专题04 机械能和内能（计算专题训练）-2023-2024学年九年级物理上学期期末考点全预测（苏科版）

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\l "_Tc16452" 【计算1 比热容的概念及其计算】1
\l "_Tc5338" 【计算2 热量的计算】2
\l "_Tc31833" 【计算3 热平衡方程的应用】4
\l "_Tc846" 【计算4 有关热机的计算】6
\l "_Tc846" 【计算5 燃料的热值及其计算】7
\l "_Tc16452" 【计算6 热机的效率】10
\l "_Tc16452" 【计算1 比热容的概念及其计算】
1．（2021秋•长乐区期末）一质量是3kg、初温为590℃的铁块，当温度降到30℃时放出了7.56×105J的热量，则：
（1）计算出铁的比热容
（2）餐馆里有一道美食叫“铁板牛肉”，将2kg的铁板加热到130℃，再将九成熟的牛肉片盛放在铁板上，等铁板温度降到70℃时，牛肉片已十成熟了，求铁板在此降温过程中放出的热量。
2．（2021秋•长汀县校级月考）如图所示是质量为300g的某物质的温度随加热时间的变化图像，前10min它吸收的热量是7.2×103J。求该物质的比热容。
3．（2022秋•西城区校级月考）将2kg某种液体从20℃加热到100℃（液体未沸腾），需要吸收6.4×105J的热量，求该液体的比热容c。
4．（2022秋•陵城区期中）用两个相同的电热器分别给质量都为1kg的水和某种液体加热，每隔1分钟记录一次温度，数据如右表所示，已知水的比热容为c水＝4.2×103焦/（千克•℃）。求：
①加热1分钟，水吸收的热量Q水；
②该液体的比热容c液。
\l "_Tc5338" 【计算2 热量的计算】
5．（2023•沈丘县校级开学）小亮家有一个容积为2L的水壶，水壶里装有初温25℃的水，在1个标准大气压下，小亮用天然气炉具对水进行加热至沸腾，水需要吸收多少热量？【已知水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃）】
6．（2023秋•顺德区校级月考）用电水壶烧水，如果将壶内20℃的水烧开，水吸收的热量是5.04×105J，则壶内水的质量是多少？[当地气压为标准大气压，c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
7．（2023秋•南海区校级月考）如图所示是小华同学探究“水的沸腾”实验的实验图像。已知实验时，水的质量为100g。求：
（1）从实验第10分钟到第20分钟，水吸收的热量为多少？
（2）如果这些水从第10分钟开始吸收了8.4×103J的热量，则水的温度变为多少？
（3）小明也做了这个实验，他用的水的初温是78℃，等水沸腾时温度为98℃，而水的吸收的热量是4.2×104J，则小明实验中所用水的质量是多少？
8．（2021秋•赫章县期末）如图所示，重庆网红“木桶鱼”是在木桶里放入高温的鹅卵石，再加入质量为2kg、初温为60℃的鱼汤，鹅卵石放热能使鱼汤沸腾（在一标准大气压下，鱼汤的比热容视为水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃））求：
（1）鱼汤所吸收的热量为多少？
（2）若鹅卵石放出热量的80%被鱼汤吸收，若鹅卵石放出的这些热量由天然气提供，天然气完全燃烧，则需要多少m3天然气？（q天然气＝3.5×107J/m3）
9．（2022秋•遂川县期末）横河实验学校九年级物理兴趣小组的同学在研究“沙子和水谁的吸热本领大”时，选用了两只完全相同的酒精灯分别给质量都是200g的沙子和水加热。他们绘制出沙子与水的温度随加热时间变化的图象如图所示，已知酒精的热值是3.0×107J/kg，水的比热容是4.2×103J/（kg•℃）。加热时酒精灯平均每分钟消耗0.8g酒精，那么请问：
（1）图中a图和b图哪个是沙子吸热升温的图象？为什么？
（2）加热满2min 时，水吸收了多少热量？
（3）求出沙子的比热容。
\l "_Tc31833" 【计算3 热平衡方程的应用】
10．（2022秋•沙坪坝区校级月考）将质量为200g的铜块从100℃的沸水中取出，然后迅速放入质量为100g，温度为15℃的某种液体中，混合后的共同温度是35℃。不计过程中的热损耗，已知铜的比热容为0.4×103J/（kg•℃），求：
（1）铜球释放的热量是多少？
（2）这种液体的比热容是多少？
11．（2022•苏州模拟）如图甲是网上曾热销一种“55度杯”，称“能很快将开水变成适饮的温水，而后又能将凉水变成适饮的温水”。为破解此中秘密，某中学物理小组设计了如图乙模型。此杯内胆中被封存着300g水，室温20℃，不计热量损失，求：
（1）若向杯中倒入100g、100℃开水，摇一摇，杯中水的温度迅速降至40℃，倒入的水放出了多少热量；
（2）若向杯中倒入200g、80℃的水，摇一摇，杯中水的温度降至t1，t1为多少？
12．（2023秋•兴宁区月考）为了测量某种液体的比热容，把质量为1kg的铁块加热到80℃后，迅速投入质量为2kg、温度为20℃的待测液体中，混合后的共同温度是30℃，不计热量损失，铁的比热容c铁＝0.46×103J/（kg•℃）。求：
（1）铁块降低的温度；
（2）铁块放出的热量；
（3）这种液体的比热容。
13．（2023秋•乌当区校级月考）在一个标准大气压下，一质量为2千克的金属块，被加热到500℃后，立即投入质量为1千克，温度为20℃的冷水中，不计热量损失，最终水的温度升高了30℃。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]求：
（1）水吸收的热量。
（2）金属块的比热容。
（3）取出金属块后，给水继续加热，水又吸收了1.05×105J的热量，求水的末温。
14．（2022秋•西陵区校级期中）小睿同学和实验小组的伙伴分享交流了自己“比较水和食用油比热容大小”的实验，小组成员们提出可以结合数据计算出食用油的比热容大小。小组伙伴们先结合酒精灯加热水的相关数据计算出了酒精灯的热效率为30%，已知用相同酒精灯及装置将初温20℃、质量0.1kg的食用油加热到230℃至其刚好沸腾时，消耗的酒精为5.6g，已知酒精的热值为3×107J/kg。你也是该实验小组的成员，请你结合数据计算出该食用油的比热容。
\l "_Tc846" 【计算4 有关热机的计算】
15．（2022秋•姑苏区校级期中）如图为四缸发动机工作原理：内燃机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一汽缸在做功，其他三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气工作。有一台四缸发动机，其主要技术指标如表所示。其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（即冲程长）。转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数。
（1）该发动机在1s内做功 J，单缸排量V＝ L；
（2）每个做功冲程里，发动机做功W＝ J；
（3）在做功冲程里，燃气对活塞的压强p＝ Pa。
16．（2021秋•苍溪县期中）一台四缸四冲程的内燃机，活塞面积是100cm2，冲程是0.3m。在第三冲程，活塞所受平均压强是5×105Pa，在这个冲程中，活塞受到的推力是多大？燃气所做的功是多少？如果飞轮转速是3000r/min，这台内燃机燃气做功的功率是多大。
17．（2022秋•游仙区校级月考）如图是新农村建设中广泛使用的一种小型农用柴油机，铭牌部分信息如表所示，其中活塞行程是指一个冲程活塞移动的距离。该柴油机为单缸四冲程内燃机，该柴油机的空燃比是14：1。“空燃比”即混合气体中空气和柴油的质量比。（柴油的热值4×107J/kg）
（1）正常工作1min消耗柴油为多少kg？
（2）每次吸气冲程进入混合气体的质量为多少kg？
（3）做功冲程中燃气对活塞的平均压力为多少N？
18．（2019秋•红塔区期末）现代生活中最重要的交通运输工具一汽车与我们的生活走得越来越近了。某单缸汽油发动机气缸的活塞面积是120cm2，做功冲程中活塞移动的距离是35cm，气体的平均压强是5×105Pa，曲轴的转速是300r/min。求：
（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力；
（2）汽油机每分钟做的功；
（3）汽油机的功率。
\l "_Tc846" 【计算5 燃料的热值及其计算】
19．（2023•滕州市校级模拟）某同学家使用天然气热水器，平均每天需将100kg的水从16℃加热到某温度，吸收的热量为1.68×107J；[c水＝4.2×103J/（kg•℃），q天然气＝4.2×107J/m3]求：
（1）热水器中水升高到的温度是多少℃？
（2）若天然气完全燃烧放出热量的80%被水吸收，热水器放出的热量是多少J？平均每天消耗天然气是多少m3？
20．（2023秋•顺德区校级月考）为了减少大气污染，可对秸秆进行回收加工制成秸秆煤，完全燃烧2kg秸秆煤可放出4.2×107J的热量，则这种秸秆煤的热值多少？
21．（2023秋•碑林区校级月考）氢能源公交车，与传统公交车相比，氢能公交车最大的特点是“零污染、零排放”，产物仅为电、热和水，实现了真正意义的零排放，氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是21世纪最理想的能源。[c水＝4.2×103J/（kg•℃），q氢＝1.4×108J/kg，标准大气压环境]
求：
（1）质量为0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量？
（2）若这些热量的70%被质量为200kg、温度为25℃的水吸收，则水升高的温度为多少？
（3）若本次投放运营的氢能公交车发动机的热率为50%，如果完全燃烧0.6kg的氢燃料，则这些热量能让该氢能公交车以42kW的恒定功率匀速行驶多长时间？
22．（2023•华亭市模拟）社会发展到今天，能源危机开始困扰人类。人们正在寻找各种可能的未来能源，以维持人类社会的持续发展。2006年5月24日，欧盟、美国、中国、日本、韩国、俄罗斯和印度在布鲁塞尔欧盟总部草签了一系列关于国际热核聚变实验反应堆（ITER）的协议。这是人类开发新能源的一个重大尝试，也是中国以完全平等的地位参加的最大的国际科技合作项目。
热核聚变是在上亿摄氏度的高温条件下，利用氢的同位素氘、氚在可控情况下发生的核聚变。聚变反应中释放出来的核能提供大量的热量，就象造出一个“人造太阳”。反应后的生成物是无放射性污染的氦。
预期于2010年建成的实验反应堆，可以在16min产生1.44×1012J的热量。据媒体报道：lL海水提取的氢的同位素，在完全聚变反应中释放的能量，相当于300L汽油完全燃烧所释放的热量。请根据所提供的数据进行估算，并回答以下问题：
（1）若汽油的密度约为0.7×103kg/m3，300L汽油的质量是多少？（1L＝l×10﹣3m3）
（2）若汽油的热值约为5×107J/kg，300L汽油完全燃烧能释放多少热量？
（3）300L汽油完全燃烧能释放出的热量，能将多少千克20℃的水烧开？[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
23．（2023•东营区校级模拟）如图是为了上山方便而修建的盘山公路。一辆质量为6.3t的小型货车以36km/h的速度匀速行驶，经过6min从山脚到达山顶。已知从山脚开上山顶，货车的牵引力保持2.5×104N不变，汽油热值q＝4.0×107J/kg，g取10N/kg。求：
（1）小货车从山脚开到山顶的过程中，牵引力所做的功；
（2）已知从山脚到山顶竖直高度为500m，该盘山公路的机械效率；
（3）小货车在匀速爬坡的过程中，汽车的功率；
（4）假如汽油完全燃烧放出热量的40%用于牵引力做功，则货车从山脚到山顶消耗的汽油质量。（结果保留一位小数）
24．（2023•孟州市模拟）今年3月24日，首架在我国完成总装的空客A321飞机正式交付给航空公司。其部分参数如表所示，已知它静止在水平地面上时与地面的总接触面积为2m2，g取10N/kg，航空煤油的热值为q煤油＝4.2×107J/kg。
（1）空客A321以最大起飞质量静止在水平地面上时，对地面的压强为多少？
（2）以最大巡航速度行驶300km，需要用时多少分钟？
（3）该飞机飞行两个小时，消耗的燃料完全燃烧产生的热量可以使多少千克的水温度升高46℃？水的比热容为c水＝4.2×103J/（kg•℃）。
\l "_Tc16452" 【计算6 热机的效率】
25．（2023•惠山区三模）《天工开物》是我国古代的科学著作，书中记载着大量的古代农业机械。其中这样写道：“凡河滨有制筒车者，堰陂障流绕于车下，激轮使转，挽水入筒，一一顷于枧内，流入亩中，昼夜不息，百亩无忧。”该段文字描述了筒车这样一种以水流作动力，用来取水的机械，如图所示，若接水槽离取水处高4m，水轮上有12个取水筒，一个取水筒每次可取水4kg，筒车旋转一周所用时间为60s。（接水槽离倒水处的高度忽略不计，g取10N/kg）
（1）求该筒车旋转一周，一个取水桶对进入接水槽的水所做的功。
（2）若水流冲击筒车的功率为40W，求筒车旋转一周取水的机械效率。
（3）若采用效率为30%的柴油发动机代替水车旋转一小时抽相同质量的水，需要燃烧柴油的质量是多少克？结果取整。（柴油的热值为：q＝4.2×107J/kg）
26．（2023秋•霍邱县月考）一般小汽车每消耗1kg汽油就会排放2.3kg的二氧化碳气体，为了实现节能减排，各种新能源汽车相继出现，如图所示为某太阳能汽车，能将太阳能转换为电能储存起来供汽车行驶，真正实现了零排放。若该太阳能汽车行驶时受到的阻力恒为900N，某天接收到的太阳能为1.08×108J，可供汽车匀速行驶30km路程。求：
（1）该太阳能汽车匀速行驶30km过程中牵引力所做的功；
（2）该太阳能汽车太阳能转化为机械能的效率；
（3）相比较效率为30%的汽油车，牵引力做相同的功可以减少多少千克二氧化碳气体的排放？（汽油热值为4.6×107J/kg）
27．（2023秋•宛城区月考）一辆氢气动力试验汽车10min内在平直路面上匀速直线行驶了1.2km，消耗了0.15kg的氢气，假设氢气完全燃烧，汽车发动机的效率为50%，求：（氢气的热值取1.4×108J/kg）
（1）氢气完全燃烧产生的热量是多少？
（2）发动机所做的有用功是多少？
（3）汽车匀速行驶时受到的阻力是多少？
28．（2023秋•五华区校级月考）我国某款自主品牌小汽车在某段平直公路上进行测试时，小汽车以72km/h的速度匀速行驶了5min，消耗燃油0.4kg，小汽车发动机的牵引力是900N。求小汽车测试过程中：（q燃油＝4.5×107J/kg）
（1）汽车5min内行驶的路程；
（2）消耗的燃油完全燃烧放出的热量；
（3）牵引力做的有用功；
（4）发动机的热机效率。
29．（2023秋•江岸区校级月考）图甲是我国自主研制生产的一种环保混合动力实验汽车。该混合动力汽车启动时，内燃机不工作，车内蓄电池输出能量；当高速行驶或蓄电池储存能量过低时，内燃机启动，既可以向车轮输出能量，同时又可以向蓄电池充电；当车辆需要全力加速时，内燃机、蓄电池可以同时向车轮输出能量。为了保护蓄电池，当电池使用到剩下最大容量的25%停止供电。该车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图乙所示，汽车的某些参数如表所示。（q汽油＝4.6×107J/kg）
（1）某次测试中，该车以50km/h的速度在平直公路上匀速行驶1h，观察仪表盘，发现这段时间内燃机消耗汽油5kg，蓄电池储存的能量由最大值的45%增大至75%，求：
①5kg汽油完全燃烧放出的热量；
②本次测试汽车的能量利用率（结果保留一位小数）。
（2）另一次测试中，只用蓄电池提供动力且输出电能全部转化为机械能，该车在电池充满电的情况下以60km/h的速度最多可行驶多少km？
30．（2023•海安市模拟）“绿色出行，低碳生活”，新能源汽车靠电池提供能量，具有环保节能、高效等优势，已成为人们日常使用的重要交通工具。如图所示是一款新型电动汽车，该电动汽车内部的电池能量为45kW•h，电动机工作时把80%的电能转化为动能后需重新充电。（已知q汽油＝4.6×107J/kg，g＝10N/kg，1kW•h＝3.6×106J）求：
（1）该汽车以额定功率9.6kW匀速行驶，当速度为36km/h时，所受平均阻力；
（2）该汽车电池充满电后使用，以36km/h的速度在9.6kW的额定功率下最多可以匀速行驶的路程；
（3）燃油汽车把汽油燃烧放出的能量转化为动能的效率为25%。与燃油汽车相比电动汽车内部的电池充满一次电来提供动能，燃油汽车需要燃烧多少千克的汽油（结果保留一位小数）。
加热时间（分）
0
1
2
水的温度（℃）
20
26
32
液体的温度（℃）
20
32
44
排量
2.0L
输出功率
120kW
转速
6000r/min
型号
HR05b
活塞行程
100mm
转速
2400r/min
输出功率
8kW
效率
40%
型号
空客A321
最大起飞质量（kg）
83000
最大巡航速度（km/h
900
平均每小时耗油量（kg）
2300
燃料种类
航空煤油
电机
输出最大功率/kW
40
电池
输出电压/V
300
最大容量/J
1.0×108
整车
质量/t
1.8