《2020年中考物理学考练专题15 热平衡方程(含答案解析)233137.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020年中考物理学考练专题15 热平衡方程(含答案解析)233137.docx（16页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、专 题 1 5 热 平 衡 方 程专一、热 平 衡 方 程1.对 于 一 个 与 外 界 没 有 热 交 换 的 系 统，一 个 物 体 放 热，另 一 个 物 体 吸 热 且 = Q 当 物 体 温 度 相 同 时，吸 放热 交 换 停 止。据 此 我 们 可 以 列 出 热 平 衡 方 程。（1）高 温 物 体 放 热 公放 =c1m1(t01-t) （2）低 温 物 体 吸 热：吸 =c2m2(t-t02) 2.热 平 衡 方 程 思 想 拓 展高 温 物 体 和 低 温 物 体 混 合 达 到 热 平 衡 时，高 温 物 体 温 度 降 低 放 出 的 热 量 等 于 低 温 物 体
2、温 度 升 高 吸 收 的热 量。这 时 Q放 =c1m1(t01-t)，=c2m2(t-t02)。燃 料 完 全 燃 烧 放 出 的 热 量 等 于 另 外 物 体 吸 收 的 热 量。这 时 Q放=qm1，或 者放 =qV，吸 =cm2(t-t0)。电 热 器 通 电 流 放 出 的 热 量 等 于 另 外 物 体 吸 收 的 热 量，这 时 Q放 =I2Rt（焦耳 定 律 公 式），Q吸 =cm(t-t0)。利 用 热 平 衡 方 程 可 以 求 解 很 多 问 题，有 时 结 合 比 例 式，解 题 更 简 单。3.比 热 容（1）定 义：我 们 把 单 位 质 量 的 某 种 物 质
3、 温 度 升 高（或 者 降 低）1所吸 收（或 者 放 出）的 热 量 叫做这 种 物质 的 比 热 容，简 称比 热。符号：c。（2）公 式：QmDt（3）常用 单 位：焦 耳 /(千克 ) （4）符号：J/(kg ) （5）读作焦 耳 每千克摄氏度（6）同 种 物 质 来讲,比 热 容 是一 个 确定 的 数值（相 等 的）,跟物 体 质 量 的 大小,温 度 改变的 多 少，物 体 的 形状、体 积、位 置等 无关，它仅与 物 质 的 种 类和 状态有 关。对 不同 物 质 来讲，比 热 容 一 般是不相 同 的。（7）记住水的 比 容 水42 103J/(kg)，物 理意义 为：1k
4、g 的 水温 度 升 高（或 降 低）1，吸 收（或放 出）的 热 量 为 42 103J。因为水的 比 热 容 较大，所以 水常用 来调节气温、取暖、作冷却剂、散热 等。4.燃 料 完 全 燃 烧 放 出 热 量（1）燃 料 完 全 燃 烧 释放 出 的 热 量 公 为：=mq。放（2）气体 燃 料 完 全 燃 烧 释放 出 的 热 量 公 式 为：=qV。推导过程 如下：放说明：中的公式对固体、液体、气体、均适用。只对气体适用。两个公式的得出都是根据热值的定义 式得到的。其中，Q 放表示燃料完全燃烧放出的热量，单位是 J；q表示燃料的热值，单位是 J/kg；m 表示质量，单 位是 kg。V
5、 表示体积，单位是3。二、解答与热量相关的综合应用题的思维方法和解题技巧 首先阅题、思题，找出物体原来的温度 t。和升高到的温度（或降低到的温度）t，看看物体的质量 m 是多少，查查物质的比热容是多少，或者对常见的物质（如水）的比热容记住即可，有时题中或试卷前给 出。对这些物理量做到心中有数。然后对物体温度升高的情况，可用公式 Q吸=cm(t-to)列出方程，代入数值和单位求出物体应吸收的热量；对物体温度降低的情况，可用公式 Q 放=cm(to-t)列出方程，代入数值和单位求出物体应放出的热量。对燃料燃烧的问题，可用公式 Q 放=mq 求解燃料燃烧放出的热量。（1）如果题中物体吸热的多少是由电
6、阻放热提供，那 么 放出的热量可用焦 耳 定律Q 放=I2Rt求出，利 吸=Q 放建 立 方程，将 把 电学 量与热学 量紧 密 联 系（2）如果题中物体吸热只吸收了 电阻放热的 80%，则 可列方程 Q 吸=80%Q 放，所 求量一 定在 此 方程中，用电器 的效 率 问题也 可迎 而（3）如果物体吸收的热量完全由另 外 燃料燃烧获 得，则 可用 Q 吸=cm(t-to)和 Q 放=mq 结Q 吸=Q 放来求出所 要 的物理量。（4）如果物体吸收的热量只吸收了 燃料完全燃烧的 80%，则 可列方程 Q 吸=80%Q 放，燃料的热效 率 问题也可迎 而（5）其它 方面 与热有关的问题按 以 上
7、 思路 都会 找到解题技巧。注 意：在 计 算 时，题中各 个物理量要应，并 且 都要 化 为 国 际专题考法【例 题 1】（2018 内 蒙 古 包 头）A、B 两物体质量相等，温度均为 10；甲、乙两杯水质量相等，温度均为50。现将 A 放入甲杯，B 放入乙杯，热平衡后甲杯水温降低了 4，乙杯水温降低了 8，不考虑热量的损耗，则 A、B 两物体的比热容之比为A 4:9 B3:5 C2:3 D1:2 【答案】【解 析】设 A、B 的 质 量 均 为 m，水 的 质 量 均 为 M，则 对 于 A 物 体 而 言，它 吸 收 的 热 量 等 于 水 所 放 出 的 热 量，故 cA m (46
8、10)=c 水 M 4；则 对 于 B 物 体 而 言，它 吸 收 的 热 量 等 于 水 所 放 出 的 热 量，故 cB m (4210)=c 水 M 8；联立以上二式解 之得 cA：cB=4：9，故 A 是正确的【例题2 】（2019赤峰）利用先进工艺和科学方法，可以使垃圾变废为 宝。若从 1 吨垃圾中能提炼出燃料油，燃料油的 热 值为 4.5 107J/kg，则 这些燃料油完全燃烧时释放 出 的 热 量 为 J，这些热 量 可以使 kg 的 水 温度升高 50水 的 比热 容为 4.2 103J/（kg） 【答案】6.3 109；30000。【解 析】完全燃烧 140kg 这种燃料油放
9、 出 的Qmq140kg 4.5 107J/kg6.3 109J，放由题知，水 吸 收 的 量Q6.3 109J，吸 放由 Qcmt 可得，30000kg。专题操练一、1 .（2 0 1 8 陕西）甲、乙两容器中装有质 量 相等 的 水，水 温分别为 25和 75，现将一温度为 65的放 入甲容器中，热 平衡后水 温升高到 45，然后迅速取出 金属球并放 入乙容器中，热 平衡后乙容器中水为（不计热 量 散失和水 的 质 量 的 变化）（ ）A65 B 60 C55 D50【答案】【解 析】当将金属球放 入甲容器中时，金属球放 出 的 热 量 与水 吸 收 的 热 量 相等，即：Q 金=Q水设
10、金属球的 质 为 金、比热 容为 金、水 的 质 为水、水 的 比热 容为水则 金=m 金 c 金（65-45），水 =m水 c水（45-25）因为 金=Q 水所：金c金（65-45）=m 水c 水（45-25）化简得：水c 水/ m 金c金 =1:1 当将金 属球放入乙容器中时，乙容器中的水放出的热量与金 属球吸收的热量相等，即：水=Q金由于甲乙容器中的水的质量相等，又是同一个金 属球，所 以 仍设金 属球的质量为 m、比金热容为 c金、水的质量为 m 水、水的比热容为 c 水，此时两者共同的温度为 t则：水=m 水c 水（75-t），Q金 =m金c金（t-45）因为：水=Q 金即：水c 水
11、（75-t）=m金c金（t-45），75-t=t-45解得：t=60，故选 B2 .（2 0 1 8 山东东营）水的比热容为 4.2103J/（kg），1kg 水温度从 50降低到 20，放出的热量是（A4.2103J B8.4104J C1.26105J D2.1105J 【答案】C 【解析】只要理解放出热量的公式 Q放=cm(t0-t)=cmt中各个字母代表的物理含义，知道单位的使用方法，看清题中已知条件，就可以 根据公式求解该题。题中已给出比热容 c、质量 m、初温 t0、降低后的温度 t。求解放出热量 Q 放可以 直接根据公式 Q 放=cm(t0-t)。二、填空题3 （2019凉山州）
12、现有 0.028kg 酒精，完全燃烧释放的热量为 J，若这些热量完全被水吸收，可以 使 10kg的水，温度从 20升高到 q洒精3107J/kg，c 水4.2l03J/（kg） 【答案】8.4105；40。【解析】（1）完全燃烧 0.028kg 酒精放出的热量：Q 放q 酒精m 酒精3107J/kg0.028kg8.4105J；（2）由热量完全被水吸收，Q 吸cmtQ 放，所 以 水温度升高值：t20。可以 使水的温度升高到 20+2040。4 .（2 0 1 8 湖北孝感）截止到 2018 年，全球处于使用状态的汽车数量已突破 10 亿辆。每辆汽车每年耗油 1.8t，这 些 汽 油 完 全
13、燃 烧 放 出 的 热 量 为J（汽 油 =4.6 107Jkg）。当 汽 车 从 身 边 经 过 时，我 们 会 闻 到 汽 油 味，说 明 汽 油 分 子 在 不 停 地 做。【答 案】8.28 1010；无 规 则 运 动。【解 析】第 一 个 空 是 利 用 燃 料 完 全 燃 烧 放 出 热 量 的 公 =qm 命 制 的 试 题。汽 油 的 值 =4.6 107Jkg，放 汽 油汽 油 的 质 量 m=1.8t=1.8 103kg，应 用 公 式 直 接 代 入 数 值 计 算 即 可。5 .（2 0 1 8 湖 北 仙 桃）在 一 标 准 大 气 压 下，把 体 积 为 2L，温
14、 度 为 20的 水烧 至沸腾，水至少需要吸收 J的 热 量。若不 计 热 量 损失，需要燃 烧 kg 干木柴（干木柴=1.2 107J/kg）。【答 案】6.72 105；5.6 102。【解 析】该题 的 解 题 思路是 利 用 燃 料 完 全 燃 烧 放 出 的 热 量 等于水达到 沸腾时 需要吸收的 热 量 这 一 点。本题中“若不 计 热 量 损失”这 个 条件非常重要。第 一 个 空 根据密 度 公 式 求 出 水的 质 量，然 后 直 接 应 用 吸热 公 式 计 算 即 可。第 二 个 空 属 于利 用 燃 料 完 全 燃 烧放 出 热 量 的 公 式 Q =qm 命 制 的
15、试 题，需要对 公 式 进 行 灵 活 变 形。放6 .（2 0 1 8 湖 南 张 家 界）质 量 为 1.5 g 的 水温 度 升 高 80，需吸收的 热 量 是J；若用 功 率 为 1400W 的 电 热水壶 来 提 供 这 些 热 量，需要的 时 间 为s水=4.2 103 J/（kg）【答 案】5.04 105；360【解 析】（1）水吸收的 热 量：Q 吸=cm（tt0）=4.2 103J/（kg） 1.5kg 80=5.04 105J，（2）若不 计 热 损失，则 吸=5.04 105J，由 可 得：t= = =360s7 .（2 0 1 8 哈 尔 滨 ）我 国 在 南 海 进
16、 行 的 可 燃 冰 试 采 获 得 成 功可 燃 冰 是 一 种 固 态 晶 体，在 常温 压 下 会 迅 速 （物 态 变 化 ）为 气 态 它 的 热 值 约 为 1.4 1010J/m3，2m3 的 可 燃 冰 完 全 燃 烧 后 可 放 出 J 的 热 量，若这 些 热 量60%被 水吸收，可 以 将 kg 的水从 0加 热 到 100水=4.2 103J/（kg）【答 案】升 华 ；2.8 1010；4 104【解 析】物 质 由 固 态 直 接 变 成 气 态 的 过 程 叫 做 升 华 ，升 华 吸热；知 道 可 燃 冰 的 质 量 和 热 值，根据 Q =mq放求 出 完 全
17、 燃 烧 释 放 热 量 的 计 算，根据 = 100%求 出 水吸收的 热 量，再 根据 Q 吸=cm（tt0）求 加 热的 质 量（1）可 燃 冰 在 常 温 压 下 会 迅 速 变 为 气 态，此 过 程 为 升 华 过 程；（2）2m3 的 可 燃 冰 完 全 燃 烧 释 放 的 热 量：Q =Vq=2m3 1.4 1010J/m3=2.8 1010J，放由 = 100%可 得，水 吸 收 的 热 量：Q =Q =60% 2.8 1010J=1.68 1010J，吸 放由吸 =cm（tt0）可 得，加 热 水 的 质 量：m= = =4 104kg8 .（2 0 1 8 绥 化）菜 油
18、 最 适 宜 的 烹 饪 温 度 在 150至 180之间用天然气 将质 量 为 0.02kg 的 菜 油 从室温加 热 到 170，天然气 燃 烧 释 放 出的 热 量 有 60%被菜 油 吸 收则菜 油 吸 收 了 J 热 量，燃 烧 了 m3 的然气（取 c =2.0 103J/（kg），天然气 的 热 值为 4 107J/m3）菜 油【答案】6 103；2.5 104【解析】本题考查了学生对吸 热 公式、燃 料燃 烧 放 热 公式的 掌握和运用，因条件已给出，难度 不大菜 油 的 质 量、比热 容和菜 油 的 初温 和末温，利用吸 热 公式求菜 油 吸 收 的 热 量；知道效率，利用效
19、率公式可以求出天然气 放 出的 热 量，根据公式 Q=Vq 求出体积菜 油 吸 收 的 热 量：Q吸 =c菜 油 m（tt0）=2 103J/（kg） 0.02kg （17020）=6000J；天然气 燃 烧 释 放 出的 热 量 有 60%被菜 油 吸 收，则天然气 放 出的 热 量 为：Q = = =10000J；放由 Q=Vq 得 天然气 的 体积为 = =2.5 104m3三、综合计算题9 （2019聊城）2019 年 5 月 6 日，聊城首批 30 辆氢燃 料新 能 源 公交 车 投 放 使 用。氢燃 料具 有清 洁 污效率高 等 优 点，被认 为 是 22 世 纪 最 理 想 的，
20、水4.2 103J/（kg）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；（2）若 这 些 热 量 全 部 被质 量 为 200kg，温 度 为 15的 水 吸 收，则水 升 高 的 温 度；（3）某 氢能 源 公交 车 以 140kW 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 的 焦 耳 数 和公交 车 所 做 的 功 相 等，则这 些 热 量 能 让 该 公交 车 匀 速 行 驶 多 长 时 间。【答 案】（1）质 量 为 0.3kg 的 氢 燃 料 完 全 燃 烧 放
21、 出 4.2107J 热 量；（2）若 这 些 热 量 全 部 被 质 量 为 200kg，温 度 为 15的 水吸收，则水升高 50；（3）这 些 热 量 能让该公交车匀速行驶 300s。【解析】（1）0.3kg 的 氢 燃 料 完 全 燃 烧 放 出 量Qmq0.3kg1.4108J/kg4.2107J；（2）水吸收的 热 吸Q 放4.2107J，由 Q 吸cmt 得水升高温t50；（3）公交车所做的 功：WQ4.2107J，放由 P得公交车行驶时间：t300s。1 0 .（2 0 1 8 海南）某电热 水器的 铭牌如下表所示，现将冰箱装满水，电热 水器正常工作时，把水从 20C 加热 到
22、 60C已知 C 水=4.2103J/（kg），不计热 量 损失，（1）水吸收的 热 量；（2）加热 所需要的型号 额定电压 220V 加热 2000W 频率 50Hz 水箱容量 50kg 【答 案】（1）使水温 由 20升高到 60，水需要吸收 8.4106J 的 热 量；（2）电 热 水 器 正 常 工 作 时 电 热 丝 的 加 热 需 4200s【解 析】由 吸 热 公 =cmt 计 算 吸 收 的 热 量根 据 电 热 丝 正 常 工 作 时 所 需 要 产 生 热 量，由 电 热 公 式 计 算吸电 流 产 生 这 些 热 量 所 需 要 的 时 间（1）使 水 温 由 20升高到
23、 60，水 需 要 吸 收 量Q =cmt=4.2103J/（kg）50kg（6020）=8.4106J吸（2）不计 热 量 损失，电 热 丝 所 产 生 热 量 的 全部被水 吸 收，由 放=Q 吸 =W=Pt 得：t= = = =4200s11.（2 0 1 8 遵义）甲、乙两物体的 质量 之比为 4:1,用两个相同的 酒精灯分别给它们加 热，（设酒精燃烧放出的 热 量 全部被甲和乙吸 收）。如图所 示为甲、乙两物体的 温 度随时 间 的 变化曲线，若甲的 比热 容为 0.42103J(kg)，则乙的 比热 容是多少？【答案】 3.36103J/（kg）【解 析 甲：m 乙=4：1，甲=Q
24、 乙，甲=0.4103J/（kg），由 图看出：经过 4 分时，甲=60-20=40，乙=60-40=20根 据 Q=Cmt 得：C 甲m 甲t 甲=C 乙m 乙t 乙，乙=3.36103J/（kg）12 .（2 0 1 8 贵州毕节）图中是某太阳能热 水 器，向其中注入 50kg 的 水，阳光照射 段时 间 后，水 温 从 10升 高 到 50。水的比热容是 4.2103J(kg)。试求：(1)如果这段时间该太阳能热水器接收到 太阳辐射的热量是 2.8107J，则这段时间该热水器的效率是多少? (2) 如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧多少 m3 的天然气；（天然气的热值为 8.4
25、l07Jm3，天然气完全燃烧放出的热量全部给水吸收）【答案】（1）该热水器的效率是 30%；（2）如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧0.1m3 的天然气【解析】（1）Q吸=c水m（t-t0）=4.2103J/（kg）50kg（50-10）=8.4106J热水器接收到 太阳辐射的热量 Q=2.8107J， =Q 吸/Q=8.4106J/2.8107J=30% （2）Q 放=Q 吸=8.4106J，由 Q 放=Vq 得 V=Q 放/q=8.4106J/8.4107J/m3=0.1m31 3 .（2 0 1 8 广西贵港）某太阳能热水器装有质量为 200kg 的水，在阳光的照射下，该热水器
26、中的水的温度从15升 高 到 65，求这些水吸收的热量是多少？水的比热容为 4.2103J/（Kg）。 【答案】这些水共吸收了 4.21O7J 的热量。【解析】已知水的比热容、初温和末温、水的质量，根据 Q吸=cmt很容易求出这些水吸收的热量。Q吸=cmt=4.2103J/（kg）200kg（65-15）=4.21O7J。1 4 .（2 0 1 8 深圳）某太阳能热水器装有质量为 200kg 的水，在阳光照射下，该热水器中的水的温度从 15升高 到 65，求这些水吸收的热量是多少？水的比热容为 4.2103J/（Kg） 【答案】这些水共吸收了 4.21O7J 的热量。【解 析】本 题 考 查 了 热 量 的 计 算，属 于 直 接 利 用 吸 热 公 式 求 解 的 问 题。但 要 注 意 水 温 升 高 到（末 温）和 升高 了（温 度 变 化 量）之 间 的 区 别。已 知 水 的 比 热 容、初 温 和 末 温、水 的 质 量，=cmt很 容 易 求 出 这 些 水 吸 收 的 量 =cmt=4.2103J/吸 吸（kg）200kg（65-15）=4.21O7J。