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2020 年高考物理热学计算专题及答案
专题简介：
1.物体吸收或放出热量的公式
①计算物体吸收热量的公式为：Q 吸=cm (t -t 0)=cm ⊿t 。
②计算物体放出热量的公式为：Q 放=cm (t 0-t )=cm ⊿t 。
其中，Q 吸表示吸收热量，单位是J ；c 表示物体比热容，单位是J/(kg·℃)；
m 表示质量，单位是kg ；t 0表示物体初始温度，单位是℃；t 表示物体后来的温
度，单位是℃。⊿t =t -t 0表示物体升高了的温度。⊿t =t 0-t ，表示物理降低了的
温度。
2.燃料完全燃烧放出热量的公式
①燃料完全燃烧释放出的热量公式为：Q 放=mq 。
②气体燃料完全燃烧释放出的热量公式也可为：Q 放=qV 。推导过程如下：
说明：①中的公式对固体、液体、气体、均适用。②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 表示体积，单位是ｍ3。
3.热效率公式
（1）热机的效率：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比。热机的效率是热机性能的一个重要指标。汽车发动机的效率、飞机发动机的效率、轮船发动机的效率均属于热机的效率，其公式为：η=
放吸Q Q 。
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（2）炉具的热效率：天然气燃烧放出的热量是炉具提供的总热量，Q 总=Q 放，水吸收的热量是有用的热量Q 有=Q 吸，则η=总有Q
Q 。 （3）电热水器的效率：电热丝所产生热量为Q 总，总=Q 放，水需要吸收热量为Q 有，有=Q 吸，则η=总
有Q Q 。 专题例题：
【例题1】（2018?济宁）将盛有凉牛奶的瓶子放在热水中（如图所示），通过 方式改变牛奶的内能，图中乙是250g 牛奶与热水的温度随时间变化的图象，则牛奶在加热过程中吸收的热量
为 J ．[c 牛奶=4.2×103J/（kg?℃）]
【答案】热传递；2.1×104。
【解析】
（1）改变内能方法：一是做功，二是热传递，物体放出热量、内能减少、温度降低；
（2）知道牛奶的质量、比热容，求出温度升高值，利用吸热公式Q 吸=cm △t 求牛
奶吸收的热量。给牛奶加热的过程中，牛奶吸收热量、内能增加，是通过热传递方式改变了牛奶的内能；
由图乙可知，牛奶升高的温度：△t=40℃﹣20℃=20℃，
则牛奶吸收的热量：
Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg?℃）×0.25kg×20℃=2.1×104J。
【例题2】（2019湖南省邵阳）如图所示，一平底热水壶，其质量为0.5kg，内底面积为180cm2．有一次小军同学用该热水壶装了1.5L的水放在水平桌面上，测得壶中水深15cm，初温20℃．请你通过计算回答：
（1）此时水和热水壶的总质量是多少？
（2）加热前水对壶底的压强多大？
（3）在标准大气压下加热水至沸腾，水至少要吸收多少热量？[ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg?℃），g＝10N/kg]
【答案】（1）此时水和热水壶的总质量是2kg；
（2）加热前水对壶底的压强为1.5×103Pa；
（3）在标准大气压下加热水至沸腾，水至少要吸收5.04×105J热量。
【解析】
（1）水的体积：V水＝1.5L＝1.5×10﹣3m3，
根据ρ可得水的质量：m水＝ρ水V水＝1.0×103kg/m3×1.5×10﹣3m3＝1.5kg；
则水和热水壶的总质量：m＝m壶+m水＝0.5kg+1.5kg＝2kg；
（2）水深h＝15cm＝0.15m，
则壶底受到水的压强：
p＝ρgh＝1×103kg/m3×10N/kg×0.15m＝1.5×103Pa；
（3）1标准大气压下水的沸点是100℃，则水吸收的热量：
Q吸＝c水m水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×1.5kg×（100℃﹣20℃）＝5.04×105J
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【例题3】（2018?德州）在一个标准大气压下，用炉子将10kg的水从20℃加热至沸腾，燃烧了0.5kg的焦炭，已知水的比热容为4.2×103J/（kg?℃），焦炭的热值为3.0×107J/kg。求：
（1）水吸收的热量；
（2）0.5kg焦炭完全燃烧释放的热量；
（3）炉子烧水的效率。
【答案】
（1）水吸收的热量是3.36×106J；
（2）0.5kg焦炭完全燃烧释放的热量是1.5×107J；
（3）炉子烧水的效率是22.4%。
【解析】知道水的质量、水的比热容和水的温度变化，根据Q吸=cm（t﹣t0）求出水吸收的热量；
知道焦炭的热值和质量，根据Q放=mq求出焦炭完全燃烧释放的热量；
水吸收的热量和焦炭完全燃烧放出热量的比值即为炉子烧水的效率。
（1）一个标准大气压下水的沸点为100℃，即需将水加热至100℃，
水吸收的热量：
Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg?℃）×10kg×（100℃﹣20℃）=3.36×106J；（2）0.5kg焦炭完全燃烧释放的热量：
Q放=mq=0.5kg×3.0×107J/kg=1.5×107J；
（3）炉子烧水的效率：
η=×100%=×100%=22.4%。
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专题训练：
一、填空题
1.（2019贵州黔东南）小王路过加油站时闻到了汽油的气味，这是汽油分子作，汽油属于（选填“可再生”或“不可再生”）能源；将质量为100kg、初温为20℃的水加热到40℃，水吸收了J的热量[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]。
【答案】无规则运动；不可再生；8.4×106。
【解析】
（1）闻到汽油味，这是扩散现象，说明汽油分子在不停地做无规则运动；
（2）汽油属于化石能源，消耗后不可能在短时间内得到补充，属于不可再生资源；
（3）水吸收的热量：
Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×100kg×（40℃﹣20℃）＝8.4×106J。2．（2018?泰安）标准大气压下，质量为0.5kg、温度为70℃的水放出4.2×104J 的热量，水的温度降低了℃[c水=4.2×103J/（kg?℃）]。
【答案】20
【解析】知道水的质量、放出的热量、比热容，利用Q放=cm△t求水温度降低值。由Q放=c水m△t可得，水降低的温度：
△t===20℃。
3.（2018?淄博）小红在实验室用酒精把质量是150g，初温是60℃的水加热到100℃，则水吸收的热量是J；若不计热损失，至少需要燃烧g酒精。[c
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3J/（kg?℃），
水=4.2×10
q酒精=3.0×107J/kg]。
【答案】2.52×104；672。
【解析】知道水的质量、水的比热容、水的初温和末温，利用吸热公式Q吸=cm△t 求水吸收的热量；
由题知Q吸=Q放，再根据公式Q放=qm求出需要燃烧的酒精的质量。
水吸收的热量：
Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg?℃）×0.15kg×（100℃﹣60℃）=2.52×104J，
不计热损失，Q吸=Q放=V酒精q，
则V酒精===0.84×10﹣3m3。
由ρ=可得，酒精的质量m=ρV酒精=0.8×103kg/m3×0.84×10﹣3m3=0.672kg=672g。4．（2018?青岛）质量之比为2：3的甲、乙两种液体，当它们吸收的热量之比为7：5时，升高的温度之比为6：5，则甲、乙的比热容之比为。
【答案】7：4。
【解析】知道两物体的质量之比、升高的温度之比、吸收的热量之比，利用吸热公式求甲乙两物体的比热容关系。
由题知，m甲：m乙=2：3，△t甲：△t乙=6：5，Q甲：Q乙=7：5，
因为Q吸=cm△t，
所以===，
解得：
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==7：4。
5．（2019?枣庄模拟）新农村建设中正在大力推广使用瓶装液化气。如果每瓶装10kg液化气，液化气的热值取4.2×107J/kg，则每瓶液化气全部完全燃烧放出的热量是J ，若放出的热量有40%被水吸收，在标准大气压下可把kg的水从20℃加热至沸腾。[c水=4.2×103J/（kg?℃）]。
【答案】4.2×108；500。
【解析】
（1）整瓶液化气完全燃烧释放热量：
Q放=mq=10kg×4.2×107J/kg=4.2×108J，
（2）由题知，水吸收的热量：
Q吸=Q放×40%=4.2×108J×40%=1.68×108J，
由Q吸=c水m水（t﹣t0）得水的质量：
m水===500kg。
6．（2018海南）在海滩上进行“沙疗”时，把人体埋在沙子里，沙子放出热量，人体吸收热量后体温升高，内能增加，这是通过（选填“做功”或“热传递”）来改变内能的；10kg的沙子温度降低1℃放出的热是J．【已知c沙=0.92×103J/（kg?℃）】
【答案】热传递；9.2×103．
【解析】
（1）把人体埋在沙子里，沙子放出热量，人体吸收热量后体温升高，内能增加，这是通过热传递来改变内能的；
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（2）10kg的沙子温度降低1℃放出的热量：
Q放=c沙m沙△t沙=0.92×103J/（kg?℃）×10kg×1℃=9.2×103J．
7.（2019安徽省）假如完全燃烧0.2m3天然气放出的热量全部被100kg初温为25℃的水吸收，可以使水的温度升高到________℃[已知c水＝4.2×103J/（kg?℃），q
7J/m3]。
天然气＝4.2×10
【答案】 45
【解析】利用燃料完全燃烧放热公式Q放=mq求放出的热量；再由Q放=Q吸=cm△t 得到水升高的温度.
完全燃烧0.2m3天然气放出的热量：
Q放＝V天然气q＝0.2m3×4.2×107J/kg＝8.4×106J；
根据Q吸＝cm△t＝Q放可知，
水温度升高值：
△t＝Q吸/cm＝20℃，
水的末温度为：t＝t0+△t＝25℃+20℃＝45℃。
8．（2019湖北滨州）用液化气灶烧水，把1.5kg初温为20℃的水加热到100℃，需要吸收的热量为J．若上述过程中完全燃烧了0.021kg液化气，且只有60%的热量被水吸收，则液化气的热值为J/kg。[c水＝4.2×103J/（kg?℃）] 【答案】5.04×105；4×107。
【解析】
（1）水吸收的热量：
Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×1.5kg×（100℃﹣20℃）＝5.04×105J；（2）由题知，Q吸＝Q放×60%＝m液化气q×60%，
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需要液化气的体积：
q液化气＝＝＝4×107J/kg。
二、选择题
9．（2018苏州）小李家使用的燃气热水器，将30kg的水从20℃加热到45℃，消耗了0.15m3的天然气。已知水的比热容为4.2×103J/（kg℃），天然气的热值为4×107J/m3，则下列与该过程有关的计算结果和分析正确的是（）
