專題02內能與內能的利用計算分析（原卷版）

計算1比熱容與熱量的計算

計算2熱平衡的計算

計算分析

計算3熱值與燃料質量的計算

計算4熱機做功及熱機效率的計算

1、物體在熱傳遞過程中吸收或放出的熱量可以利用公式Q吸=cm（t-to）或Q吸

=cm計算,而物體的質量m、溫度改變量At、初溫to、末溫t、比熱容c

可利用相應的變形式計算。

2、熟記燃料燃燒放熱和熱值計算公式:Qfik=qm（或Q?i=qV）。

3、計算過程中應注意的問題：

（1）審題緊扣關鍵詞，如“升高了”“升高到”“全部被皮吸收”“效率”等。

（2）根據(jù)題中情景選擇對應的公式列式計算。

（3）代入物理量應統(tǒng)一單位，當Q=qm時，q的的單位用“J/kg”;當Q=qV時，

q的單位用“J/n?”。

（4）爐子、噴燈等工作時，有效利用的熱量就是“被吸收的熱量”，故效率n

二型xlOO%o

Q放

4、在熱機的計算題中，常綜合考查固體壓強（尸=￡）、功（W=Fs）、功率

WQ

（2=了、P=FS和速度（v=1）的計算。

計算1熱量的計算

【典例1】（2021秋?鎮(zhèn)原縣期中）某太陽能熱水器裝有100kg,20℃的冷水，經過一天，水

溫升高到60C,若用效率為20%的燃氣灶對這些水加熱，達到同樣的效果需要2kg的燃

氣。求：

（1）水吸收的熱量；

（2）燃氣的熱值。［水的比熱容為4.2X?J/（kg-C）］

【典例2】（2023?全椒縣一模）質量為0.2千克的熱水，自然冷卻后溫度降低了50C.求:

水放出的熱量Q放.［c水=4.2X103焦/（千克?℃）］

【典例3】（2023?沈五縣校級升學）個標準大氣壓下，質量為23、初溫為20℃的水吸收

6.72X1（）5J的熱量后，其溫度為是多少？【己知水的比熱容c水=4.2X103〃（kg?C）】

計算2熱平衡的計算

【典例4】（2023?仙游縣校級開學）吃早飯的時候，媽媽想用熱水給小進加熱如圖所示的盒

裝牛奶，使牛奶的溫度由22℃升高到47.2C。［己知：c水=4.2X1（）3J/（kg?，C）,c牛奶=

2.5X103J/（kg-℃）1

求：

（I）牛奶吸收的熱量？

（2）若不考慮熱量損失，熱水放出的熱量全部被牛奶吸收，媽媽至少要用53.2℃的熱水

多少千克？

【典例5］（2（）23秋?巴州區(qū)月考）某同學將一杯質量是200g、溫度是5℃的冷水和一杯質量

是100g、溫度是95℃的熱水兌在一起，混合后水的溫度是多少？（不考慮熱量損失）

【典例6】（2022秋?澤州縣期末）“能源你我共享，節(jié)約你我同行"，助力低碳引領新生活。

利用太陽能熱水器將質量為100kg初溫為10C的水溫度升高50℃,可節(jié)約多少n?的天

然氣？［已知水的比熱容C=4.2X1（）3J/（kg?C）,天然氣的熱值q=3.5XJ/n?］

計算4熱機做功及熱機效率計算

【典例10］（2023秋?興慶區(qū)校級月考）一輛汽車以30m/s的速度勻速行駛，所受牽引力是

車重的0.09倍，若汽車質量為1000kg,全程行駛600km,消耗汽油40kg,則汽油機的

效率是多少？（汽油熱值4.5Xl（fj/kg）

【典例11］（2023春?鼓樓區(qū)校級期中）無人駕駛汽車是一種智能汽車，主要依靠車內以計

算機系統(tǒng)為主的智能駕駛儀來實現(xiàn)無人駕駛。某無人駕駛汽車沿水平路面勻速直線行駛

200s,發(fā)動機做功為3.36消耗柴油2.1kg,求：［c水=4.2X（kg?℃）,q柴油

=4XIO7J/kgl

（l）消耗的柴油完全燃燒釋放的熱量。

（2）該汽車發(fā)動機的效率。

（3）若2.1kg柴油完全燃燒釋放的熱量全部被水吸收，可將多少千克水從20c加熱到

70℃?

【典例12］（2023秋?興寧區(qū)校級月考）某品牌家用汽車在平直路面上勻速行駛1X10%］

消耗了1kg的汽油，期間受到的牽引力為1.15X1O3N,汽油的熱值為q=4.6Xl（）7j；kg,

求：

（1）勻速行駛過程中牽引力所做的功。

（2）燃燒1心汽油放出的熱量。

（3）汽車發(fā)動機的效率。

1.（2023秋?南關區(qū)校級月考）小明家安裝了燃氣熱水器。已知水進入熱水器前的溫度是IOC,

洗澡時熱水器輸出熱水的溫度設定為40℃,小明洗一次澡用熱水50L。求：水從熱水器

中吸收多少熱量？

2.（2023?文峰區(qū)開學）（1）質量為0.1kg的某物質，加熱lOmin它吸收的熱量是7.2X103；,

溫度升高了30℃。求該物質的比熱容。

（2）某用戶用天然氣將50kg的水從20c加熱到60℃,已知水的比熱容c水=4.2X1（）3J/

（kg-℃）o求這些水升高的溫度和吸收的熱量分別是多少？

3.（2023秋?章丘區(qū)校級月考）現(xiàn)在的小火鍋常用一種被稱為“固體酒精”的物質作為燃料，

質量為1kg,初溫為20c的水，溫度升高了50℃,需要燃燒0.1kg“固體酒精”［已知c水

=4.2XI03J/（kg?℃）求小火鍋中水吸收的熱量。

內裝固體

酒精燃料

4.（2023?市中區(qū)校級開學）水的比熱容是4.2X（kg?c）,用100C的水把2千克的水

從20℃加熱到70℃,若不計熱量損失，需要100C的開水多少kg?

5.(2022秋?柳州期末)在10kg干木柴完全燃燒時放出的熱量中，若有50%被質量為200kg、

初始溫度為30c的水吸收，貝也標準大氣壓下，這些水能達到的最高溫度是多少？已知

干木柴的熱值為qnZGXIO'j^g,水的比熱容為C=4.2X1()3J/(kg?℃)。

6.(2021秋?龍海市校級期中)某金屬球在爐火中加熱到108℃,然后迅速投入到100g、初

溫為45c的某種液體中，達到熱平衡后金屬球的溫度為48C。已知金屬球的比熱容為0.42

XIO3J/(kg*℃),不計熱損失。此過程中，金屬球放出的熱量為1.26X|()3J。

(1)求金屬球的質量是多少g?

(2)計算出該液體的比熱容，并根據(jù)表中的數(shù)據(jù)確定該液體的種類。

液體煤油酒精水

比熱容2.1X103J/(kg-#C)2.4X103J/(kg?℃)4.2XIO3-(kg?'C)

(3)若該液體再吸收2.52X1041的熱量，求該液體的末溫(1個標準大氣壓下)。

7.(2023?在平區(qū)校級一模)2022年1月31R,據(jù)新華社報道，中國人首次在太空迎新春

過大年，神舟十三號航天員祝祖國繁榮昌盛！神舟十三號載人飛船用長征二F遙13火箭

發(fā)射，常用偏二甲脫作為主要燃料。[已知?水=4.2><1031/(1^?℃),口倘取4.2><107]4觀。

求：

(1)要想獲得8.4X1(I8J的熱量需完全燃燒偏二甲腓多少kg?

(2)若這些熱量被質量為24的水吸收，其效率為60%,可使初溫為20c的水溫度升

高到多少℃?

8.（2023?臨沂模擬）某品牌汽車總質量為l.6t,輪胎與地面的總接觸面積為（）.080?。某次

測試中，汽車在水平公路上以72km/h的速度勻速行駛2.5h,消耗燃油15L,若燃油的密

度為0.72Xl()3kg/m3,熱值為4.6Xl(fj/kg,g取10N/kg,則該車:

（1）靜止在水平地面時對地面的壓強。

（2）測試行駛的路程c

（3）測試過程中燃油完全燃燒放出的熱量。

9.（2023?蓬江區(qū)校級二模）某載重汽車發(fā)動機的效率為25%,其車重為HXIO,N,在平直

的公路上以80km/h的速度勻速行駛，汽車受到的阻力為車重的0.09倍。（汽油的熱值為

4.6XIO7J/kg）求：

（1）汽車勻速行駛時的牽引力為多大？

（2）汽車勻速行駛100km時牽引力做了多少功？

（3）汽車勻速行駛100km消耗多少千克的汽油？（結果保留到小數(shù)點后一位）

10.（2023秋?靈丘縣校級月考）5月31日上午，“助力夢想?護航未來”——2023太原市愛

心送考志愿服務啟動儀式在青年宮演藝中心前廣場舉行。20多支愛心車隊的300多輛車

參加送考，并為考生提供“一對一”服務，護航廣大學子安心赴考。己知一輛巡游出租

車以恒定為1.8X103N的牽引力、36km/h的速度勻速直線行駛5min,消耗汽油06kg。

（q汽油=4.5X107J/kg）求：

（1）出租車牽引力做功的功率。

（2）出租車汽油機的熱機效率。

II.（2023?灌云縣校級模擬）新能源電氣混合公交車已經在我省“登陸”。公交車滿載時總

質量為10b輸出功率為72kW。（g取ION/kg,天然氣的熱值q=4X1（/1佃3）

（1）公交車在3min內行駛了3.6km求行駛的平均速度。

（2）公交車滿載靜止在水平地面上，對地面的壓強是2.5X|（）5pa,求輪胎與地面接觸的

總面積。

（3）公交車勻速行駛20min,完全燃燒天然氣4.81r,求發(fā)動機的效率。

12.（2023秋?渾源縣校級月考）新能源的開發(fā)及利用正逐步走入尋常百姓家。若已知液態(tài)

氫的熱值是1.4X108j/kg,水的比熱容是4.2X1（）3J/（kg?C）。試計算:

（1）我國第4代運載火箭?般使用液態(tài)氫作為燃料，某火筋發(fā)射時攜帶3Xl（）4kg液態(tài)

氫燃料。這些燃料完全燃燒，最多能將多少千克初溫為20℃的水加熱至沸騰？（當?shù)卮?/p>

氣壓為標準大氣壓）

（2）氫能源車的發(fā)動機工作時，將液態(tài)氫轉化為氫氣，在氣缸中燃燒。某次測試中，-

輛氫能源車以75kW的功率勻速行駛0.5h,消耗了2kg燃料，求該發(fā)動機的效率（小數(shù)

點后保留一位小數(shù)）。

13.（2023?仙游縣校級開學）“環(huán)境小組”的同學在研究性活動中對小明家新裝燃氣熱水器

（如圖甲）耗能進行測試，按表中熱水器銘牌事先在熱水器水箱中注滿水，將與計算機

相連的紅外線熱傳感器接入熱水器水箱后，開始加熱。計算機顯示出熱水器中水溫度隨

時間變化的圖像如圖乙所示。[水的比熱容為4.2XI03J/（kg-℃）,天然氣的熱值約為4

X107J/m3]^：

（I）加I熱4min,水吸收的熱量為多少？

（2）加熱4min,消耗了多少n?的天然氣?

一型JY燃氣熱水器能耗等級熱效率容量/L適應水壓/MPa

適用：天然氣、液化石油氣II75%130.02-0.8

14.（2023?焦作三模）根據(jù)《中國傳統(tǒng)燃油車退出時間表研究》報告顯示，綜合中國汽車產

業(yè)發(fā)展趨勢和排放目標，預計有望在2050年以前實現(xiàn)全面取消燃油汽車，如圖是某型號

的燃油汽車，其整車質量2000kg,當該汽車靜止在水平地面上時，車輪與地面的總接觸

面積為80cm2,最高車速200km/h,綜合油耗每百公里9L汽油，已知汽油熱值為q汽油=

4.6X107J/kg,汽油密度為p汽油=0.7XlO'kg/i/,水的比熱容為c水=4.2X103J/（kg-V）,

g取10N/kgo

（I）某次測試過程中，該汽車以最高速度行駛20公里，所用時間是多少分鐘？

（2）該汽車靜止在水平地面上時對地面的壓強是多少？