资源简介

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【核心素养】14.4 跨学科：热机效率和环境保护分层作业
1．为了减小温室气体对环境的影响，我国制定了碳达峰和碳中和目标。下列哪项措施不能很好地推动实现碳达峰和碳中和目标（　　）
A．优化能源结构，因地制宜发展水能、风能、太阳能、海洋能、地热能等
B．推动产业和工业优化升级，发展新一代新材料、新能源、节能环保的新兴产业
C．大力发展靠石油、煤炭发电的电力行业，以及以煤炭、石油为热源或能源的重工业
D．在建设、运行、管理等各环节中落实绿色低碳理念，建设低碳智慧型城市和绿色乡村
2．机动车尾气是机动车运行时产生的废气，其中包括一氧化碳，氮氧化物、碳氢化合物和固体悬浮颗粒等，是引发大气污染的元凶之一。下列关于减少机动车尾气排放及环境保护的做法正确的是（　　）
A．加大燃油机动车的推广力度 B．鼓励使用热效率低的老旧汽车
C．选择步行、公共交通等绿色出行 D．不断改进和创新制造大功率热机
3．保护环境，人人有责。如图所示，下面哪种现象更有利于对环境的保护（　　）
4．某汽车以20m/s的速度在平直的公路上匀速行驶时，柴油发动机的功率为2.1×105W，每行驶43s消耗柴油700g，柴油的热值为4.3×107J/kg。下列计算中正确的是（　　）
①完全燃烧700g柴油放出的热量为3.01×107J
②该柴油发动机效率为70%
③汽车的牵引力为1.05×104N
④汽车行驶8.6km消耗柴油7kg
A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．①②③④
5．2022年北京冬奥会和冬残奥会即将开幕，在比赛期间所有冬奥场馆将全部使用“绿电”，（“绿电”是指在发电过程中，二氧化碳排放量为零或趋近于零，比火力发电等其他方式对环境的影响大幅度减小）。这将是奥运史上首次实现全部场馆100%绿色电能供应，预计消耗“绿电”约4×108kW h，可以节约1.28×108kg标准煤，减排二氧化碳3.2×108kg。若所节约的标准煤完全燃烧，则放出的热量约为（q标准煤约为2.9×107J/kg）（　　）
A．3.7×1015J B．9.3×1015J C．3.7×1016J D．9.3×1016J
6．如图为甲、乙两汽油机的数据。两者相比，甲汽油机（　　）
A．热机效率较大
B．热机效率较小
C．产生的有用机械能较少
D．产生的有用机械能较多
7．全球碳排放引起的气候异常对我们的生活已经产生了影响。我国已郑重宣布：中国将采取有力政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取于2060年前实现“碳中和”。以下能源的大力开发和利用，不利于尽早实现“碳中和”的是（　　）
A．天然气 B．太阳能 C．风能 D．核能
8．冬季取暖需求广泛，传统取暖方式多依赖燃煤，虽能制热，但存在污染、安全隐患等问题。
（1）“暖气”是用水作输运能量的物质，这是因为水的比热容较　 　 ；“煤改气”工程改用天然气作燃料来给水加热，是因为天然气的　 　 高，且清洁、污染小。
（2）小明通过新闻了解到，某些地区利用电热油汀取暖，电热油汀以电能替代燃烧，具有噪声小、散热均匀、散热时间长等优点。电热油汀内部有导热油，接通电源将导热油加热，导热油与金属散热片均匀接触，以　 　 （填“热传导”“对流”或“热辐射”）的方式使散热片温度升高，通过　 　 （填“做功”或“热传递”）的方式改变空气内能。
9．天然气是优质高效、绿色清洁的低碳能源。完全燃烧0.6m3的天然气放出的热量为　 　 J，这些热量相当于完全燃烧　 　 kg的干木柴放出的热量。天然气和干木柴在燃烧过程中，它们的热值　 　 （填“增大”“减小”或“不变”）。[q干木柴＝1.2×107J/kg，q天然气＝4.0×107J/m3]
10．热机工作时，用来做　 　 的那部分能量与燃料　 　 放出的热量之比，叫作热机的效率。某汽油机的各项能量损失所占的百分率分别是：废气内能35%，散热损失30%，机械损失10%，则该汽油机的热机效率是　 　 。
11．中医药是中华文化的瑰宝，中医的理疗方式中蕴含了许多物理知识。“刮痧”时要在皮肤上涂一些药油，利用刮痧使皮肤温度升高，这是通过 　 　 方式来改变物体的内能；艾灸是利用艾条燃烧产生的热量刺激人体穴位，能够达到防病治病的目的，若一根质量为0.05kg的艾条，完全燃烧能放出1.4×106J的热量，则该艾条的热值为 　 　 J/kg。
12．与核裂变相比，可控核聚变释放的能量大，产生的放射性废物少，具有更高的安全性。1g氢的同位素完全聚变释放的能量为3.36×1011J，相当于 　 　 kg航空煤油完全燃烧释放的能量。总质量为500t的运载火箭，为了能顺利到达月球，其自重的90%为航空煤油，如果未来使用氢聚变供能，则只需携带氢的同位素 　 　 g。（航空煤油的热值为4.2×107J/kg）
13．小明的爸爸开车送小明去学校，到达学校时消耗汽油4kg，汽车能量流程图如图所示，该汽车的效率为 　 　 ，汽油完全燃烧放出的热量为 　 　 J，汽车输出的有用功为 　 　 J。（已知q汽油＝4×107J/kg）
14．我国自主研制的某型新一代战斗机，它具备超音速巡航、电磁隐身、超机动性、超视距攻击等优异性能，该飞机最大起飞质量为37t，最大飞行高度达2×104m，最大航行速度达2.5倍声速（合3060km/h），最大载油量为10t，飞机航行时所受阻力的大小与速度的关系见下表：
速度v/m s 1 100 200 300 400 600
阻力f/N 0.2×104 0.8×104 1.8×104 3.2×104 7.2×104
已知飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是45%，飞机使用的航空燃油的热值为5×107J/kg。求：
（1）飞机发动机完全燃烧10t燃油获得的热量是多少焦？
（2）当飞机以400m/s的速度巡航时，飞机发动机的输出功率是多少瓦？
（3）若在飞机油箱中加满燃油，并且以500m/s的速度巡航时，飞机的最大航程约是多少千米？
15．氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，其热值为q氢＝1.4×108J/kg。如图所示是一辆氢能公交车，它一次能储存11kg的氢气，热效率为50%，正常行驶时的速度为10m/s，发动机输出的牵引力为1.4×103N。求：
（1）11kg氢气完全燃烧释放的热量；
（2）该公交车正常行驶时牵引力做功的功率；
（3）装满11kg氢气能让该公交车正常行驶多远的距离？
1．下列关于热机效率的说法中正确的是（　　）
A．热机所做的有用功增加，热机的效率也会增大
B．热机效率是指热机所做的有用功与所用燃料燃烧释放的热量之比
C．柴油机的效率一般比汽油机的效率高，对空气污染小
D．在设计与制造热机时不断改进与创新，减少能量损失可以提高热机的效率
2．某内燃机的能量流向图如图所示，该内燃机的效率为（　　）
A．34% B．28% C．31% D．7%
3．干木柴、焦炭和无烟煤的热值如图所示的柱状图，下列说法正确的是（　　）
A．在完全燃烧的条件下，无烟煤放出的热量最多
B．在质量相同的条件下，干木柴燃烧放出的热量最少
C．0.5kg焦炭的热值等于1kg焦炭的热值
D．燃烧0.5kg焦炭放出的热量小于燃烧1kg焦炭放出的热量
4．如右图是某老师自制的教具，他在矿泉水瓶的侧壁上钻一个孔，把电火花发生器紧紧塞进孔中，实验时从瓶口喷入酒精并盖上锥形纸筒，按动电火花发生器的按钮，点燃瓶内酒精后，纸筒即刻飞出，关于此实验，分析正确的是（　　）
A．在酒精没有完全燃烧的情况下热值将变小
B．纸筒飞出使瓶内气体的内能增大，温度降低
C．燃气推动纸筒飞出的过程相当于内燃机的压缩冲程
D．能闻到酒精的气味说明分子在不停地做无规则的运动
5．砖的制作工艺流传数千年，从晒制到烧制，从青砖到红砖，小小的砖块见证了人类迈向文明的历程，下列说法正确的是（　　）
A．晒制泥坯时，泥坯温度越高含有的热量越多
B．高温烧制时，通过热传递的方式改变砖块的内能
C．烧制红砖时，燃料燃烧越充分，其热值越大
D．在质地均匀的砖上雕刻花纹，砖的比热容变小
6．如图所示为探究“不同物质吸热升温现象”、“比较不同燃料燃烧时放出的热量”的实验装置。下列说法正确的是（　　）
A．两实验的研究对象都是烧杯中的液体
B．两实验都需要控制被加热的液体质量相等
C．除图中的器材，两实验都需要用到天平和秒表
D．两实验都可以根据温度计示数的变化来比较烧杯中液体吸热的多少
7．现探明中国南海海底有大量的可燃冰，已知可燃冰的热值比煤气的热值大得多，则完全燃烧相同质量的可燃冰和煤气，燃烧　 　 放出的热量多，1kg的可燃冰，燃烧一半后，剩余可燃冰的热值　 　 。（选填“变大”、“变小”或“不变”）
8．如图所示，2024年10月30日，搭载着神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。若火箭发射时携带了3×104kg液氢燃料（液氢的热值为1.4×108J/kg），这些液氢燃料完全燃烧能释放 　 　 的热量，随着燃烧，燃料的质量越来越小，其热值 　 　 （选填“增大”“减小”或“不变”）。
9．汽油机是燃油汽车的动力来源之一。如图所示是某台汽油机工作时的能量数据，图中横线处应填写的内容是：①　 　 ②　 　 。若汽油的热值为4.6×107J/kg，则该工作过程中消耗的汽油质量为 　 　 kg。
10．用酒精灯给水加热，酒精燃烧时把化学能转化为 　 　 ，随着酒精逐渐减少，其热值 　 　 （选填“增大”“减小”或“不变”）。
11．汽油机在 　 　 冲程中将内能转化为机械能。若某汽车的汽油机在一段时间内所做的有用功为2.3×107J，效率为25%，则该汽油机在这段时间内消耗 　 　 kg的汽油（汽油的热值取4.6×107J/kg）。
12．火箭用液态气作为燃料，因为液态氢具有较高的 　 　 （选填“热值”或“比热容”）；火箭升空过程中，燃料燃烧将 　 　 能转化为内能。
13．如图1所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量和初温也相同。
（1）下列说法中正确的是 　 　 。
A．比较不同液体的比热容，可以选择甲、丙两图
B．比较不同液体的比热容，可以选择乙、丙两图
C．比较不同燃料的热值，可以选择乙、丙两图
D．比较不同燃料的热值，可以选择甲、丙两图
（2）为了研究不同物质的吸热能力，利用其中两幅图进 行实验，根据记录数据作出了两种液体的温度随时间变化的图象，如图2所示：
①不同物质吸热的多少是通过 　 　 （填“温度计示数”或“加热时间”）来反映的；
②由图可以看出，　 　 液体的温度升高得较慢，　 　 液体的比热容较大；
③如果b液体的比热容是1.8×103J/（kg ℃），则a液体的比热容是 　 　 J/（kg ℃）。
（3）某同学用上面装置甲测酒精的热值。加热前酒精灯内的酒精质量为m1，加热一段时间后变为m2；烧杯中液体的质量为m，液体的初温为t1，末温为t2，液体的比热容用c表示。用以上符号表示该同学测酒精热值的计算式：　 　 。该同学测算发现，测量值比课本中的“标准值”小很多，请你写一条产生该误差的原因：　 　 。
14．山西拥有丰富的历史文化遗产。暑假期间小明一家从平遥古城自驾前往五台山，进行古建筑研学旅行。平遥古城到五台山全程约360km，驾车前往大约需要4h。（汽油的热值q取5×107J/kg，汽油的密度ρ取0.8×103kg/m3）
（1）求汽车的平均速度。
（2）汽车全程消耗汽油25L，求汽油完全燃烧放出的热量Q。
（3）若汽车发动机全程的平均功率为25kW，求汽车发动机的效率。
15．汽车已经成为现代生活中不可缺少的一部分，环保、节能、安全是汽车研发和使用时必须关注的问题。如图甲所示，小明家新购入一辆汽车，若该汽车在某高速公路上以100km/h的速度匀速直线行驶100km时油耗为8L，该汽车在该路段上所受阻力为675N。（g取10N/kg，汽油的密度ρ＝0.75×103kg/m3，汽油的热值为4.5×107J/kg）则：
（1）该汽车在该路段上行驶100km消耗汽油的质量为多少？
（2）该汽车发动机的效率为多少？
（3）小明爸爸在给他讲车的性能时，总是说“排量”，却很少说“功率”，为此他从网上查到了排量的定义：活塞从上止点移动到下止点所通过的“工作容积”称为气缸排量，如图乙所示。若该汽车发动机的单缸排量为0.5L（即气缸内上止点到下止点距离为20cm，单个气缸横截面积为25cm2），单缸飞轮转速为40r/s，做功冲程燃气对活塞的平均压强为5×105Pa，则汽车发动机单缸的输出功率为多少？
1．（2025 济宁）为了研究问题的方便，常引入物理量。下列物理量与其描述内容匹配的是（　　）
A．速度：物体运动的快慢 B．内能：物体的冷热程度
C．功率：物体做功的多少 D．热值：物质吸热或放热能力
2．（2025 淄博）花馍是一种传统美食，以下有关用燃气灶蒸花馍的说法正确的是（　　）
A．燃气燃烧时，化学能转化为内能 B．燃气燃烧越充分，其热值就越大
C．花馍的内能是通过做功的方式增大的 D．刚出锅的花馍温度高，含有的热量多
3．（2025 连云港）运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有（　　）
A．较大的热值 B．较低的沸点
C．较大的比热容 D．较高的凝固点
4．（2025 山东）汽油在发动机气缸中燃烧不充分会产生积碳，影响发动机性能。在发动机维护保养后，汽油燃烧会更加充分，其热值（　　）
A．变大 B．变小 C．不变 D．无法确定
5．（2025 宿迁）能源是人类社会发展的物质基础，下列能源的开发与利用有利于实现我国提出的“碳达峰”“碳中和”目标的是（　　）
A．煤炭 B．石油 C．太阳能 D．天然气
6．（2025 广安）2025年5月21日，我国“力箭一号”遥七运载火箭将6颗卫星顺利送入预定轨道，此次任务是该型号运载火箭第7次飞行。如图是火箭发射时的情景，下列说法正确的是（　　）
A．火箭加速升空过程中，力改变了火箭的运动状态
B．火箭加速升空过程中，卫星相对于火箭是运动的
C．火箭以氢为燃料，是因为氢的热值小
D．火箭加速升空过程中，卫星的动能不变，重力势能增大
（多选）7．（2025 日照）小明和小亮用相同的仪器完成了“观察水的沸腾”实验，如图是根据实验数据绘制的水温随时间变化的图像。由图可知，小明实验过程中水沸腾用时明显比小亮少。下列解释可能正确的是（　　）
A．小明实验用水的初温比小亮的高
B．小明实验时周围气压比小亮周围的低
C．小明实验用水的质量比小亮的小
D．小明实验时所用燃料的热值比小亮的高
8．（2025 湖南）2025年2月11日，长征八号甲运载火箭成功发射，如图所示。该火箭的芯二级以液氢为燃料，这主要是因为液氢的 　 　 大，它燃烧过程中将 　 　 能转化为内能。
9．（2025 哈尔滨）长征系列运载火箭把神舟二十号载人飞船送入太空，与天宫空间站成功对接后，神舟二十号载人飞船相对于空间站是　 　 （填“运动”或“静止”）的；火箭应选用热值较　 　 （填“大”或“小”）的燃料。
10．（2025 泰安）科学处理垃圾可以实现综合热利用，如果科学处理1t垃圾能产生2.16×109J的电能，这些电能相当于完全燃烧 　 　 kg干木柴放出的热量。干木柴的热值取1.2×107J/kg。
11．（2025 德阳）小阳在家使用天然气灶为家人煮面条，他将初温为20℃、质量为2kg的水加热至沸腾（一个标准大气压下），该过程中水吸收的热量是 　 　 J，水吸收的热量相当于完全燃烧2.24×10﹣2m3天然气放出的热量，则天然气的热值为 　 　 J/m3。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
12．（2025 黑龙江）质量为1kg的酒精和1g的酒精的热值是 　 　 （填“相同”或“不同”）的；若完全燃烧420g的酒精放出的热量全部被水吸收，可使 　 　 kg的水温度从30℃升高到90℃。[酒精的热值为3.0×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/（kg ℃）]
13．（2025 山西）小亮看到如图所示的阳光健身海报，决定每天放学回家由乘电梯改为爬楼梯。查阅资料知道，人运动所需的能量可来源于体内脂肪“燃烧”释放的化学能，1g脂肪完全“燃烧”释放的能量为3.8×104J（即可看作脂肪的热值q＝3.8×104J/g）。若小亮的质量为60kg，家住11楼，每层楼高为3m。（g取10N/kg）
（1）求小亮所受的重力。
（2）小亮每次乘电梯从1楼到11楼回家，若电梯匀速运行，求电梯对他做的功。
（3）若小亮每次爬楼梯回家消耗脂肪的质量为5g，求脂肪完全“燃烧”放出的能量。
14．（2025 广安）“五 一”假期，小莉一家出去旅游。汽车通过一条长2400m的隧道，用时120s，消耗0.1kg的汽油，汽车通过隧道牵引力做的有用功为1.38×106J。（汽油的热值q＝4.6×107J/kg）求：
（1）汽车通过隧道的平均速度；
（2）完全燃烧0.1kg汽油放出的热量；
（3）汽车通过隧道发动机的效率η。
【参考答案】
1．【答案】C
【解答】水电、风电、太阳能、海洋能、地热能使用过程中没有释放二氧化碳等温室气体，为了减少化石能源一类燃料的使用，推动产业和工业优化升级，发展新一代新材料、新能源、节能环保等新兴产业减少对空气的污染，在绿色低碳理念下倡导健康绿色出行和生活，可以降低对化石能源的使用，从而减少二氧化碳等温室气体释放，故ABD不符合题意；
大力发展靠石油、煤炭发电的电力行业，以及以煤炭、石油为热源或能源的重工业，这些化石能源的使用会加大空中碳的含量，故C符合题意。
故选：C。
2．【答案】C
【解答】A、加大燃油机动车的推广力度会加剧尾气对环境的影响，故A错误；
B、鼓励使用热效率低的老旧汽车，会加剧尾气的排放，故B错误；
C、选择步行、公共交通等绿色出行，可以减少尾气的排放，故C正确；
D、大功率的热机会加剧尾气的排放，故D错误。
故选：C。
3．【答案】D
【解答】A、汽车排放的尾气产生有害气体，故A错误；
B、水污染有三大来源：工业污染、农业污染、生活污染，养殖场任意排放会污染水造成水污染，故B错误
C、工厂释放烟雾，造成大气污染，故C错误；
D、使用太阳能路灯，节约能源，减少污染，有利于对环境的保护，故D正确。
故选：D。
4．【答案】C
【解答】①完全燃烧700g干木柴放出的热量：Q放＝m柴油q＝0.7kg×4.3×107J/kg＝3.01×107J，故①正确；
②柴油发动机做功：W＝Pt＝2.1×105W×43s＝9.03×106J，柴油发动机的效率：η100%100%＝30%，故②错误；
③由PFv得汽车的牵引力：F1.05×104N，故③正确；
④汽车行驶8.6km做的功：W′＝Fs′＝1.05×104N×8.6×103m＝9.03×107N，
完全燃烧柴油放出的热量为：Q放′3.01×108J，
消耗柴油：m′7kg，故④正确。
故选：C。
5．【答案】A
【解答】节约的标准煤的质量m＝1.28×108kg，标准煤的热值q标准煤＝2.9×107J/kg；
标准煤完全燃烧放出的热量：Q放＝mq标准煤＝1.28×108kg×2.9×107J/kg≈3.7×1015J。
故选：A。
6．【答案】B
【解答】AB、由图可知，甲汽油机有用机械能的占比为25%，乙汽油机有用机械能的占比为30%，所以，甲汽油机热机效率较小，乙汽油机热机效率较大，故A错误，B正确；
CD、由图可知，甲损耗的能量为1800J，占比为75%，则甲获取的总能量Q甲总2400J，
获得的有用机械能W甲有＝η甲Q甲总＝25%×2400J＝600J；
同样，由图可知，乙损耗的能量为1400J，占比为70%，则乙获取的总能量Q乙总2000J，
获得的有用机械能W乙有＝η乙Q乙总＝30%×2000J＝600J，
即W甲有＝W乙有，故CD错误。
故选：B。
7．【答案】A
【解答】太阳能发电、风力发电以及核能发电是清洁无污染的，天然气燃烧会产生二氧化碳、废气污染环境，与努力争取在实现碳中和不相符，故A符合题意。
故选：A。
8．【答案】（1）大；热值；（2）热传导；热传递。
【解答】（1）水的比热容大，即相同质量的水和其它物质比较，吸收或放出相同的热量，水的温度升高或降低的少；升高或降低相同的温度，水吸收或放出的热量多，所以常被用做暖气中传递热量的介质。
天然气的热值较高，完全燃烧相同质量的天然气比木材、煤炭等放出的热量多，所以需改用天然气做燃料来给水加热。
（2）导热油与金属散热片均匀接触，以热传导的方式使散热片温度升高，通过热传递方式改变空气内能。
故答案为：（1）大；热值；（2）热传导；热传递。
9．【答案】2.4×107；2；不变。
【解答】完全燃烧0.6m3的天然气放出的热量为：
Q放＝q天然气V＝4.0×107J/m3×0.6m3＝2.4×107J；
干木柴放出的热量与天然气放出的热量相等，则干木柴的质量为：
m2kg；
热值是燃料的一种特性，只决定于燃料的种类，与质量和燃烧情况等无关，因此天然气和干木柴在燃烧过程中，它们的热值不变。
故答案为：2.4×107；2；不变。
10．【答案】有用功；完全燃烧；25%。
【解答】热机所做有用功（有效利用的能量）与燃料完全燃烧释放的热量之比叫做热机效率；
各种能量损耗的总和占汽油完全燃烧释放的热量之比是35%+30%+10%＝75%，因此它的机械效率为η＝100%﹣75%＝25%。
故答案为：有用功；完全燃烧；25%。
11．【答案】做功；2.8×107
【解答】
（1）当刮痧板在身体上刮动时，克服摩擦做功，通过做功的方式增加人体的内能，使皮肤温度升高；
（2）艾条的热值：
q2.8×107J/kg。
故答案为：做功；2.8×107。
12．【答案】8000；56.25。
【解答】航空煤油完全燃烧释放的能量与1g氢的同位素完全聚变释放的能量相当，则航空煤油完全燃烧释放的能量为Q放＝3.36×1011J；
由Q放＝mq可得，航空煤油的质量为：m8000kg；
总质量为500t的运载火箭，自重的90%为航空煤油，则航空煤油的质量为：
m′＝500t×90%＝450t＝4.5×105kg；
航空煤油完全燃烧放出热量为：Q放′＝m′q＝4.5×105kg×4.2×107J/kg＝1.89×1013J；
1g氢的同位素完全核变释放能量是3.36×1011J，所以需携带氢的同位素质量为：m氢56.25g。
故答案为：8000；56.25。
13．【答案】30%；1.6×108；4.8×107。
【解答】（1）该汽车的效率η＝100%﹣33%﹣30%﹣7%＝30%；
（2）4kg汽油完全燃烧放出的热量Q放＝mq＝4kg×4×107J/kg＝1.6×108J；
（3）汽车输出的有用功W有＝ηQ＝30%×1.6×108J＝4.8×107J。
故答案为：30%；1.6×108；4.8×107。
14．【答案】（1）飞机发动机完全燃烧10t燃油获得的能量是5×1011J；
（2）当飞机以400m/s的速度匀速巡航时，飞机发动机的输出功率是1.28×107W；
（3）若在飞机油箱中加满燃油，并且以500m/s的速度巡航时，飞机的最大航程约是4.5×103km。
【解答】（1）10t燃油完全燃烧放出的热量为：
Q放＝mq＝1×104kg×5×107J/kg＝5×1011J；
（2）飞机以400m/s的速度巡航时，所受阻力为f＝3.2×104N，由于飞机做匀速直线运动，则牵引力等于阻力，即F＝f＝3.2×104N，
则飞机发动机的输出功率为P＝Fv＝3.2×104×400m/s＝1.28×107W；
（3）根据表格中的数据可知，当阻力的大小与速度的平方成正比，则500m/s时的阻力为：f'＝0.2×104N×（）2＝5×104N，则飞机的牵引力为：
F'＝f'＝5×104N；
由（1）可知Q放＝5×1011J；
已知飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是45%，
则有用功W＝45%×Q放＝45%×5×1011J＝2.25×1011J，
由W＝Fs，可得s4.5×106m＝4.5×103km。
答：（1）飞机发动机完全燃烧10t燃油获得的能量是5×1011J；
（2）当飞机以400m/s的速度匀速巡航时，飞机发动机的输出功率是1.28×107W；
（3）若在飞机油箱中加满燃油，并且以500m/s的速度巡航时，飞机的最大航程约是4.5×103km。
15．【答案】（1）11kg氢气完全燃烧释放的热量为1.54×109J；
（2）该公交车正常行驶时牵引力做功的功率为1.4×104W；
（3）装满11kg氢气能让该公交车正常行驶多远的距离为5.5×105m。
【解答】（1）11kg氢气完全燃烧释放的热量Q放＝m氢气q氢气＝11kg×1.4×108J/kg＝1.54×109J；
（2）正常行驶时牵引力做功的功率PFv＝1.4×103N×10m/s＝1.4×104W；
（3）可以匀速直线行驶的路程是：
s5.5×105m。
答：（1）11kg氢气完全燃烧释放的热量为1.54×109J；
（2）该公交车正常行驶时牵引力做功的功率为1.4×104W；
（3）装满11kg氢气能让该公交车正常行驶多远的距离为5.5×105m。
1．【答案】D
【解答】A、热机所做的有用功增加，由于不知道增大的总功的大小，所以无法判定热机效率的大小变化，故A错误；
B、热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，故B错误；
C、一般柴油机的压缩比比汽油机大得多，且气缸内柴油燃烧要比汽油燃烧更充分，所以柴油机的效率更高一些，但柴油燃烧时释放的有害物质多，对空气污染大，故C错误；
D、在设计和制造热机时，如果不断改进和创新，可减少能量损失、提高燃料的利用率和热机的效率，故D正确。
故选：D。
2．【答案】A
【解答】根据内燃机的能量流向图可知，用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出能量的34%，因此该内燃机的效率为34%。
故选：A。
3．【答案】C
【解答】
A、燃料燃烧放出热量的多少与燃料的热值、燃料的质量有关，只根据热值无法判定放出热量的多少，故A错误；
B、在质量相同的条件下，燃料燃烧放出的热量除了与热值有关外，还与是否完全燃烧有关，所以干木柴燃烧放出的热量不一定最少，故B错误；
C、热值的大小与质量无关，0.5kg焦炭与1kg焦炭的热值相等，故C正确；
D、燃料燃烧放出的热量与是否完全燃烧有关，所以0.5kg焦炭放出的热量不一定小于燃烧1kg焦炭放出的热量，故D错误。
故选：C。
4．【答案】D
【解答】
A、热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧情况无关，所以，在酒精没有完全燃烧的情况下其热值将不变，故A错误；
B、纸筒飞出过程中，燃气推动纸筒做功，将内能转化为机械能，所以瓶内气体的内能减小，温度降低，故B错误；
C、燃气推动纸筒飞出的过程是燃气推动纸筒做功的过程，相当于内燃机的做功冲程，故C错误；
D、能闻到酒精的气味说明酒精分子在不停地做无规则的运动，故D正确。
故选：D。
5．【答案】B
【解答】A、热量是一个过程量，只能说吸收（或者放出）了多少热量，不能说某物体含有多少热量，故A错误；
B、高温烧制时，通过热传递的方法增加砖块的内能，故选项B正确；
C、燃料的热值仅与燃料的种类有关，而与燃料的燃烧程度、质量都无关，故C错误；
D、若在质地均匀的砖上雕刻花纹，砖的质量变小，砖的比热容不会变化，故D错误。
故选：B。
6．【答案】B
【解答】A、“不同物质吸热升温现象”中研究对象是容器中被加热的物体；而“比较不同燃料燃烧时放出的热量”中研究对象是不同的燃料，故A错误；
B、根据“比较不同燃料燃烧时放出的热量”和探究“不同物质吸热升温现象”两实验的要求，容器中被加热物质的质量都要相同，故B正确；
C、“比较不同燃料燃烧时放出的热量”实验中，只要两种不同燃料全部燃烧完即可，故没有必要用到秒表，故C错误；
D、根据转换法，第一个实验是通过加热时间来反映物体吸收热量的多少；第二个实验是通过温度计上升的示数来比较燃料燃烧放出热量的多少，故D错误；
故选：B。
7．【答案】可燃冰；不变
【解答】已知可燃冰的热值比煤气的热值大得多，则完全燃烧相同质量的可燃冰和煤气，燃烧可燃冰放出的热量多；
因为热值是燃料的一种性质，1kg的可燃冰，燃烧一半后，剩余可燃冰的种类没变，状态没变，故其热值不变。
故答案为：可燃冰；不变。
8．【答案】4.2×1012J；不变。
【解答】液氢燃料完全燃烧放出的热量为：
Q放＝mq＝3×104kg×1.4×108J/kg＝4.2×1012J；
热值是燃料的一种特性，只决定于燃料的种类，与质量和燃烧情况等无关，故随着燃烧，燃料的质量越来越小，其热值不变。
故答案为：4.2×1012J；不变。
9．【答案】1.61×105；机械；0.0035。
【解答】（1）汽油机工作时，首先把燃料中的化学能转化为内能，然后部分内能转化为机械能；
（2）由图知，损失的能量为：Q损失＝1.2×105J，
获得的有用的机械能是W＝4.1×104J，
则燃料完全燃烧释放的能量Q放＝Q损失+W＝1.2×105J+4.1×104J＝1.61×105J，
根据Q放＝mq可得该工作过程中消耗的汽油质量为：
m0.0035kg。
故答案为：1.61×105；机械；0.0035。
10．【答案】内能；不变
【解答】酒精燃烧时把化学能转化为内能；
热值是燃料的一种特性，与燃料的质量无关，用酒精灯给水加热，随着酒精逐渐减少，其热值不变。
故答案为：内能；不变。
11．【答案】做功；2。
【解答】（1）汽油机四个冲程中将内能转化为机械能的是做功冲程；
（2）由η100%可知，汽油完全燃烧发出的热量：Q放9.2×107J，
由Q放＝mq可知，消耗汽油的质量：m2kg。
故答案为：做功；2。
12．【答案】热值；化学。
【解答】（1）火箭一般使用液态氢作为燃料，原因是液态氢具有较大的热值，完全燃烧相同质量的液态氢时，可以释放出更多的热量；
（2）火箭升空过程中，燃料燃烧将化学能转化为内能。
故答案为：热值；化学。
13．【答案】（1）A；（2）①加热时间；②b；b；③0.9×103；（3）；没有考虑在加热过程中热量的散失（或酒精没有完全燃烧）。
【解答】（1）AB、比较两种液体的比热容，必须控制燃料的种类相同，改变液体的种类，控制液体的质量相同，根据温度计的示数高低得出吸热多少，从而判断两种比热容的大小关系，应选择甲、丙两图进行实验，故A正确，B错误；
CD、比较不同燃料热值大小要控制加热的液体种类、液体质量，改变燃料的种类，根据温度计的示数高低得出吸热多少，从而判断热值大小，因此选择甲、乙两图进行实验；故CD错误。
故选：A；
（2）①比较物质吸热能力，利用转换法，物质吸收热量的多少可以通过加热时间来反映；
②由图示图象可知，a和b升高相同的温度，如温度都升到60℃，a需要的是时间是10min，b需要的时间是20min，b需要更长的加热时间，这也就说明了b的吸热能力强一些，a的吸热能力弱，所以b液体的比热容较大；
③由图2可以看出，a、b液体从20℃升高到80℃，升高相同的温度，a液体用了10min，b液体用了20min，根据转换法，b液体吸收的热量是a液体吸收热量的2倍，即2Qa吸＝Qb吸，由Q吸＝cmΔt可得：2camΔta＝cbmΔtb，因为质量相等，升高的温度箱等，所以2ca＝cb，则a的比热容：ca1.8×103J/（kg ℃）＝0.9×103J/（kg ℃）；
（3）水吸收的热量：Q吸＝cm′（t2﹣t1），
不考虑热损失时，酒精燃烧放出的热量：
Q放＝Q吸＝cm（t2﹣t1），
燃烧酒精的质量：m′＝m1﹣m2，
根据Q放＝mq可得，酒精的热值：
q；
测量值比课本中的“标准值”小很多，原因：没有考虑在加热过程中热量的散失（或酒精没有完全燃烧）。
故答案为：（1）A；（2）①加热时间；②b；b；③0.9×103；（3）；没有考虑在加热过程中热量的散失（或酒精没有完全燃烧）。
14．【答案】（1）汽车的平均速度为90km/h；
（2）汽油完全燃烧放出的热量为1×109J；
（3）汽车发动机的效率为36%。
【解答】（1）汽车的平均速度为：
v90km/h；
（2）汽油的质量为：
m＝ρV＝0.8×103kg/m3×25×10﹣3m3＝20kg，
汽油完全燃烧放出的热量为：
Q＝mq＝20kg×5×107J/kg＝1×109J；
（3）汽车发动机输出的机械功为：
W＝Pt＝25×103W×4×3600s＝3.6×108J，
汽车发动机的效率为：
η100%＝36%。
答：（1）汽车的平均速度为90km/h；
（2）汽油完全燃烧放出的热量为1×109J；
（3）汽车发动机的效率为36%。
15．【答案】（1）该汽车在该路段上行驶100km消耗汽油的质量为6kg；
（2）该汽车发动机的效率为25%；
（3）汽车发动机单缸的输出功率为5×103W。
【解答】（1）由题意可知，该汽车在某高速公路上以100km/h匀速行驶时100km油耗为8L，则消耗汽油的体积为：V＝8L＝8×10﹣3m3；
消耗汽油的质量为：m＝ρV＝0.75×103kg/m3×8×10﹣3m3＝6kg；
（2）消耗的6kg汽油完全燃烧释放的热量为：
；
汽车获得的有用功为：
；
则汽车发动机的效率为：
；
（3）已知气缸内上止点到下止点距离s＝20cm，单个气缸横截面积S＝25cm2，做功冲程燃气对活塞的平均压强为5×105Pa，则做功冲程燃气对活塞的平均压力为：
F＝pS＝5×105Pa×25×10﹣4m2＝1250N；
则发动机单缸做功一次输出的功为：
W＝Fs＝1250N×0.2m＝250J；
单缸飞轮转速为40r/s，则单缸1s内做功20次，做功1次所用时间为ts＝0.05s；
则发动机单缸的输出功率为：
。
故答案为：（1）该汽车在该路段上行驶100km消耗汽油的质量为6kg；
（2）该汽车发动机的效率为25%；
（3）汽车发动机单缸的输出功率为5×103W。
1．【答案】A
【解答】A、速度是描述物体运动快慢的物理量，速度越大，物体运动得越快；速度越小，物体运动得越慢，故A正确；
B、内能是物质内部所有分子具有的动能与势能之和，故B错误；
C、功率是描述物体做功快慢的物理量，故C错误；
D、热值是指单位质量（或体积）的燃料完全燃烧时所放出的热量，它是描述燃料放热本领的物理量，故D错误。
故选：A。
2．【答案】A
【解答】A、燃气燃烧时消耗化学能，得到内能，将化学能转化为内能；故A正确；
B、热值是燃料本身的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧程度无关，所以燃气燃烧越充分，其热值也不会改变，故B错误；
C、蒸花馍时，花馍吸收热量，内能增加，温度升高，是通过热传递的方式改变花馍的内能，故C错误；
D、在质量不变时，花馍的温度越高，内能越大，但不能说所含的热量越多，因为热量是一个过程量，不能用“含有”、“具有”来描述，故D错误。
故选：A。
3．【答案】A
【解答】运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较大的热值，故A正确，BCD错误。
故选：A。
4．【答案】C
【解答】热值是燃料的一种特性，只决定于燃料的种类，与质量和燃烧情况等无关。故ABD错误，C正确。
故选：C。
5．【答案】C
【解答】ABD、煤炭、石油、天然气在使用时会排放大量的二氧化碳、氮氧化物、粉尘等有害物质，不利于碳达峰、碳中和目标，故ABD不符合题意；
C、太阳能是可再生能源、清洁能源，在使用时不会产生二氧化碳等温室气体，有利于碳达峰、碳中和目标，故C符合题意。
故选：C。
6．【答案】A
【解答】A、力可以改变物体的运动状态，火箭加速升空过程中，受到发动机推力等力的作用，速度不断增大，运动状态发生改变，故A正确。
B、火箭加速升空过程中，卫星相对于火箭的位置没有发生变化，是静止的，故B错误。
C、火箭以氢为燃料，是因为氢的热值大，完全燃烧相同质量的氢可以释放出更多的热量，转化为更多的机械能，故C错误。
D、火箭加速升空过程中，卫星的质量不变，速度增大，动能增大；高度增大，重力势能增大，故D错误。
故选：A。
7．【答案】CD
【解答】A、由图像可知，小明和小亮实验时水的初温相同（图像起始温度一致），故A错误；
B、水的沸点与气压有关，气压越高，沸点越高。但图像中两人实验时水的沸点相同（最终温度都稳定在100℃），说明周围气压相同，故B错误；
C、水的质量会影响沸腾时间，质量越小，升高到沸点所需吸收的热量越少，沸腾用时越短。小明实验中水沸腾用时明显比小亮少，可能是小明实验用水的质量比小亮的小，故C正确；
D、燃料的热值是燃料的固有属性，相同的仪器，但没说燃料的种类相同，则燃料的热值可能不同，故D正确。
故选：CD。
8．【答案】热值；化学。
【解答】该火箭的芯二级以液氢为燃料，这主要是因为液氢的热值大，完全燃烧相同质量的液氢时，可以释放出更多的热量。它燃烧过程中将化学能转化为内能。
故答案为：热值；化学。
9．【答案】静止；大。
【解答】神舟二十号载人飞船与天宫空间站成功对接后，神舟二十号载人飞船相对于空间站的位置不再发生变化，是静止的；
因为根据燃料燃烧放热公式Q＝mq，在质量相同的情况下，热值越大，放出的热量越多，能为火箭提供更多能量，使其获得足够动力。
故答案为：静止；大。
10．【答案】180
【解答】由题意可得，Q放＝E＝2.16×109J，
由Q放＝mq可得，需要完全燃烧干木柴的质量：
m180kg。
故答案为：180。
11．【答案】6.72×105；3×107。
【解答】（1）一个标准大气压下，水的沸点为100℃，即水的末温t＝100℃，
水吸收的热量：
Q吸＝c水m（t﹣t0 ）＝4.2×103J/（kg ℃）×2kg×（100℃﹣20℃）＝6.72×105J；
（2）由题知：Q放＝Q吸＝6.72×105J得，天然气的热值：
q3×107J/m3。
故答案为：6.72×105；3×107。
12．【答案】相同；50
【解答】（1）热值是燃料本身的一种特性，它与燃料的质量以及燃烧条件无关，所以质量为1kg的酒精和1g的酒精的热值相同；
（2）酒精完全燃烧放出的热量：
Q放＝m1q＝0.42kg×3.0×107J/kg＝1.26×107J；
由题知，Q吸＝Q放＝1.26×107J，
由Q吸＝cmΔt得水的质量：
m250kg。
故答案为：相同；50。
13．【答案】（1）小亮所受的重力是600N。
（2）小亮每次乘电梯从1楼到11楼回家，若电梯匀速运行，电梯对他做的功是18000J。
（3）脂肪完全“燃烧”放出的能量是1.9×105J。
【解答】（1）小亮的质量为60kg，重力G＝mg＝60kg×10N/kg＝600N；
（2）家住11楼，上升10层的高度，电梯匀速运行，电梯对他做的功W＝Gh＝600N×（11﹣1）×3m＝18000J；
（3）脂肪完全“燃烧”放出的能量Q＝qm＝3.8×104J/g×5g＝1.9×105J。
答：（1）小亮所受的重力是600N。
（2）小亮每次乘电梯从1楼到11楼回家，若电梯匀速运行，电梯对他做的功是18000J。
（3）脂肪完全“燃烧”放出的能量是1.9×105J。
14．【答案】（1）汽车通过隧道的平均速度为20m/s；
（2）完全燃烧0.1kg汽油放出的热量为4.6×106J；
（3）汽车通过隧道发动机的效率为30%。
【解答】（1）汽车通过隧道的平均速度为：；
（2）完全燃烧0.1kg汽油放出的热量为：；
（3）汽车通过隧道发动机的效率为：。
答：（1）汽车通过隧道的平均速度为20m/s；
（2）完全燃烧0.1kg汽油放出的热量为4.6×106J；
（3）汽车通过隧道发动机的效率为30%。
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