最新中考物理常考计算题经典模型练习 专题04 化学能与内能转化的热效率计算题问题 -【常考必刷】

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第二轮复习时应打破章节的限制，完善并梳理初中物理知识结构，找出知识点之间的内在联系，要使前后知识联系起来，系统巩固知识，形成一个由知识点到知识面、最后到知识网络的综合体，使复习具有系统性。具体可以从以下几点进行专题复习：
1、按照知识点可以将初中物理分成力、热、声、光、电等版块，用知识树的形式把每个版块涉及的内容展现出来，建立相对独立的知识体系。
2、按照中考题目类型，可以分为选择、填空、实验探究(包括操作实验)、计算、信息综合等专题，进行专门练习，体会每种题型常见解题方法，使复习纵横交错。
3、通过对某些特殊知识点的深挖细究，达到对某一类知识或某一专题的融合、深化。
专题04 化学能与内能的转化模型
1．某中学为学生供应开水，用焦炭作为燃料，现燃烧了4.2kg焦炭，将100kg的水从25℃加热到100℃，设焦炭完全燃烧。已知焦炭的热值为3.0×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。试求：
（1）水吸收的热量是多少？
（2）焦炭完全燃烧放出的的热量是多少？
（3）该锅炉烧水的效率是多少？
【答案】（1）3.15×107J；（2）1.26×108J；（3）25%
【详解】
解：（1）将100kg的水从25℃加热到100℃，根据Q吸=cm(t-t0)可知，水吸收的热量为
Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×100kg×(100℃-25℃) =3.15×107J
（2）4.2kg焦炭完全燃烧放出的热量
Q放=m1q=4.2kg×3×107J/kg=1.26×108J
（3）该锅炉的效率

答：（1）水吸收的热量是3.15×107J；
（2）焦炭完全燃烧放出的的热量是1.26×108J；
（3）该锅炉烧水的效率是25%。
2．液化石油气的热值为3.5×107J/kg，把质量为10kg、20℃的水加热到70℃需燃烧液化石油气0.1kg。求：
（1）水吸收的热量；
（2）0.1kg石油气完全燃烧放出的热量；
（3）液化石油气烧水的效率。[c水＝4.2×103J/（kg·℃）]。
【答案】（1）2.1×106J；（2）3.5×106J；（3）60%
【详解】
解：（1）水吸热的热量
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg・℃）×10kg×（70℃﹣20℃）＝2.1×106J
（2）液化石油气完全燃烧放出的热量
Q放＝mq＝0.1kg×3.5×107J/kg＝3.5×106J
（3）液化石油气烧水的效率
答：（1）水吸热多少热量为2.1×106J；
（2）0.1kg液化石油气全燃烧放出的热量为3.5×106J；
（3）液化气灶加热水时的效率为60%。
3．用煤气灶烧水时把2kg，初温为30℃的水烧到80℃，消耗了0.02kg煤气，已知水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），煤气的热值为4.2×107J/kg，则：
（1）水吸收的热量为多少？
（2）煤气完全燃烧放出的热量为多少？
（3）煤气灶烧水的效率为多少？
【答案】（1）4.2×105J；（2）8.4×105J；（3）50%
【详解】
解：（1）水吸收的热量
Q吸=c水m水（t-t0）=4.2×103J/（kg·℃）×2kg×（80℃-30℃）=4.2×105J
（2）煤气完全燃烧放出的热量
Q放=m气q=0.02kg×4.2×107J/kg=8.4×105J
（3）煤气灶烧水的效率
答：（1）水吸收的热量为4.2×105J；
（2）煤气完全燃烧放出的热量为8.4×105J；
（3）煤气灶烧水的效率为50%。
4．一个成年人参加一次长跑，身体消耗的能量约为6.8×106J，这些能量相当于完全燃烧0.2kg的木炭才能得到；若将这些木炭用来烧水，可以使10kg的水温度升高17℃，已知水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）。求：
（1）木炭的热值；
（2）10kg 的水温度升高17℃所吸收的热量；
（3）此炭炉烧水的效率。
【答案】（1）3.4×107J/kg；（2）7.14×105J；（3）10.5％
【详解】
解：（1）由题可知，完全燃烧0.2kg的木炭放出的能量约为6.8×106J，故木炭的热值为
（2）10kg的水温升高17℃所吸收的热量为
（3）炭炉烧水的效率
答：（1）木炭的热值为3.4×107J/kg；
（2）10kg的水温度升高17℃所吸收的热量为7.14×105J；
（3）此炭炉烧水的效率为10.5%。
5．可燃冰是一种新能源，它是水和天然气在高压低温下形成的类似冰状结晶物质，主要成分是甲烷，我国可燃冰的开采技术处于世界领先水平，用燃气锅炉烧水时，将500kg初温20℃的水加热到100℃，共燃烧了0.1m3的可燃冰，请你计算：
（1）这个过程中水吸收的热量为多少？
（2）燃气锅炉烧水时的效率为多少？[已知：c水=4.2×103J/（kg•℃），可燃冰热值q=6.0×109J/m3]
【答案】（1）1.68×108J；（2）28%
【详解】
解：（1）水吸收的热量
（2）可燃冰完全燃烧放出的热量
燃气锅炉烧水时的效率
答：（1）这个过程中水吸收的热量为1.68×108J ；
（2）燃气锅炉烧水时的效率为28%。
6．某家庭需要将50kg、20℃的水加热到60℃作为生活用热水，他们利用煤气灶烧水，需燃烧0.8kg煤气。已知煤气的热值q=4.2×107J/kg，水的比热容c=4.2×103J/（kg·℃）。求：
（1）50kg、20℃的水加热到60℃需吸收的热量；
（2）完全燃烧0.8kg煤气放出的热量。
【答案】（1）8.4×106J；（2）3.36×107J
【详解】
解：（1）由题意可知，50kg、20℃的水加热到60℃需吸收的热量为
（2）由题意可知，完全燃烧0.8kg煤气释放的热量为
答：（1）50kg、20℃的水加热到60℃需吸收的热量为8.4×106J；
（2）完全燃烧0.8kg煤气放出的热量为3.36×107J。
7．天然气是一种清洁能源，热值为4.2×107J/kg。天然气的应用较多。
（1）完全燃烧5kg天然气放出多少热量？
（2）用天然气炉烧水，加热效率为40%，在标准气压下，燃烧5kg天然气可以将多少质量的水从20℃烧开？
（3）一辆汽车用天然气为燃料，牵引力做功的功率为21kW，5kg的天然气可供这辆车匀速行驶50min，汽车发动机的效率多大？
【答案】（1）2.1×108J；（2）250kg；（3）30%
【详解】
（1）5kg天然气完全燃烧放出的热量为
（2）根据知，水吸收的热量为
标准大气压下水的沸点为100℃，由可得水的质量为
（3）这段时间内公交车牵引力所做功为
汽车发动机的效率为
答：（1）完全燃烧5kg天然气放出2.1×108J的热量；
（2）用天然气炉烧水，加热效率为40%，在标准气压下，燃烧5kg天然气可以将250kg的水从20℃烧开；
（3）汽车发动机的效率为30%。
8．每到周末，小晶都去邻居孤寡老人刘奶奶家，帮助老人劈柴、烧水、做饭等。某次用炉子烧水时，燃烧了1kg的木材，刚好把初温为20℃，质量为20kg的水烧开（假设木材能够完全燃烧）。已知当地气压为1标准大气压，木材的热值为q=1.2×107J/kg，水的比热容为。
（1）完全燃烧1kg木材能放出多少焦耳的热量？
（2）20kg初温为20℃的水被烧开吸收了多少热量？
（3）此次炉子烧水的效率是多少？
【答案】（1）1.2×107J；（2）6.72×106J；（3）56%。
【详解】
（1）1kg木材完全燃烧放出的热量
Q放=m木材q=1kg×1.2×107J/kg=1.2×107J
（2）一标准大气压下，水沸腾时的温度为100℃，即水的末温为100℃，水吸收的热量
（3）炉子烧水的效率
答：（1）完全燃烧1kg木材能放出1.2×107J的热量；
（2）20kg初温为20℃的水被烧开吸收了6.72×106J的热量；
（3）此次炉子烧水的效率是56%。
9．某同学估算煤气灶烧水时的效率，他在烧水壶中装入V=2.5L的水，烧水前的水为20℃，将水加热至100℃，立即关闭煤气，烧水前、后燃气表的示数变化“ΔV=0.125m3”，该同学查得煤气的热值q=4×107J/m3，水的密度ρ=1.0×103kg/m3，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，求：
（1）水吸收的热量；
（2）燃气灶烧水效率。
【答案】（1）8.4×105J；（2）20%
【详解】
解：（1）水质量为
m=ρV=1.0×103kg/m3×2.5×103m3=2.5kg
水吸收的热量为
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J(kg·℃)×2.5kg×(100℃-20℃)=8.4×105J
（2）燃气燃烧放热为
Q放=qΔV=4×107J/m3×0.105m3=4.2×106J
燃气灶烧水效率为
答：（1）水吸收的热量为8.4×105J；
（2）燃气灶烧水效率为20%。
10．某物理兴趣小组的同学，用煤炉给60kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在6 min内完全燃烧了1kg的煤，水的比热容为4.2×103 J/（kg·℃），煤的热值约为3×107 J/kg。求：
（1）煤完全燃烧产生的热量；
（2）经过4 min时间加热，水所吸收的热量；
（3）煤炉烧水时的热效率。
【答案】（1）3×107J；（2）1.26×107J；（3）50.4%
【详解】
解：（1）1kg的煤完全燃烧产生的热量
Q放=qm=3×107J/kg×1kg=3×107J
（2）由图象知道，经过4min时间加热，水温度从20℃升高到70℃，水吸收的热量为
Q吸=c水m水（t-t0）=4.2×103J/（kg•℃）×60 kg×（70℃-20℃）=1.26×107J
（3）由图象知道，经过6min时间加热，水温度从20℃升高到80℃，水吸收的热量为
Q吸′=c水m水（t-t0′）=4.2×103J/（kg•℃）×60 kg×（80℃-20℃）=1.512×107J
煤炉烧水时的热效率
答：（1）煤完全燃烧产生的热量是3×107J；
（2）经过4 min时间加热，水所吸收的热量是1.26×107J；
（3）煤炉烧水时的热效率是50.4%。
11．小明用如图所示的便携式丁烷气炉（内置一瓶新的燃气瓶，相关参数见表）烧水，测出本地水温为20℃，气压为标准大气压，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），设丁烷气体完全燃烧。求：
（1）1kg的水温度升高10℃时吸收的热量：
（2）燃气瓶中丁烷完全燃烧可以放出的热量；
（3）燃气炉持续燃烧8min，能够烧开的水的质量。
【答案】（1）4.2×104J；（2）4.5×107J；（3）3kg
【详解】
解：（1）1kg的水温度升高10℃时吸收的热量
（2）燃气瓶中丁烷完全燃烧可以放出的热量
（3）燃气炉持续燃烧8min消耗燃气的质量
这些燃气完全燃烧放出的热量
气炉热效率为40%，则水吸收的热量
由可得，烧开水的质量
答：（1）1kg的水温度升高10℃时吸收的热量是4.2×104J；
（2）燃气瓶中丁烷完全燃烧可以放出的热量是4.5×107J；
（3）燃气炉持续燃烧8min，能够烧开3kg的水的质量。
12．生物质颗粒是利用农林废弃物为原材料制成的一种新型清洁燃料。燃烧1kg无烟煤可以产生16g的SO2，生物质颗粒燃料燃烧时不产生SO2，因而可以减少对大气的污染以及酸雨的产生。已知c水=4.2×103J/（kg·℃），q无烟煤=3.4×107J/kg，q生物质=1.7×107J/kg，求：
（1）若生物质颗粒烧水效率为30%，将200kg水从15℃加热至100℃，需生物质颗粒的质量；
（2）这些生物质颗粒完全燃烧放出的热量如果由无烟煤提供，会排放多少克SO2。
【答案】（1）14kg；（2）112g
【详解】
解：（1）温差为
水吸收热量为
生物质颗粒燃烧放出的热量为
生物质的质量为
（2）需要煤的质量为
排放的二氧化硫质量为
答：（1）需生物质颗粒的质量是14kg；
（2）这些生物质颗粒完全燃烧放出的热量如果由无烟煤提供，会排放112克SO2。
丁烷热值q
燃气质量m
9×107J/kg
500g
燃气燃烧速度k
气炉热效率
210g/h
40%