2023年中考物理二轮复习 高频考点训练——比热容的相关计算(含答案)
1.已知天然气的热值为4×107J/m3,水的比热容为4.2×103J/(kg·)。问:
(1)完全燃烧2.1×10 2m3天然气放出多少热量?
(2)若某天然气灶的效率为80%,则这些天然气可将质量为4kg,初温为25的水加热到多少?(当地的大气压强为1标准大气压)
2.图甲是一款多功能迷你煮茶器,有加热和保温两种功能,其内部工作电路的简图如图乙所示,、均为加热电阻,加热状态的功率为400W,的阻值为1089Ω。求:
(1)加热状态正常工作时电路中的电流是多少
(2)保温状态的功率是多少
(3)用这款煮茶器把500g的水从20℃加热到100℃用了500s,加热效率是多少
3.如图甲是某学校使用的电开水器,表格中是该电开水器的铭牌,图乙是其电路原理图(R1R2都是加热电阻),开关S连接a,b处即可实现加热和保温功能,求:
(1)某次水箱装满20℃的水,水的温度升高到60℃。已知水=1.0×103kg/m3,c水=4.2×103J/(kg·℃),求加热过程中水吸收的热量。
(2)若上述过程是电开水器在加热状态正常工作42min完成的,求电开水器消耗的电能。
(3)求电开水器的加热效率。(百分数保留一位小数)
电开水器铭牌 型号×××
额定电压220V 加热功率5000W
保温功率1000W 容积50L
4.图甲是一款紫砂电饭锅,其简化电路如图乙所示,R1、R2是电热丝,R1的阻值为,通过单独或同时闭合S1、S2,实现低温、中温、高温三个挡位间的切换,其铭牌如下表所示,求:
(1)低温挡加热时电流的大小;
(2)电热丝R2的阻值;
(3)已知粥的比热容,将的粥用高温挡从加热到,加热效率为,则需要工作的时间。
5.生活中常用电热水壶烧水,已知某电热水壶的铭牌如表,水的比热容c=4.2×103J/(kg·℃)
电热水壶
型号 JDC﹣I500D
额定功率 1500W
额定电压 220V﹣
容量 1.2L
额定频率 50Hz
(1)电热水壶烧水时将______能转化为______能;
(2)电热水壶在额定功率下工作100s,消耗的电能是______J;
(3)若不计一切热损失,第二问中消耗的电能可以使1kg的冷水温度升高多少______?(结果保留一位小数)。
6.红红同学家买了一台电热水器,下表是电热水器的一些技术参数。
型号 最大水量 额定电压 额定功率
FED-H50 50kg 220V 2000W
装满水通电后正常工作40min,水温从25℃上升到45℃。(c水=4.2×103J/(kg·℃))求:
(1)水吸收的热量;
(2)热水器消耗的电能;
(3)热水器的效率。
7.为预防新型冠状病毒交叉感染,某医院将医疗器械置于消毒柜内,通过对水加热,达到设定压强和工作温度,产生高压饱和蒸汽,从而对医疗器械进行消毒处理。某型号的全自动高压消毒柜部分参数如下表,某次消毒,将满箱温度是20℃的水加热到工作温度,需正常工作50min。[,]
电源 AC220V 50Hz
额定功率 20kW
水箱容积 0.12m3
工作温度 120℃
额定压强 0.21MPa
(1)消毒一次,水箱中的水吸收的热量是多少?
(2)消毒一次,消毒柜消耗的电能是多少?
(3)该消毒柜的电加热效率是多少?
8.某家庭用燃气热水器将质量为100kg温度为20℃,的自来水加热到50℃,消耗的天然气体积为1m3 (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2.8×107J/m3。试求:
(1)天然气完全燃烧放出的热量为多少?
(2)水吸收的热量为多少?
(3)该热水器烧水的效率为多少?
9.下表为某饮水机铭牌的部分参数,其内部简化电路如图所示。当 S 闭合,S1 断开时,饮水机处于保温状态,当 S、S1同时闭合时,饮水机处于加热状态。求:[c水=4.2×J/(kg·℃)]
(1)饮水机保温状态下正常工作时的电流;
(2)饮水机保温 50min 消耗的电能;
(3)若不计热损耗,该饮水机将 2kg 的水从 30℃加热至 90℃,需要多长时间?
额定电压 220V
额定功率 加热 1000W
保温 44W
热水器的容量 2L
10.为预防新型冠状病毒交叉感染,某医院将医疗器械置于消毒柜内,通过对水加热,达到设定压强和工作温度,产生高压饱和蒸汽,从而对医疗器械进行消毒处理。某型号的全自动高压消毒柜部分参数如下表,某次消毒,将满箱温度是20℃的水加热到工作温度,需正常工作50min。[c水=4.2×103J/(),ρ水=1.0×103kg/m3] 求:
(1)消毒一次,水箱中的水吸收的热量是多少?
(2)消毒一次,消毒柜消耗的电能是多少?
(3)该消毒柜的电加热效率是多少?
电源 AC 220V 50Hz
额定功率 20kW
水箱容积 120L
工作温度 120℃
额定压强 0.21MPa
11.一铝壶中装有3kg的水,放在煤气灶上加热,将水从20℃加热至沸腾(在1个标准大气压下),煤气灶共燃烧48g煤气,已知水的比热容是4.2×103J/(kg ℃),煤气的热值是4.2×107J/kg,在此过程中:
(1)铝壶中的水吸收了多少热量?
(2)完全燃烧48g 煤气可以放出多少热量?
(3)该煤气灶的效率是多少?
12.太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置,下表为小明家的太阳能热水器在阳光照射下记录的相关信息,其中太阳辐射功率在数值上等于1h内投射到太阳能热水器吸热板1m2面积上的太阳能,求:
太阳照射时间/h 装水量/kg 吸热板面积/m2 水升高的温度/ 水的比热容/ 太阳辐射功率/
4 100 2 40
(1)水在4h内吸收的热量是多少?
(2)水在4h内吸收的热量相当于完全燃烧多少千克的焦炭所释放的热量?(焦炭的热值取)
(3)该太阳能热水器的能量转化效率是多大?
13.如图所示是某型号电压力锅工作电路简图,下表是其部分参数。接通电路后,开关S自动与触点a、b接通,1挡加热器开始加热。当锅内混合物质温度达到102℃时,开关S自动与a、b断开,并与触点c接通,2挡加热器工作,此时锅内混合物质温度不变,保持锅内压强不变,进入保压状态。现将质量为2.0kg,初温为36℃的混合物质放入压力锅中,接通电路使其正常工作18min。假设加热器产生的热量全部被混合物质吸收,混合物质的比热容为。求:
额定电压/V 220
1挡加热器额定功率/W 550
2挡加热器额定功率/W 110
保压温度/℃ 102
最大容积/dm3 3
(1)R1、R2的阻值;
(2)电压力锅加热多长时间后开始保压;
(3)电压力锅最后2min内消耗的电能。
14.质量为2kg的金属块,被加热到200°C后放入1kg、20°C的冷水中,不计热量损失,到平衡后、水和金属块的温度均为50°C。 [c水=4.2×103J/(kg·°C)]求:
(1)在此过程中水吸收的热量是多少;
(2)金属块放出的热量是多少;
(3)金属块的比热容是多少。
15.如图甲所示,A、B是两个底部装有完全相同的加热器的容器,加热器产生的热量80%可以被容器中的液体吸收,已知加热器每秒钟放出热量1000J。现将甲、乙两种液体分别倒入A、B杯中,其中甲液体的比热容为2×103J/(kg·°C);让两个加热器同时开始工作,60s后停止加热,然后立即将质量为2.4kg的合金球迅速放入乙液体中(从球放入到达到热平衡不计热损失),它们的温度随时间变化图像如图乙所示(部分图像未画出)。
(1)加热60s时,乙液体吸收的热量为多少;
(2)甲液体的质量为多少;
(3)合金球的比热容为多少?
16.图甲是一款紫砂电饭锅,其简化电路如图乙所示,R1、R2是电热丝,R1的阻值为110Ω,通过单独或同时闭合S1、S2实现低温、中温、高温三个挡位间的切换,其铭牌如图丙所示,求:
加热效率 80%
额定电压 220V
电功率 低温挡 440W
中温挡 880W
高温挡
(1)低温挡加热时电流的大小;
(2)电热丝R2的阻值;
(3)已知粥的比热容c粥=4.0×103J/(kg·℃),将2.2kg的粥用高温挡从20℃加热到74℃需要的时间。
17.国家提倡节能减排,各地“煤改气”正在积极进行,某同学计算他家天然气烧水的热效率将的水倒入烧水壶中,并测出水温为。在一个标准大气压下,把水刚加热到时,测出消耗天然气。已知水的比热容,天然气热值约为。
求:(1)将这些水烧开,需吸收多少热量;
(2)在这种情况下,燃烧的天然气放出了多少热量;
(3)他家天然气灶的效率。
18.小华家使用的是天然气热水器,他尝试估测该热水器的效率,以核对铭牌上的数值是否准确。当只有该热水器使用天然气时。把50kg的水从20℃加热到54℃,天然气表的示数由1365.05m3变为1365.17m3,已知水的比热容c=4.2×103J/(kg·℃),天然气的热值q=7.0×107J/m3。求:
(1)水吸收的热量;
(2)消耗的天然气完全燃烧故出的热量;
(3)该热水器的效率。
19.学习了电功率的知识后,小亮想利用家中的电能表测量电水壶的电功率和热效率。他把质量为1kg温度是20℃的水倒入电水壶中,然后把家中的用电器都与电源断开,仅让电水壶工作,用时5min将这壶水烧开(在标准大气压下),他通过观察电能表转盘的转数测出消耗的电能是4.2×105J。试求:
(1)将这壶水烧开,水吸收的热量是多少?
(2)电水壶的电功率为多少?
(3)电水壶的热效率为多少?
20.某家用电热水器,其工作模式和相关参数如下表。图为电热水器的原理图,包括工作电路和控制电路两部分,通过电磁继电器自动控制电热水器实现加热状态和保温状态的挡位变换。R0、R1为电热丝,R2为滑动变阻器,R为热敏电阻(置于电热水器内),其阻值随温度的升高而减小。红灯、绿灯是热水器工作时的指示灯,忽略指示灯对电路的影响:
型号 LWLZ20﹣19
电源 AD220V 50Hz
加热功率 800W
保温功率 40W
水容量 1.0L
(1)分析说明当绿灯亮时,电热水器处于保温状态还是加热状态?
(2)工作时若要提高电热水器的保温温度,如何调节保护电阻R2的滑片?
(3)R1工作时的电阻是多大?
(4)电热水器处于加热状态时,工作4.2min,可使1L水的温度升高40℃。则该电热水器的效率是多少?[c水=4.2×103J/(kg·℃)
参考答案:
1.(1)8.4×105J;(2)65
【详解】解:(1)完全燃烧2.1×10 2m3天然气放出的热量
Q放=Vq=2.1×10 2m3×4×107J/m3=8.4×105J
(2)水吸收的热量
Q吸=ηQ放=80%×8.4×105J=6.72×105J
由Q吸=cmΔt可得水升高的温度
水的末温度为
t末温=t初温+t=2540=65
答:(1)完全燃烧2.1×10 2m3天然气放出8.4×105J 热量;
(2)水加热到65。
2.(1)1.82A;(2)40W;(3)84%
【详解】解:(1)加热状态正常工作时电路中的电流是
(2)加热时为R2的简单电路,所以R2阻值为
保温为两电阻串联,此时总电阻为
保温状态的功率是
(3)水吸热为
消耗电能
加热效率
答:(1)加热状态正常工作时电路中的电流是1.81A;
(2)保温状态的功率是40W;
(3)加热效率是84%。
3.(1) 8.4×106J;(2) 1.26×107J;(3) 66.7%
【详解】解:(1)水箱装满水,水的体积为
V=50L=50×10-3m3
水的质量为
m=ρV=1×103kg/m3×50×10-3m3=50kg
则加热过程中水吸收的热量为
Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×50kg×(60℃-20℃)= 8.4×106J
(2)电开水器消耗的电能为
W=P加热t=5000W×42×60s=1.26×107J
(3)电开水器的加热效率为
η=66.7%
答:(1)加热过程中水吸收的热量为8.4×106J;
(2)电开水器消耗的电能为1.26×107J;
(3)电开水器的加热效率为66.7%。
4.(1)2A;(2)55Ω;(3)480s
【详解】解:(1)电热丝R1的电功率为
根据表格数据可知道,只闭合S1时,电路为R1的简单电路,电饭锅处于低温挡,则低温挡加热时电流的大小为
(2)根据
可知,只闭合S2时,电路为R2的简单电路,电饭锅处于中温挡,
根据表格数据可知道,中温挡
P2=880W
所以电热丝R2的阻值为
(3)当S1、S2都闭合时,电热丝R1、R2并联,电路总电阻最小,由
可知,电饭锅处于高温挡,则高温挡的功率为
P=P1+P2=440W+880W=1320W
所以2.2kg的粥用高温挡从20℃加热到74℃吸收的热量
Q=c粥mt=4.0×103J/(kg ℃)×2.2kg×(74℃ 20℃)=475200J
已知加热效率为75%,则需要消耗的电能为
由
可得,将2.2kg的粥用高温挡从20℃加热到74℃需要的时间为
答:(1)低温挡加热时电流的大小为2A;
(2)电热丝R2的阻值为55Ω;
(3)将2.2kg的粥用高温挡从20℃加热到74℃需要的时间为480s。
5. 电 内 1.5×105 35.7℃
【详解】(1)用电热水壶烧水时,消耗电能,将电能转化为水的内能。
(2)由 知道,消耗的电能
W=Pt=1500W×100s=1.5×105J
(3)不计一切热损失
Q=W=1.5×105J
由知道,冷水温度升高温度
答:(1)电热水壶烧水时将电能转化为内能;
(2)电热水壶在额定功率下工作100s,消耗的电能是1.5×105J;
(3)若不计一切热损失,第二问中消耗的电能可以使1kg的冷水温度升高35.7℃。
6.(1)4.2×106J;(2)4.8×106J;(3)87.5%
【详解】解:(1)水吸收的热量
(2)热水器消耗的电能
W=Pt=2000W×40×60s=4.8×106J
(3)热水器的效率
答:(1)水吸收的热量是4.2×106J;
(2)热水器消耗的电能是4.8×106J;
(3)热水器的效率是87.5%。
7.(1);(2);(3)84%
【详解】(1)水箱中水的质量
水箱中的水吸收的热量
(2)消毒柜消耗的电能
(3)该消毒柜的电加热效率为
答:(1)消毒一次,水箱中的水吸收的热量为;
(2)消毒一次,消毒柜消耗的电能为;
(3)该消毒柜的电加热效率为84%。
8.(1) 2.8×107J;(2) 1. 26× 107J;(3) 45%。
【详解】(1) 天然气完全燃烧放出的热量为
(2) 水吸收的热量为
(3) 该热水器烧水的效率为
答:(1) 天然气完全燃烧放出的热量为2.8×107J;
(2)水吸收的热量为1. 26× 107J;
(3)该热水器烧水的效率为45%。
9.(1)0.2A;(2);(3)8.4min
【详解】解:(1)保温状态的功率 P=44W ,U=220V;则保温状态的电流为
(2)保温状态的功率P=44W,t=50min=3000s,则饮水机保温 50min 消耗的电能
(3)水的质量m=2kg,水变化的温度
则水吸收的热量
不计热损耗,则该饮水机将 2kg 的水从 30℃加热至 90℃,需要的时间
答:(1)饮水机保温状态下正常工作时的电流是0.2A;
(2)饮水机保温 50min 消耗的电能是;
(3)若不计热损耗,该饮水机将 2kg 的水从 30℃加热至 90℃,需要8.4min。
10.(1)5.04×107J ;(2)6 ×107J;(3)84%
【详解】解:(1)水的质量为
m=ρ水V水=1.0×103kg/m3×120×10-3m3=120kg
水吸收的热量为
Q吸=c水m(t-t0)= 4.2×103J/(kg·℃)× 120kg×(120℃-20℃)=5.04×107J
(2)消耗的电能为
W=Pt=20×103W×50 ×60s= 6 ×107J
(3)效率为
η= = =84%
答:(1)水箱中水吸收的热量是5.04×107J ;
(2)消毒一次,消毒柜消耗的电能是6 ×107J;
(3)该消毒柜的电加热效率是84%。
11.(1)1.008×106;(2)2.016×106;(3)50%
【详解】(1)铝壶中的水吸收的热量
Q吸=cm水(t1-t0)=4.2×103J/(kg ℃)×3kg×(100℃-20℃)=1.008×106J
(2)完全燃烧48g煤气可以放出的热量
Q放=mq=0.048kg×4.2×107J/kg=2.016×106J
(3)该煤气灶的效率
答:(1)铝壶中的水吸收了1.008×106J;
(2)完全燃烧48kg煤气可以放出2.016×106J;
(3)该煤气灶的效率是50%。
12.(1) ;(2)0.56kg;(3)70%
【详解】(1) 水在4h内吸收的热量是
(2)焦炭的质量为
(3) 该太阳能热水器吸收的热量为
该太阳能热水器的能量转化效率是
答:(1)水在4h内吸收的热量是;
(2)焦炭的质量为0.56kg;
(3)该太阳能热水器的能量转化效率是70%。
13.(1)110Ω、440Ω;(2)16min;(3)1.32×104J
【详解】(1)由题意可知,开关S自动与a、b断开,并与触点c接通时,电路为R2的简单电路,由知,2挡加热器工作,开关S与触点a、b接通时,R1与R2并联,由知,1挡加热器开始加热,因电路中各用电器功率之和等于各用电器功率之和,所以,R1的电功率
因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,由可知,两电阻的阻值分别为
,
(2)当锅内混合物质温度达到102℃时,开始保压,则混合物质温度升高到102℃时所吸收的热量
因加热器产生的热量全部被混合物质吸收,所以,由可得,从加热到保压的时间
(3)由于电压力锅正常工作时间为18min,所以电压力锅最后2min处于保压状态,则消耗的电能
答:(1)R1、R2的阻值依次为110Ω、440Ω;
(2)电压力锅加热16min后开始保压;
(3)电压力锅最后2min内消耗的电能为1.32×104J。
14.(1)1.26×105J;(2)1.26×105J;(3)0.42×103J
【分析】利用热量的计算公式计算即可,水吸收的热量就是金属块放出的热量,再一次利用热量的就是公式计算。
【详解】(1)水吸收的热量
(2)金属块放出的热量
(3)由得金属块的比热容
答:(1)在此过程中水吸收的热量是2.52×105J;
(2)金属块放出的热量是2.52×105J;
(3)金属块的比热容是0.42×103J。
15.(1);(2) 0.3kg;(3) 0.8×103J/(kg ℃)。
【详解】(1)已知加热器每秒钟放出热量1000J,
则加热60s时,加热器放出热量:
Q放=1000J/s×60s=6×104J
根据题意可知,乙液体吸收的热量:
Q乙吸=Q放×80%=6×104J×80%=4.8×104J
(2)由乙图可知,加热15s时,甲液体的温度从10℃升高到30℃,
由题意可知,甲液体在15s内吸收的热量:
Q甲吸=Q放′×80%=1000J/s×15s×80%=1.2×104J
根据Q吸=cm(t﹣t0)可得,甲液体的比热容:
m甲===0.3kg
(3)由乙图可知,加热60s时,乙液体的温度从10℃升高到60℃,
则加热60s乙液体升高的温度:
△t乙升=60℃﹣10℃=50℃
加热60s乙液体吸收的热量:
Q乙吸=c乙m乙△t乙升﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
合金球放入乙液体后,乙液体的温度从60℃降低到40℃,
则乙液体放热时降低的温度:
△t乙降=60℃﹣40℃=20℃
合金球放入乙液体后,乙液体放出的热量:
Q乙放=c乙m乙△t乙降﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
则两过程中乙液体放出的热量与其吸收的热量的比值:
所以,
Q乙放=Q乙吸=×4.8×104J=1.92×104J
从球放入到达到热平衡不计热损失,则
Q球吸=Q乙放=1.92×104J
由图像可知,合金球放入乙液体后,合金球的温度从30℃升高到40℃,
则合金球升高的温度:
△t球升=40℃﹣30℃=10℃
由Q吸=cm△t可得,合金球的比热容:
c金属球===0.8×103J/(kg ℃)
答:(1)加热60s时,乙液体吸收的热量6×104J;
(2)甲液体的质量是0.3kg;
(3)合金球的比热容为0.8×103J/(kg ℃)。
16.(1)2A; (2)55Ω;(3)450s
【详解】解:(1)电热丝R1的电功率为
根据表格数据可知道,只闭合S1时,电路为R1的简单电路,电饭锅处于低温档,则低温挡加热时电流的大小为
(2)根据可知,只闭合S2时,电路为R2的简单电路,电饭锅处于中温档,P2=880W,电热丝R2的阻值为
(3)当S1、S2都闭合时,电热丝R1、R2并联,电路总电阻最小,由可知,电饭锅处于高温档,则高温档的功率为
2.2kg的粥用高温挡从20℃加热到74℃吸收的热量为
需要消耗的电能为
需要的时间为
答:(1)低温挡加热时电流的大小为2A;
(2)电热丝R2的阻值为55Ω;
(3)将2.2kg的粥用高温挡从20℃加热到74℃需要的时间为450s。
17.(1);(2);(3)35%
【详解】(1)将这些水烧开需吸收的热量
(2)燃烧的天然气,放出的热量为
(3)他家天然气灶的效率是
答:(1)将这些水烧开,需吸收热量;
(2)在这种情况下,燃烧的天然气放出了热量;
(3)他家天然气灶的效率是35%。
18.(1)7.14×106J;(2)8.4×106J;(3)85%
【详解】(1)水吸收的热量
(2)消耗的天然气体积
V=1365.17m3-1365.05m3=0.12m3
消耗的天然气完全燃烧放出的热量
(3)该热水器的效率
答:(1)水吸收的热量是7.14×106J;
(2)消耗的天然气完全燃烧故出的热量是8.4×106J;
(3)该热水器的效率是85%。
19.(1)3.36×105 J;(2)1400W;(3)80%
【详解】(1)在标准大气压下水的沸点为100℃,则水吸收热量
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×1kg×(100℃-20℃)=3.36×105J
(2)电水壶的电功率
(3)电水壶的热效率
η=×100%=×100%=80%
答:(1)将这壶水烧开,水吸收的热量是3.36×105J;
(2)电水壶的电功率为1400W;
(3)电水壶的热效率为80%。
20.(1)当绿灯亮时,电热水器处于保温状态;(2)工作时若要提高电热水器的保温温度,保护电阻R2的滑片向右移动;(3) 1149.5Ω;(4) 83.3%
【详解】(1)当绿灯亮时,工作电路中R0和R1串联,电路的总电阻最大,由可知,电热水器的功率最小,处于保温状态。
(2)当温度升高时,由热敏电阻R的阻值随温度的升高而减小可知,R的阻值减小,控制电路的总电阻减小,电磁铁的磁性变强,衔铁与下触点接触,电热水器处于保温状态,所以,要提高电热水器的保温温度,就应减小控制电路的电流,增大滑动变阻器接入电路中的电阻,即滑片向b端(右端)移动。
(3)红灯亮时,工作电路为R0的简单电路,电路的总电阻最小,总功率最大,电热水器处于加热状态,由可得,R0的阻值
当绿灯亮时,工作电路中R0和R1串联,电热水器的功率最小,处于保温状态,此时电路的总电阻
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,R1工作时的电阻
R1=R﹣R0=1210Ω﹣60.5Ω=1149.5Ω
(4)水的体积
V=1L=1dm3=0.001m3
由可得,水的质量
m=1.0×103kg/m3×0.001m3=1kg
水吸收的热量
Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×40℃=1.68×105J
由可得,消耗的电能
W=P加热t=800W×4.2×60s=2.016×105J
该电热水器的效率
答:(1)分析说明当绿灯亮时,电热水器处于保温状态。
(2) 工作时若要提高电热水器的保温温度,保护电阻R2的滑片向右移动。
(3)R1工作时的电阻是1149.5Ω。
(4)电热水器处于加热状态时,工作4.2min,可使1L水的温度升高4℃。则该电热水器的效率是83.3%
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