2024年中考物理核心素养提升(全国通用)5.3热学计算(原卷版+解析)

这是一份2024年中考物理核心素养提升(全国通用)5.3热学计算(原卷版+解析)，共11页。试卷主要包含了6热学计算中考真题精选精练，36×104J等内容，欢迎下载使用。
1.【2023成都】小美在老师指导下进行了以下实验：甲、乙两烧杯各装100g水，用酒精灯加热甲烧杯，煤油灯加热乙烧杯，直至杯内水沸腾1分钟即熄灭该灯，测得消耗酒精4g、煤油2.5g。她根据实验数据绘制了水温与加热时间关系的图像（如图）。若水沸腾前质量不改变，同一杯水沸腾前后单位时间内吸收的热量相等，q酒精＝3.0×107J/kg，q煤油＝4.6×107J/kg，c水＝4.2×103J/（kg•℃），则下列说法正确的是（ ）
A．整个过程，甲杯中的水吸收的热量更多
B．前3分钟，乙杯中的水吸收的热量为3.36×104J
C．消耗的煤油完全燃烧放出的热量为1.15×108J
D．酒精灯加热的效率为28%
2.【2023广元】某研学活动小组在实践活动期间，粗略测量了一农家柴火灶的热效率。同学们在柴火灶的铁锅里倒入5kg水。盖上锅盖，完全燃烧了1kg干木柴使水温从升高到，水吸收的热量为___________J，该柴火灶的热效率为___________。[水的比热容是），这种千木柴的热值是]
3.【2023遂宁】小明乘电梯回家，如果以电梯为参照物他是 _______的；到家后，他用热水加热盒装牛奶。5min后牛奶的温度升高了40℃，这是通过 ________方式改变了内能；已知牛奶的体积为250mL，则牛奶吸收的热量为 _____________J。[ρ牛奶=1.02×103kg/m3，c牛奶=2.5×103J/(kg•℃)]
4.【2023常德】汽油是 _________能源（选填“可再生”或“不可再生”）；2kg汽油完全燃烧，释放出 ____________J的热量（q汽油=4.6×107J/kg）。
5.【2023眉山】日常生活中，用水作为汽车发动机的冷却液，是因为它的_______大。在标准大气压下，质量为水温度从升高，吸收热量__________J。【】
6.【2023衡阳】燃气热水器将质量为30kg、温度为15℃的水加热到65℃，消耗天然气，在此过程中水吸收的热量是___________J，热水器烧水时的效率是___________ [；]
7.【2023鄂州】小勇同学购买了一款户外分体式燃气炉，准备去户外野炊，用该燃气炉烧水时，把初温为20℃的1kg水加热到100℃，燃烧了0.025m3天然气，则水吸收的热量为___________J，假设天然气完全燃烧，则燃气炉烧水的效率为___________。（天然气的热值为4×107J/m3）
8.【2023长沙】雷电是大气中一种剧烈的放电现象，某次雷电释放了J的能量，若这些能量全部被水吸收，可使质量为___________kg的水从0℃升高到50℃。为了防雷，高大建筑物顶端都装有___________。
9.【2023德阳】燃料的燃烧是一种化学变化，在燃烧过程中，燃料的化学能转化为______能。500g酒精完全燃烧放出的热量Q=______J。（酒精的热值q=3.0×10⁷J·kg⁻¹）
10.【2023南充】某单缸四冲程汽油机，飞轮每分钟转3000转，则每秒对外做功_______次，每次对外做功115J，该汽油机的效率为25%，连续工作1小时需消耗汽油________kg（q汽油=4.6×107J/kg）。
11.【2023上海】5kg的水温度由40℃下降到20℃，放出的热量Q放为多少？[］
12.【2023扬州】一款电保温杯垫，如图所示，能使杯垫上杯内的水持续保温在55℃左右，功率为16W。把质量为200g、初温为51℃的水倒入杯中保温，5min后升高到55℃。已知。求这段时间内：
（1）水吸收的热量；
（2）杯垫消耗的电能；
（3）杯垫给水加热的效率。
13.【2023广安】小红一家到某基地露营时，用火炉将质量为2kg、初温为20℃的水加热到60℃，燃烧了100g木炭。已知：水的比热容，木炭的热值。求：
（1）水吸收的热量；
（2）该火炉烧水的热效率。
14.【2023天津】额定功率为1000W的电热水壶正常工作时，把质量为1kg的水从10℃加热到100℃，用时420s，已知，求：
（1）水吸收的热量；
（2）电热水壶的效率。
15.【2023湘潭】如图为小明家的电压力锅，图是它的铭牌，在锅内装入2.5kg初温为15℃的食材，加热至 95℃，已知，问：
（1）电压力锅加热时，电流为__________A，电阻为__________Ω；
（2）此过程中，食材吸热__________J；这些热量相当于完全燃烧__________m3天然气放出的热量；
（3）若该压力锅的加热效率为 80%，此加热过程需要多长时间？
16.【2023益阳】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40g的固体酒精，当固体酒精燃烧完后，锅中1kg的水温度从20℃升高到了70℃。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？
（4）请写出固体酒精炉热效率不高的一个原因。
2024年中考物理核心素养提升
5.5热学计算
【公式与解法梳理】
【中考题赏析】
【例1】【2023南京】使用天然气有助于碳中和目标的实现，天然气燃烧过程中，将化学能转化为______能，用天然气灶将质量为2.2kg，初温为25℃的水加热到75℃，水吸收的热量是______J；若烧水的效率为42%，此过程中完全燃烧天然气______kg。[水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）；天然气热值为4.4×107J/kg]
【分析与解答】
（1）天然气燃烧过程中，将化学能转化为内能。
（2）水吸收的热量是：Q吸=c水m水（t末-t初）= 4.2×103J/（kg.℃）×2.2kg×（75℃-25℃）=4.62×105J由η= Q吸Q放×100%可得，天然气完全燃烧放出的热量为：Q放= Q吸η = 4.62×105J42% = 1.1×106J。
由Q放=mq可得：此过程中完全燃烧天然气：m= Qq = 1.1×106J4.4×107J/kg = 0.025kg
【答案】内 4.62×105 0.025
【例2】【2023苏州】正午，小明对水面获取太阳的能量情况进行研究，他将装有400g水的盘子放在室外平台上，经阳光照射10min，水温升高了2.5℃，不计水的蒸发（水的比热容是4.2×103J/(kg﹒℃)）。
（1）该过程水吸收的热量是多少？
（2）若照射到盘中水面上太阳能的功率为25W，水获取太阳能的效率是多大？
【分析与解析】
（1）由Q=cmΔt可得，该过程水吸收的热量为：
Q吸=c水m水Δt= 4.2×103J/（kg.℃）×0.4kg×2.5℃=4.2×103J。
（2）由W=Pt可得，照射到水面上的太阳能为：W= Pt=25W×10×60s=1.5×104J。
水获取太阳能的效率为：η= Q吸W×100% = 4.2×103J1.5×104J ×100% = 28% 。
【答案】（1）4.2×103J （2）28%
【中考真题精选精练】
1.【2023成都】小美在老师指导下进行了以下实验：甲、乙两烧杯各装100g水，用酒精灯加热甲烧杯，煤油灯加热乙烧杯，直至杯内水沸腾1分钟即熄灭该灯，测得消耗酒精4g、煤油2.5g。她根据实验数据绘制了水温与加热时间关系的图像（如图）。若水沸腾前质量不改变，同一杯水沸腾前后单位时间内吸收的热量相等，q酒精＝3.0×107J/kg，q煤油＝4.6×107J/kg，c水＝4.2×103J/（kg•℃），则下列说法正确的是（ ）
A．整个过程，甲杯中的水吸收的热量更多
B．前3分钟，乙杯中的水吸收的热量为3.36×104J
C．消耗的煤油完全燃烧放出的热量为1.15×108J
D．酒精灯加热的效率为28%
【答案】B
【解析】AB.由题意可知：由于甲、乙两烧杯各装水的质量相等，水的初始温度相同，根据Q吸＝cmΔt可知水沸腾前，两杯水吸收的热量相等，为：
Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×0.1kg×（98℃﹣18℃）＝3.36×104J，且同一杯水沸腾前后单位时间内吸收的热量相等，则整个过程甲、乙两杯水所吸收的热量分别为：
Q甲＝6Q吸5 = 6×3.36×104J5 = 4.032×104J，Q乙= 4Q吸3 = 4×3.36×104J3 = 4.48×104J，所以整个过程，乙杯中的水吸收的热量更多，A错，B正确；
C．整个过程消耗的煤油完全燃烧放出的热量为：Q煤油＝q煤油m煤油＝4.6×107J/kg×2.5×10﹣3kg＝1.15×105J，C错；
D．在整个过程中，燃烧4g酒精所释放的热量为：Q酒精＝q酒精m酒精＝3.0×107J/kg×4×10﹣3kg＝1.2×105J，
可得酒精灯加热的效率为：η＝Q甲Q酒精 ×100% = 4.032×104J1.2×105J ×100% = 33.6%，D错。
2.【2023广元】某研学活动小组在实践活动期间，粗略测量了一农家柴火灶的热效率。同学们在柴火灶的铁锅里倒入5kg水。盖上锅盖，完全燃烧了1kg干木柴使水温从升高到，水吸收的热量为___________J，该柴火灶的热效率为___________。[水的比热容是），这种千木柴的热值是]
【答案】1.26×106J 12.6%
【解析】5kg的水温度从20℃升高到80℃吸收的热量为：
Q吸= cm（t末-t初）= 4.2×103J/（kg•℃）×5kg×（98℃﹣18℃）＝1.26×106J。
1kg的干木柴完全燃烧放出的热量为：Q=mq干木柴= 1kg×1×107J/kg=1×107J。
该柴火灶的效率：η= Q吸Q×100% = 1.26×106J1×107J ×100% = 12.6%。
3.【2023遂宁】小明乘电梯回家，如果以电梯为参照物他是 _______的；到家后，他用热水加热盒装牛奶。5min后牛奶的温度升高了40℃，这是通过 ________方式改变了内能；已知牛奶的体积为250mL，则牛奶吸收的热量为 _____________J。[ρ牛奶=1.02×103kg/m3，c牛奶=2.5×103J/(kg•℃)]
【答案】 静止 热传递 2.55×104
【解析】小明乘电梯回家，小明与电梯之间没有位置的变化，所以以电梯为参照物他是静止的。
牛奶吸收热量，内能增加，温度升高，这是通过热传递的方式改变牛奶的内能。
牛奶的体积：V=250mL=250cm3=2.5×10-4m3 。牛奶的质量：m=ρ牛奶V=1.02×103kg/m3×2.5×10-4m3=0.255kg。
牛奶吸收的热量：Q吸=c牛奶mΔt=2.5×103J/(kg•℃)×0.255kg×40℃=2.55×104J。
4.【2023常德】汽油是 _________能源（选填“可再生”或“不可再生”）；2kg汽油完全燃烧，释放出 ____________J的热量（q汽油=4.6×107J/kg）。
【答案】不可再生 9.2×107
【解析】煤、石油、天然气、核能都属于不可再生能源，消耗后短期内不能从自然界得到补充，汽油来自于石油，故属于不可再生能源。
[2]汽油完全燃烧释放出的能量：Q放=mq汽油=2kg×4.6×107J/kg=9.2×107J。
5.【2023眉山】日常生活中，用水作为汽车发动机的冷却液，是因为它的_______大。在标准大气压下，质量为水温度从升高，吸收热量__________J。【】
【答案】 比热容 4.2×105
【解析】因为水的比热容较大，即相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以，汽车水箱中用水作为冷却液。
水温度变化量为20℃，由Q=cmΔt知道，水吸收的热量：
Q吸= cm（t末-t初）= 4.2×103J/（kg•℃）×5kg×20℃＝4.2×105J，
6.【2023衡阳】燃气热水器将质量为30kg、温度为15℃的水加热到65℃，消耗天然气，在此过程中水吸收的热量是___________J，热水器烧水时的效率是___________ [；]
【答案】 6.3×106 87.5%
【解析】水吸收的热量：Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×30kg×(65℃-15℃)=6.3×106J。
天然气完全燃烧释放的热量：Q放=Vq天然气=0.18m3×4×107J/m3=7.2×106J。
热水器烧水时的效率：η= Q吸Q放×100% = 6.3×106J7.2×106J ×100% = 87.5% 。
7.【2023鄂州】小勇同学购买了一款户外分体式燃气炉，准备去户外野炊，用该燃气炉烧水时，把初温为20℃的1kg水加热到100℃，燃烧了0.025m3天然气，则水吸收的热量为___________J，假设天然气完全燃烧，则燃气炉烧水的效率为___________。（天然气的热值为4×107J/m3）
【答案】3.36×105 33.6%
【解析】由Q=cmΔt可得，水吸收的热量为：Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(100℃-20℃)=3.36×105J。
由题意可知，天然气完全燃烧释放的热量为：Q放=4×107J/m3×0.025m3=1×106J。
则燃气炉烧水的效率为：η= Q吸Q放×100% = 3.36×105J1×106J ×100% = 33.6% 。
8.【2023长沙】雷电是大气中一种剧烈的放电现象，某次雷电释放了J的能量，若这些能量全部被水吸收，可使质量为___________kg的水从0℃升高到50℃。为了防雷，高大建筑物顶端都装有___________。
【答案】1×104 避雷针
【解析】雷电释放了2.1×109J的能量，这些能量全部被水吸收，水从0°C升高到50°C，水的质量为：
m= Q吸c∆t = 2.1×109J4.2×103J/（kg.℃）×50℃ = 1×104kg。
因为雷雨天气高空中会聚集大量的电荷，需要避雷针把电荷导入大地，否则高压下会损坏建筑。
9.【2023德阳】燃料的燃烧是一种化学变化，在燃烧过程中，燃料的化学能转化为______能。500g酒精完全燃烧放出的热量Q=______J。（酒精的热值q=3.0×10⁷J·kg⁻¹）
【答案】 内 1.5×107
【解析】燃料燃烧时，发生化学反应，将化学能转化为内能。
500g酒精完全燃烧释放出的热量为：Q放=mq=3.0×107J/kg×0.5kg=1.5×107J。
10.【2023南充】某单缸四冲程汽油机，飞轮每分钟转3000转，则每秒对外做功_______次，每次对外做功115J，该汽油机的效率为25%，连续工作1小时需消耗汽油________kg（q汽油=4.6×107J/kg）。
【答案】 25 0.9
【解析】飞轮每转动两转，完成四个冲程，对外做功一次。飞轮每秒的转速：v= 300060r/s=50r/s，每秒对外做功25次。
工作1h时，飞轮对外做功：W= 115J×25×3600= 1.035×107J，消耗汽油放出的热量：
Q放= Wη = 1.035×105J25% = 4.4×107J ，消耗汽油的质量：m= Q放q = 4.14×107J4.6×107J/kg = 0.9kg。
11.【2023上海】5kg的水温度由40℃下降到20℃，放出的热量Q放为多少？[］
【答案】4.2×105J
【解析】放出的热量Q放为：Q放= cm（t-t0）= 4.2×103J/（kg.℃）×5kg×（40℃-20℃）=4.2×105J。
12.【2023扬州】一款电保温杯垫，如图所示，能使杯垫上杯内的水持续保温在55℃左右，功率为16W。把质量为200g、初温为51℃的水倒入杯中保温，5min后升高到55℃。已知。求这段时间内：
（1）水吸收的热量；
（2）杯垫消耗的电能；
（3）杯垫给水加热的效率。
【答案】（1）3360J；（2）4800J；（3）70%
【解析】
（1）水吸收的热量为：Q吸= cm（t末-t初）= 4.2×103J/（kg•℃）×200×10-3kg×（55℃﹣51℃）＝3360J。
（2）由题意可知，加热所需的时间为：t=5min=300s。
杯垫消耗的电能为：W=Pt= 16W×300s=4800J。
（3）杯垫给水加热的效率为：η= Q吸W×100% = 3360J4800J ×100% = 70%
13.【2023广安】小红一家到某基地露营时，用火炉将质量为2kg、初温为20℃的水加热到60℃，燃烧了100g木炭。已知：水的比热容，木炭的热值。求：
（1）水吸收的热量；
（2）该火炉烧水的热效率。
【答案】（1）3.36×105J （2）10%
【解析】（1）水吸收的热量为：
Q吸= cm（t末-t初）= 4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（60℃﹣20℃）＝3.36×105J。
（2）燃烧100g木炭放出的热量为：Q放=m炭q炭=100×10-3kg×3.36×107J/kg=3.36×106J。
该火炉烧水的热效率：η= Q吸Q放×100% = 3.36×105J3.36×106J ×100% =10% 。
14.【2023天津】额定功率为1000W的电热水壶正常工作时，把质量为1kg的水从10℃加热到100℃，用时420s，已知，求：
（1）水吸收的热量；
（2）电热水壶的效率。
【答案】（1）3.78×105J （2）90%
【解析】
（1）质量为1kg的水从10℃加热到100℃，水吸收的热量：
Q吸= cm（t末-t初）= 4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣10℃）＝3.78×105J。
（2）额定功率为1000W的电热水壶正常工作420s，则电热水壶的效率：
η= Q吸W ×100% = Q吸Pt = 3.78×105J1000W×420s ×100% = 90% 。
15.【2023湘潭】如图为小明家的电压力锅，图是它的铭牌，在锅内装入2.5kg初温为15℃的食材，加热至 95℃，已知，问：
（1）电压力锅加热时，电流为__________A，电阻为__________Ω；
（2）此过程中，食材吸热__________J；这些热量相当于完全燃烧__________m3天然气放出的热量；
（3）若该压力锅的加热效率为 80%，此加热过程需要多长时间？
【答案】（1） 5 44 （2） 6.6×105 0.015 （3）750s
【解析】（1）由图可知：电压力锅加热功率为1100W，额定电压为220V，由P=UI可得电压力锅加热时的电流：I= P加热U额 = 1100W220V = 5A。
由R= UI可得电阻：R= UI = 220V5A = 44Ω。
（2）食材吸收热量：Q吸=c食材mΔt=3.3×103J/(kg•℃)×2.5kg×（95℃-15℃）=6.6×105J。
根据题意，由Q放=Vq可得这些热量相当于天然气完全燃烧所需的体积，即：
V= Q放q天然气 = Q吸Q天然气 = 6.6×105J4.4×107J/m3 = 0.015m3。
（3）若该压力锅的加热效率为 80%，根据η= Q吸W ×100%可得加热这些食材所需要的电能：
W= Q吸η = 6.6×105J80% = 8.25×105J。
由W=Pt可得加热过程所需时间：t= WP加热 = 8.25×105J1100W = 750s。
16.【2023益阳】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40g的固体酒精，当固体酒精燃烧完后，锅中1kg的水温度从20℃升高到了70℃。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？
（4）请写出固体酒精炉热效率不高的一个原因。
【答案】（1）6×105J （2）2.1×105J （3）35% （4）燃烧不完全；部分热量散发到空气中；锅吸收一部分热量等
【解析】（1）若固体酒精完全燃烧，则放出的热量是：Q放= mq= 1.5×107J/kg×0.04kg=6×105J。
（2）水吸收的热量为：Q吸= cm（t末-t初）= 4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（70℃﹣20℃）＝2.1×105J。
（3）小明测得固体酒精炉的热效率为：η= Q吸Q放×100% = 2.1×105J6×105J ×100% =35% 。
（4）见答案。
基本公式
变形公式
各物理量单位
备注
Q=mq
Q=vq
q= Qm
m= Qq
Q-热量，单位：焦耳（J）
m-质量，单位：千克（kg）
q-热值，单位：焦耳/千克（J/kg）
或焦耳/立方米（J/m3）
当q的单位为J/kg时，用公式Q=mq；当q的单位J/m3）时，用公式Q=vq
Q=cmΔt
m= Qc∆t
c= Qm∆t
Δt= Qcm
Q-热量，单位：焦耳（J）
m-质量，单位：千克（kg）
Δt-温度的变化量，单位：摄氏度（℃）
Q吸= cm（t末-t初）
Q放= cm（t初-t末）
“升高”、“升高了”都指Δt；升高到指末温。
η= Q吸Q放×100%
Q吸= Q放η
Q放= Q吸η
η-效率。一般用百分数表示。
Q吸-物体吸收的热量，单位：焦耳（J）
Q放-物体放出或燃料燃烧放出的热量，单位：焦耳（J）
一般用Q=cmΔt计算Q吸；Q=mq计算Q放
η= WQ放×100%
W= Q放η
Q放= Wη
η-热机效率。一般用百分数表示。
W-热机做的有用功，单位：焦耳（J）
Q放-燃料放出的热量或其它能源产生的能量，单位：焦耳（J）
计算W的常用公式：
W=Pt=Fs=fs
计算Q放的常用公式：Q=mq