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03燃料的热值及其计算（常考实验、计算题）-江苏省九年级上学期期末重难点突破练习（苏科版）
一．实验探究题（共5小题）
1．学校物理文化周，九年级各班围绕实验主题，展示了几个探究实验。
（1）一班同学展示的是“探究不同物质的吸热升温现象”和“比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量”两个实验，其实验装置如图甲、乙、丙所示，已知三图中的装置完全相同，烧杯内的液体质量和初温也相同。
①比较质量相等的不同燃料燃烧放热的情况，选择 　 　两幅图中的装置进行实验，用此实验方法计算出的燃料热值 　 　真实值（选填“大于”“等于”或“小于”）。
②探究不同物质的吸热升温现象，相同加热时间内温度计升高的示数Δt反映 　 　（选填“吸热多少”或“吸热本领”），Δt大的液体比热容 　 　。
（2）二班同学展示的是“探究通电导体放出热量与电阻的关系”，实验电路如图丁所示，A、B烧瓶中装有质量、初温相同的煤油，但B烧瓶中电热丝横截面积小。闭合开关，通电一段时间后，　 　烧瓶中温度升得较高。利用该电路，　 　（选填“能”或“不能”）探究通电导体放出热量与电流的关系。
2．小雨为比较“不同物质的吸热升温现象”设计了如下实验方案：将质量和初温相同的水和煤油分别装入烧杯中，固定在铁架台上，用两个相同的酒精灯同时给水和煤油加热，实验时每隔一段时间记录水和煤油的温度。
（1）实验中，小雨根据记录的数据作出了两种液体的温度随时间变化的图像，如图丙所示。由图像可知，则水吸收的热量 　 　煤油吸收的热量，　 　的比热容大。
（2）小雨利用煤油为燃料做成如图丁的实验装置，通过对比丁图与 　 　图，能够比较煤油和酒精的热值。
（3）实验中，待酒精灯和煤油灯燃烧相同的时间后，小雨发现丁图烧杯中煤油升高的温度较高　 　（选填“能”或“不能”）说明煤油的热值较大。
3．小虎和小慧学习了燃料的热值后，他们一起设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系，他们组装了如图所示的装置进行实验，记录结果如表：
表一：煤油
水温/℃ 20 100 100
加热时间/min 0 5（刚好沸腾） 10（刚好燃尽）
表二：菜籽油
水温/℃ 20 40 60 80
加热时间/min 0 5 10 15（刚好燃尽）
（1）为了保证实验结论的可靠性，小虎和小慧选择了两套完全相同的装置，并控制 　 　相等（选填“两种油的质量”、“两杯水的质量”、“两种油及水的质量”），但对于两杯水的初温他们的看法却不同。请补充完整他们的探究过程：
①小虎认为实验中是利用 　 　来表示煤油和菜籽油放出热量的多少。所以，实验中两杯水的初温可以不同。
②小慧认为因为探究过程中他们采用了控制变量法，所以除了 　 　不同外，其他因素都必须控制相同。如果两杯水的初温不同，那么水的 　 　快慢以及水与外界的环境温差都不相同，于是两杯水散热就不相同，就有可能会出现燃料燃烧放出的热量多，水温变化小的情况。所以，实验时应该控制水的初温相同。你认为 　 　（选填“小虎”或“小慧”）的想法更合理。
（2）小慧认为等燃料完全燃烧完所等待的时间过长，可以在燃烧3min时就来读数比较，小虎认为不对　 　。
（3）实验中，若燃料完全燃烧且忽略热量散失，根据表格计算出煤油和与菜籽油的热值之比为 　 　。
（4）加热功率是燃料燃烧放出热量的多少与燃烧时间的比值，在题（3）条件下煤油的加热功率为菜籽油的加热功率的 　 　倍。
4．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是10g，当燃料燃烧完时（烧杯内的液体均未沸腾），立即读取甲、乙、丙三图中温度计的读数甲、T乙和T丙，且T甲＞T乙＞T丙。
（1）为了比较不同物质的比热容，应选择 　 　两图进行实验，液体a的比热容ca与液体b的比热容cb相比，有ca　 　cb（＞/＝/＜）；
（2）为了比较不同燃料的热值，则应选择 　 　两图进行实验，燃料1的热值q1与燃料2的热值q2相比，有q1　 　q2（＞/＝/＜）；
（3）若增加甲、丙两图中燃料1的质量，把丙图中液体b更换成等温、等质量的液体c，在燃料燃烧完前，丙图中液体c始终没有沸腾，且燃料燃烧完时温度计读数T甲＞T丙，则ca　 　cc（＞/＜/无法判断）；
（4）在甲装置中，若燃料的质量为m，烧杯内液体的比热容为c，根据液体温度变化量计算出液体吸收的热量为Q，根据，则通过此方法算出的热值与实际值相比 　 　（偏大/偏小/相等）。
5．学校物理探究小组进行了以下三个热学实验：
（1）用图甲装置探究不同物质吸热升温的现象，该实验须控制沙子和水的 　 　相等，实验中需要记录的物理量有温度计示数和 　 　，其中 　 　反映物质吸热的多少。
（2）用图乙装置比较不同燃料燃烧时放出的热量，实验中控制酒精与碎纸片质量相等，烧杯中水的质量与初温相等　 　反映燃料完全燃烧放出的热量。小明发现用碎纸片加热的烧杯中水温升得快，这 　 　（能/不能）说明碎纸片的热值大。
（3）用图丙装置探究影响电流热效应的因素，A、B两烧瓶内煤油的质量及初温均相同，闭合开关，据此可初步得出结论：　 　；用图丙中器材 　 　（能/不能）探究电热与电流的关系。
二．计算题（共8小题）
6．李老师家购买了某款油电混合动力汽车，该车在蓄电池电量充足时由电动机提供动力（电动模式），当电量不足时（燃油模式），同时给蓄电池充电，已知电池满电容量为30kW h。某次出行在满电状态下先以电动模式沿水平公路匀速行驶90km，随后切换到燃油模式下又行驶了40km，消耗燃油4kg，燃油的热值q＝4.5×107J/kg。假设汽车行驶过程中阻力保持不变，且不考虑充电时的能量损失，求：
（1）李老师家充电桩功率为3kW，动力电池从无电到充满需要多长时间？
（2）4kg燃油完全燃烧时放出的热量；
（3）汽车在电动方式行驶时受到的阻力；
（4）燃油模式下发动机的效率。
7．无人驾驶汽车是一种智能汽车，也可称之为轮式移动机器人，主要依靠车内以计算机系统为主的智能驾驶仪来实现无人驾驶。如图所示为某款无人驾驶汽车，消耗汽油1.2kg。假设燃油完全燃烧，汽油机的效率为30%，在这段运动过程中，求：（汽油的热值为4.5×107J/kg）
（1）1.2kg汽油完全燃烧产生的热量。
（2）该汽车发动机做的有用功。
（3）该汽车输出的功率。
（4）该汽车所受的阻力。
8．2020年11月24日，搭载“嫦娥五号”月球探测器的长征五号火箭成功发射升空，铍是一种高效率的火箭燃料水＝4.2×103J/（kg ℃），q铍＝6.3×107J/kg]求：
（1）5kg铍完全燃烧放出的热量为多少J？
（2）若这些热量的60%被水吸收，可以使多少kg的水温度升高50℃。
9．2022年北京冬奥会，氢燃料客车、纯电动客车等新能源车辆的使用比例为历届冬奥会之最。
（1）若某款电动客车在平直公路上匀速行驶时，假设百公里耗电30kW h，电能转化为机械能的效率为90%
（2）若另有一台氢燃料汽车以恒定功率匀速直线行驶，其热机效率为50%，燃烧0.6kg的氢燃料可使车行驶350s氢＝1.4×108J/kg）
10．某汽车在一段平直的公路上匀速行驶，汽车以50km/h的速度匀速直线行驶了0.6h。汽车所受的阻力与速度的图像如图所示。且行驶过程中消耗了10kg燃油（假设燃油完全燃烧）。油的热值q＝4×107J/kg，求：
（1）行驶过程中燃油燃烧放出的总热量；
（2）汽车牵引力所做的功；
（3）汽车的热机效率。
11．烧水时，把质量为10kg、初温为20℃的水加热到100℃，共燃烧了0.1m3天然气（假设天然气完全燃烧）。已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），天然气的热值为8.4×107J/m3。求：
（1）水吸收的热量；
（2）天然气完全燃烧放出的热量；
（3）燃气灶烧水时的效率。
12．某燃油车以108km/h的速度在高速公路上匀速行驶10min，消耗的汽油的质量为1.8kg。该车匀速行驶时受到的阻力f＝1.2×103N，已知汽油的热值q＝4.6×107J/kg。求：
（1）该燃油车牵引力所做的功WF牵。
（2）汽油完全燃烧放出的热量Q放。
（3）该燃油车的效率η。
13．小明家的太阳能热水器，水箱容积是200L。某天早上，当热水器水箱灌满水时，中午时，“温度传感器”显示水温为50℃。求：
（1）水箱中水吸收的热量？[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
（2）如果水吸收的这些热量由燃烧煤气来提供，且燃气灶的效率为60%，则至少需要燃烧多少kg煤气？[煤气的热值为q＝4.2×107J/kg]
三．解答题（共1小题）
14．某工厂需要将100kg、20℃的水加热到60℃作为工业用热水。已知水的比热容c＝4.2×103J/（kg ℃），汽油的热值q＝4.6×107J/kg，求：
（1）水吸收的热量；
（2）若这些热量由汽油完全燃烧放出的，需要多少千克的汽油；（结果保留到小数点后两位）
（3）如果把这些汽油用于小轿车，小轿车发动机的效率为25%，在平直的公路上匀速行驶2km
03燃料的热值及其计算（常考实验、计算题）-江苏省九年级上学期期末重难点突破练习（苏科版）
参考答案与试题解析
一．实验探究题（共5小题）
1．学校物理文化周，九年级各班围绕实验主题，展示了几个探究实验。
（1）一班同学展示的是“探究不同物质的吸热升温现象”和“比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量”两个实验，其实验装置如图甲、乙、丙所示，已知三图中的装置完全相同，烧杯内的液体质量和初温也相同。
①比较质量相等的不同燃料燃烧放热的情况，选择 　甲、乙　两幅图中的装置进行实验，用此实验方法计算出的燃料热值 　小于　真实值（选填“大于”“等于”或“小于”）。
②探究不同物质的吸热升温现象，相同加热时间内温度计升高的示数Δt反映 　吸热本领　（选填“吸热多少”或“吸热本领”），Δt大的液体比热容 　小　。
（2）二班同学展示的是“探究通电导体放出热量与电阻的关系”，实验电路如图丁所示，A、B烧瓶中装有质量、初温相同的煤油，但B烧瓶中电热丝横截面积小。闭合开关，通电一段时间后，　B　烧瓶中温度升得较高。利用该电路，　不能　（选填“能”或“不能”）探究通电导体放出热量与电流的关系。
【答案】（1）①甲、乙；小于；②吸热本领；小；（2）B；不能。
【解答】解：（1）①比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量，要保证选取相同质量的相同液体和相同质量的不同燃料进行实验、乙两套装置；
因为存在热散失，燃料燃烧放出的热量没有全部被水吸收；
②比较物体吸热能力的方法有两种：A、当物质的质量和加热时间相同时，表示物质吸热能力越弱；B，加热时间越长；
在比较不同液体的比热容实验中，因为相同的热源以及加热方式，忽略散热的影响或者假设散热也是相同的；另外由比热容的公式c＝，相同条件下。
（2）电热丝的材质、长度相同，则RA＜RB；
探究通电导体放出热量与电阻的关系，应控制电流和通电时间相等，即阻值越大产生热量越多。
电路中应该有滑动变阻器，通过调节滑动变阻器能改变电路中电流的大小，不能探究通电导体放出热量与电流的关系。
故答案为：（1）①甲、乙；小于；小；（2）B。
2．小雨为比较“不同物质的吸热升温现象”设计了如下实验方案：将质量和初温相同的水和煤油分别装入烧杯中，固定在铁架台上，用两个相同的酒精灯同时给水和煤油加热，实验时每隔一段时间记录水和煤油的温度。
（1）实验中，小雨根据记录的数据作出了两种液体的温度随时间变化的图像，如图丙所示。由图像可知，则水吸收的热量 　等于　煤油吸收的热量，　水　的比热容大。
（2）小雨利用煤油为燃料做成如图丁的实验装置，通过对比丁图与 　乙　图，能够比较煤油和酒精的热值。
（3）实验中，待酒精灯和煤油灯燃烧相同的时间后，小雨发现丁图烧杯中煤油升高的温度较高　不能　（选填“能”或“不能”）说明煤油的热值较大。
【答案】（1）等于；水；（2）乙；（3）不能。
【解答】解：（1）根据转换法可知，相同时间内水和煤油吸收的热量的相同；
由图丙可知，加热相同时间，水的温度升高的少；
（2）探究不同燃料的热值大小时，需要使用质量相同的不同燃料对质量相同的同种液体进行加热；
（3）由Q放＝mq可知，燃料燃烧释放的热量既与燃料的质量多少有关，而在实验中没有控制燃料的质量相同。
故答案为：（1）等于；水；（2）乙。
3．小虎和小慧学习了燃料的热值后，他们一起设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系，他们组装了如图所示的装置进行实验，记录结果如表：
表一：煤油
水温/℃ 20 100 100
加热时间/min 0 5（刚好沸腾） 10（刚好燃尽）
表二：菜籽油
水温/℃ 20 40 60 80
加热时间/min 0 5 10 15（刚好燃尽）
（1）为了保证实验结论的可靠性，小虎和小慧选择了两套完全相同的装置，并控制 　两种油的质量和两杯水的质量　相等（选填“两种油的质量”、“两杯水的质量”、“两种油及水的质量”），但对于两杯水的初温他们的看法却不同。请补充完整他们的探究过程：
①小虎认为实验中是利用 　水升高的温度　来表示煤油和菜籽油放出热量的多少。所以，实验中两杯水的初温可以不同。
②小慧认为因为探究过程中他们采用了控制变量法，所以除了 　燃料的种类　不同外，其他因素都必须控制相同。如果两杯水的初温不同，那么水的 　蒸发　快慢以及水与外界的环境温差都不相同，于是两杯水散热就不相同，就有可能会出现燃料燃烧放出的热量多，水温变化小的情况。所以，实验时应该控制水的初温相同。你认为 　小慧　（选填“小虎”或“小慧”）的想法更合理。
（2）小慧认为等燃料完全燃烧完所等待的时间过长，可以在燃烧3min时就来读数比较，小虎认为不对　没有控制燃烧的燃料的质量相等　。
（3）实验中，若燃料完全燃烧且忽略热量散失，根据表格计算出煤油和与菜籽油的热值之比为 　8：3　。
（4）加热功率是燃料燃烧放出热量的多少与燃烧时间的比值，在题（3）条件下煤油的加热功率为菜籽油的加热功率的 　4　倍。
【答案】（1）两种油的质量和两杯水的质量；①水升高的温度；②燃料的种类；蒸发；小慧；（2）没有控制燃烧的燃料的质量相等；（3）8：3；（4）4。
【解答】解：（1）为了保证实验结论的可靠性，小虎和小慧选择了两套完全相同的装置；
①质量相同的水，温度变化越大，所以实验中通过水温升高的多少来表示煤油和菜籽油放出热量的多少，实验中两杯水的初温可以不同；
②探究燃料热值的大小，需要控制燃料的种类不同；如果两杯水的初温不同，这就会造成两杯水的散热不相同，而水吸收的热量少，所以；
由上分析可知，小慧的分析更加合理；
（2）在相同的时间内燃烧的燃料质量不一定相等，即没有控制燃烧的燃料的质量相等；
（3）使用煤油加热水时，水吸收的热量：Q吸1＝cmΔt1＝cm（100℃﹣20℃）＝cm×80℃，
根据题意和表格数据可知，所有的煤油完全燃烧放出的热量：Q放7＝2Q吸1＝2×cm×80℃，
煤油的热值：q煤油＝＝；
使用菜籽油加热水时，水吸收的热量：Q吸4＝cmΔt2＝cm（80℃﹣20℃）＝cm×60℃，
根据题意和表格数据可知，所有的菜籽油完全燃烧放出的热量：Q放2＝Q吸4＝cm×60℃，
菜籽油的热值：q菜籽油＝＝；
则煤油和与菜籽油的热值之比：＝＝；
（4）根据题意可知，煤油的加热功率：P煤油＝，菜籽油的加热功率：P菜籽油＝，
则＝＝×＝×＝4。
故答案为：（1）两种油的质量和两杯水的质量；①水升高的温度；蒸发；（2）没有控制燃烧的燃料的质量相等；（4）4。
4．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是10g，当燃料燃烧完时（烧杯内的液体均未沸腾），立即读取甲、乙、丙三图中温度计的读数甲、T乙和T丙，且T甲＞T乙＞T丙。
（1）为了比较不同物质的比热容，应选择 　甲、丙　两图进行实验，液体a的比热容ca与液体b的比热容cb相比，有ca　＜　cb（＞/＝/＜）；
（2）为了比较不同燃料的热值，则应选择 　甲、乙　两图进行实验，燃料1的热值q1与燃料2的热值q2相比，有q1　＞　q2（＞/＝/＜）；
（3）若增加甲、丙两图中燃料1的质量，把丙图中液体b更换成等温、等质量的液体c，在燃料燃烧完前，丙图中液体c始终没有沸腾，且燃料燃烧完时温度计读数T甲＞T丙，则ca　＜　cc（＞/＜/无法判断）；
（4）在甲装置中，若燃料的质量为m，烧杯内液体的比热容为c，根据液体温度变化量计算出液体吸收的热量为Q，根据，则通过此方法算出的热值与实际值相比 　偏小　（偏大/偏小/相等）。
【答案】（1）甲、丙；＜；（2）甲、乙；＞；（3）＜；（4）偏小。
【解答】解：（1）为了比较两种液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，让液体的质量相同，进而判断两种比热容的大小关系、丙两图进行实验；
甲、丙所示实验中所用燃料种类与质量相同，烧杯中的液体吸收的热量相等a＝Qb，
又知甲、丙两实验烧杯中液体的初温相等甲＞T丙，则Δt甲＞Δt丙，即Δta＞Δtb，
由Q＝cmΔt可知，c＝a＜cb。
（2）为了比较热值大小，要用不同的燃料，让液体的质量相同，进而判断热值大小、乙两图进行实验，甲、乙两实验烧杯中液体的初温相等甲＞T乙，则Δt甲＞Δt乙，
由图甲、乙所示实验可知、质量m都相等，
Q甲＞Q乙，燃料燃烧释放的热量被烧杯中的液体吸收，则燃料释放的热量Q1＞Q2，
由于甲、乙两实验所使用的燃料质量m相同而种类不同，q8＞q2。
（3）由题意知，在燃料燃烧完前，且燃料燃烧完时温度计读数为：T甲＞T丙，
液体c没有沸腾，甲、丙所示实验所用燃料相同，a液体升高的温度大于c液体升高的温度，
a、c两液体质量相同，液体a的比热容小于液体c的比热容a＜cc，
（4）因为存在热散失，燃料燃烧放出的热量没有全部被水吸收，所以测得的热值会偏小。
故答案为：（1）甲、丙；＜；（2）甲、乙；＞；（4）偏小。
5．学校物理探究小组进行了以下三个热学实验：
（1）用图甲装置探究不同物质吸热升温的现象，该实验须控制沙子和水的 　质量　相等，实验中需要记录的物理量有温度计示数和 　加热时间　，其中 　加热时间　反映物质吸热的多少。
（2）用图乙装置比较不同燃料燃烧时放出的热量，实验中控制酒精与碎纸片质量相等，烧杯中水的质量与初温相等　水温度的变化　反映燃料完全燃烧放出的热量。小明发现用碎纸片加热的烧杯中水温升得快，这 　不能　（能/不能）说明碎纸片的热值大。
（3）用图丙装置探究影响电流热效应的因素，A、B两烧瓶内煤油的质量及初温均相同，闭合开关，据此可初步得出结论：　在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多　；用图丙中器材 　不能　（能/不能）探究电热与电流的关系。
【答案】（1）质量；加热时间；加热时间；（2）水温度的变化；不能；（3）在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多；不能。
【解答】解：（1）用图甲装置探究不同物质吸热升温的现象，根据控制变量法知要控制水和沙子的质量相同；
实验中通过吸收相同的热量，比较升高的温度来比较水和沙子的吸热能力，所以实验中需要记录的物理量为加热时间和升高的温度；
实验中用相同的加热器目的是在相同时间内放出的热量相同，水和沙子吸收的热量也相同，这用到了转换；
（2）用图乙装置比较不同燃料燃烧时放出的热量，实验中控制酒精与碎纸片质量相等，通过水升高的温度来反映燃料完全燃烧放出的热量；
实验中发现用碎纸片加热烧杯中水温度升得快，但升高的不一定多；
（3）由图丙知两电阻串联，通过两电阻丝的电流相等，R2的电阻大，通电2min温度计3的示数变化更大2产生的热量更多，所以可初步得出论：在电流和通电时间相同时，产生的热量越多；
该装置中有滑动变阻器，可以移动滑动变阻器来改变电路中的电流，不能分别探究电阻R1或R3的电热与电流的关系。
故答案为：（1）质量；加热时间；（2）水温度的变化；（3）在电流和通电时间相同时，产生的热量越多。
二．计算题（共8小题）
6．李老师家购买了某款油电混合动力汽车，该车在蓄电池电量充足时由电动机提供动力（电动模式），当电量不足时（燃油模式），同时给蓄电池充电，已知电池满电容量为30kW h。某次出行在满电状态下先以电动模式沿水平公路匀速行驶90km，随后切换到燃油模式下又行驶了40km，消耗燃油4kg，燃油的热值q＝4.5×107J/kg。假设汽车行驶过程中阻力保持不变，且不考虑充电时的能量损失，求：
（1）李老师家充电桩功率为3kW，动力电池从无电到充满需要多长时间？
（2）4kg燃油完全燃烧时放出的热量；
（3）汽车在电动方式行驶时受到的阻力；
（4）燃油模式下发动机的效率。
【答案】（1）李老师家充电桩功率为3kW，动力电池从无电到充满需要的时间为10h；
（2）4kg燃油完全燃烧时放出的热量为1.8×108J；
（3）汽车在电动方式行驶时受到的阻力为720N；
（4）燃油模式下发动机的效率为40%。
【解答】解：（1）根据题意可知，动力电池容量为30kW h，充电桩功率为P＝3kW，
由P＝可知，动力电池从无电到充满需要的时间：t＝＝；
（2）2kg燃油完全燃烧时放出的热量：Q放＝mq＝4kg×4.6×107J/kg＝1.5×108J；
（3）根据题意可知，汽车在电动方式行驶时消耗的电能：W1＝30kW h×（6﹣20%）＝30kW h×80%＝24kW h，
由η＝可知1＝75%×24kW h＝18kW h＝18×8.6×106J＝6.48×107J，
由W＝Fs可知，汽车在电动方式行驶时汽车的牵引力：F＝＝，
汽车匀速行驶时，汽车的牵引力与受到的阻力是一对平衡力，
根据二力平衡条件可知，汽车在电动方式行驶时受到的阻力：f＝F＝720N；
（4）汽车在燃油模式下汽车牵引力所做的功：W2＝Fs2＝720N×40×1000m＝3.88×107J，
燃油模式下转化的电能：W3＝30kW h×（60%﹣20%）＝12kW h＝12×2.6×106J＝5.32×107J，
燃油模式下汽车所做的有用功：W有＝W2+W2＝2.88×107J+7.32×107J＝7.5×107J，
燃油模式下发动机的效率：η′＝×100%＝。
答：（1）李老师家充电桩功率为5kW，动力电池从无电到充满需要的时间为10h；
（2）4kg燃油完全燃烧时放出的热量为1.6×108J；
（3）汽车在电动方式行驶时受到的阻力为720N；
（4）燃油模式下发动机的效率为40%。
7．无人驾驶汽车是一种智能汽车，也可称之为轮式移动机器人，主要依靠车内以计算机系统为主的智能驾驶仪来实现无人驾驶。如图所示为某款无人驾驶汽车，消耗汽油1.2kg。假设燃油完全燃烧，汽油机的效率为30%，在这段运动过程中，求：（汽油的热值为4.5×107J/kg）
（1）1.2kg汽油完全燃烧产生的热量。
（2）该汽车发动机做的有用功。
（3）该汽车输出的功率。
（4）该汽车所受的阻力。
【答案】（1）1.2kg汽油完全燃烧产生的热量为5.4×107J；
（2）该汽车发动机做的有用功为1.62×107J；
（3）该汽车的输出功率为4.05×104W；
（4）该汽车所受的阻力为2.025×103N。
【解答】解：（1）消耗的汽油完全燃烧放出的热量为：Q放＝qm＝4.5×108J/kg×1.2kg＝8.4×107J；
（2）该汽车发动机做的有用功为：W＝Q放η＝8.4×107J×30%＝3.62×107J；
（3）汽车行驶的速度v＝72km/h＝20m/s，行驶的路程s＝8km＝8000m，
则行驶的时间为：t＝＝＝400s，
该汽车的输出功率为：P＝＝＝4.05×104W；
（4）汽车匀速行驶，F＝f＝可知：f＝3N。
答：（1）1.8kg汽油完全燃烧产生的热量为5.4×102J；
（2）该汽车发动机做的有用功为1.62×107J；
（3）该汽车的输出功率为5.05×104W；
（4）该汽车所受的阻力为2.025×104N。
8．2020年11月24日，搭载“嫦娥五号”月球探测器的长征五号火箭成功发射升空，铍是一种高效率的火箭燃料水＝4.2×103J/（kg ℃），q铍＝6.3×107J/kg]求：
（1）5kg铍完全燃烧放出的热量为多少J？
（2）若这些热量的60%被水吸收，可以使多少kg的水温度升高50℃。
【答案】（1）5kg的铍完全燃烧放出的热量为3.15×108J；
（2）若这些热量的60%被水吸收，可以使900kg的水的温度升高50℃。
【解答】解：
（1）5kg铍完全燃烧放出的热量：
Q放＝mq铍＝5kg×6.3×107J/kg＝5.15×108J；
（2）由题知，水吸收的热量，Q吸＝ηQ放＝60%×3.15×106J＝1.89×108J，
由Q吸＝c水mΔt得，水的质量：
m＝＝＝900kg。
答：（1）5kg的铍完全燃烧放出的热量为3.15×108J；
（2）若这些热量的60%被水吸收，可以使900kg的水的温度升高50℃。
9．2022年北京冬奥会，氢燃料客车、纯电动客车等新能源车辆的使用比例为历届冬奥会之最。
（1）若某款电动客车在平直公路上匀速行驶时，假设百公里耗电30kW h，电能转化为机械能的效率为90%
（2）若另有一台氢燃料汽车以恒定功率匀速直线行驶，其热机效率为50%，燃烧0.6kg的氢燃料可使车行驶350s氢＝1.4×108J/kg）
【答案】（1）客车匀速行驶时受到的阻力是972N；
（2）氢燃料汽车匀速直线行驶时的功率是1.2×105W。
【解答】解：（1）由η＝可得电动客车牵引力做的功：
W1＝η1W总＝90%×30kW h＝27kW h＝27×6.6×106J＝3.72×107J，
行驶距离s＝100公里＝100km＝1×104m，
由W＝Fs可得牵引力：
F＝＝＝972N，
因为电动客车在平直公路上匀速行驶，阻力和牵引力是一对平衡力，
所以阻力大小：f＝F＝972N；
（2）氢燃料完全燃烧放出的热量：
Q放＝mq氢＝0.6kg×5.4×108J/kg＝6.4×107J，
由η＝可得氢燃料汽车牵引力做的功：
W6＝η2Q放＝50%×8.2×107J＝4.4×107J，
氢燃料汽车匀速行驶时的功率：
P＝＝＝1.6×105W。
答：（1）客车匀速行驶时受到的阻力是972N；
（2）氢燃料汽车匀速直线行驶时的功率是1.5×105W。
10．某汽车在一段平直的公路上匀速行驶，汽车以50km/h的速度匀速直线行驶了0.6h。汽车所受的阻力与速度的图像如图所示。且行驶过程中消耗了10kg燃油（假设燃油完全燃烧）。油的热值q＝4×107J/kg，求：
（1）行驶过程中燃油燃烧放出的总热量；
（2）汽车牵引力所做的功；
（3）汽车的热机效率。
【答案】（1）行驶过程中燃油燃烧放出的总热量4×108J；
（2）汽车牵引力所做的功1.2×108J；
（3）汽车的热机效率30%。
【解答】解：（1）行驶过程中燃油燃烧放出的总热量：
Q放＝qm＝10kg×4×107J/kg＝7×108J；
（2）汽车牵引力所做的功：
从图中信息可知：当速度为50km/h时，F＝f＝4000N
W有＝Fs＝4000N×50km/h×0.7h＝1.2×107J；
（3）汽车的热机效率：
η＝＝＝30%。
答：（1）行驶过程中燃油燃烧放出的总热量4×108J；
（2）汽车牵引力所做的功6.2×108J；
（3）汽车的热机效率30%。
11．烧水时，把质量为10kg、初温为20℃的水加热到100℃，共燃烧了0.1m3天然气（假设天然气完全燃烧）。已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），天然气的热值为8.4×107J/m3。求：
（1）水吸收的热量；
（2）天然气完全燃烧放出的热量；
（3）燃气灶烧水时的效率。
【答案】（1）水吸收的热量为3.36×105J；
（2）天然气完全燃烧放出的热量为8.4×106J；
（3）燃气灶烧水的效率为40%。
【解答】解：
（1）水吸收的热量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.7×103J/（kg ℃）×10kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×108J，
（2）天然气完全燃烧放出的热量：
Q放＝Vq＝0.1m8×8.4×105J/kg＝8.4×104J；
（3）燃气灶烧水的效率：
η＝×100%＝。
答：（1）水吸收的热量为3.36×105J；
（2）天然气完全燃烧放出的热量为5.4×106J；
（3）燃气灶烧水的效率为40%。
12．某燃油车以108km/h的速度在高速公路上匀速行驶10min，消耗的汽油的质量为1.8kg。该车匀速行驶时受到的阻力f＝1.2×103N，已知汽油的热值q＝4.6×107J/kg。求：
（1）该燃油车牵引力所做的功WF牵。
（2）汽油完全燃烧放出的热量Q放。
（3）该燃油车的效率η。
【答案】（1）该燃油车牵引力所做的功为2.16×107J；
（2）汽油完全燃烧放出的热量为8.28×107J；
（3）该燃油车的效率为26.1%。
【解答】解：（1）v＝108km/h＝30m/s，
由v＝得：汽车在10min内通过的路程：
s＝vt＝30m/s×600s＝1.8×105m，
该车匀速行驶时，处于力的平衡状态牵＝f＝1.2×104N，
汽车牵引力在10min内做的功：
＝F牵s＝1.2×103N×1.8×103m＝2.16×107J；
（2）汽油完全燃烧释放的热量：
Q放＝mq＝8.8kg×4.4×107J/kg＝8.28×102J；
（3）在这段时间内该汽车发动机效率：
η＝×100%＝。
答：（1）该燃油车牵引力所做的功为5.16×107J；
（2）汽油完全燃烧放出的热量为8.28×103J；
（3）该燃油车的效率为26.1%。
13．小明家的太阳能热水器，水箱容积是200L。某天早上，当热水器水箱灌满水时，中午时，“温度传感器”显示水温为50℃。求：
（1）水箱中水吸收的热量？[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
（2）如果水吸收的这些热量由燃烧煤气来提供，且燃气灶的效率为60%，则至少需要燃烧多少kg煤气？[煤气的热值为q＝4.2×107J/kg]
【答案】（1）水吸收的热量为2.1×107J；
（2）至少需要燃烧1kg煤气。
【解答】解：（1）水的体积：
V＝200L＝200×10﹣3m3，
由ρ＝可得
m＝ρV＝3×103kg/m3×200×10﹣8m3＝200kg，
水吸收的热量：
Q吸＝cmΔt＝4.7×103J/（kg ℃）×200kg×（50℃﹣20℃）＝2.52×102J；
（2）由题意可得：
Q吸＝ηQ放
即：Q吸＝m′q×60%
至少需要燃烧煤气的质量：
m′＝＝＝1kg。
答：（1）水吸收的热量为2.8×107J；
（2）至少需要燃烧1kg煤气。
三．解答题（共1小题）
14．某工厂需要将100kg、20℃的水加热到60℃作为工业用热水。已知水的比热容c＝4.2×103J/（kg ℃），汽油的热值q＝4.6×107J/kg，求：
（1）水吸收的热量；
（2）若这些热量由汽油完全燃烧放出的，需要多少千克的汽油；（结果保留到小数点后两位）
（3）如果把这些汽油用于小轿车，小轿车发动机的效率为25%，在平直的公路上匀速行驶2km
【答案】（1）水吸收的热量是1.68×106J。
（2）若这些热量由汽油完全燃烧放出的，需要0.37千克的汽油。
（3）如果把这些汽油用于小轿车，小轿车发动机的效率为25%，在平直的公路上匀速行驶2km，小轿车受到的牵引力是2100N。
【解答】解：（1）水吸收的热量：
Q吸＝cmΔt＝4.2×106J/（kg ℃）×100kg×（60℃﹣20℃）＝1.68×107J。
（2）由题知，Q吸＝Q放＝4.68×107J，
由Q放＝mq得，m＝＝；
（3）因为η＝＝，
所以W有用＝ηW总＝25%×1.68×106J＝4.2×103J；
因为W＝Fs，所以F＝＝。
答：（1）水吸收的热量是1.68×106J。
（2）若这些热量由汽油完全燃烧放出的，需要7.37千克的汽油。
（3）如果把这些汽油用于小轿车，小轿车发动机的效率为25%，小轿车受到的牵引力是2100N。

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