专项分类训练：比热容、热值和热效率的综合计算
1.英雄攀枝花，阳光康养地。攀枝花日照丰富，为了节约能源。攀枝花很多屋顶都安装了太阳能热水器。已知太阳能热水器储水箱内有100kg的水，在阳光照射下，水的温度升高了26℃，已知c水=4.2×103J（kg·℃），
求：
（1）水吸收的热量；
（2）这些热量相当于完全烧多少煤气放出的热量。（q煤气=3.9×107J/m3）
2.菜油是人们烹饪时常用的材料，最适宜的烹饪温度在150℃到180℃之间。某酒店厨师在炸制酥肉时，将2的菜油从20℃加热到170℃（未沸腾），求：
（1）菜油吸收的热量[取]；
（2）如果这些热量由天然气燃烧来提供，则需要完全燃烧多少的天然气（假设天然气完全燃烧释放的热量全部被菜油吸收，天然气的热值为）
3.用煤气灶烧水，燃烧的煤气，使50kg的水从升高到，煤气的热值为，求：
煤气完全燃烧放出的热量。
水吸收的热量。
煤气灶烧水的效率。
4.为了处理垃圾，某市建成了生活垃圾焚烧发电厂，它每天可以焚烧800 t生活垃圾发电，经实践检测每完全燃烧1 t生活垃圾可发电300 kW·h.设整个发电过程中的效率为30%，求：
(1)生活垃圾的热值q；
(2)完全燃烧1 t生活垃圾产生的热量若用来烧开水，其中70%的热量被水吸收，可烧开多少吨1标准大气压下20 ℃的冷水．[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
5.太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备，某太阳能热水器每小时平均接收的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为100kg、初温为的水温度升高到。求：热水器中的水吸收的热量Q； 水的比热容c
热水器5小时内接收到的太阳能E ；
热水器的效率；
若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧多少千克煤气？煤气的热值q ，假设煤气燃烧放出的热量全部被水吸收
6.某汽车在水平地面上以25m/s的速度匀速行驶，行驶600s汽车发动机产生的牵引力所做的功为，消耗汽油1kg（假设汽油在发动机气缸内完全燃烧，汽油热值取，）。针对这一过程，求：
（1）汽车行驶的路程；
（2）汽车受到的阻力；
（3）汽车发动机的效率。
7.某型号汽车整车与驾驶员的总质量是2 060 kg，驾驶员驾驶该汽车在平直公路上匀速行驶进行车型测试，测试过程中消耗汽油的体积为1.5×10－3 m3.(g＝10 N/kg，ρ汽油＝0.7×103 kg/m3，q汽油＝4.5×107 J/kg) 求：
(1)汽车与驾驶员的总重力；
(2)测试过程中消耗汽油的质量；
(3)假设汽油完全燃烧，汽油机的效率为40%，汽车在测试过程中做的有用功是多少．
8.如图是我国第一款纯电动疫苗接种车。疫苗车空车质量为4t，车轮与水平地面接触的总面积为0.2m2，发动机的输出功率为60kW不变。（g取10N/kg，汽油热值取4.0×107J/kg）求
（1）疫苗车空车静止在水平地面时，对地面的压强。
（2）疫苗车在水平路面匀速直线行驶时，受到的阻力为3000N，疫苗车的速度。
（3）疫苗车以（2）中的速度在平直路面行驶50km，若换用效率为30%的汽油机提供动力，需要消耗汽油的质量。
9.小明家新买了一台电热水器，小明通过阅读说明书知道该电热水器水箱容积为80L，某次小明全家在家洗澡，他给水箱加满水，通电加热使水从10℃升高到60℃，请你解答下列问题：（水的比热容是4.2×103J／（kg·℃），密度是1.0×103kg/m3）
（1）水箱中装满水时，水的质量是多大？
（2）水吸收的热量是多少？
（3）若通电加热水的过程中，共耗电5度，已知每消耗一度电产生3.6×106J的热量，求此电热水器的热效率
10.某家用电热水壶有加热和保温两档，内部简化电路如图甲所示，其中R1和R2为阻值不变的发热电阻。某次使用该电热水壶加热初温为20℃的水，当水温升至100℃时，电热水壶由加热档自动切换为保温档，在此过程中其电功率随时间变化的图像如图乙所示。已知此电热水壶的加热效率为90%。求：
(1)当开关S1、S2均闭合时，电热水壶处于____（选填“加热”或“保温”）档；
(2)该电热水壶在保温过程中消耗的电能；
(3)电阻R2的阻值；
(4)壶中水的质量。[c水=4.2×103J/（kg·℃）]
11.某校为改善学生生活条件，给学生宿舍安装了100台某品牌速热式电热水器，该电热水器铭牌标明：加热功率4400W，保温功率100W，水箱容积25L；内部结构如图甲所示，R1、R2是水箱中加热盘内的电热丝。水箱放满水后闭合开关S1开始加热，当水温升高到40℃时，温控开关S2自动切换到保温状态。同学们为弄清楚该电热水器性能，做了以下探究，请你帮助完成：
（1）R2的阻值多大？
（2）如果每台每天平均保温20h，这100台电热水器在额定电压下每天因保温要浪费多少kW h的电能？
（3）善于观察的张林发现，当他们寝室只有热水器工作时，将一箱冷水加热1min，热水器显示屏显示水温由20℃上升到22℃，同时本寝室的电能表（如图乙）指示灯闪烁了80次，则该电热水器的效率多大？（ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg ℃），不考虑电阻随温度变化）
参考答案：
1.（1）水吸收的热量
（2）产生这些热量需要用煤气的体积
答：（1）水吸收的热量为；（2）这些热量相当于完全燃烧煤气放出的热量。
2.（1）菜油吸收的热量
（2）天然气体积
答：（1）菜油吸收的热量；（2）天然气体积。
3.解：煤气完全燃烧放出的热量：
；
水吸收的热量：
；
燃气灶烧水的效率：
。
答： 煤气完全燃烧放出的热量为；
水吸收的热量为；
燃气灶烧水的效率为。
4.解：(1)Q＝＝＝3.6×109 J
生活垃圾的热值q＝＝＝3.6×106 J/kg
(2)水吸收的热量Q吸＝Q×70%＝3.6×109 J×70%＝2.52×109 J，由Q吸＝cm(t－t0)可知
m′＝＝＝7.5×103 kg＝7.5 t
5.解：热水器中的水吸收的热量：
；
热水器5小时内接收到的太阳能：
；
热水器的效率：；
煤气燃烧放出的热量全部被水吸收，即，
由可知完全燃烧煤气的质量：。
答：热水器中的水吸收的热量为；
热水器5小时内接收到的太阳能为；
热水器的效率为；
完全燃烧煤气的质量为。
6.（1）汽车行驶的路程
（2）汽车匀速行驶，受到的阻力和牵引力大小相等。由可知
（3）汽油完全燃烧放出的热量
汽车发动机的效率
答：（1）汽车行驶的路程为；（2）汽车受到的阻力为；（3）汽车发动机的效率为。
7.解：(1)汽车与驾驶员的总重力G＝mg＝2 060 kg×10 N/kg＝20 600 N
(2)测试过程中消耗汽油的质量m汽油＝ρ汽油V＝0.7×103 kg/m3×1.5×10－3 m3＝1.05 kg
(3)汽油完全燃烧放出的热量Q总＝m汽油q汽油＝1.05 kg×4.5×107 J/kg＝4.725×107 J
汽车测试过程中做的有用功W有＝η×Q总＝40%×4.725×107 J＝1.89×107 J
8.（1）疫苗车空车静止在水平地面时，对地面的压力
F=G=mg=4×103kg×10N/kg=4×104N
疫苗车空车静止在水平地面时，对地面的压强
（2）由于匀速直线运动，牵引力和阻力是平衡力，牵引力F=f=3000N
牵引力的功率
疫苗车的速度
（3）牵引力做的功W=Fs=3000N×5×104m=1.5×108J
汽油燃烧放出的热量
消耗汽油的质量
答:（1）对地面的压强2×104Pa；（2）汽车行驶的速度20m/s；（3）消耗汽油的质量是12.5kg。
9.（1）解：水箱中水的质量为m=ρV=1.0×103kg/m3×0.08m3=80kg；
（2）解：水吸收的热量为Q吸=cmΔt=4.2×103J/（kg·℃）×80kg×50℃=1.68×107J；
（3）解：消耗的电能为W=3.6×106J×5=1.8×107J，所以电热水器的热效率为Q吸/W=1.68×107J/（1.8×107J）=93.3%.
10.解：(1)开关S1、S2均闭合时R2被短路只有R1接入电路中根据公式
电压一定时电路中的总电阻越小电路消耗的功率越大，所以电热水壶处于加热档。
(2)由图乙可知保温时间为
500s-350s=150s
保温功率为400W，则电热水壶在保温过程中消耗的电能
(3)处于保温档时电路中的总电阻为
处于加热挡时有
则可得：
（4）由图乙可得加热的时间为350s，加热功率为1600W，则加热过程中电热水壶释放的热量为
水吸收的热量为
则可得水的质量为
答：(1)当开关S1、S2均闭合时，电热水壶处于加热挡。
(2)该电热水壶在保温过程中消耗的电能为6×104J。
(3)电阻R2的阻值为90.75。
(4)壶中水的质量为1.5kg。
11.（1）R2的阻值为11Ω；
（2）如果每台每天平均保温20h，这100台电热水器在额定电压下每天因保温要浪费200kW h的电能；
（3）该电热水器的效率为87.5%
