初中物理電學(xué)熱學(xué)計算題各十道 帶答案！

（2014?大連）一個簡易的太陽能熱水器，它的主要部分是一個敞口水箱，水箱內(nèi)水深0.5m，水的質(zhì)量為200kg．在陽光照射下，水的溫度從20℃上升到35℃．水的比熱容是4.2×103J/（kg?℃），水的密度是1.0×103kg/m3，煤的熱值是3.0×107J/kg，g取10N/kg．試求：
（1）水對水箱底的壓強(qiáng)是多大？
（2）水吸收的熱量是多少？
（3）這些熱量相當(dāng)于完全燃燒多少千克煤所放出的熱量？

解：（1）水對水箱底的壓強(qiáng)：
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.5m=5000Pa；
（2）水吸收的熱量：
Q吸=cm（t-t0）
=4.2×103J/（kg?℃）×200kg×（35℃-20℃）
=1.26×107J；
（3）由題意可知，煤完全燃燒釋放的熱量：
Q放=Q吸=1.26×107J；
由Q放=mq可得，需要煤的質(zhì)量：
m′=

Q放q

=

1.26×107J3.0×107J/kg

=0.42kg．
答：（1）水對水箱底的壓強(qiáng)是5000Pa；
（2）水吸收的熱量是1.26×107J；
（3）這些熱量相當(dāng)于完全燃燒0.42千克煤所放出的熱量

（2014?本溪）如圖所示為FDP30C型柴油水泵機(jī)組（水泵機(jī)組動力由柴油機(jī)提供），它的優(yōu)點(diǎn)是重量輕、體積小、功率大；省時、省油、省心．該水泵機(jī)組的效率為40%，正常工作1小時可以將54m3的水抽到20m高處，請計算這個過程中：（g=10N/kg，q柴油=4.3×107J/kg）．
（1）水泵機(jī)組對水做了多少功？
（2）水泵機(jī)組的有用功功率是多少？
（3）水泵機(jī)組消耗多少柴油？（結(jié)果保留兩位小數(shù)）

：（1）1h所抽送的水的體積為：
V=54m3，
這些水的重力大?。?br>G=mg=ρ水Vg=1.0×103kg/m3×54m3×10N/kg=5.4×105N，
這些水被提升的高度為h=20m，所做的有用功為：
W有用=Gh=5.4×105N×20m=1.08×107J；
（2）水泵機(jī)組的有用功功率：
P=

Wt

=

1.08×107J3600s

=3000W；
（3）因為水泵的機(jī)械效率是η=80%，則總功為：
Q=W總=

W有用η

=

1.08×107J40%

=2.7×107J，
消耗的柴油為：m=

Qq

=

2.7×107J4.3×107J/kg

≈0.63kg

（2014?大慶）某一質(zhì)量為0.05g的雨滴勻速下落，速度為7m/s，勻速下落距離為700m，g=9.8N/kg，假設(shè)雨滴在下落過程中質(zhì)量保持不變．
（1）求這段勻速下落過程中重力對雨滴所做的功；
（2）求這段勻速下落過程中重力的功率；
（3）已知c水=4.2×103J/（kg?℃），勻速下落過程中雨滴克服阻力所做的功42%轉(zhuǎn)化為雨滴的內(nèi)能，求這部分內(nèi)能使雨滴溫度升高多少？

（1）重力做功：
W=Gh=mgh=0.05×10-3kg×9.8N/kg×700m=0.343J；
（2）這段勻速下落過程中重力的功率：
P=

Wt

=

Ght

=Gv=mgv=0.05×10-3kg×9.8N/kg×7m/s=3.43×10-3W；
（3）由題知，Q吸=W×42%=0.343J×42%≈0.144J，
∵Q吸=cm△t，
即：0.144J=4.2×103J/（kg?℃）×0.05×10-3kg×△t，
解得：△t≈0.686℃．

（2014?齊齊哈爾）今年“五一”期間，爸爸開車帶著魯魯去旅游．汽車（包括車上的人和物品）質(zhì)量為1.6×103kg，汽車以90km/h的速度在平直公路上勻速行駛230km，所受的平均阻力是汽車總重的0.05倍，汽車發(fā)動機(jī)的效率為25%，汽油的熱值是4.6×107J/kg（假設(shè)汽油完全燃燒）．
（1）汽車以90km/h的速度在平直公路上勻速行駛時，汽車發(fā)動機(jī)的牽引力是多少？
（2）汽車行駛230km牽引力做了多少功？
（3）汽車全程消耗汽油多少千克？

（1）汽車總重力：
G=mg=1.6×103kg×10N/kg=1.6×104N，
汽車行駛時受到的阻力：
f=0.05G=0.05×1.6×104N=800N，
∵汽車在平直公路上勻速行駛，
∴汽車受到的牽引力和阻力是一對平衡力，
F=f=800N；
（2）汽車勻速行駛的距離s=230km=2.3×105m，
牽引力做功：
W=Fs=800N×2.3×105m=1.84×108J；
（3）∵η=

WQ放

，
∴Q放=

Wη

=

1.84×108J25%

=7.36×108J，
∵Q放=mq，
∴汽車全程消耗汽油的質(zhì)量：
m=

Q放q

=

7.36×108J4.6×107J/kg

=16kg．

（2014?南寧）太陽能電池作為一種新能源產(chǎn)品，逐漸得到廣泛運(yùn)用，太陽能電池板在幾小時內(nèi)可得到的太陽輻射能約為1.26×107J．
（1）若某一牽引力為3×103N的電動汽車做勻速直線運(yùn)動時，通過一段路程所做的功也等于1.26×107J．求這段路程．
（2）如果這些能量全部被一定質(zhì)量的水吸收（不考慮熱損失），能使水的溫度從20℃升高到80℃，求這些水的質(zhì)量．[c水=4.2×103J/（kg?℃）]．

：（1）由W=Fs可得，電動汽車勻速行駛的路程：
s=

WF

=

1.26×107J3×103N

=4.2×103m；
（2）由題意可知，水吸收的熱量：
Q吸=1.26×107J，
由Q吸=cm（t-t0）可得，可加熱水的質(zhì)量：
m=

Q吸c(diǎn)(t?t0)

=

1.26×107J4.2×103J/(kg?℃)×(80℃?20℃)

=50kg

（2014?呼和浩特）“YK-15B”型電熱水壺內(nèi)裝有3kg水，插在220V的家用電源上．水從20℃加熱至98℃，已知水的比熱容c=4.2×103J/（kg?℃）．求：
（1）水在這個過程中是吸熱還是放熱；
（2）在這個過程中由什么能向什么能轉(zhuǎn)化；
（3）這個過程中水吸收或放出的熱量．：（1）利用電熱水壺將20℃的水加熱至98℃，水在這個過程中吸熱；
（2）電熱水壺工作過程中的能量轉(zhuǎn)化是將電能轉(zhuǎn)化為熱能；
（3）這個過程中水吸收的熱量：
Q=cm△t=4.2×103J/（kg?℃）×3kg×（98℃-20℃）=9.828×105J．
答：（1）水在這個過程中是吸熱；
（2）在這個過程中由電能轉(zhuǎn)化為熱能；
（3）這個過程中水吸收的熱量為9.828×105J．

（2014?呼倫貝爾）把2kg的水從100℃降溫到20℃，要放出多少熱量？【c水=4.2×103J/（kg?℃）】．

把2kg的水從100℃降溫到20℃放出的熱量：
Q放=c水m水（to-t）=4.2×103J/（kg?℃）×2kg×（100℃-20℃）=6.72×105J．
答：要放出的熱量為6.72×105J．

（2014?遵義）電磁爐因高效、安全、方便而進(jìn)入千家萬戶．小芳家有一臺電磁爐，其部分參數(shù)如圖所示，小芳選用功率為2000W的檔位，將國內(nèi)質(zhì)量為2.5kg，深度為8cm，初溫為20℃的水燒開，耗時8min，求：[（c水=4.2×103J/（kg?℃），g取10N/kg，當(dāng)?shù)貧鈮簽?個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓]
（1）鍋內(nèi)的水對鍋底產(chǎn)生的壓強(qiáng)為多大；
（2）鍋內(nèi)的水吸收的熱量為多少；
（3）若小芳改用功率為1600W的檔位，用同一只鍋將相同質(zhì)量、相同初溫的水燒開，耗時650s，請通過計算說明選用哪個檔位燒水，消耗的電能更少．

：（1）此時水對鍋底產(chǎn)生的壓強(qiáng)為：p=ρgh=1000kg/m3×10N/kg×0.08m=800Pa；
（2）水吸收的熱量為：
Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg?℃）×2.5kg×（100℃-20℃）=8.4×105J；
（3）此時用2000W的檔位消耗的電能是：W=Pt=2000W×480s=9.6××105J；
此時用1600W的檔位消耗的電能是：W=Pt=1600W×650s=1.04××106J；
故用2000W的檔位消耗的電能更少一些．
答：（1）鍋內(nèi)的水對鍋底產(chǎn)生的壓強(qiáng)為800Pa；（2）鍋內(nèi)的水吸收的熱量為8.4×105J；（3）選用2000W檔位消耗的電能更少

2014?佛山）潮汐能是一種可再生的清潔能源．潮汐發(fā)電是在海灣或有潮汐的河口建筑一座水壩，形成水庫，如圖所示，水壩下方有通道，內(nèi)置水輪發(fā)電機(jī)組，無論漲潮或落潮，海水經(jīng)過通道均可推動發(fā)電機(jī)組發(fā)電．有一所電站，發(fā)電機(jī)組在工作過程中能將20%的水能轉(zhuǎn)化為電能，平均功率達(dá)到1.8×l04kW．該電站在某次漲潮前水庫的水量為l06m3，漲潮后水庫的水量為7×l06m3，并達(dá)到最高水位20m．漲潮過程中水流經(jīng)過通道的平均流量（單位時間內(nèi)通過的水的體積）Q為3×l06m3/h，海水密度為1.03×103kg/m3，那么在這次漲潮中：
（1）水庫底部所受水的壓強(qiáng)最大是多少？
（2）水流推動發(fā)電機(jī)組持續(xù)發(fā)電多長時間？
（3）水流對發(fā)電機(jī)組做了多少功？：（1）水庫底部所受水的最大壓強(qiáng)：
p=ρgh=1.03×103kg/m3×10N/kg×20m=2.06×105Pa；
（2）水的體積V=V1-V0=7×l06m3-l06m3=6×l06m3，
水流推動發(fā)電機(jī)組持續(xù)發(fā)電時間：
t=

VQ

=

6×106m33×106m3/h

=2h；
（3）由P=

Wt

得，
W=Pt=1.8×l04kW×2h=3.6×104kW?h，
∵η=

WW水

，
∴水流對發(fā)電機(jī)組做的功：W水=

Wη

=

3.6×104kW?h20%

=1.8×105kW?h=6.48×1011J．
答：（1）水庫底部所受水的壓強(qiáng)最大是2.06×105Pa；
（2）水流推動發(fā)電機(jī)組持續(xù)發(fā)電2h；
（3）水流對發(fā)電機(jī)組做了6.48×1011J功．

（2014?本溪）如圖所示為某品牌蒸汽掛燙機(jī)，為了便于移動，它底部裝有四個輪子．其工作原理是：底部的儲水箱注滿水后，水通過進(jìn)水閥門流到發(fā)熱體迅速沸騰，并變成灼熱的水蒸氣，不斷噴向衣物，軟化衣物纖維．下表是這種蒸汽掛燙機(jī)的部分參數(shù)．[g=10N/kg，C水=4.2×103J/（kg?℃），g=10N/kg]

發(fā)熱功率880W額定電壓220V儲水箱注滿水量2kg掛燙機(jī)凈重4kg輪子與地面接觸的總面積12cm2

（1）儲水箱注滿水后掛燙機(jī)對水平地面的壓強(qiáng)是多少？
（2）該蒸汽掛燙機(jī)正常工作時通過發(fā)熱體的電流是多少？
（3）如果發(fā)熱體每分鐘能把25g水由20℃加熱至100℃，在這一過程中水吸收了多少熱量？發(fā)熱體產(chǎn)生多少熱量？解：（1）儲水箱注滿水后掛燙機(jī)對水平地面的壓力：
F=G總=m總g=（2kg+4kg）×10N/kg=60N，
則儲水箱注滿水后掛燙機(jī)對水平地面的壓強(qiáng)：
p=

FS

=

60N12×10?4m2

=5×104Pa；
（2）由P=UI可得，掛燙機(jī)正常工作時通過發(fā)熱體的電流：
I=

PU

=

880W220V

=4A；
（3）水吸收的熱量：
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg?℃）×0.025kg×（100℃-20℃）=8400J；
發(fā)熱體產(chǎn)生的熱量：Q=W=Pt=880W×60s=52800J．
答：（1）儲水箱注滿水后掛燙機(jī)對水平地面的壓強(qiáng)是5×104Pa；
（2）該蒸汽掛燙機(jī)正常工作時通過發(fā)熱體的電流是4A
（3）水吸收的熱量為8400J；發(fā)熱體產(chǎn)生的熱量為52800J．

（2014?丹東）小明買了一輛電動自行車，該車電動機(jī)的工作電壓為32V，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為75%，車輪與地面接觸的總面積為40cm2．小明騎電動自行車在水平公路上以6m/s的速度勻速直線行駛了10min，牽引力為20N，人和車的總質(zhì)量為100kg，在此過程中：
（1）電動自行車對水平地面的壓強(qiáng)是多少？
（2）電動自行車通過的路程是多少？牽引力做功為多少？
（3）電動自行車勻速行駛時，電動機(jī)的工作電流為多少？1）車對地面的壓力：
F=G=（m人+m車）g=100kg×10N/kg=1000N；
在行駛過程中，車對地面的壓強(qiáng)：
p=FS=1000N40×10?4m2=2.5×105Pa；
（2）由v=st得：
s=vt=6m/s×10×60s=3600m；
該電動自行車在10min內(nèi)克服阻力所做的功：
W有用=Fs=20N×3600m=72000J；
（3）∵η=W有用W總，
∴電流對電動機(jī)所做的總功W總=W有用η=72000J75%=96000J，
由W=UIt得：電動機(jī)的工作電流I=W總Ut=96000J32V×10×60s=5A．
答：（1）電動自行車對水平地面的壓強(qiáng)是2.5×105Pa；
（2）電動自行車通過的路程是3600m；牽引力做功為72000J；
（3）電動自行車勻速行駛時，電動機(jī)的工作電流為5A．