1.(毕节)某微电脑电热水壶具有温度可控、自动抽水等优点。
下表是该电热水壶的铭牌。
求: (1)如图所示,小电动机将1.2L 的水从桶中提升了0.5m ,电动机对水做的功至少是多少?(g 取10N/kg )(2)电热水壶在额定电压下工作时的电流。
(保留一位小数)(3)电热水壶正常工作时,将1.2L 水从20℃加热到100℃时,水吸收的热量是多少? [c 水=4.2×103J/(kg•℃)](4)若(3)中的加热时间为7min ,求电热水壶的热效率。
(1)6J(2)5.5A(3) 4.032×105J(5)79.3%2. (龙岩)2015年龙岩市将在中心城区新增100辆纯电动新能源公交车,以促进公共交通实现“低 碳”化。
下表是某燃油汽车与纯电动汽车进行测试时的部分数据:燃油汽车纯电动汽车 能源种类 汽油(q 汽油=4.5×107J/kgρ汽油=0.7×103kg/m 3)电能 牵引力 600N 600N 行使100km 消粍 8×10-3m 3 20kW•h 二氧化碳排放量每消耗1kg 汽油 排放2kg 二氧化碳(1)汽油属于 (填“可再生”或“不可再生”)。
(2)若燃油汽车与电动汽车正常行驶100km ,则①燃油汽车消耗多少千克汽油?②燃油汽车与纯电动汽车的能量转化效率分别是多少?(提示:燃油汽车能量转化效率η汽:汽车牵引力做的功与汽油完全燃烧放出的热量之比;纯电动汽车能量转化效率η电:汽车牵引力做的功与汽车消耗电能之比)(1)不可再生;(2)①5.6kg ;②23.8%;83.3% 3.(南通)2015年,南通建造的世界首座海洋生活平台“希望7号”出海试航.若试航中平台的排水量为2.5×104t ,以5m/s 的速度匀速直线航行5km ,所受阻力是平台重的0.016倍.取g=10N/kg ,q燃油=4×107J/kg .求:(1)平台受到的浮力;(2)平台所受牵引力的功率;(3)若平台燃油机动力系统效率为40%,该试航过程至少需要燃烧的燃油质量. 解:(1)平台的排水量为m 排=2.5×104t=2.5×107kg , 根据阿基米德原理可知,平台受到的浮力F 浮=G 排=m 排g=2.5×107kg×10N/kg=2.5×108N . (2)平台漂浮时,G=F 浮=2.5×108N ,平台所受的阻力f=nG=0.016×2.5×108N=4×106N , 因为平台匀速直线航行,根据二力平衡条件, 平台所受的牵引力F 牵=f=4×106N ,平台航行的路程s=5km=5×103m,牵引力做的功W=Fs=4×106N×5×103m=2×1010J,由v=得,t===1×103s,则平台所受牵引力的功率P===2×107W.(3)由η=得,燃油燃烧放出的热量Q放===5×1010J由Q放=mq得,燃油质量m===1.25×103kg.答:(1)平台受到的浮力2.5×108N;(2)平台所受牵引力的功率2×107W;(3)若平台燃油机动力系统效率为40%,该试航过程至少需要燃烧的燃油质量为1.25×103kg.4. (兰州)某燃气热水器工作时,燃烧产生热量的功率为20kW,水温升高25℃时,每分钟出水量为10L.此时c水=4.2×103J/kg•℃,ρ水=1.0×103kg/m3.求:(1)1min内水吸收的热量;(2)热水器的效率.解:(1)1min出水体积V=10L=0.01m3,由ρ=得水的质量:m=ρV=1×103kg/m3×0.01m3=10kg,1min水吸收的热量:Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×10kg×25℃=1.05×106J;(2)1min燃气燃烧产生热量:Q放=Pt=20000W×60s=1.2×106J,热水器的效率:η==×100%=87.5%.答:(1)1min内水吸收的热量为1.05×106J;(2)热水器的效率为87.5%.5.(德州)天然气灶使用方便、经济环保.如图所示,在一个标准大气压下,天然气灶将一壶质量为3kg、温度为20℃的水加热至沸腾,大约需要10min,已知:水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),天然气的热值为3.5×107J/m3.求:(1)水吸收的热量;(2)若天然气完全燃烧放出的热量60%被水吸收,烧开这壶水需要多少天然气.答:(1)水吸收的热量为1.008×106J;(2)若天然气完全燃烧放出的热量60%被水吸收,烧开这壶水需要4.8×10﹣2m 3天然气.6.(常州)常州三井小学安装有太阳能发电站,基本结构和5月初电能表的示数如图甲所示;5月底电能表的示数如图乙所示.问:(1)5月份,发电站向办公楼输送电能多少焦耳?(2)用燃煤发电的效率为30%,已知燃煤的热值为3×107J/kg,若火力发电站要产生和学校办公楼5月份用电量相等的电能,需消耗燃煤的质量为多少?(1)3.6×1010J(2)4000kg7.(苏州)某学习小组同学想研究酒精灯烧水时的热效率.他们用酒精灯给100g的水加热,经过一段时间测得水温升高了60℃、消耗了4.2g酒精.已知:水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),酒精的热值为3×107J/kg.求:(1)此过程中水吸收的热量;(2)4.2g酒精完全燃烧放出的热量;(3)酒精灯烧水时的热效率.(1) 2.52×104J(2)1.26×104J(3)20%8.(连云港)2015年4月21日,重达2.3吨的世界上最大的太阳能飞机“阳光动力2号”降落在南京机场。
如图所示,该飞机机身和机翼均采用极轻的碳纤维材料,机翼上安装有高效太阳能电池板,能提供65kW的最大功率,该飞机的最大飞行速度为140km/h。
假设飞机停在水平地面时轮与地面的总接触面积为0.1m2,g取10N/kg。
求:⑵机停在水平地面时对地面的压强大小;⑵当飞机发动机的输出功率保持60kW,并以108 km/h的速度水平匀速飞行时,发动机的牵引力大小;⑶若飞机发动机保持60kW的输出功率匀速飞行1h,发动机输出的能量为多大?这些能量相当于多少升的航空燃油完全燃烧时释放的能量?航空燃油的热值取4×107J/kg,密度取0.75×103kg/m3。
解:⑴飞机对地面的压强Pa103.2m1.010N103.2523⨯=⨯⨯===SmgSFp⑵由P=Fv,得⑶W=Pt=60×103 W×3600s=2.16×108J由Q=qm得由Vm=ρ得9.(呼和浩特)王大刚同学和家人在郊外野餐,用木炭烧水.铁锅内装有5kg水,把水从18℃加热至98℃,已知水的比热容为4.2×103J/(kg•℃).如果木炭的热值为3.4×107J/kg,它燃烧放出的热有10%被水吸收.求:(1)在这个过程中水吸收的热量;(2)在这个过程中用掉多少木炭.N102m/s30W106033⨯=⨯==vPFL2.7m102.7kg/m1075.0kg4.53333=⨯=⨯==-ρmVkg4.5J/kg104J1016.278=⨯⨯==qQm(1)吸收的热量Q 吸=cm (t ﹣t 0)=4.2×103J/(kg•℃)×5kg×(98℃﹣18℃)=1.68×106J ; (2)由η=得:Q 放===1.68×107J ,由Q 放=mq 得: 需要的木炭m===0.49kg .答:(1)在这个过程中水吸收1.68×106J 的热量(2)在这个过程中用掉0.49kg 木炭.10.今年“五一”期间,爸爸开车带着鲁鲁去旅游.汽车(包括车上的人和物品)质量为1.6×103 kg ,汽车以90 km/h 的速度在平直公路上匀速行驶230 km ,所受的平均阻力是汽车总重的0.05倍,汽车发动机的效率为25%,汽油的热值是4.6×107 J/kg(假设汽油完全燃烧).(1)汽车以90 km/h 的速度在平直公路上匀速行驶时,汽车发动机的牵引力是多少?(2)汽车行驶230 km 牵引力做了多少功; (3)汽车全程消耗汽油多少千克?解:(1)G =mg =1.6×103 kg ×10 N/kg =1.6×104 N ,f =0.05G =0.05×1.6×104 N =800 N ,因为该车在水平面上做匀速直线运动,所以F =f =800 N(直接写F =f 也给分);(2)230 km =2.3×105 m ,W =Fs =800 N ×2.3×105 m =1.84×108 J ;(3)根据η=W Q 放得Q 放=W η=1.84×108 J25%=7.36×108 J ,m =Q 放q =7.36×108 J 4.6×107 J/kg=16 kg 11.(德州)太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置.下表是小华家的太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息.求:(1)水在10 h 内吸收的热量;(2)太阳能热水器的能量转化效率.解:(1)由热量的计算公式得Q 1=cmΔt =4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg ×50 ℃=2.1×107 J ;(2)太阳能吸收的热量Q 2=Pt = 3.0×106 J/h ×10 h =3.0×107 J ,太阳能热水器的能量转化效率η=Q 1Q 2=2.1×107 J3.0×107 J=70%12.某物理兴趣小组的同学,用煤炉给10 kg 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象.若在6 min 内完全燃烧了2 kg 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6 min 时间加热,水所吸收的热量. (3)煤炉烧水时的热效率.解:(1)由Q =mq 得Q 放=2kg ×3×107J/kg =6×107J ;(2)由图可知6min 后水的温度为80℃,由Q 吸=cmΔt 得Q吸=4.2×103J/(kg·℃)×10kg ×(80℃-20℃)=2.52×106J ;(3)η=Q 吸Q 放=2.52×106J6×107J=4.2%13.三峡水电站有“照亮半个中国”的美誉,它的年平均发电量约为8.5×1010 kW ·h ,相当于一座年消耗5×1010 kg 标准煤的火力发电站的发电量.(1)标准煤的热值为2.9×107 J/kg ,完全燃烧5×1010 kg 标准煤能放出多少热量.(2)以三峡水力发电代替同等的火力发电,每年会少排CO 2气体1.2×1011 kg ,这些气体的体积是多少m 3(通常情况下CO 2气体的密度为2 kg/m 3). (3)根据本题中的数据,计算火力发电的效率.解:(1)完全燃烧5×1010kg 标准煤放热Q 放=qm =2.9×107J/kg ×5×1010kg =1.45×1018J ;(2)排放CO 2气体的体积V 气=m 气ρ气=1.2×1011 kg 2 kg/m 3=6×1010 m 3;(3)火力发电的效率η=W 电Q 放=8.5×1010×3.6×106J1.45×1018J≈21.1 % 14.一只电热水壶铭牌上标有“220V 1100W ”的字样,在额定电压下工作。