.921011j;(2)該飛機發動機的熱機效率是60%。8(2020石家莊模擬)五一期間,小明爸爸利用家中汽車進行了自駕旅游,小汽車以120km/h速度行駛了2h,從油量指示表上估計出消耗汽油約16l汽油密度0.75103kg/m3,汽油熱值q4.5107j/kg。小明從物理書上了解到汽油機的效率約為30%求:(1)16l
12、汽油完全燃燒放出的熱量;(2)汽車發動機輸出的有用功;(3)汽車勻速行駛過程中所受的阻力。【解析】解:(1)消耗的汽油體積:v16dm316103m3汽油質量:mv0.75103kg/m316103m312kg,汽油完全所釋放的熱量:q放mq4.5107j/kg12kg5.4108j;(2)發動機的效率為30%,由得,發動機輸出的有用功:w有q放5.4108j30%1.62108j;(3)汽車行駛的路程:svt120km/h2h240km2.4105m,由wfs可知,汽車牽引力:f675n,因汽車勻速行駛,所受的阻力:ff675n。答:(1)16l汽油完全燃燒放出的熱量為5.4108j;(2)
13、汽車發動機輸出的有用功為1.62108j;(3)汽車勻速行駛過程中所受的阻力是675n。9(2019肥西縣三模)如圖所示是一款無人駕駛汽車原型圖。汽車自動駕駛時使用雷達傳感器,以及激光測距器來了解周圍的交通狀況。該款車以20m/s的速度在一段平直的公路上勻速行駛了3km時,消耗汽油0.4kg。假設汽油完全燃燒,汽油的熱值為4.5107j/kg,汽油機的效率為30%,那么在這段運動過程中,求:(1)該汽車發動機做的有用功是多少?(2)汽車行駛中受到的阻力多大?【解析】解:(1)汽油完全燃燒放出的熱量為qmq0.4kg4.5107j/kg1.8107j,因為,所以w有用q總30%1.8107j5.
14、4106j;(2)因為wfs,所以發動機的牽引力為f1800n,由二力平衡可知,阻力:ff1800n。答:(1)該汽車發動機做的有用功是5.4106j;(2)汽車行駛中受到的阻力為1800n。10(2019平和縣一模)上汽大通fcv80是國內第一款運用全新準入標準的燃料電池輕客車型,它是用氫氣代替石油作為燃料,用燃料電池代替發動機,氫氣在燃料電池中與氧氣發生反應產生電能據悉,其功率可達75kw,續航里程可達500km。已知車載儲氫罐的氫存儲量為6.2kg氫氣的熱值為1.4108j/kg。(1)一罐氫氣完全燃燒放出的熱量是多少?(2)若該車以最大功率勻速行駛時,速度可達108km/h,此時該車所
15、受的阻力是多大?(3)在某次測試中發現,該車以最大功率行駛時,每消耗一罐氫氣能行駛1.5h,則該車燃料的效率是多少?(保留一位小數)【解析】解:(1)一罐氫氣完全燃燒放出的熱量:q放mq6.2kg1.4108j/kg8.68108j;(2)該車的速度:v108km/h108m/s30m/s,根據pfv得,該車以最大功率用最高速度勻速直線行駛時,所受阻力:ff牽2500n;(3)該車以最大功率行駛1.5h所做有用功:w有pt75103w1.53600s4.05108j,燃料效率:100%100%46.7%。答:(1)一罐氫氣完全燃燒放出的熱量是8.68108j;(2)若該車以最大功率勻速行駛時,
16、速度可達108km/h,此時該車所受的阻力是2500n;(3)在某次測試中發現,該車以最大功率行駛時,每消耗一罐氫氣能行駛1.5h,則該車燃料的效率是46.7%。考點五:綜合計算11(2020遵義模擬)如圖所示,是我國自行設計研制的大型滅火、水上救援水陸兩棲飛機鯤龍600,2018年10月1日,鯤龍600完成了首次水上高速滑行試驗,飛機操控穩定,各系統工作正常。若鯤龍600以270km/h的速度勻速直線滑行10min,消耗航空煤油675kg,飛機發動機的功率為2.25107w,求:(航空煤油的熱值為4107j/kg)(1)675kg的航空煤油完全燃燒放出的熱量;(2)飛機在滑行過程中受到的阻力
17、;(3)發動機的效率。【解析】解:(1)航空煤油完全燃燒放出的熱量:q放mq675 kg4107j/kg2.71010j;(2)由p得,滑行10min牽引力做功:wpt2.25107w600s1.351010j;由v得,飛機滑行10min通過的路程:svt270km/hh45km4.5104m;由wfs得,飛機受到的牽引力:f3105n;因為飛機做勻速直線運動,受力平衡,所以飛機受到的阻力ff3105n;(3)發動機的效率:100%100%50%。答:(1)675kg的航空煤油完全燃燒放出的熱量為2.71010j;(2)飛機在滑行過程中受到的阻力為3105n;(3)發動機的效率為50%。12(
18、2019成都模擬)如圖所示,2017年12月24日,廣東珠海金灣機場,由我國航空工業自主研發的首款大型水陸兩棲飛機“鯤龍”ag600成功首飛。飛機總體技術水平和性能達到當前國際同類飛機的先進水平,完全具有自主知識產權。若飛機在空中飛行時獲得1.6105n的水平推力,以500km/h的速度沿水平方向勻速航行1h,需要完全燃燒熱值為4107j/kg的航空煤油4000kg。(1)航空煤油完全燃燒放出的熱量。(2)發動機的效率。【解析】解:(1)航空煤油完全燃燒放出的熱量:q放mq4000kg4107j/kg1.61011j;(2)根據v可得,飛機勻速航行1h前進的距離:svt500km/h1h500
19、km5105m;發動機所做的有用功:wfs1.6105n5105m81010j;發動機的熱機效率:100%50%。答:(1)航空煤油完全燃燒放出的熱量為1.61011j;(2)發動機的熱機效率為50%。13(2020宜昌模擬)2018年10月20日,國產大型水陸兩棲飛機“鯤龍”ag600成功實現水上起降,如圖所示。ag600裝有4臺國產wj6渦輪螺旋槳發動機,是國家為滿足森林滅火和水上救援的迫切需要,研制的大型特種用途民用飛機,既能在陸地上起降,又能在水面上起降,是一艘會飛的船。飛機發動機的熱效率和推進效率是反映飛機性能的重要指標。發動機的熱效率是指發動機獲得的機械能與燃料完全燃燒產生的內能之
20、比,推進效率是指發動機傳遞給飛機的推進功(推力所做的功)與獲得的機械能之比。飛機的部分參數如表所示:wj6發動機數量4臺最大起飛質量53.5t最大巡航速度500km/h發動機巡航推力4.6104n發動機的熱效率40%發動機的推進效率(1)“鯤龍”ag600在水面降落的過程中,重力勢能,動能。(2)ag600以最大速度滿載巡航2h,消耗燃油5000kg,燃油完全燃燒獲得的內能是多少?此過程中發動機的推進效率為多大?(燃油的熱值為q4.6107j/kg)【解析】解:(1)“鯤龍ag60在水面降落的過程中,質量不變,高度減小,速度減小,所以重力勢能減小,動能減小。(2)燃油完全燃燒獲得的內能:qmq5000kg4.6107j/kg2.31011j。由100%得,獲得的機械能:w機q40%2.31011j9.21010j,由v得,通過的路程:svt500km/h2h1000km106m,推力做的有用功:w有fs4.610
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