初中物理人教版（2024）九年级全册比热容课后练习题

这是一份初中物理人教版（2024）九年级全册比热容课后练习题，共15页。
核心考点
知识点1：比热容与热量计算（核心公式：Q=cmΔt）
1.物理意义：比热容c是物质的特性，单位为J/(kg⋅℃)，表示“单位质量的某种物质温度升高（或降低）1℃吸收（或放出）的热量”。
2.基本公式：
（1）吸热：Q吸=cm(t末−t初)（t末>t初，Δt=t末−t初）
（2）放热：Q放=cm(t初−t末)（t初>t末，Δt=t初−t末）
（3）统一形式：Q=cm∣Δt∣（Δt为温度变化量，取绝对值）
知识点2：燃料完全燃烧放热（Q放=mq或Q放=Vq）
1.燃料热值：q表示单位质量（或体积）燃料完全燃烧放出的热量，单位：J/kg（固体/液体燃料）或J/m3（气体燃料）。
2.公式：
（1）固体/液体燃料：Q放=mq（m为质量，单位kg）
（2）气体燃料：Q放=Vq（V为体积，单位m3）
3.注意：计算时需统一单位（如g换算为kg，L换算为m3，1L=1dm3=0.001m3）。
知识点3：热机效率（η=W有Q放×100%）
1.效率定义：热机将燃料燃烧放出的总能量（Q放）转化为有用功（W有）的百分比。
2.公式：η=W有Q放×100%
（1）W有：有用功，根据情境计算（如汽车行驶：W有=Fs；起重机吊物：W有=Gh；或W有=Pt）
（2）Q放：燃料完全燃烧放热（Q放=mq或Q放=Vq）
知识点4：综合应用（比热容+燃料放热+效率）
1.涉及多过程计算：燃料燃烧放热→部分被吸收（如加热水）→求效率或末温。
2.公式关联：η=Q吸Q放×100%（Q吸=cmΔt，Q放=mq或Vq）
例题讲解
例题一：比热容与热量计算
【例题1】在标准大气压下，将一壶内质量为2kg，初温为30℃的水，加热到80℃[已知c水=4.2×103J/（kg•℃）]。求：
（1）水吸收的热量Q吸；
（2）接着再继续加热，若水又吸收了3.36×105J的热量，求水的末温t末。
【答案】解：（1）水吸收的热量
Q吸=c水mΔt=4.2×103J/kg·℃×2kg×80℃−30℃=4.2×104J；
答：水吸收的热量是4.2×105J。
（2）水升高的温度Δt'=Q吸'c水m=3.36×105J4.2×103J/kg·℃×2kg=40℃；
则t'=t+Δt'=80℃+40℃=120℃>100℃；
在一个标准大气压下水的沸点为100℃，所以水的末温为100℃。
答：水的末温为100℃。
【解析】【分析】（1）根据Q吸=c水mΔt计算水吸收的热量；
（2）首先根据Δt'=Q吸'c水m计算水升高的温度，再根据t'=t+Δt'计算水的终末温度即可。
【例题2】在标准大气压下；将一壶内质量为2kg， 初温为30℃的水，加热到80℃，求：
（1）水吸收的热量QB；
（2）接着再继续加热，若水又吸收了3.36×105J的热量，求水的末温t℃。
【答案】（1）解：质量为2kg，初温为30℃的水，加热到80℃，水吸收的热量
Q吸=c水mΔt=4.2×103J/（kg·℃）×2kg×（80℃−30℃）=4.2×104J；
（2）解：水又吸收了3.36×105J的热量，水升高的温度
Δt'=Q吸'c水m=3.36×105J4.2×103J/（kg•℃）×2kg=40℃；
则t'=t+Δt'=80℃+40℃=120℃＞100℃；
在一个标准大气压下水的沸点为100℃，所以水的末温为100℃。
【解析】【分析】（1）知道水的质量、比热容、初温和末温，利用Q吸=cmΔt求出水吸收的热量；
（2）知道水吸收的热量、水的质量和比热容，利用Q吸=cmΔt求出水后来升高到温度，根据标准大气压下水的沸点确定水的末温。
例题二：热值与热量的计算
【例题1】给5Kg的水加热，水温升高了40℃：（已知：水的比热容4.2×103 J/（kg•℃），干木柴的热值为1.2×107 J/kg）
（1）吸收的热量是多少焦耳？
（2）如果用干木柴完全燃烧加热这5 Kg的水，则需要多少千克的干木柴？
【答案】（1）解： Q=CM△t =4.2×10 3 J/（kg•℃）×5kg ×40℃=8.4×10 5kg
（2）解： 根据Q＝qm
m=Qq=8.4×105J1.2×107J/kg =0.07kg
【解析】【分析】（1） 5Kg的水加热，水温升高了40℃ ，根据热量公式Q=cmΔt可计算 水吸收的热量。
（2） 用干木柴完全燃烧加热这5 Kg的水 ，不考虑热量的散失，释放的热量由（1）计算，根据Q=mq计算燃烧干火柴的质量。
【例题2】天然气是柳州市民常用的一种能源．某用户用天然气将50kg的水从20℃加热到60℃．已知水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值q＝4.2×107J/m3．求：
（1）这些水升高的温度；
（2）这些水吸收的热量；
（3）加热这些水所需要天热气的体积（设天然气完全燃烧、不计热量损失）．
【答案】（1）水升高的温度为：
Δt=t−t0=60℃−20℃=40℃；
（2）水吸收的热量为：
Q吸=cmΔt=4.2×103J/kg⋅℃×50kg×40℃=8.4×106J ；
（3） 天然气完全燃烧、不计热量损失 ，天然气放出的热量等于水吸收的热量：
Q放=Q吸=8.4×106J，
因此需要天然气的体积为：
V=Q放q=8.4×106J4.2×103J/m3=0.2m3
【解析】【解答】（1）水升高的温度为：
Δt=t−t0=60℃−20℃=40℃；
（2）水吸收的热量为：
Q吸=cmΔt=4.2×103J/kg⋅℃×50kg×40℃=8.4×106J ；
（3） 天然气完全燃烧、不计热量损失 ，天然气放出的热量等于水吸收的热量：
Q放=Q吸=8.4×106J，
因此需要天然气的体积为：
V=Q放q=8.4×106J4.2×103J/m3=0.2m3 .
【分析】（1）已知水的初温和末温，用末温减去初温可以求出水升高的温度；
（2）已知水升高的温度、比热容、质量，利用吸热公式Q吸=cm△t 求出水吸收的热量；
（3）天然气完全燃烧、不计热量损失 ，天然气放出的热量等于水吸收的热量，根据Q放=Q吸得天然气放出的热量， 再利用Q放=Vq 求需要完全燃烧的天然气体积。
例题三：热机效率的计算
【例题1】一小汽车，在平直的高速路上匀速行驶2.3km，汽车发动机的功率为2.3×104W，若行驶过程中发动机牵引力一直为1000N(q汽=4.6×107J/kg)，则
（1）汽车发动机所做的功是多少？
（2）汽车行驶的时间是多少？
（3）若这段过程消耗汽油0.5kg，则发动机效率为多少？
【答案】（1）解：汽车的发动机所做的功W=Fs=1000N×2.3×103m=2.3×106J
（2）解：汽车行驶的时间t=WP=2.3×106J2.3×104W=100s
（3）解：汽油完全燃烧释放的能量Q=mq=0.5kg×4.6×107J/kg=2.3×107J
【解析】【分析】（1）根据W=Fs，计算发动机做功多少；
（2）根据t=WP，计算做功时间；
（3）根据Q=mq，计算汽油燃烧放出的热量。
【例题2】2024年中国摩托艇公开赛由国家体育总局水上运动管理中心主办。在某场比赛中摩托艇的参数如图所示，在赛前摩托艇加满燃油，燃油的密度ρ燃油=0.8×103kg/m3，燃油的热值q燃油=4.5×107J/kg，g取10N/kg。求：
（1）摩托艇一满箱燃油完全燃烧放出的热量；
（2）一满箱燃油完全燃烧能使该摩托艇以额定功率匀速行驶2h，则摩托艇发动机的机械效率是多少
【答案】（1）解：油箱容积
V=20L=20m3
一满箱燃油的质量
m=ρ燃油V=0.8×103kg/m3×0.02m3=16kg
完全燃烧放出的热量
Q放=mq燃油=16kg×4.5×107J/kg=7.2×108J
（2）解：摩托艇以额定功率匀速行驶2h做的功
W=Pt=4×104W×2×3600s=2.88×108J
摩托艇发动机的机械效率
η=WQ总×100%=2.88×108J7.2×108J×100%=40%
【解析】【分析】（1）根据m=ρV，计算燃料的质量，利用Q=mq，计算燃料燃烧放出的热量；
（2）根据W=Pt，计算做功多少；利用η=WQ，计算热机效率。
【例题3】“运20”是我国自主研发的大型运输机，它的发动机是一种热机，通过航空煤油在气室中燃烧，从喷口向后高速喷出气体，使发动机获得向前的推力，若“运20”在高空中飞行时，在恒定的水平推力1.5×105 N作用下，沿水平方向匀速航行了360 km，用时0.5 h，需要燃烧航空煤油3 m3，已知航空煤油的密度为ρ=0.8×103 kg/m3，热值为q=4.0×107 J/kg。在这一次航行中，求：
（1）该运输机航行的速度；
（2）该过程中航空煤油完全燃烧放出的热量；
（3）求运输机发动机的热机效率。
【答案】（1）解：由v=st得，该运输机航行的速度为
v=st=360km0.5h=720km/h。
（2）解：需要燃烧航空煤油质量为m=ρV=0.8×103kg/m3×3m3=2.4×103kg航空煤油完全燃烧放出的热量是
Q放=qm=4.0×107J/kg×2.4×103kg=9.6×1010J。
（3）解：飞机发动机做的功W=Fs=1.5×105N×3.6×105m=5.4×1010J，运输机发动机的热机效率η=WQ=5.4×1010J9.6×1011J×100%=56.25%。
【解析】【分析】（1） 运输机沿水平方向匀速航行了360 km，用时0.5 h，根据速度公式v=st计算该运输机航行的速度。
（2） 燃烧航空煤油3 m3 ，根据密度公式m=ρV计算需要燃烧航空煤油质量，根据热量公式Q放=qm计算航空煤油完全燃烧放出的热量。
（3）根据W=Fs计算飞机发动机做的功，根据效率公式η=WQ计算运输机发动机的热机效率。
例题四：热效率的综合计算
【例题1】如图所示为某种固体酒精炉，固体酒精炉比液体酒精炉使用时更安全。为了测定该固体酒精炉的热效率，在炉中放入 20g的固体酒精，当固体酒精燃烧完后，锅中 0.5kg的水温度从 20℃升高到了 60℃。已知固体酒精的热值为 1.5×107J/kg，水的比热容是4.2×103J/(kg⋅℃)。
（1）若固体酒精完全燃烧，则放出的热量是多少？
（2）水吸收的热量是多少？
（3）小明测得固体酒精炉的热效率是多大？
【答案】解：（1）若固体酒精完全燃烧，则放出的热量是
Q放=mq=0.02kg×1.5×107J/kg=3×105J
（2）水吸收的热量是
Q吸=cmΔt=4.2×103J/kg⋅℃×0.5kg×60℃−20℃=8.4×104J
（3）小明测得固体酒精炉的热效率是
η=Q吸Q放×100％=8.4×104J3×105J×100％=28％
答：（1）若固体酒精完全燃烧，则放出的热量是3×105J；
（2）水吸收的热量是8.4×104J；
（3）小明测得固体酒精炉的热效率是28％。
【解析】【分析】（1）根据Q=mq，计算燃料燃烧放出的热量；
（2）根据Q=cmΔt，计算水吸收的热量的多少；
（3）利用η=Q吸Q放，计算热效率。
【例题2】小华家使用的是天然气热水器。他尝试估测该热水器的热效率，以核对铭牌上的数值是否准确。他把家里自动洗衣机的“水量”设置为40 L，用热水器输出的热水注入洗衣机，当注入水的体积达到40 L时洗衣机便会自动停止注水。已知当时自来水的温度是15℃，热水器输出热水的温度为40℃。水的比热容为c水=4．2×103 J/kg⋅℃，天然气的热值为q=3．2×107 J/m3，求：
（1）水吸收的热量Q吸是多少？
（2）注水前天然气表的示数是2005．9 m3，注水后变为2006．05 m3，完全燃烧天然气放出来的热量Q放是多少？
（3）该热水器的热效率是多少？
【答案】（1）解：水的体积V水=40L=40×10−3m3水的质量m水=ρ水V水=1000kg/m3×40×10−3m3=40kg水吸收的热量
Q吸=c水m水Δt=4.2×103J/(kg·℃)×40kg×(40℃−15℃)=4.2×106J。
（2）解：消耗天然气的体积V=2006.05m3−2005.9m3=0.15m3，完全燃烧天然气放出来的热量Q放=qV=3.2×107J/m3×0.15m3=4.8×106J。
（3）解：该热水器的热效率η=Q吸Q放×100%=4.2×106J4.8×106J×100%=87.5%。
【解析】【分析】（1）根据题目已知水的体积，根据密度公式m水=ρ水V水计算水的质量，根据热量公式Q吸=c水m水Δt计算水吸收的热量。
（2）据题可知消耗天然气的体积，根据热量公式Q放=qV计算完全燃烧天然气放出来的热量。
（3）根据效率公式η=Q吸Q放×100%计算该热水器的热效率。
【例题3】如图是某太阳能热水器，向其中注入50L水，阳光照射一段时间后，水温从10℃升高到50℃。水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)。
（1）这段时间该热水器中的水吸收的热量是多少？
（2）如果这段时间该太阳能热水器接收到太阳辐射的热量是2.8×107J，则这段时间该热水器的效率是多少？
（3）若用煤燃烧来提供2.8×107J的热量，需完全燃烧多少千克煤？ （ 煤的热值约为3.5×107J/kg）
【答案】解：（1）由题意可知，水的体积为V=50L=0.05m3
水的质量为：m水=ρV=1.0×103kg/m3×0.05m3=50kg
水吸收的热量
Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×50kg×(50℃-10℃)=8.4×106J
（2）计算热水器的效率：
η=Q吸Q×100%=8.4×106J2.8×107J×100%=30%
（3）若用煤燃烧来提供2.8×107J的热量，需完全燃烧煤的质量
m=Q放q=2.8×107J3.5×107Jkg=0.8kg
答：（1）这段时间该热水器中的水吸收的热量是8.4×106J；
（2）这段时间该热水器的效率是30%；
（3）需完全燃烧0.8千克煤。
【解析】【分析】（1）根据水的体积，利用m=ρV，计算水的质量；根据Q吸=c水m(t-t0)，计算水吸收的热量；
（2）利用η=Q吸Q，计算热水器的效率；
（3）结合总热，利用m=Q放q，计算消耗燃料的质量。
考点练习
考点一、比热容与热量计算
1．传统的冰块是由水制作而成的，在饮料里熔化后会使饮料味道变淡影响口感。如图是一种新型的不锈钢冰块，表面是由304不锈钢制成的，里面装有酒精和水的混合液体从而温度很低也不会凝固，可循环使用，也避免了使用不洁净的水源制成的冰块对人体造成的危害。现将四块质量相等的不锈钢冰块冷冻至−15℃后，迅速放入另一个装有水的杯中，放入不锈钢冰块后水温最终下降到25℃。已知不锈钢冰块的比热容为420J/kg⋅℃，每块不锈钢冰块质量为125g，杯中水的质量为400g，不计热量损失，c水=4.2×103J/kg⋅℃。求：
（1）四块不锈钢冰块总共吸收了多少热量？
（2）杯中水的初温为多少？
2．小红在实验室利用电加热器加热，完成了冰的熔化实验，并描绘出冰的温度随加热时间变化的关系图线（如图所示）。实验时，冰的质量为0.5 kg，相同时间内水和冰吸收的热量相同，水的比热容为4.2×103 J/(kg•℃)。求：
（1）根据图线求CD段水吸收的热量；
（2）AB段冰吸收的热量；
（3）冰的比热容；
（4）冰在熔化过程中吸收的热量。
3．有一块质量为3kg，初始温度为190℃的铁块和两个盛有5kg水的开口容器。将铁块先后浸入两个盛有5kg水的开口容器中，容器中的水初始水温为25℃。不计容器壁吸收的热量和热损失。当第一个容器中的水温稳定后再将铁块浸入第二个容器中。已知：铁的比热容为0.5×103J/（kg·℃），水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），大气压强恒为1个标准大气压。求：
（1）若其中一杯水吸收了1.89×106J的热量，则此时水温；
（2）铁块投入第一个容器中，水温稳定时的温度；
（3）铁块再投入第二个容器中，水温稳定时铁块的温度。
考点二、热值与热量的计算
1．小刚家安装了一台太阳能热水器，水箱容积是200L，小刚进行了一次观察活动：星期天早上，他用温度计测得自来水的温度为20℃，然后给热水器水箱送满水，中午时“温度传感器”显示水箱中的水温为70℃。（q煤气=4.2×107J/kg）。求：
（1）水箱里的水吸收的热量？
（2）如果水吸收的这些热量全部通过燃烧煤气提供，求至少需要燃烧多少煤气？（假设煤气完全燃烧放出的热量全部被水吸收）
2．2023年7月28日晚，第三十一届世界大学生夏季运动会开幕式在成都市举行，主火炬的点燃也将开幕式推向高潮，若主火炬每小时燃烧5250m3的天然气，（已知水的比热容c水=4.2×103J/kg⋅°C，天然气的热值q=4×107J/m3）。求：
（1）5250m3天然气完全燃烧产生的热量；
（2）在一个标准大气压下，若这些热量全部被水吸收，则可使初温为25℃、质量为625t的水的温度升高多少。
考点三、热机效率的计算
1．某氢能源公交车以10m/s的速度在平直公路上匀速行驶，发动机的功率为200kW，每行驶700m消耗氢燃料0.2m3，计算在这个过程中：（氢燃料的热值为1.4×108J/m3）
（1）发动机做了多少机械功；
（2）0.2m3的氢燃料完全燃烧放出的热量；
（3）这台公交车发动机的效率。
2．氢燃料新能源具有清洁无污染、效率高等优点，其热值为q氢＝1.4×108J/kg。求：
（1）质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量是多少？
（2）用这些热量给质量为400kg，温度为15℃的水加热（不计热量损失），水的末温是多少摄氏度？已知水的比热容为c水＝4.2×103J/（kg•℃）
（3）某氢能源汽车以1.4×105W的恒定功率做匀速行驶，如果0.3kg的氢燃料完全燃烧获得热量有50%用来做有用功，能使该汽车匀速行驶多长时间？
3．地铁可以缓解城市公交运输压力，某学习综合实践活动小组同学们收集到地铁机车和公交汽车在某段运行区间内的相关数据如表：
（1）甲、乙两地铁站相距1800m，地铁运行需要多长时间?
（2）公交汽车以平均速度行驶时，每千米消耗燃油0.3kg，则行驶1800m路程所消耗的燃油完全燃烧放出多少热量?
（3）公交汽车以平均速度行驶时的效率是多少?
4．如图所示，是百度开发的一款无人驾驶汽车，汽车自动驾驶时用激光测距器来了解周围的交通状况，用北斗卫星导航系统进行定位和导航，若该款车在一段平直公路上匀速行驶27km的过程中受到的平均阻力为103N，消耗汽油2kg。[已知：汽油的热值为q = 4.5×107J/kg，c水 = 4.2×103J/(kg·℃)]。求：
（1）汽车在该路段匀速行驶过程中发动机牵引力做的功；
（2）该汽车发动机的热机效率；
（3）假设该汽车在这次行驶过程中，发动机排出的废气带走的能量占汽油完全燃烧放出的热量的42%，若这些废气带走的能量全部被质量为200kg的水吸收，整个过程水未沸腾，求水升高的温度。
5．小爽学习热机知识后，研究了自家汽车的汽油机的情况，查阅资料得知：自家汽车使用的是92号汽油，油箱的可容纳最多42kg的汽油，q汽油=4.5×107J/kg，c水=4.2×103J/kg⋅℃
（1）满箱汽油完全燃烧放出的热量是多少？
（2）发动机正常工作时，需要用冷却水在汽缸周围循环的流动给汽油机降温。若满箱汽油使用完冷却水吸收的热量全部用来给水加热，则可以使多少kg的水从20℃升高到80℃？
（3）满箱汽油完全燃烧，可使小汽车输出的有用功是多少？
6．油电混合动力汽车是新型节能汽车，这种汽车以高速匀速行驶时，内燃机启动，此时在向车轮输送能量的同时也给动力蓄电池组充电。已知某型号混合动力汽车所用的动力蓄电池可储存的最大电能为1.0×108J，测试人员驾驶该车在平直公路上以80km/h的车速匀速行驶0.5h，内燃机消耗燃油2.5kg，蓄电池组的电能增加了最大电能的10%；汽车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图所示。
（1）观察图像，当汽车以80km/h的车速行驶时，汽车牵引力多大？
（2）0.5h内，汽车行驶的路程为多少？此过程中牵引力做功多少？
（3）该汽车测试行驶中，2.5kg燃油完全燃烧可放出多少热量？（燃油的热值为4.6×107J/kg）
（4）求汽车内燃机的效率。
考点四、热效率的综合计算
1．为节约能源、保护环境，罗山县建成理昂生态发电厂，通过焚烧秸秆把水加热至沸腾来推动汽轮机发电，已知焚烧秸秆释放出的热量有40%被水吸收；[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），秸秆热值为2.4×107J/kg，液氢的热值为1.4×108J/kg]试问：
（1）现把质量5t、温度20℃的水加热到100℃需要吸收多少热量？
（2）需要完全燃烧多少秸秆？
（3）相当于完全燃烧多少液氢？
2．如图所示，某同学用燃气灶烧水给餐具消毒，在标准大气压下，用该燃气灶加热质量为5kg、初温为20℃的水，加热到沸腾，共消耗了0.06m3的天然气；[水的比热容为4.2×103J/kg⋅℃，天然气的热值为4.0×107J/m3]求：
（1）0.06m3的天然气完全燃烧所放出的热量；
（2）水吸收的热量；
（3）该燃气灶烧水的热效率。
3．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均为1kg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像如图所示，则：[已知水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），酒精的热值为3.0×107J/kg]。
（1）加热2min后，水吸收了多少热量？
（2）经测量，加热2min后两只酒精灯均消耗酒精28g，假设酒精完全燃烧，求这段时间酒精灯的加热效率；
（3）沙子的比热容大约是多少？（计算结果保留三位有效数字）
4．由于天气寒冷，吃早饭时妈妈要用热水给小明加热250g瓶装牛奶，如图所示，要使这瓶牛奶的温度由10℃最终升高到50℃，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），牛奶的比热容为2.1×103J（kg•℃），不计热量损失，求：
（1）牛奶需要吸收多少热量？
（2）妈妈至少需要60℃的热水多少千克？
油箱容积V
20L
额定功率P
4×104W
××型号地铁机车
地铁电力机车功率106W
平均速度60km/h
牵引力5×104N
额定载客量500人
××型号公交汽车
燃油热值4×107J/kg
平均速度15km/h
牵引力3000N
额定载客量40人