专题2 热学中有关效率的计算-备战2021年中考物理典型专题各个击破（光、热、力学专题）（解析版）

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备战 2021 年中考物理光、热、力学典型专题各个击破
专题 2 热学中有关效率的计算
********************************************************************
1.比热容表达式
或
单位
，读作：焦耳每千克摄氏度。（注意加上括号）
2.热量公式：
吸热： 或
放热： 或
求质量：
单位：
Q
m
t
c
J
kg ℃
)/( ℃kgJ
3.热值计算公式：
（固体、液体） 变式：
单位：
Q
m
q
J
kg kgJ /
（气体） 变式：
单位：
Q
V
q
J
3
m
3
/mJ
4.效率公式：
（适用于液体、固体）、 （适用于气体）
5.常见效率计算
烧水效率：
公式：
1
水吸收的热量： ；燃料完全燃烧时放出的热量：
一．填空题（共 5小题）
1．水是人类的生命之源，也是自然界中最常见的液体。汽车发动机就是用水降温的，这是利用了水的
比热容　较大；若水箱中的水的质量为 5kg，温度升高 10℃，则水吸收的热量为　 2.1×10 5
　 J。[c 水＝
4.2×103J/（kg•℃）]
【解析】（1）因为水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度时，水吸收的热量
多，所以人们常用水作冷却剂给汽车的发动机降温；
（2）水吸收的热量 Q吸＝c水m△t＝4.2×103J/（kg•℃）×5kg×10℃＝2.1×105J。
故答案为：比热容；2.1×105。
2．在标准大气压下，将质量为 10kg、温度为 20℃的水加热至沸腾，水需要吸收　 3.36×10 6
J 　 的热量，
若上述这些热量由燃烧煤气提供，且煤气完全燃烧放出的热量有 30%被水吸收，则需完全燃烧　 0.28
m3的煤气。[水的比热容为 4.2×103J/（kg•℃），煤气的热值为 4×107J/m3]
【解析】（1）在 1标准大气压下，水沸腾时的温度为 100℃，即水的末温为 100℃，则水吸收的热量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×10kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×106J；
（2）由 η＝×100%得，煤气完全燃烧放出的热量：
Q放＝ ＝ ＝1.12×107J；
由Q放＝Vq 可得，需完全燃烧煤气的体积：
V＝ ＝ ＝0.28m3。
故答案为：3.36×106J；0.28。
3．一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为 3600r/min，该柴油机 1s 对外做功　 30 　 次。若其效率为 30%，
消耗 5kg 的柴油转化成的机械能是　 6.45×10 7
　 J。（柴油热值为 q＝4.3×107J/kg）
【解析】（1）飞轮转速为 3600r/min，则飞轮 1s 转动 60r，
因为飞轮转动两周，燃气对外做功一次，
所以，飞轮 1s 转动 60r，燃气对外做功 30 次；
（2）5kg 的柴油完全燃烧放出的热量：
Q放＝mq＝5kg×4.3×107J/kg＝2.15×108J，
由η＝×100%可得转化成的机械能：
W机械＝Q放η＝2.15×108J×30%＝6.45×107J。
故答案为：30；6.45×107。
4．小明暑假去研学，中间经过了湘江某处大桥。她坐的小轿车速度是 36km/h，合　 10 　 m/s，汽车匀速
直线通过全程花了 85s，受到阻力恒为 220N，通过全程消耗了 0.02kg 的汽油，汽油机的效率为　 21.25
%。（已知汽油热值 4.4×107J/kg）
【解析】（1）小轿车行驶的速度为：36km/h＝36× ＝36× m/s＝10m/s；
（2）因为小轿车做匀速直线运动时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，
2
所以，牵引力 F＝f＝220N，
小轿车行驶的路程为：s＝vt＝10m/s×85s＝850m，
牵引力所做的功：
W＝Fs＝220N×850m＝1.87×105J；
汽油完全燃烧放出的热量：
Q放＝mq 汽＝0.02kg×4.4×107J/kg＝8.8×105J，
汽油机的效率：
η＝×100%＝×100%＝21.25%。
故答案为：10；21.25。
5．如图所示，此时是汽油机的　做功　冲程，若该汽油机的转速是 3000r/min，则 1s 内汽油机对外做功
25 　 次。已知汽油的热值是 4.6×107J/kg，完全燃烧 5g 汽油所释放的热量是　 2.3×10 5
　 J，若汽车获得
的机械能是 9.2×104J，则此汽油机效率为　 40 　 %。
【解析】
（1）从图中可以看出，火花塞点火和活塞向下移动，这个冲程是做功冲程，将内能转化为机械能；
（2）飞轮的转速是 3000r/min，所以每秒转动的圈数为 n＝×3000＝50，
因为一个工作循环转动 2圈，汽车 1s 内完成 25 个工作循环，一个工作循环对外做功一次，所以 1s 可
以做功 25 次；
（3）该汽油机完全燃烧 5g 汽油能放出的热量：
Q放＝mq 汽油＝5×10﹣3kg×4.6×107J/kg＝2.3×105J；
汽油机效率：η＝×100%＝×100%＝40%。
故答案为：做功；25；2.3×105J；40。
6．近年来，我国多个城市成功实现氢燃料新能源公交车投放使用。某新能源公交车在平直的公路上匀速
行驶 4km，用时 6min，发动机输出功率保持 70kw，此过程共消耗氢燃料 0.3kg，已知氢燃料的热值为
q氢＝1.4×108J/kg，在匀速行驶过程中，求：
（1）公交车的速度；
（2）公交车做的有用功；
（3）发动机的效率。
【解析】（1）汽车行驶的路程为：
s＝4km
所用时间为：
t＝6min＝h
根据 v＝ 可得：
3
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