?必刷10 熱學(xué)計(jì)算

求比熱容
例50．（2019·青島）基礎(chǔ)問(wèn)答、作圖和計(jì)算。
（1） （2019·青島）冰糖在熱水中比在冷水中溶解得快，這是因?yàn)闊崴壤渌臏囟雀撸?擴(kuò)散 。
（3）（2019·青島） 圖乙是質(zhì)量為 100g 的某物質(zhì)溫度隨加熱時(shí)間的變化圖象，前 10min 它吸收的熱量是 7.2×103J。 求該物質(zhì)的比熱容。

【答案】（1）快 （3）2.4×103J/（kg·℃）
【解析】（1）溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，擴(kuò)散越快；
（3）由圖象可知溫度變化了30℃，質(zhì)量為0.1kg，故由公式c===2.4×103J/（kg·℃）即可求出。

求質(zhì)量
例51．（2019·宜昌）近年來(lái)，宜昌市著力打造生態(tài)能源示范村，新增太陽(yáng)能熱水器4000多臺(tái)。如圖所示某太陽(yáng)能熱水器接收太陽(yáng)能的有效面積為3m2，假設(shè)某天有效光照時(shí)間為6h，每平方米太陽(yáng)的平均輻射功率為2.4×106J/h，將熱水器內(nèi)初溫為15℃的水溫度升高到70℃．（太陽(yáng)能熱水器的工作效率為50%）
（1）家用燃?xì)鉄崴鞯墓ぷ餍蕿?0%，把相同質(zhì)量的水從15℃加熱到70℃，使用太陽(yáng)能熱水器可節(jié)約多少千克液化石油氣？（液化石油氣的熱值為4×107J/kg）
（2）人們利用太陽(yáng)能，除了轉(zhuǎn)化為內(nèi)能之外，還有“光電轉(zhuǎn)換”，即利用　 　將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能；還有“光化轉(zhuǎn)換”，即通過(guò)　 　將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。

【答案】（1）0.9千克；（2）太陽(yáng)能電池（光伏電池）；光合作用（植物）
【解析】（1）根據(jù)效率公式先求出水吸收的熱量，再求出液化石油氣完全燃燒放出的熱量，然后利用Q＝mq求出液化石油氣的質(zhì)量；
（2）光電轉(zhuǎn)換是指把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，比如太陽(yáng)能電池可以把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能；光化轉(zhuǎn)換是指把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，比如綠色植物的生長(zhǎng)是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存在體內(nèi)。
解：（1）太陽(yáng)能熱水器接收太陽(yáng)能：W太＝2.4×106J/（h?m2）×6h×3m2＝4.32×107J，
太陽(yáng)能熱水器的工作效率為50%，由η=×100%得，水吸收的熱量：
Q吸＝η1W太＝50%×4.32×107J＝2.16×107J，
都把相同質(zhì)量的水從15℃加熱到70℃，則水吸收的熱量相同，且家用燃?xì)鉄崴鞯墓ぷ餍蕿?0%，
則由η=×100%得，液化石油氣完全燃燒放出的熱量：Q放== =3.6×107J，
由Q放＝mq得，需要燃燒液化石油氣的質(zhì)量：m== =0.9kg，
所以，使用太陽(yáng)能熱水器可節(jié)約0.9kg液化石油氣。
（2）“光電轉(zhuǎn)換”是通過(guò)太陽(yáng)能電池（光伏電池）把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能；“光化轉(zhuǎn)換”是通過(guò)植物的光合作用把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。

求熔化熱
例52．（2019·濰坊）一定氣壓下，某種晶體熔化成同溫度液體時(shí)所吸收的熱量與其質(zhì)量之比叫該晶體的熔化熱，用字母λ表示。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，用一個(gè)熱效率為40%的酒精爐為熱源，將50g初溫為0℃的冰全部熔化為0℃的水，共燃燒了14g酒精，酒精的熱值為3×107J/kg。求：
（1）冰熔化過(guò)程中吸收的熱量；
（2）在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰的熔化熱λ冰。
【答案】（1）4.2×l05J（2）3.36×106J/kg
【解析】（1）利用Q放=qm求酒精完全燃燒放出的熱量，再利用η＝可求冰熔化成水共吸收熱量；
（2）冰熔化成水共吸收熱量與冰的質(zhì)量之比等于冰的熔化熱。
解：（1）14g酒精完全燃燒放出的熱量：Q放=qm′=3×107J/kg×0.014kg=4.2×l05J，
由η＝可得，冰熔化成水共吸收熱量：Q吸=Q放×η=4.2×l05J×40%=1.68×l05J；
（2）則冰的熔化熱：λ冰= == 3.36×106J/kg

求熱量
例53．（2019·蘭州）已知天然氣的熱值為3.8×107J/m2，水的比熱容為4.2×103J/（kg·℃）。求：
（1）完全燃燒1.4×10-2m3天然氣放出多少熱量?
（2）若某天然氣灶的效率為60%，則這些天然氣可將質(zhì)量為3.8kg，初溫為25℃的水加熱到多少℃?（當(dāng)?shù)氐拇髿鈮簭?qiáng)為1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）
【答案】（1）5.32×105J （2）45℃
【解析】解：（1）天然氣放出熱量：Q放氣=V氣q氣=1.4×10-2m3×3.8×107J/m=5.32×105J
（2）水吸收熱量：Q吸水=Q放氣×η=5.32×105J×60%=3.192×105J
水升高溫度：△t水===20℃
水的未溫：t 水=t0水+△t水=25℃+20℃=45℃
求熱機(jī)的效率
例54． （2019·錦州）小雨乘車到沈陽(yáng)旅游時(shí)，在某處高速公路上看到如圖所示的標(biāo)志牌。
（1）在不違反交通規(guī)則的前提下，小雨從此處到達(dá)沈陽(yáng)至少需要多長(zhǎng)時(shí)間？
（2）若小雨乘坐的汽車實(shí)際以108km/h的速度勻速行駛，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率恒定為27kW，則行駛過(guò)程中汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力是多少？若在這段行程內(nèi)該車消耗了4.5L的燃油，則該車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是多大？（q燃油＝4.0×107J/L）

【答案】（1）0.5h（2）540N，18%。
【解析】（1）標(biāo)志牌上的“120”指：此路段限速120km/h，60km意思是：此處到沈陽(yáng)的距離是60km；
由v＝得在不違反交通規(guī)則的前提下，小雨從此處到達(dá)沈陽(yáng)的最短時(shí)間：
t＝＝＝0.5h；
（2）汽車的速度：v′＝180km/h＝m/s＝50m/s，
由P＝＝＝Fv可得汽車的牽引力：F＝＝＝540N，
由v＝得，在這段行程內(nèi)該車所用時(shí)間：
t＝＝＝h＝×3600s＝1200s，
由P＝可得，發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力所做的功：W＝Pt＝27000W×1200s＝3.24×107J，
燃油燃燒釋放的熱量：Q＝Vq＝4.5L×4.0×107J/L＝1.8×108J，
該車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率：η＝×100%＝×100%＝18%。


1．（2019·大連）某工廠采用熱效率高的臥式燃煤鍋爐燒水，將4000kg水從25℃加熱到75℃，該鍋爐燒水的效率為70%，所用煙煤的熱值約為3×107J/kg，水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃），試求：
（1）這些水吸收的熱量是多少？
（2）燒這些水鍋爐需要消耗煙煤的質(zhì)量是多少？（假設(shè)煙煤完全燃燒）
【答案】（1）8.4×108J（2）40kg
【解析】（1）水吸收的熱量：Q吸=cm（t－t0）= 4.2×103J/（kg?℃）×4000kg×（75℃－25℃）= 8.4×108J
（2）煙煤完全燃燒放出的熱量：Q放== =1.2×109J
需要消耗煙煤的質(zhì)量：m== =40kg
2．（2019·鐵嶺）如圖所示是百度在全球的首款無(wú)人駕駛巴士“阿波龍”，其空車質(zhì)量為3000kg，靜止時(shí)輪胎與地面接觸的總面積為0.2m2．車滿載時(shí)以36km/h的速度勻速直線行駛時(shí)，所受到的阻力是1380N，求：（q汽油＝4.6×107J/kg，g取10N/kg）
（1）“阿波龍”空車靜止在水平路面上時(shí)，對(duì)路面的壓強(qiáng)是多少？
（2）該車滿載時(shí)以36km/h的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，牽引力的功率是多少？
（3）若該車用效率為30%的汽油機(jī)提供動(dòng)力工作，且以36km/h的速度滿載勻速直線行駛了1km，則需消耗多少千克汽油？

【答案】（1）1.5×105Pa（2）13800W（3）0.1千克
【解析】（1）空車的重力：G＝mg＝3000kg×10N/kg＝3×104N，因?yàn)檐囋谒降孛嫔?，所以?duì)地的壓力：F壓＝G＝3×104N，對(duì)路面的壓強(qiáng)：p＝＝＝1.5×105Pa；
（2）36km/h＝10m/s，因?yàn)檐噭蛩傩旭倳r(shí)，受到的牽引力和阻力是一對(duì)平衡力，所以牽引力F牽＝f＝1380 N，功率：P＝＝＝Fv＝1380N×10m/s＝13800W；
（3）以36km/h的速度滿載勻速直線行駛了1km做的功：
W＝Fs＝1380N×1000m＝1.38×106J，
根據(jù)η＝×100%知汽油完全燃燒釋放的熱量：Q放＝＝＝4.6×106J，
利用Q放＝mq知，需要消耗汽油的質(zhì)量：m＝＝＝0.1kg。
3．（2019·益陽(yáng)）某居民家安裝了一臺(tái)電熱水器，其銘牌標(biāo)示如下表所示。加滿20℃的水后加熱至70℃，已知水的比熱容c水=4.2×103J/（kg?℃），干木材的熱值q=1.2×107J/kg。
（1）水需要吸收多少熱量？
（2）電熱水器正常工作時(shí)至少需要多長(zhǎng)時(shí)間？
（3）如果用干木材替代電熱水器燒水，效率為14%，需要多少干木材？
××型電熱水器
額定加熱功率
2400W
加熱方式
電加熱器
額定電壓
220V
安全等級(jí)
防觸電保護(hù)一類
溫度設(shè)定范圍
20℃～90℃
凈重
20kg
容量
40L
整機(jī)外形尺寸
530mm×400mm×400mm
出廠日期
2019年5月15日
【答案】（1）8.4×106J；（2）3500s；（3）5kg
【解析】（1）已知水的體積可求得其質(zhì)量，知道初末溫度，由熱量公式Q吸=c水m（t－t0）可以求出水吸收的熱量。
（2）由P=可求得電熱水器正常工作時(shí)至少需要多長(zhǎng)時(shí)間；
（3）如果用干木材替代電熱水器燒水，效率為14%，由η=可求得干木材燃燒放出的熱量，再利用Q放=mq可求得需要多少干木材。
解：（1）水的質(zhì)量： m=ρV=1.0×103kg/m3×40×10-3m3=40kg，
20℃的水加熱至70℃，則水吸收的熱量：
Q吸=c水m（t－t0）=4.2×103J/（kg?℃）×40kg×（70℃－20℃）=8.4×106J，
（2）電熱水器正常工作時(shí)至少需要消耗的電能：W=Q吸，
由P=可得，電熱水器正常工作時(shí)至少需要的時(shí)間： t====3500s；
（3）根據(jù)Q吸=14%Q放可知，干木材完全燃燒放出的熱量為：
Q放===6×107J；
根據(jù)Q放=mq可知，需要干木柴的質(zhì)量為： m′===5kg。
4．（2019·常州）小明家用鐵皮桶制作簡(jiǎn)易太陽(yáng)能熱水器，替代燃燒木柴的加熱方式，小明觀測(cè)到某日鐵皮桶裝滿水后，經(jīng)過(guò)一天的太陽(yáng)光照，水溫從20℃升高到60℃。已知鐵皮桶的容積為50L，c水=4.2×103J/（kg·℃）， ρ水=1×103kg/m3，問(wèn)：
（1）當(dāng)日桶內(nèi)的水吸收的熱量有多大?
（2）設(shè)用燃燒木柴加熱，木柴完全燃燒釋放熱量的28%被桶內(nèi)水吸收，則當(dāng)日使用該太陽(yáng)能熱水器可節(jié)約多少木柴?（q木=1.2×107J/kg）
【答案】（1）8.4×106J （2）2.5kg
【解析】本題考查了熱量的計(jì)算、熱值、熱效率等知識(shí)點(diǎn)。（1）桶內(nèi)的水吸收的熱量Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg?℃）×1.0×103kg/m3×50×10-3m3×（60℃－20℃）= 8.4×106J；（2）由于木材完全燃燒放出的熱量28%被水吸收，則木材完全燃燒放出的熱量Q放===3×107J，可以節(jié)約的木材質(zhì)量m== =2.5kg
5．（2019·通遼）我國(guó)自主研發(fā)的某品牌汽車進(jìn)行技術(shù)測(cè)試，已知該車在某段長(zhǎng)1.2km的水平路面做勻速直線運(yùn)動(dòng)，用時(shí)40s，汽車在行駛過(guò)程中受到的阻力為400N，汽車在此過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)熱機(jī)效率為48%，汽油的熱值q＝4.6×107J/kg。在該段測(cè)試過(guò)程中：
（1）汽車的功率為多少？
（2）燃燒了多少汽油？（計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù)）
【答案】（1）汽車的功率為1.2×104W（2）燃燒了0.02kg汽油
【解析】（1）已知行駛的路程，汽車勻速行駛時(shí)處于平衡狀態(tài)，受到的牽引力和阻力是一對(duì)平衡力，根據(jù)W＝Fs求出牽引力做的功，根據(jù)P＝求出牽引力的功率；
（2）根據(jù)η＝×100%求出消耗汽油完全燃燒釋放的熱量，利用Q放＝mq求出消耗汽油的質(zhì)量。
解：（1）因汽車勻速行駛時(shí)處于平衡狀態(tài)，受到的牽引力和阻力是一對(duì)平衡力，
所以，此過(guò)程中汽車牽引力做的功：W＝Fs＝fs＝400N×1.2×103m＝4.8×105J，
汽車牽引力做的功率：P＝＝＝1.2×104W；
（2）由η＝×100%可得，消耗汽油完全燃燒釋放的熱量：Q放＝＝＝1×106J，
由Q放＝mq可得，消耗汽油的質(zhì)量：m＝＝≈0.02kg。
6．（2019·廣安）太陽(yáng)能具有環(huán)保、可再生等優(yōu)點(diǎn)，某品牌太陽(yáng)能熱水器在一天的有效照射時(shí)間內(nèi)，將熱水器中質(zhì)量為50kg、初溫為15℃的水升高到55℃。（水的比熱容c水＝4.2×103J/kg?℃）求：
（1）熱水器中水吸收的熱量Q；
（2）若改用焦炭來(lái)加熱這些水，需要完全燃燒多少千克焦炭？（焦炭的熱值q＝3×107J/kg，設(shè)焦炭放出的熱量全部被水吸收）
【答案】（1）熱水器中水吸收的熱量8.4×106J；（2）需要完全燃燒0.28kg焦炭。
【解析】（1）知道水的比熱、質(zhì)量、初溫和末溫，根據(jù)Q＝cm（t－t0）進(jìn)行計(jì)算水吸收的熱量。
（2）知道熱量和熱值，根據(jù)Q放＝mq計(jì)算質(zhì)量。
（1）水吸收的熱量：Q＝cm（t－t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×50kg×（55℃－15℃）＝8.4×106J；
（2）改用焦炭來(lái)加熱這些水，設(shè)焦炭放出的熱量全部被水吸收，
則焦炭燃燒放出的熱量：Q放＝Q＝8.4×106J，
根據(jù)Q放＝mq可得，需要完全燃燒焦炭的質(zhì)量：m′＝＝＝0.28kg。
7．（2019·鎮(zhèn)江）某油電混合動(dòng)力汽車工作原理如圖所示，當(dāng)它以90km/h的速度勻速行駛10min的過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)共同為汽車提供動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)汽車行駛所需的能量E1=3×107J，其中η1=60%來(lái)自于汽油燃燒，而汽油燃燒放出熱量的η2=40%用于驅(qū)動(dòng)汽車行駛和對(duì)蓄電池充電，其中用于充電的能量E2=2×106J。設(shè)汽油在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)完全燃燒，汽油熱值q=5×107J/kg。

（1）當(dāng)該汽車制動(dòng)剎車時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)會(huì)反轉(zhuǎn)為發(fā)電機(jī)給蓄電池充電。電機(jī)發(fā)電的原理是 ，產(chǎn)生的電能是從汽車的 能轉(zhuǎn)化而來(lái)的；
（2）求題述過(guò)程中汽車受到的阻力；
（3）題述過(guò)程中，汽車所消耗汽油的質(zhì)量用m表示。
①求汽車所消耗汽油的質(zhì)量m；
②請(qǐng)將下列表達(dá)式填寫完整：η1 E1= （用q、m 、η2和E2表示）。
【答案】（1）電磁感應(yīng) 機(jī)械 （2）2000N （3）①1kg ②η2qm－E2
【解析】（1）驅(qū)動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)為發(fā)電機(jī)給蓄電池充電，將汽車的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，它的基本原理是電磁感應(yīng)；
（2）汽車牽引力為：F＝＝＝=2000N；
因?yàn)閯蛩傩旭?，所以受力平衡，阻力等于牽引力?000N；
（3）①汽車行駛時(shí)，汽油燃燒放出的熱量為mq，其中只有η2mq用來(lái)行駛和充電,根據(jù)題意，則有η2mq=E1η1+E2，即E1η1 =η2mq－E2，代入數(shù)據(jù)得60%×3×107J=40%×5×107J/kg×m?2×106J解得：m=1kg。
②η1 E1即驅(qū)動(dòng)汽車前進(jìn)消耗的來(lái)自于燃料的能量，燃料燃燒放出的總熱量為：Q=mq ，其中的η2用于驅(qū)動(dòng)汽車行駛和對(duì)蓄電池充電，用于充電的能量為E2，因此用于驅(qū)動(dòng)汽車行駛的能量為η1 E1=η2qm－E2。
8．（2019·云南）太陽(yáng)能是21世紀(jì)重點(diǎn)開(kāi)發(fā)利用的能源之一，如今太陽(yáng)能熱水器已走進(jìn)了千家萬(wàn)戶。如圖，某家庭太陽(yáng)能熱水器接收太陽(yáng)能總有效面積為2m2，1m2面積上1h接收到的太陽(yáng)能平均為2.52×106J，若陽(yáng)光照射該熱水器5h，可以使量為80kg的水溫度升高30℃，[c＝4.2×103J/（kg?℃），q干木柴＝1.2×107J/kg]，求：
（1）水吸收的熱量。
（2）若這些水吸收的熱量全部由燃燒干木柴來(lái)提供，需要完全燃燒多少千克干木柴（假設(shè)干木柴完全燃燒放出的熱量全部被水吸收）。
（3）該太陽(yáng)能熱水器的效率及開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能的優(yōu)點(diǎn)。

【答案】（1）1.344×107J；（2）1.12千克；（3）太陽(yáng)能熱水器的效率約53%；太陽(yáng)能取之不盡用之不竭，屬于可再生能源。
【解析】（1）已知水的比熱容、質(zhì)量和升高的溫度，利用公式Q＝cm△t得到水吸收的熱量；
（2）已知水吸收的熱量全部由燃燒干木柴來(lái)提供和干木柴的熱值，利用公式m＝得到需要完全燃燒的干木柴的質(zhì)量；
（3）已知太陽(yáng)能熱水器的受熱面積、光照時(shí)間和每小時(shí)獲得的熱量，可以得到太陽(yáng)能熱水器每天獲得的太陽(yáng)能；水吸收的熱量與太陽(yáng)能之比是熱水器的效率；
太陽(yáng)能具有取之不盡用之不竭的特點(diǎn)，并且清潔、無(wú)污染。
（1）水吸收的熱量為Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×80kg×30℃＝1.344×107J；
（2）已知Q放＝Q吸＝1.344×107J，
因?yàn)镼放＝mq，所以需要完全燃燒的干木柴的質(zhì)量：m木＝＝＝1.12kg；
（3）每天獲得的太陽(yáng)能為E＝5×2×2.52×106J＝2.52×107J，
太陽(yáng)能熱水器的效率：η＝×100%＝×100%≈53%；
太陽(yáng)能的優(yōu)點(diǎn)是取之不盡用之不竭，屬于可再生能源；清潔無(wú)污染。

9．（2019·攀枝花）攀枝花市被譽(yù)為“陽(yáng)光花城”，陽(yáng)光資源豐富。某同學(xué)將裝有0.35kg、28℃的水的瓶子放在陽(yáng)光照射的水平地面上。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，測(cè)得水溫為38℃．已知水面距瓶底的高度為0.16m，ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg?℃），g取10N/kg。求：
（1）水對(duì)瓶底的壓強(qiáng)；
（2）瓶中的水吸收的熱量。
【答案】（1）1.6×103Pa（2）1.47×104J
【解析】（1）水對(duì)瓶底的壓強(qiáng)：
p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.16m＝1.6×103Pa；
（2）瓶中的水吸收的熱量：
Q吸＝c水m（t－t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×0.35kg×（38℃－28℃）＝1.47×104J。
10．（2019·邵陽(yáng)）如圖所示，一平底熱水壺，其質(zhì)量為0.5kg，內(nèi)底面積為180cm2。有一次小軍同學(xué)用該熱水壺裝了1.5L的水放在水平桌面上，測(cè)得壺中水深15cm，初溫20℃。請(qǐng)你通過(guò)計(jì)算回答：
（1）此時(shí)水和熱水壺的總質(zhì)量是多少？
（2）加熱前水對(duì)壺底的壓強(qiáng)多大？
（3）在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下加熱水至沸騰，水至少要吸收多少熱量？[ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg?℃），g＝10N/kg]

【答案】（1）此時(shí)水和熱水壺的總質(zhì)量是2kg；
（2）加熱前水對(duì)壺底的壓強(qiáng)為1.5×103Pa；
（3）在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下加熱水至沸騰，水至少要吸收5.04×105J熱量。
【解析】（1）已知一滿壺水的體積，根據(jù)m＝ρV求其質(zhì)量；然后求出總質(zhì)量；
（2）根據(jù)p＝ρgh求出水對(duì)壺底的壓強(qiáng)；
（3）1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)是100℃，根據(jù)Q吸＝cm（t－t0）求出水吸收的熱量。
解：（1）水的體積：V水＝1.5L＝1.5×10﹣3m3，
根據(jù)ρ可得水的質(zhì)量：m水＝ρ水V水＝1.0×103kg/m3×1.5×10﹣3m3＝1.5kg；
則水和熱水壺的總質(zhì)量：m＝m壺+m水＝0.5kg+1.5kg＝2kg；
（2）水深h＝15cm＝0.15m，則壺底受到水的壓強(qiáng)：
p＝ρgh＝1×103kg/m3×10N/kg×0.15m＝1.5×103Pa；
（3）1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)是100℃，則水吸收的熱量：
Q吸＝c水m水（t－t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×1.5kg×（100℃－20℃）＝5.04×105J；
11．（2019·聊城）2019年5月6日，聊城首批30輛氫燃料新能源公交車投放使用。氫燃料具有清潔無(wú)污染、效率高等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是22世紀(jì)最理想的能源，[c氫=4.2×107J/（kg?℃）；q氫=1.4×108J/kg）求：
（1）質(zhì)量為0.3kg的氫燃料完全燃燒放出的熱量；
（2）若這些熱量全部被質(zhì)量為200kg，溫度為15℃的水吸收，則水升高的溫度；
（3）某氫能源公交車以140kW的恒定功率做勻速行駛，如果0.3kg的氫燃料完全燃燒獲得熱量的焦耳數(shù)和公交車所做的功相等，則這些熱量能讓該公交車勻速行駛多長(zhǎng)時(shí)間。

【答案】解：（1）0.3kg的氫燃料完全燃燒放出的熱量：
Q=mq=0.3kg×1.4×108J/kg=4.2×107J；
（2）水吸收的熱量：Q吸=Q放=4.2×107J，由Q吸=cm△t得水升高溫度：
△t= = =50℃；
（3）公交車所做的功：W=Q放=4.2×107J，
由P=得公交車行駛時(shí)間：t= = =300s。
答：（1）質(zhì)量為0.3kg的氫燃料完全燃燒放出4.2×107J熱量；
（2）若這些熱量全部被質(zhì)量為200kg，溫度為15℃的水吸收，則水升高50℃；
（3）這些熱量能讓該公交車勻速行駛300s。
【解析】（1）根據(jù)Q=mq求出這些燃料完全燃燒放出的熱量；
（2）根據(jù)Q吸=Q放=cm△t求水升高的溫度；
（3）已知公交車做功，利用功率公式計(jì)算時(shí)間。
12．（2019·盤錦）一輛汽車為某高速公路做通車測(cè)試。汽車以120km/h的速度勻速通過(guò)60km的水平路段，消耗汽油3kg，發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是30%．求：（g取10N/kg，汽油的熱值q＝4.6×107J/kg）
（1）汽車行駛時(shí)間。
（2）汽油完全燃燒釋放的熱量。
（3）汽車牽引力做功的功率。
【答案】（1）0.5h（2）1.38×108J（3）2.3×104W
【解析】（1）由v=可得，汽車通過(guò)這段路程所需的時(shí)間：t＝＝＝0.5h；
（2）汽油完全燃燒釋放的熱量：Q＝mq＝3kg×4.6×107J/kg＝1.38×108J；
（3）由η＝可得，牽引力所做的功：W＝ηQ＝30%×1.38×108J＝4.14×107J；
汽車牽引力做功的功率：P＝＝＝2.3×104W。

13．（2019·安順）如圖所示是一款新型四輪沙灘卡丁車，其滿載時(shí)的質(zhì)量為600kg，每個(gè)車輪與沙灘接觸的面積為500cm2，卡丁車滿載時(shí)在水平沙灘上勻速直線運(yùn)動(dòng)，10min行駛6km，它的發(fā)動(dòng)機(jī)功率恒為11.5kW。
（1）當(dāng)卡丁車滿載并靜止在水平沙灘上時(shí)，它對(duì)沙灘的壓強(qiáng)為多少帕？
（2）此次行駛中卡丁車所受的阻力為多少牛？
（3）該卡丁車以汽油為燃料，若在這次行駛中消耗汽油0.6kg，求該卡丁車汽油機(jī)的效率。（q汽油＝4.6×107J/kg）

【答案】（1）3×104Pa；（2）1.15×103N；（3）25%。
【解析】（1）卡丁車滿載時(shí)的重力：G＝mg＝600kg×10N/kg＝6000N，
卡丁車滿載時(shí)對(duì)地面的壓力：F＝G＝6000N，
受力面積：S＝4×500cm2＝2000cm2＝0.2m2，
卡丁車滿載時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)：p＝＝＝3×104Pa；
（2）卡丁車的行駛速度：v＝＝＝10m/s，
由P＝Fv得牽引力：F牽＝＝＝1.15×103N，
由于車勻速行駛，牽引力與阻力是一對(duì)平衡力，則卡丁車所受的阻力：
f＝F牽＝1.15×103N；
（3）卡丁車汽油機(jī)的效率：
η＝×100%＝×100%＝×100%＝25%。
答：（1）當(dāng)卡丁車滿載并靜止在水平沙灘上時(shí)，它對(duì)沙灘的壓強(qiáng)為3×104Pa；
（2）此次行駛中卡丁車所受的阻力為1.15×103N；
（3）該卡丁車以汽油為燃料，若在這次行駛中消耗汽油06kg，卡丁車汽油機(jī)的效率為25%。
14．（2019·撫順）如圖所示為一款雪地摩托車，空車質(zhì)量為90kg。求：（燃油的熱值取q＝4.0×107J/kg，g取10N/kg）
（1）雪地車載著質(zhì)量為50kg的人靜止在水平地面上，雪地車與地面接觸的總面積為20dm2，雪地車對(duì)地面的壓強(qiáng)是多少？
（2）雪地車以36km/h的速度在水平地面勻速直線行駛，輸出功率為8kW，則雪地車所受阻力是多少？
（3）若雪地車以8kW的輸出功率行駛2h，消耗了3.6kg燃油，則雪地車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是多少？

【答案】（1）7×103Pa（2）800N（3）40%
【解析】（1）空車質(zhì)量為90kg，雪地車載著質(zhì)量為50kg的人靜止在水平地面上，總質(zhì)量m＝90kg+50kg＝140kg，
靜止時(shí)對(duì)水平地面的壓力：F＝G＝mg＝140kg×10N/kg＝1400N，
靜止時(shí)對(duì)水平地面的壓強(qiáng)：p＝＝＝7×103Pa；
（2）該雪地車以36km/h的速度勻速行駛：v＝36km/h＝36×m/s＝10m/s，
根據(jù)P＝＝＝Fv可得，所受阻力：f＝F牽＝＝＝800N；
（3）由P＝可得，該車以8kW的輸出功率行駛2h所做的功：
W＝Pt′＝8×103W×2×3600s＝5.76×107J，
汽油完全燃燒放出的熱量：Q放＝mq＝3.6kg×4×107J/kg＝1.44×108J，
則雪地車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率：η＝＝＝40%。
15．（2019·青海）一輛以天燃?xì)鉃槿剂系墓黄囐|(zhì)量為16000kg，輪胎與地面的總接觸面積為400cm2 。某次行駛過(guò)程中，搭載的人員及物品共2000kg，所受阻力為車總重的0.01 倍，40s內(nèi)勻速直線行駛了400m ，共消耗天燃?xì)?.025kg （天燃?xì)馔耆紵?，其熱值?.4×107J/kg）。針對(duì)此次行駛過(guò)程，求：
（1）汽車對(duì)地面的壓強(qiáng)；
（2）汽車的功率；
（3）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。
【答案】（1）4.5×106Pa（2）1.8×104W（3）45%。
【解析】（1）汽車總質(zhì)量：m總＝16000kg+2000kg＝18000kg，
總重力：G總＝m總g＝18000kg×10N/kg＝1.8×105N，
對(duì)地面的壓力：F＝G總＝1.8×105N，
受力面積S＝400cm2＝0.04m2，
對(duì)地面的壓強(qiáng)：p＝＝＝4.5×106Pa；
（2）因?yàn)槠噭蛩僦本€行駛，
汽車的牽引力：F＝f＝0.01G總＝0.01×1.8×105N＝1800N，
牽引力做的功：W＝Fs＝1800N×400m＝7.2×105J，
牽引力做功功率：P＝＝＝1.8×104W；
（3）0.025kg天然氣完全燃燒放出的熱量：
Q＝mq＝0.025kg×6.4×107J/kg＝1.6×106J，
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率：η＝＝×100%＝45%。
16．（2019·威海）小明家有一艘玻璃鋼海釣船，底部平直，其參數(shù)如表所示（柴油熱值q＝4.3×107J/kg，g＝10N/kg）。
長(zhǎng)度
4.3m
寬度
1.55m
高度
0.6m
空船質(zhì)量
300kg
最大載重
1000kg
核載人數(shù)
6人
柴油發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率
40kW
最大安全行駛速度
6m/s
（1）不出海時(shí)，空船放置在水平沙灘上，船底與沙灘的接觸面積為2m2，求船對(duì)沙灘的壓強(qiáng)。
（2）小明一家人某次出海釣魚，人員和釣魚裝備共300kg，船勻速直線行駛4.3km，船受到的阻力為總重力的0.5倍，發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出功率為12kW、消耗柴油1kg（假設(shè)柴油完全燃燒）。求：船行駛的速度和發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。
【答案】（1）1.5×103pa（2）30%。
【解析】解：（1）空船的重力：G＝mg＝300kg×10N/kg＝3000N；
船對(duì)沙灘的壓力等于自身的重力：F＝G＝3000N；
船對(duì)沙灘的壓強(qiáng)：p＝＝＝1.5×103Pa；
（2）①人員和釣魚裝備及船的總質(zhì)量為：m＝300kg+300kg＝600kg；
船受到的阻力為總重力的0.5倍，船勻速直線行駛，根據(jù)二力平衡：
f＝F1＝0.5G總＝0.5×600kg×10N/kg＝3000N，
P＝＝＝Fv，v＝＝＝4m/s；
做的有用功：W有＝F1s＝3000N×4300m＝1.29×107J；
消耗柴油1kg釋放的能量：Q＝mq＝1kg×4.3×107J/kg＝4.3×107J；
發(fā)動(dòng)機(jī)的效率：η＝＝＝30%。
17．（2019·營(yíng)口）我國(guó)05兩棲主戰(zhàn)坦克是世界上水上速度最快、最先進(jìn)的兩棲突擊車，該坦克質(zhì)量達(dá)3×104kg，發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率是7.2×105W。（柴油的熱值取4.0×107J/kg，g＝10N/kg）求：
（1）若該坦克靜止在水平地面上時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)是6×104Pa，則履帶與地面的接觸面積是多少？
（2）某次執(zhí)行任務(wù)時(shí)，該坦克在平直公路上以最大功率勻速行駛3000m用時(shí)300s，則行駛過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力是多少？
（3）在上述行駛過(guò)程中共消耗15kg柴油，則發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是多少？
【答案】（1）5m2（2）7.2×104N（3）36%。
【解析】解：（1）坦克對(duì)地面的壓力：F壓＝G＝mg＝3×104kg×10N/kg＝3×105N，
由p＝得坦克與地面的接觸面積：S＝ ＝= 5m2；
（2）坦克勻速行駛速度：v= ==10m/s，
由P＝ ＝= Fv可得牽引力：F＝ ＝=7.2×104N；
（3）在上述行駛過(guò)程中坦克做的有用功：W＝Pt＝7.2×105W×300s＝2.16×108J，
柴油完全燃燒發(fā)出的熱量：Q放＝m油q＝15kg×4.0×107J/kg＝6×108J，
發(fā)動(dòng)機(jī)的效率：η＝ ＝＝36%。
答：（1）履帶與地面的接觸面積是5m2；
（2）行駛過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力是7.2×104N；
（3）在上述行駛過(guò)程中共消耗15kg柴油，則發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是36%。
18．（2019·遼陽(yáng)）如圖是新概念卵形汽車Pivo，車與人的總質(zhì)量為800kg，靜止在水平地面上時(shí)，對(duì)水平地面的壓強(qiáng)為8×104Pa，最高時(shí)速可達(dá)180km/h。求：
（1）該車靜止在水平地面上時(shí)與地面的總接觸面積是多大？
（2）若該車以最高時(shí)速沿平直公路進(jìn)行測(cè)試，勻速前進(jìn)時(shí)的阻力是人車總重的0.2倍，則此時(shí)該車牽引力的功率為多少？
（3）在測(cè)試中，該車以最高時(shí)速在平直公路上勻速前進(jìn)23km所消耗的電能與完全燃燒1kg汽油所釋放的能量相同，則該車的效率為多少？（q汽油＝4.6×107J/kg，g取10N/kg）

【答案】（1）0.1m2；（2）8×104W（3）80%
【解析】（1）該車靜止在水平地面上時(shí)，對(duì)地面的壓力：
F壓＝G＝mg＝800kg×10N/kg＝8000N，
由p＝可得，汽車與地面的總接觸面積：S＝＝＝0.1m2；
（2）因汽車勻速行駛時(shí)處于平衡狀態(tài)，受到的牽引力和阻力是一對(duì)平衡力，
所以，汽車受到的牽引力：F＝f＝0.2G＝0.2×8000N＝1600N，
汽車行駛的速度：v＝180km/h＝50m/s，
則此時(shí)該車牽引力的功率：P＝＝＝Fv＝1600N×50m/s＝8×104W；
（3）該車以最高時(shí)速在平直公路上勻速前進(jìn)23km時(shí)，牽引力做的功：
W＝Fs＝1600N×23×103m＝3.68×107J，
消耗的電能：W電＝Q放＝m′q汽油＝1kg×4.6×107J/kg＝4.6×107J，
則該車的效率：η＝×100%＝×100%＝80%。
19．（2019·揚(yáng)州）閱讀短文，回答問(wèn)題。
水陸兩棲飛機(jī)“鯤龍”AG600
2018年10月20日，國(guó)產(chǎn)大型水陸兩棲飛機(jī)“鯤龍”AG600成功實(shí)現(xiàn)水上起降，如圖所示。AG600裝有4臺(tái)國(guó)產(chǎn)WJ6渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)，是國(guó)家為滿足森林滅火和水上救援的迫切需要，研制的大型特種用途民用飛機(jī)，既能在陸地上起降，又能在水面上起降，是一艘會(huì)飛的船。

飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率和推進(jìn)效率是反映飛機(jī)性能的重要指標(biāo)。發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率是指發(fā)動(dòng)機(jī)獲得的機(jī)械能與燃料完全燃燒產(chǎn)生的內(nèi)能之比，推進(jìn)效率是指發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞給飛機(jī)的推進(jìn)功（推力所做的功）與獲得的機(jī)械能之比。
飛機(jī)的部分參數(shù)如下表所示：
WJ6發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)量
4臺(tái)
最大起飛質(zhì)量
53.5t
最大巡航速度
500km／h
發(fā)動(dòng)機(jī)巡航推力
4.6×104N
發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率
40％
發(fā)動(dòng)機(jī)的推進(jìn)效率
……
（1）“鯤龍”AG600在水面降落的過(guò)程中，重力勢(shì)能＿＿＿＿，動(dòng)能＿＿＿＿。
（2）機(jī)翼外形做成了上凸下平的流線型是利用了＿＿＿＿的原理，從而產(chǎn)生較大的升力。
（3）AG600以最大速度滿載巡航2h，消耗燃油5000kg，燃油完全燃燒獲得的內(nèi)能是＿＿＿＿J，此過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)的推進(jìn)效率為＿＿＿＿。（燃油的熱值為q=4.6×107J／kg）
（4）觀看“鯤龍”AG600在水面上起降后，小明發(fā)現(xiàn)“鯤龍”AG600與普通飛機(jī)不同，機(jī)身下部制成“V”形，除了能減小阻力外，這樣設(shè)計(jì)的目的還有＿＿＿＿＿＿＿＿。
【答案】（1）減??；減??；（2）流體流速越大，壓強(qiáng)越??；（3）2.3×1011；50%；（4）增大浮力。（答案合理即可）
【解析】降落過(guò)程中高度降低，速度減小，則重力勢(shì)能及動(dòng)能均減小；機(jī)翼外形做成了上凸下平的流線型是利用了流體流速越大，壓強(qiáng)越小的原理；
Q放＝mq=5000kg×4.6×107J／kg=2.3×1011J
s=vt=500km/h×2h=1000km=1×106m，W=Fs=4.6×104N×1×106m=4.6×1010J
η＝＝=50%；下部制成“V”形，增大體積，由此增大排水體積，從而增大浮力。

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