文档内容
专题 06 内能、热量计算问题
【知识储备】
一、 热量定义：在热传递过程中传递的那部分能量
c 比热 m 物体的质量
{ ¿{ ¿¿
Q cmΔtalignl
= ¿¿
¿
热平衡定义：热平衡，指一个处于任意平衡状态的系统， Q =Q
吸 放
二、 热值 定义：单位质量的某种燃料完全燃烧后所放出的热量 （用字母“q”表
示）
注意：热值是物质的一种特性 单位： J/ kg
物理意义：表示每1Kg的某种燃料完全燃烧后所放出的热量是多少J
计算：Q ＝mq
放
【专题突破】
1．小洛想知道自己上到9楼克服重力做的功究竟多大，已知她的体重为 500N，每层楼高为3m，
她从1楼步行上到9楼（8个楼间距），用时2min，请你帮她计算：
（1）她上楼克服重力做的功是多少？做功的功率是多少？
（2）完全燃烧多少立方米天然气放出的热量，与小洛克服重力做的功相等？如果这些热量的
35%被水吸收，能使一瓶0.5kg的水温度升高多少摄氏度？[已知天然气的热值是3.0×107J/m3，
水的比热容是4.2×103J/（kg•℃）]2．在探究扩散快慢与温度的关系的实验中要用到热水，小宇为了能够较好的保持热水的温度，使
用了一个容量为500mL的保温杯带了一满杯温度为90℃的热水到学校，保温杯杯内底面积为
20cm2，杯中水深30cm，小字家到学校距离为1800m，他从家骑车到学校用时6分钟，到校后测
量热水温度为80℃。问：
（1）小宇从家骑车到学校的平均速度是多少？
（2）在小宇上学的路上水散失的热量有多少？
（3）保温杯正放在水平桌面上时，水对杯底的压力有多大？
3．2022北京冬奥会期间，“绿衣”大巴车为运动员、工作人员、志愿者等提供接驳服务，成为一
道亮丽风景线。大巴车的总质量为11.5t，轮胎与地面的接触总面积0.5m2。该车利用氢燃料电池
驱动电动机工作，在平直公路上以72km/h的速度匀速行驶时，电动机的额定功率为 84kW。若
水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），氢气的热值为1.4×108J/kg，g取10N/kg，求：
（1）质量为200kg的水吸收0.3kg的氢完全燃烧放出的热量升高的温度。
（2）大巴车静止在水平地面上时，对地面的压强。
（3）大巴车匀速行驶10min的路程和电动机所做的功。
4．一款无人驾驶汽车在测试时以 72km/h的速度，在平直的公路上匀速行驶了 4.5km，消耗汽油1kg。汽油机的效率为30%，废气带走的能量占汽油完全燃烧放出的热量的 42%，那么，在这段
行驶过程中（q汽油 ＝4.5×107J/kg）求：
（1）在1标准大气压下，假如这些废气带走的能量全部被质量50kg，温度为20℃的水吸收，水
温能升高到多少摄氏度？
（2）汽车在上述路段行驶时，发动机的输出功率为多少kW？
5．如图是一种常见的饮水机结构剖面图，控水槽内浮体A与阀门B固定相连，当A恰好浸没时阀
门B关闭，A未浸没时B略有下降，桶内水流入控水槽中。已知浮体A的体积为40cm3，阀门B
的横截面积为1cm2，忽略A、B的重及大气压强影响，求：[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），
g取10N/kg]。
（1）若热胆中储水1kg，加热管将其从初温20℃加热到100℃，这些水吸收的热量是多少？
（2）浮体A浸没时所受浮力为多大？
（3）浮体A浸没时阀门B受到的压强是多少？
6．工匠用钢铁打制刀具时，有一个重要流程叫“淬火”，即把打制成型的刀具放入火炉中充分煅
烧，然后将其迅速放入水中骤冷。现有一成型合金钢制刀具，质量为1kg，在常温20℃时放入温
度为836℃的火炉中煅烧足够长时间，再浸没在质量为5kg，温度为20℃的水中冷却，最后与水达 到 共 同 温 度 [ 不 计 过 程 中 的 热 量 散 失 ， c 水 ＝ 4.2×103J/ （ kg• ℃ ） ， c 合 金 钢 ＝
0.42×103J/（kg•℃）]。问：
（1）此刀具在火炉中吸收了多少热量？
（2）淬火后水的温度t为多少摄氏度？
7．氢燃料新能源公交车已经投入使用，如图所示。氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点。请完
成下列问题。【c水 ＝4.2×103J/（kg•℃）；q氢 ＝1.4×108J/kg】
（1）质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量是多少？
（2）若这些热量全部被质量为200kg、温度为15℃的水吸收，水升高的温度是多少？
（3）若某氢能源公交车以140kW的恒定功率匀速行驶，0.3kg的氢燃料完全燃烧释放的能量能
使该公交车匀速行驶3min，则氢能源公交车动力系统的效率是多少？
8．某载重汽车自重12t，车轮与地面的总接触面积为0.5m2，汽车以72km/h的速度在平直公路上匀
速行驶时，柴油发动机的功率为 210kW，每行驶43s消耗柴油700g，柴油的热值为4.3×107J/
kg。求：（1）该发动机的效率；
（2）汽车的牵引力；
（3）若公路所能承受的最大压强为8×105Pa，汽车最多能装载多少吨的货物。
9．如图所示的洒水车，未装水时其质量为4t，车轮与地面的总接触面积为0.5m2。（g取10N/kg，
燃油热值取4×107J/kg）。求：
（1）洒水车未装水时静止在水平地面上，对地面的压强是多大？
（2）洒水车空车以36km/h的速度在平直公路上匀速行驶时受到的阻力为800N，则这段时间内
洒水车牵引力的功率是多大？
（3）若洒水车发动机的效率为40%，则空车以36km/h的速度匀速直线行驶2km，消耗燃油的
质量是多少？
10．某品牌天然气热水器，铭牌上标有热水产率“10L/min”，即开始加热后每分钟有10L的热水
流出.若流进热水器的水初温为15℃，流出的热水温度为45℃，小明洗一次澡用了20min，燃气
表上的示数由 23.912m3变为 25.412m3，已知
水
＝1.0×103kg/m3，q
气
＝3.2×107J/m3；c
水
＝
4.2×103J/（kg•℃）.请完成以下问题： ρ（1）热水器工作过程中，通过 的方式增大水的内能，使水的温度升高。
（2）每分钟从热水器内流过的水吸收的热量为多少？
（3）小明洗一次澡消耗的天然气完全燃烧放出的热量为多少？
（4）本次洗澡加热过程中热水器的加热效率为多少？
11．如图甲，小林在一段平直公路上做匀速行驶电动车时，该段路程运动的 s﹣t图像如图乙；受到
的阻力与时间关系如图丙所示；已知小林的质量为 60kg，电动自行车的质量为20kg，车轮与地
面接触的总面积为4×10﹣3m2，行驶时该车电动机的平均功率为200W。求：
（1）小林骑车时该车对地面的压强；
（2）该车在此路段行驶15s牵引力做功的功率；
（3）该车在15s内消耗的电能转化为机械能的效率。
12．中国已成为世界上拥有汽车最多的国家，汽车出厂时需要进行检测，对图甲所示的汽车进行检
测时，让汽车保持恒定功率在水平路面做直线运动，测得其速度随时间变化的图像如图乙所示，
加速阶段仅用10秒就从静止启动并通过200米的路程。求：（1）该汽车加速过程的平均速度是多少？
（2）10秒后汽车匀速行驶时，测得其所受阻力为900N，则0～10s牵引力做功多少？
（3）前10s共消耗汽油20g，已知汽油热值为4.5×107J/kg，则汽车发动机的效率是多少？
13．假期，小明全家驾车从盈江到芒市游玩，出发前，爱学习的小明收集了相关数据，整理成下表
请你根据表中数据完成相关计算。（已知：q汽油 ＝4.6×107J/kg）
轿车质量（kg） 1050
车轮与地面接触总面积（m2） 0.15
盈江到芒市距离（km） 150
预设行车速度（km/h） 60
行驶1km耗油量（g） 50
匀速行驶时受到的阻力（N） 2000
（1）轿车静止时对水平地面的压强；
（2）全程行车所需的时间；
（4）匀速行驶时发动机的效率。
14．如图所示为某种型号的多功能洒水车，它空载时的质量为 3t，配备了一个内深为1m的大容量
水箱，底部有一个面积为0.003m2的放水孔。若多功能洒水车在水平地面上匀速行驶时受到的阻
力恒为总重的0.08倍，某次该车满载（装满）后由静止开始在水平面上启动，在启动（加速）
过程中，发动机消耗100g柴油，测得汽车牵引力的功率及其瞬时速度随时间的变化情况分别如
图甲和图乙所示。已知g＝10N/kg，
水
＝1.0×103kg/m3，q柴油 ＝4.0×107J/kg，燃油完全燃烧。求：
ρ（1）该洒水车满载时，若用质量不计的小钢片从外部堵住放水孔，则需对小钢片施加的外力至
少是多少N？
（2）该洒水车在启动（加速）过程中热机效率是多少？
（3）该洒水车水箱的容积是多少m3？
15．我国水陆两栖飞机“鲲龙”AG600试飞机组进行了首次下水滑行。“鲲龙”AG600机身总长
37m，翼展超过机身长度最宽处达到38.8m，整个飞机高12m。空载时的总质量为42t，最大起
飞重量53.5t，空中巡航时速500公里，最大航程超过5000公里。轮胎与跑道的总接触面积为
0.6m2，为世界上最大的一款水陆两用飞机，可以在陆地和水面上起降。据报道这架水陆两栖运
输机主要是用于消防和水上救援，能在20秒内吸满12t水，水上应急救援一次可救护50名遇险
人员。（g＝10N/kg）求：
（1）飞机空载时静止在水平跑道上，对跑道的压力和压强。
（2）飞机静止在水面上时受到的最大浮力及排开水的体积。
（3）若飞机在空中飞行时获得1.6×105N的水平推力，以巡航时速沿水平方向匀速航行1h，需
要完全燃烧热值为4×107J/kg的航空煤油4000kg。则1h内飞机在空中飞行的距离及发动机的效
率。
