比热容的计算和答案

比热容的计算和答案1．太阳能清洁无污染，是人类能源的宝库．目前利用太阳能的方式主要有三种：光热转换，如太阳能热水器；光电转换，如太阳能电池；光化转换，如植物的光合作用．问：（1）太阳能是能源（选填“一次”或“两次”）；（2）某太阳能热水器中装有质量为50kg的水，在阳光照射下，水吸收9.45×106J热量，温度升高到70℃，水的初温是多少℃？[C水=4.2×103J/（kg•℃）]．【答案】（1）一次；（2）水的初温是25℃．【解析】试题分析：（1）能够从自然界直接获取的能源叫做一次能源；（2）根据Q=cm（t﹣t0）求出水的初温．（1）太阳能是直接从自然界获取的能源，属于一次能源；（2）∵Q=cm（t﹣t0）∴水的初温：t0=t﹣=70℃﹣=70℃﹣45℃=25℃考点：太阳能热水器中的热量计算点评：此题主要考查的是学生对能源的分类和热量计算公式的理解和掌握，基础性题目2．小明家煮饭、烧水使用的是管道天然气，已知天然气的热值为4.5×107J／m3，放出的热量有50％被有效利用，现要将初温为25℃的水加热到100℃，需要完全燃烧0.03m3的天然气，则能加热水的质量为多少?[c水＝4.2×103J／(kg·℃)]【答案】2.14kg【解析】试题分析：完全燃烧0.03m3的天然气放出的热量是Q放=mq=4.5×107J／m3×0.03m3=1.35×106J；天然气放出的热量有50％被有效利用，水吸收的热量是Q吸=50%×Q放=50%×1.35×106J=6.75×105J，加热水的质量是m=tcQ=25℃-(100℃℃)kg/(102.4106.7535JJ=2.14kg考点：热量的计算3．“吃火锅”是人们喜爱的一种饮食方法。火锅里装有2L、60℃的水，要把这些水加热到100℃，求：（1）水吸收了多少J的热量？[c水=4.2×103J/(kg·℃)]（2）若由阻值为24.2Ω的电热丝接入家庭电路来加热，使锅内的水由60℃加热到100℃，且电热丝产生热量的80%被水吸收，则电热丝需正常工作多长时间？【答案】（1）3.36×105J；（2）210s【解析】试题分析：（1）水的体积为：33310222mdmLV，水的质量：kgmmkgVm2102/100.13333，把水加热时水吸收的热量：JCCkgCkgJttcmQ5301036.3)60100(2)/(102.4)(吸；（2）电热丝产生的热量：JJQQ5005102.4801036.3吸放，电热丝消耗的电能：JQW5102.4放电，电热丝的功率：WVRUP20002.24)220(22电，工作时间：sWJPWt2102000102.45电电。【考点定位】有关热量的计算4．（6分）小明家买了一台太阳能热水器，其铭牌如下：容积（V）200L集热面积（S）1.5m2效率（η）40﹪使用年限（Y）15年查阅资料后，小明得知，黄石地区当太阳光照射地面时1m2地面上在1s内平均得到1.0×103J的太阳辐射能。⑴若小明家每天要用200kg热水，用这个热水器把这些水从25℃加热到45℃需要吸收多少热量？⑵在太阳光照射的情况下，提供这些热量，需要多长时间？【答案】1.68×107J；2.8×104s【解析】试题分析：⑴若小明家每天要用200kg热水，用这个热水器把这些水从25℃加热到45℃需要吸收的热量是37cmt=4.210J/kgkg45-25=1.6810JQ（.℃）200（℃℃）⑵石地区当太阳光照射地面时1m2地面上在1s内平均得到1.0×103J的太阳辐射能。太阳能热水器集热面积是1.5m2，太阳光照射集热器1s内平均得到1.5×103J的太阳能。它的效率是40﹪，需要吸收的热量是771.6810=4.21040JJ﹪，在太阳光照射的情况下，提供这些热量，需要的时间是7434.210t=2.810s1.510J/sJ考点：此题考查的是太阳能的计算。点评：在此题中注意太阳光照射集热器收集的能量没有全部转化为热水吸收的热量，即转化效率为40﹪。5．（8分）如图甲所示是某型号的浴室防雾镜，其背面粘贴有等大的电热膜．使用时，镜面受热，水蒸气无法凝结其上，便于成像，下表是该防雾镜的相关数据：面积大小110dm2镜子质量1.1kg额定电压220V额定功率1W/dm2（1）求防雾镜正常工作时的电流．（2）经测试，在﹣10℃环境下．正常工作400s使平面镜的平均温度升高了40℃，求电热膜绐平面镜的加热效率．[玻璃的比热容为0.75×103J/（kg•℃）]（3）如图乙所示，小明给防雾镜电路连接了一个滑动变阻器，能使电热极的功率在原功率的25%～100%之间变化，以满足不同季节使用的需要．请求出R的最大阻值．【答案】（1）防雾镜正常工作时的电流约为0.5A；（2）电热膜给平面镜的加热效率为75%；（3）R的最大阻值为440Ω．【解析】试题分析：（1）防雾镜正常工作的功率为：P=1W/dm2×110dm2=110W，正常工作时的电流：A5.0V220W101UPI．（2）正常工作400s，平面镜吸收的热量：Q吸=cm△t升=0.75×103J/（kg•℃）×1.1kg×40℃=3.3×104J，正常工作400s，电热膜产生的热量：Q=W=Pt=110W×400s=4.4×104J，加热效率：%75%100J104.4J103.3%10044QQ吸（3）电热膜的电阻为110W(220V)220PUR=440Ω，当R的阻值最大时，通过电热膜的电流最小，此时电热膜的功率最小，应为110W×25%=27.5W；由RIP2可得此时通过它的电流：0.25A440Ω27.5W0RPI最小小，电路中的总电阻为88025.0220AVIUR小总，变阻器的最大阻值为R=R总﹣R0=880Ω﹣440Ω=440Ω．答：（1）防雾镜正常工作时的电流约为0.5A；（2）电热膜给平面镜的加热效率为75%；（3）R的最大阻值为440Ω．考点：电功率、电热的综合计算6．（6分）已知煤气的热值为3.6×107J/m3，0.28m3的煤气完全燃烧放出的热量是多少？若这些热量的50%被温度为20℃，质量为30kg的水吸收，则水温升高多少？[c水=4.2×103J/（kg·℃）]【答案】1.008×107J，40℃【解析】试题分析：（1）根据煤气的热值和质量可求出完全燃烧煤气放出的热量。根据得：（2）根据公式Q＝cm△t可知：要求水温升高多少就必须知道吸收的热量，水的质量和比热容。Qtcm吸考点：热值的意义，热量的计算7．小红家一台电热水壶，铭牌如右表所示。为了测量它烧水时的实际功率，小红和父亲合作进行了如下实验：关掉家里所有用电器，将该电水壶装了0.6kg、20℃的水，接入家庭电路中，闭合开关，测得壶中的水从20℃上升到100℃所用的时间是4min。同时观察到家中电能表（见图）转过的转数正好为90转（r）。水的比热容：c=4.2×103J／（kg·℃）。请根据相关信息求：（1）电水壶中水吸收的热量。（2）电水壶烧水的实际功率。（3）电水壶加热的效率。产品型号：KS-12最大容积：1.2L额定电压：220V~额定频率：50Hz额定功率：1000W【答案】（1）2.016×105J（2）900W（3）93.3﹪【解析】试题分析：（1）水吸收的热量35Qcmt4.210J/kg0.6kg802.01610J（℃）℃==创??；（2）消耗的电能90rW0.06KWh216000J1500r/kWh===；电水壶烧水的实际功率0.06kWhPWt0.9kW900W4h60====；Qmq3730.283.610/QmJm71.00810J731.0081050%4.210/()30kgJJkgC40C（3）电水壶加热的效率Q201600J100%93.3%W216000Jh==?；考点：电能表参数的理解与电能的求法；热量的计算；电功率的计算．点评：本题是一道电学与热学的综合应用题，与生活相连，使学生觉得学了物理有用，注意计算时的单位变换要正确．8．混合动力汽车是一种新型汽车，它有两种动力系统。汽车加速，汽油机提供的动力不足时，蓄电池的电能转化为动能，使汽车加速更快；汽车减速，汽车动能转化为电能，由蓄电池贮存起来，减少能量的浪费。两种动力系统也可以独立工作，只有汽油机工作时，与一般的汽车相同；只使用电力时，由电动机提供动力。下表是国产某混合动力汽车蓄电池的铭牌，其中电池容量是蓄电池贮存的最大电能。该汽车匀速行驶时受到的阻力为720N。求：(1)在家庭电路中对放电完毕的蓄电池充满电要多长时间？(2)仅由电动机提供动力，汽车匀速持续行驶的最大距离是多少？不考虑电能转化为机械能时能量的损失。(3)仅由汽油机提供动力，汽车匀速行驶每百公里的油耗是多少升？假设汽车受到的阻力不变，汽油的热值为3.0×107J/L(即焦耳/升)，汽油机的效率为24%。【答案】（1）10h（2）220km（3）10L【解析】试题分析：（1）由表中数据知道，输入电压U=220V，输入电流I=20A，电池容量W=4.4kW·h所以充电时输入功率P=UI=220V×20A=4400W=4.4kW，充满电的时间：t=W/P=44kW·h/4.4kW=10h（2）因为车匀速行驶时受到的阻力为720N，所以汽车匀速直线运动时的牵引力F=f=720N，因为不考虑电能转化为机械能时能量的损失，所以电能全部转化为动能则s=W/F=44kW·h/720N=2.2×105m=220km；(3)汽车匀速行驶百公里机车做有用功W′=Fs′=720N×100×1000m=7.2×107J消耗能量Q=W′/η=7.2×107J/24%=3×108J耗油的体积V=Q/q=3×108J/3.0×107J/L=10L。