? 專題16 能內(nèi)計(jì)算壓軸培優(yōu)專題訓(xùn)練（解析版）

1．小華同學(xué)家原來是用液化石油氣燒水的，最近家里剛買了一臺(tái)太陽能熱水器，小華閱讀說明書了解到，這臺(tái)太陽能熱水器在晴好天氣時(shí)，平均每天可將100kg水溫度從15℃升高到65℃。[液化石油氣的熱值為7.0×107J/kg，水的比熱容是4.2×103J/（kg?℃）]
（1）這臺(tái)熱水器中的水平均每天吸收多少熱量？
（2）若液化石油氣燃燒時(shí)放出熱量的60%被水吸收，改用太陽能熱水器后，平均每天可節(jié)省液化石油氣多少千克？
【解答】解：（1）水吸收的熱量：
Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×100kg×（65℃﹣15℃）＝2.1×107J；
（2）由η＝得，
液化石油氣完全燃燒時(shí)放出熱量：
Q放＝＝＝3.5×107J，
由Q放＝mq得，
節(jié)約液化石油氣的質(zhì)量：
m氣＝＝＝0.5kg。
答：（1）這臺(tái)熱水器中的水平均每天吸收2.1×107J熱量；
（2）平均每天可節(jié)省液化石油氣0.5kg。
2．為了探究某物質(zhì)在固態(tài)和液態(tài)時(shí)的吸熱能力，小芳同學(xué)用酒精燈（火焰大小保持不變）均勻加熱0.4kg該種固體，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制出的圖線如圖所示。通過查閱資料已知該物質(zhì)液態(tài)（BC階段）時(shí)的比熱容為3×103J/（kg?℃）。
（1）該物質(zhì)在B點(diǎn)時(shí)的內(nèi)能　大于?。ù笥?小于/等于）在A點(diǎn)時(shí)的內(nèi)能；
（2）求該物質(zhì)在BC段共吸收了多少熱量？經(jīng)測(cè)量BC階段消耗熱值為3.0×107J/kg的酒精10g（酒精完全燃燒），求在BC階段的熱轉(zhuǎn)化效率為多大？
（3）該物質(zhì)在固態(tài)（OA階段）時(shí)的比熱容為多大？

【解答】解：
（1）該物質(zhì)在熔化過程中吸收熱量、溫度不變，是晶體，因此該物質(zhì)在B點(diǎn)時(shí)的內(nèi)能大于在A點(diǎn)時(shí)的內(nèi)能；
（2）由圖象知，在第6min水的溫度為50℃，在第10min的溫度為90℃，
則該物質(zhì)在BC段吸收的熱量為：Q吸＝cm△t＝3×103J/（kg?℃）×0.4kg×（90℃﹣50℃）＝4.8×104J；
10g酒精完全燃燒放出的燃料為：Q總＝mq酒精＝0.01kg×3.0×107J/kg＝3×105J，
則η＝＝×100%＝16%；
（3）物質(zhì)從O到A用時(shí)2min，從A到B用時(shí)4min，物質(zhì)在固態(tài)（OA階段）時(shí)吸收的熱量等于BC段吸熱的一半，所以物質(zhì)在固態(tài)（OA階段）時(shí)吸收的熱量Q吸′＝Q吸＝×4.8×104J＝2.4×104J，
由Q吸＝cm△t可得：
c＝＝＝1.5×103J/（kg?℃）。
故答案為：（1）大于；（2）該物質(zhì)在BC段共吸收了J4.8×104J的熱量？在BC階段的熱轉(zhuǎn)化效率為16%；
（3）該物質(zhì)在固態(tài)（OA階段）時(shí)的比熱容為1.5×103J/（kg?℃）。
3．在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，質(zhì)量為500g，初溫為20℃的水吸收1.89×105J的熱量，求水升高的溫度。（c水＝4.2×103J/（kg?℃））
【解答】解：
由Q吸＝cm△t可得水吸熱后升高的溫度：
△t＝＝＝90℃，
水的初溫t0＝20℃，末溫t＝20℃+90℃＝110℃，
在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的沸點(diǎn)為100℃，
水沸騰后溫度不再升高，則水的溫度會(huì)升高到100℃。
則水實(shí)際升高的溫度為100℃﹣20℃＝80℃。
答：水升高的溫度為80℃。
4．在一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，質(zhì)量為2kg溫度是30℃的水吸收了6.72×105J的熱量后，其溫度為多少℃？水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃）
【解答】解：
由Q吸＝cm△t得，理論上水溫度變化量：
△t＝＝＝80℃，
水的終溫：t＝△t+t0＝80℃+30℃＝110℃，
在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的沸點(diǎn)為100℃，水的溫度可以升高到100℃。
答：水的溫度為100℃。
5．在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)氣壓下，某熱水器內(nèi)盛有42℃的水10kg，吸收了2.52×106J的熱量后，這些水的溫度能升高到多少攝氏度？[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]。
【解答】解：
由Q吸＝cm△t可得水吸熱后升高的溫度：
△t＝＝＝60℃，
水的初溫t0＝42℃，末溫t＝60℃+42℃＝102℃，
在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的沸點(diǎn)為100℃，
水沸騰后溫度不再升高，則水的溫度會(huì)升高到100℃。
答：這些水的溫度能升高到100℃。
6．用同一酒精燈完成冰熔化實(shí)驗(yàn)，其溫度﹣時(shí)間圖象如圖所示。冰的質(zhì)量為100g，已知ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg?℃），不考慮對(duì)水加熱時(shí)質(zhì)量的變化。求：
（1）冰完全熔化后水的體積；
（2）從18min到22min的時(shí)間段內(nèi)，水吸收的熱量；
（3）冰的比熱容。

【解答】解：
（1）冰完全熔化為水，質(zhì)量不變，則m水＝m冰＝100g；
ρ水＝1.0×103kg/m3＝1g/cm3，
由ρ＝可得，冰完全熔化后水的體積：
V水＝＝＝100cm3；
（2）由圖象可知，18min到22min的時(shí)間段內(nèi)水的溫度由0℃升高到10℃，則△t水＝10℃；
則水吸收的熱量：Q水吸＝c水m水△t水＝4.2×103J/（kg?℃）×0.1kg×10℃＝4.2×103J。
（3）由圖象可知，給水加熱的時(shí)間為22min﹣18min＝4min，冰的熔化過程用時(shí)為2min，其加熱時(shí)間為給水加熱時(shí)間的一半；
用同一酒精燈完成冰熔化實(shí)驗(yàn)，相同時(shí)間內(nèi)物質(zhì)吸收的熱量相同，
則冰吸收的熱量：Q冰吸＝Q水吸＝×4.2×103J＝2.1×103J；
由圖象可知，冰在熔化過程，冰升高的溫度△t冰＝10℃；
由Q吸＝cm△t可得，冰的比熱容：
c冰＝＝＝2.1×103J/（kg?℃）。
答：（1）冰完全熔化后水的體積為100cm3；
（2）從18min到22min的時(shí)間段內(nèi)，水吸收的熱量為4.2×103J；
（3）冰的比熱容為2.1×103J/（kg?℃）。

7．小星用燃?xì)庠顚①|(zhì)量為2kg，溫度為25℃的水加熱到100℃，則水需要吸收多少熱量？該燃?xì)庠畹臒嵝适?5%，則加熱這些水需要燃?xì)舛嗌賛3？（水的比熱容是4.2×103J/（kg?℃），燃?xì)獾臒嶂凳?.5×107J/m3）
【解答】解：（1）水吸收的熱量：
Q吸＝cm水△t＝4.2×103J/（kg?℃）×2kg×（100℃﹣25℃）＝6.3×105J；
（2）由Q放＝可得，燃?xì)馔耆紵懦龅臒崃繛椋?br /> Q放＝＝＝2.52×106J，
由Q放＝V燃?xì)鈗，q＝4.5×107J/kg，
可得，燃?xì)獾馁|(zhì)量為：
V燃?xì)猓剑剑?.056m3。
答：（1）水需要吸收的熱量為6.3×105J；
（2）加熱這些水需要0.056m3的燃?xì)狻?br /> 8．現(xiàn)代社會(huì)，“變廢為寶”已成為節(jié)約能源的重要途徑，例如“填埋”和“焚燒”垃圾都可發(fā)電，這樣既處理了垃圾，又起到了節(jié)能減排的效果。經(jīng)研究表明每焚燒1t垃圾可發(fā)電8.1×108J．請(qǐng)同學(xué)們計(jì)算一下1t垃圾發(fā)電產(chǎn)生的這些能量
（1）相當(dāng)于完全燃燒多少kg的汽油放出的熱量？（汽油的熱值q＝3×107J/kg）
（2）可使效率為30%的汽車勻速前進(jìn)多少km？（汽車勻速前進(jìn)受到的摩擦力f＝648N）
（3）如果這些能量全部被水吸收，可將多少kg50℃的水燒開？
[c水＝4.2×103J/（kg?℃），在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下；結(jié)果保留整數(shù)]。
【解答】解：
（1）由題知，汽油完全燃燒放出的熱量：Q放＝W電＝8.1×108J，
由Q放＝mq可得，汽油的質(zhì)量：
m＝＝＝27kg；
（2）汽車勻速前進(jìn)，F(xiàn)＝f＝648N，
由題知，牽引力所做的功：W＝30%×Q放＝30%×8.1×108J＝2.43×108J，
由W＝Fs可得，汽車勻速前進(jìn)的距離：
s＝＝＝375000m＝375km；
（3）由題知，垃圾燃燒產(chǎn)生的能量全部被水吸收，即Q吸＝Q放＝8.1×108J，
由Q吸＝cm水（t﹣t0）可得，燒開水的質(zhì)量：
m水＝＝≈3.86×103kg。
答：（1）相當(dāng)于完全燃燒27kg的汽油；
（2）可供汽車勻速前進(jìn)375km；
（3）能把3.86×103kg的50℃的水燒開。
9．煤、石油、天然氣的過量開采使人類面臨能源危機(jī)，東北某縣在冬季利用地?zé)崮転橛脩羧∨?。有一口自噴狀態(tài)地?zé)峋鏊疁囟葹?0℃，出水流量為100m3/h。
（1）求每小時(shí)流出的地?zé)崴疁囟冉档偷?0℃，所放出的熱量。
（2）這些熱量如果用焦煤蒸汽鍋爐供熱，且鍋爐的熱效率為90%，則利用上述地?zé)崮芄┡惶炜梢怨?jié)約多少焦煤？[ρ水＝1.0×103kg/m3，q焦煤＝2.9×107J/kg]。

【解答】解：
（1）已知出水流量為100m3/h，
由ρ＝得每小時(shí)流出水的質(zhì)量：
m＝ρV＝1.0×103kg/m3×100m3＝1×105kg，
水放出的熱量：
Q水放＝cm水△t＝4.2×103J/（kg?℃）×1×105kg×（90℃﹣50℃）＝1.68×1010J。
（2）這些熱量如果用焦煤蒸汽鍋爐供熱，則Q有用＝Q水放＝1.68×1010J，
由η＝得焦煤完全燃燒放出的熱量：
Q放＝＝≈1.9×1010J，
由Q放＝mq得需要焦煤的質(zhì)量：
m煤＝＝≈655.2kg，
一天節(jié)約焦煤：
m總＝655.2kg×24＝15724.8kg。
答：（1）每小時(shí)流出的地?zé)崴疁囟冉档偷?0℃，所放出的熱量為1.68×1010J。
（2）這些熱量如果用焦煤蒸汽鍋爐供熱，且鍋爐的熱效率為90%，則利用上述地?zé)崮芄┡惶炜梢怨?jié)約15724.8kg。
10．煤、石油、天然氣的過量開采使人類面臨能源危機(jī)。某縣在冬季利用地?zé)崮転橛脩羧∨??？h內(nèi)有一口自噴狀態(tài)地?zé)峋鏊疁囟葹?0℃，出水流量為150m3/h。
（1）每小時(shí)流出的水是多少kg？
（2）求每小時(shí)流出的地?zé)崴疁囟冉档偷?0℃，所放出的熱量。
（3）這些熱量如果用天然氣蒸汽鍋爐供熱，且天然氣蒸汽鍋爐的熱效率為90%，則利用上述地?zé)崮芄┡恍r(shí)可以節(jié)約多少天然氣？[ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg?℃），天然氣的熱值為4×107J/m3]
【解答】解：（1）出水流量為150m3/h，
由ρ＝得：水的質(zhì)量m＝ρV＝1.0×103kg/m3×150m3＝1.5×105kg，
（2）水放出的熱量Q水放＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×1.5×105kg×（90℃﹣50℃）＝2.52×1010J；
（3）這些熱量如果用天然氣蒸汽鍋爐供熱，則Q有用＝Q水放＝2.52×1010J，
由η＝得：
天然氣需要放出的熱量Q放＝＝＝2.8×1010J，
由Q放＝Vq得：天然氣的體積V＝＝＝700m3。
答：（1）每小時(shí)流出的水是1.5×105kg；
（2）每小時(shí)流出的地?zé)崴疁囟冉档偷?0℃所放出的熱量為2.52×1010J；
（3）利用上述地?zé)崮芄┡恍r(shí)可以節(jié)約700m3的天然氣。
11．某縣在冬季利用地?zé)崮転橛脩羧∨??？h內(nèi)有一口自噴狀態(tài)地?zé)峋?，出水溫度?0℃，每小時(shí)出水量為150m3．求：
（1）每小時(shí)流出的地?zé)崴疁囟冉档偷?0℃，所放出的熱量是多少？
（2）這些熱量如果用天然氣蒸汽鍋爐供熱，且天然氣蒸汽鍋爐的熱效率為90%，天然氣放出的熱量為多少？
（3）需完全燃燒天然氣的體積為多少？（ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg?℃），天然氣的熱值為4×107J/m3）
【解答】解：（1）每小時(shí)出水量為150m3，由ρ＝得，水的質(zhì)量：
m＝ρV＝1.0×103kg/m3×150m3＝1.5×105kg，
水放出的熱量：
Q放＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×1.5×105kg×（90℃﹣50℃）＝2.52×1010J；
（2）由η＝得，天然氣需要放出的熱量：
Q總＝＝＝2.8×1010J；
（3）由Q放＝Vq得，天然氣的體積：
V＝＝＝700m3。
答：（1）每小時(shí)流出的地?zé)崴疁囟冉档偷?0℃所放出的熱量為2.52×1010J；
（2）天然氣放出的熱量為2.8×1010J；
（3）需完全燃燒天然氣700m3的天然氣。
12．如圖甲所示，A、B是兩個(gè)底部裝有完全相同的加熱器的容器，加熱器產(chǎn)生的熱量90%可以被容器中的液體吸收，已知加熱器每秒鐘放出熱量1000J．現(xiàn)將甲、乙兩種液體分別倒入A、B杯中，其中甲液體的質(zhì)量為200g；讓兩個(gè)加熱器同時(shí)開始工作，60s后停止加熱，然后立即將比熱容為0.2×103J/（kg?℃）的合金球迅速放入乙液體中（從球放入到達(dá)到熱平衡不計(jì)熱損失），它們的溫度隨時(shí)間變化圖象如圖乙所示（部分圖象未畫出）。
（1）加熱60s時(shí)，乙液體吸收的熱量為多少；
（2）甲液體的比熱容為多少；
（3）合金球的質(zhì)量為多少？
【解答】解：（1）已知加熱器每秒鐘放出熱量1000J，
則加熱60s時(shí)，加熱器放出熱量：Q放＝1000J/s×60s＝6×104J；
根據(jù)題意可知，乙液體吸收的熱量：
Q乙吸＝Q放×90%＝6×104J×90%＝5.4×104J；
（2）由乙圖可知，加熱20s時(shí)，甲液體的溫度從10℃升高到40℃，
由題意可知，甲液體在20s內(nèi)吸收的熱量：
Q甲吸＝Q放′×90%＝1000J/s×20s×90%＝1.8×104J；
根據(jù)Q吸＝cm（t﹣t0）可得，甲液體的比熱容：
c甲＝＝＝3×103J/（kg?℃）；
（3）由乙圖可知，加熱60s時(shí)，乙液體的溫度從10℃升高到60℃，
則加熱60s乙液體升高的溫度：△t乙升＝60℃﹣10℃＝50℃，
加熱60s乙液體吸收的熱量：Q乙吸＝c乙m乙△t乙升﹣﹣﹣﹣﹣﹣①；
合金球放入乙液體后，乙液體的溫度從60℃降低到40℃，
則乙液體放熱時(shí)降低的溫度：△t乙降＝60℃﹣40℃＝20℃；
合金球放入乙液體后，乙液體放出的熱量：Q乙放＝c乙m乙△t乙降﹣﹣﹣﹣﹣﹣②；、
則兩過程中乙液體放出的熱量與其吸收的熱量的比值：
＝＝＝＝；
所以，Q乙放＝Q乙吸＝×5.4×104J＝2.16×104J；
從球放入到達(dá)到熱平衡不計(jì)熱損失，則Q球吸＝Q乙放＝2.16×104J，
由圖象可知，合金球放入乙液體后，合金球的溫度從20℃升高到40℃，
則合金球升高的溫度：△t球升＝40℃﹣20℃＝20℃，
由Q吸＝cm△t可得，合金球的質(zhì)量：
m球＝＝＝5.4kg。
答：（1）加熱60s時(shí)，乙液體吸收的熱量5.4×104J；
（2）甲液體的比熱容為3×103J/（kg?℃）；
（3）合金球的質(zhì)量為5.4kg。

13．某家庭用的燃?xì)鉄崴?，?0kg的水從10℃加熱到60℃，完全燃燒了0.21m3的煤氣。已知水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃），煤氣的熱值為4×107J/m3．試求：
（1）煤氣完全燃燒放出的熱量是多少？
（2）水吸收的熱量是多少？該熱水器燒水的效率是多少？
（3）如果完全燃燒0.21m3天然氣放出的熱量的70%用來對(duì)小轎車做功，以1000N的動(dòng)力進(jìn)行牽引，可使轎車行駛多遠(yuǎn)？（天然氣的熱值為3.2×107J/m3。）
【解答】解：
（1）0.21m3煤氣完全燃燒放出的熱量：
Q放＝Vq＝0.21m3×4×107J/m3＝8.4×106J；
（2）水吸收的熱量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×20kg×（60℃﹣10℃）＝4.2×106J；
該熱水器燒水的效率：
η＝＝×100%＝50%；
（3）0.21m3天然氣完全燃燒放出的熱量：
Q放＝Vq＝0.21m3×3.2×107J/m3＝6.72×106J；
根據(jù)η＝可知小轎車做功：
W＝ηQ放＝70%×6.72×106J＝4.704×106J；
根據(jù)W＝Fs可知轎車行駛的距離為：
s＝＝＝4704m。
答：（1）煤氣完全燃燒放出的熱量是8.4×106J；
（2）水吸收的熱量是4.2×106J；該熱水器燒水的效率是50%；
（3）轎車行駛的距離為4704m。
14．現(xiàn)有一壺水要燒開需要吸收1.38×108J的熱量，若不計(jì)熱量損失（即：Q吸＝Q放），需要完全燃燒多少克煤油？（煤油的燃燒值是4.6×107焦/千克）；若實(shí)際燃燒了5千克的煤油，則這5千克的煤油完全燃燒放出了多少焦的熱量？該煤油爐的效率是多少？
【解答】解：
（1）由Q放＝mq可得需要完全燃燒煤油的質(zhì)量：
m＝＝＝3kg＝3000g；
（2）5kg煤油完全燃燒放出的熱量：
Q放＝m1q＝5kg×4.6×107J/kg＝2.3×108J，
該煤油爐的效率η＝＝×100%＝60%。
答：需要完全燃燒3000克煤油；5千克的煤油完全燃燒放出的熱量為2.3×108J；該煤油爐的效率是60%。
15．小王家用燃?xì)庠顭?，燃?.5kg的煤氣，使50kg的水從20℃升高到70℃，煤氣的熱值為4.2×107J/kg．求：
（1）0.5kg煤氣完全燃燒放出的熱量；
（2）水吸收的熱量；
（3）燃?xì)庠顭男剩?br /> （4）若小王家改用熱值為8.4×107J/m3的天然氣燒水，且燃?xì)庠畲藭r(shí)燒水時(shí)的效率為25%，那么把5kg、20℃水加熱到沸騰需要消耗多少m3天然氣？（1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）
【解答】解：
（1）0.5kg煤氣完全燃燒放出的熱量：
Q放＝mq＝0.5kg×4.2×107J/kg＝2.1×107J；
（2）水吸收的熱量：
Q吸＝cm′（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×50kg×（70℃﹣20℃）＝1.05×107J；
（3）燃?xì)庠顭男剩?br /> η＝＝×100%＝50%；
（4）水需要吸收的熱量：
Q吸＝cm″（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×5kg×（100℃﹣20℃）＝1.68×106J，
由Q＝Vq和η＝可得，需要消耗的天然氣：
V＝＝＝＝0.08m3。
答：
（1）0.5千克煤氣完全燃燒放出的熱量是2.1×107J；
（2）水吸收的熱量是1.05×107J；
（3）燃?xì)庠顭男适?0%；
（4）需要消耗0.08m3的天然氣。
16．完全燃燒0.07kg的焦炭所放出的熱量有60%被質(zhì)量為5kg的水吸收，當(dāng)時(shí)氣壓為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。已知c水＝4.2×103J/（kg?℃），q焦炭＝3.0×107J/kg，求：
（1）完全燃燒0.07kg 的焦炭所放出的熱量
（2）水所吸收的熱量
（3）若水的初溫為50℃，吸收這些熱量后，水的溫度升高到多少？
【解答】解：
（1）0.07kg 焦炭完全燃燒釋放的熱量：
Q放＝qm＝3×107J/kg×0.07kg＝2.1×106J；
（2）由η＝得，
水吸收的熱量：Q＝ηQ放＝2.1×106J×60%＝1.26×106J；
（3）由Q＝cm△t得水升高的溫度：
△t＝＝＝60℃。
水的末溫t＝△t+t0＝50℃+60℃＝110℃，
由于1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的沸點(diǎn)是100℃，且沸騰后吸熱溫度不變，故水的溫度只能升高到100℃。
答：（1）焦炭完全燃燒放出的熱量是2.1×106J；
（2）水吸收的熱量是1.26×106J；
（3）若水的初始溫度是50℃，那么水吸收了這些熱量后溫度將升高到100℃。
17．2017年5月18日，中國科學(xué)家首次在南海試采可燃冰取得圓滿成功，實(shí)現(xiàn)了我國天然氣水合物開發(fā)的歷史性突破?？扇急鍧崯o污染，儲(chǔ)量巨大，是一種非常理想的新型能源。可燃冰的熱值很大，是天然氣熱值的10倍以上，若按15倍計(jì)算。[c水＝4.2×103J/（kg?℃），天然氣的熱值q＝7.0×107J/m3]求：
（1）體積為0.01m3的可燃冰完全燃燒放出的熱量為多少？
（2）若這些熱量的90%被質(zhì)量為100kg的水吸收，則水升高的溫度是多少？
（3）說出可燃冰有哪些優(yōu)點(diǎn)？
【解答】解：
（1）由題意可得，可燃冰的熱值：q可燃冰＝15q天然氣＝15×7.0×107J/m3＝1.05×109J/m3；
0.01m3“可燃冰”完全燃燒放出的熱量：Q放＝Vq可燃冰＝0.01m3×1.05×109J/m3＝1.05×107J；
（2）由公式η＝可得，
被水吸收的熱量：
Q吸＝ηQ放＝90%×1.05×107J＝9.45×106J；
由Q吸＝cm△t可得，水升高的溫度：
△t＝＝＝22.5℃；
（3）可燃冰具有清潔無污染、熱值大，能直接點(diǎn)燃等優(yōu)點(diǎn)。
答：
（1）0.1kg“可燃冰”完全燃燒放出的熱量為1.05×107J；
（2）水升高度的溫度是22.5℃；
（3）可燃冰具有清潔無污染、熱值大，能直接點(diǎn)燃等優(yōu)點(diǎn)。
18．天然氣是一種清潔燃料。很多出租車已使用天然氣來代替燃油，某出租車在一段時(shí)間內(nèi)消耗了500g天然氣。求：
（1）這些天然氣完全燃燒，可放出多少J的熱量？
（2）若這些熱量30%用來做有用功，可使?fàn)恳?×103N的出租車勻速運(yùn)動(dòng)多少m？
（3）若用這些熱量來加熱水，可使質(zhì)量50kg的水由20℃升高到100℃，則此次燒水的效率是多少？（天然氣的熱值為4.4×107J/kg，c水＝4.2×103J/（kg?℃））
【解答】解：
（1）消耗500g天然氣釋放的熱量：
Q放＝mq＝0.5kg×4.4×107J/kg＝2.2×107J；
（2）由題知，轉(zhuǎn)化為的有用功：
W有用＝Q放×30%＝2.2×107J×30%＝6.6×106J，
由W有用＝Fs得行駛的路程：
s＝＝＝1320m；
（3）水吸收的熱量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×50kg×（100℃﹣20℃）＝1.68×107J，
此次燒水的效率為：η＝＝×100%≈76.4%。
答：
（1）這些天然氣完全燃燒，可放出的熱量為2.2×107J；
（2）若這些熱量30%用來做有用功，可使?fàn)恳?×103N的出租車勻速運(yùn)動(dòng)1320m；
（3）若用這些熱量來加熱水，可使質(zhì)量50kg的水由20℃升高到100℃，則此次燒水的效率為76.4%。

19．發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是汽車的經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)之一，廠家提供的某汽車出廠的單缸四沖程汽油機(jī)如圖的部分參數(shù)如下：
①基本數(shù)據(jù)：氣缸活塞面積為Scm2，一個(gè)沖程活塞在氣缸中移動(dòng)的距離是Lmm，滿負(fù)荷工作時(shí)做功沖程燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)為pPa，飛輪轉(zhuǎn)速為Nr/min；
②測(cè)試數(shù)據(jù)：汽車在平直公路上以90km/h的速度勻速行駛時(shí)，百公里耗油量為V0（L）；
③使用燃料：95#汽油熱值為q0（J/kg）、密度為ρ0（kg/m3）
請(qǐng)用以上參數(shù)推算出在測(cè)試條件下：
（1）汽油機(jī)的功率為多少？
（2）該汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。

【解答】解：（1）由題知，滿負(fù)荷工作時(shí)做功沖程燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)p＝pPa，
因?yàn)閟＝Lmm＝0.001Lm，
飛輪每轉(zhuǎn)兩圈對(duì)外做功一次，所以飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)N周，要對(duì)外做功次，
所以燃?xì)鈱?duì)活塞做的總功為：W總＝W×＝pSL×10﹣7J×＝5×10﹣8SpLNJ，
而t＝1min＝60s，
所以汽油機(jī)的功率為：P＝＝≈8.3×10﹣10SpLNW。
（2）v＝90km/h＝25m/s，
因?yàn)镻＝，
所以在100km內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)做的功為：
W＝Pt＝P×＝8.3×10﹣10SpLNW×s＝3.3×10﹣6SpLNJ；
因?yàn)棣眩剑?br /> 所以所用汽油的質(zhì)量為：
m＝ρV＝ρ0×V0×10﹣3＝；
汽油放出的熱量：
Q＝mq＝×q0＝J；
汽油機(jī)的效率為η＝＝＝。
答：（1）汽油機(jī)的功率為8.3×10﹣10SpLNW；
（2）該汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。
20．某汽車質(zhì)量為5×103kg，在一段平直公路上用0.5h勻速行駛了54km，車受到的阻力為車重的0.1倍。（假設(shè)燃油完全燃燒，燃油密度ρ為0.8×103kg/m3，燃油熱值q為4.5×107J/kg，g取10N/kg）
求：（1）該汽車牽引力所做的功；
（2）已知這一過程消耗燃油3×10﹣2m3，求該汽車的效率。
【解答】解：（1）汽車的重力為：
G＝mg＝5×103kg×10N/kg＝5×104N；
汽車勻速直線運(yùn)動(dòng)，受到平衡力作用，故汽車受到的牽引力為
F＝f＝0.1G＝0.1×5×104N＝5×103N；
汽車牽引力做功為：
W＝Fs＝5×103N×5.4×104m＝2.7×108J；
（2）燃油的質(zhì)量為：
m′＝ρV＝0.8×103kg/m3×3×10﹣2m3＝24kg；
燃油燃燒放出熱量為：
Q＝m′q＝24kg×4.5×107J/kg＝1.08×109J；
汽車的效率為：
η＝＝×100%＝25%；
答：（1）該汽車牽引力所做的功為2.7×108J；
（2）該汽車的效率為25%。
21．一款無人駕駛汽車，汽車自動(dòng)駕駛時(shí)使用雷達(dá)傳感器，以及激光測(cè)距來了解周圍的交通狀況。該款車以 90km/h的速度在一段平直公路上行駛了10km，消耗燃油1.5L．汽車勻速行駛時(shí)受到的牽引力功率為3.5×104W．假設(shè)燃油完全燃燒，那么在這段運(yùn)動(dòng)過程中，
求：（1）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)所做的有用功？
（2）消耗燃油1.5L所釋放的熱量？
（3）汽油機(jī)的效率為多少？（保留一位小數(shù)）
（已知：燃油的密度為0.8×103kg/m3．燃油的熱值4.5×107J/kg．）
【解答】解：（1）由v＝可得，汽車勻速行駛的時(shí)間：
t＝＝＝h＝400s，
由P＝可得，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)所做的有用功：
W＝Pt＝3.5×104W×400s＝1.4×107J；
（2）消耗汽油的體積：
V＝1.5L＝1.5×10﹣3m3，
由ρ＝可得，消耗汽油的質(zhì)量：
m＝ρV＝0.8×103kg/m3×1.5×10﹣3m3＝1.2kg，
汽油完全燃燒放出的熱量：
Q放＝mq＝1.2 kg×4.5×107J/kg＝5.4×107J；
（3）汽油機(jī)的效率：
η＝×100%＝×100%≈25.9%。
答：（1）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)所做的有用功為1.4×107J；
（2）消耗燃油1.5L所釋放的熱量為5.4×107J；
（3）汽油機(jī)的效率為25.9%。
22．百公里油耗指的是汽車在道路上行駛時(shí)每百公里平均燃料消耗量，是汽車耗油量的一個(gè)指標(biāo)。由于多數(shù)車輛在90km/h接近經(jīng)濟(jì)車速，因此大多對(duì)外公布的理論油耗通常為90km/h的百公里勻速油耗。經(jīng)出廠測(cè)試試，某品牌汽車百公里理論油耗為7.5L，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率為23kw（已知汽油的密度為0.72×103kg/m3，熱值為4.6×107J/kg）．試求：
（1）15L汽油完全燃燒放出的熱量；
（2）百公里測(cè)試時(shí)間內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功；
（3）該品牌汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的熱機(jī)效率。
【解答】解：
（1）汽油的體積：
V＝15L＝1.5×10﹣2m3；
由ρ＝得，汽油的質(zhì)量：
m＝ρV＝0.72×103kg/m3×1.5×10﹣2m3＝10.8kg，
15L汽油完全燃燒放出的熱量：
Q＝mq＝10.8kg×4.6×107J/kg＝4.968×108J；
（2）汽車的速度：
v＝90km/h＝25m/s，
由P＝得，在一百公里內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)做的功為：
W＝Pt＝P×＝2.3×104W×＝9.2×107J；
（3）7.5L汽油完全燃燒放出的熱量為：
Q放＝Q＝×4.968×108J＝2.484×108J；
發(fā)動(dòng)機(jī)的效率
為：η＝＝×100%≈37%。
答：
（1）15L汽油完全燃燒放出的熱量是4.968×108J；
（2）測(cè)試時(shí)間內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功9.2×107J；
（3）發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是37%。
23．某新型汽車，它的油箱最大可加40kg燃油，它行駛時(shí)所受阻力的大小與速度的關(guān)系見表：
速度v（m/s）
10
20
30
40
阻力f/N
0.3×102
1.2×102
2.7×102
3.6×102
已知汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃油完全燃燒的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是30%，汽車使用的燃油的熱值為4.5×107J/kg．求：
（1）當(dāng)汽車以20m/s的速度行駛時(shí)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率是多少千瓦？
（2）汽車油箱中加滿燃油，這些燃油完全燃燒獲得的能量是多少焦？
（3）汽車油箱加滿燃油，并且以30m/s的速度行駛時(shí)，汽車的最大行駛里程是多少？
【解答】解：（1）由表格數(shù)據(jù)可知，當(dāng)汽車以20m/s的速度行駛時(shí)的阻力f＝1.2×102N，
根據(jù)二力平衡條件，F(xiàn)＝f＝1.2×102N，
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率P＝＝＝Fv＝1.2×102N×20m/s＝2.4×103W＝2.4kW；
（2）這些燃油完全燃燒獲得的能量Q＝mq＝40kg×4.5×107J/kg＝1.8×109J；
（3）已知發(fā)動(dòng)機(jī)燃油完全燃燒的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是30%，
則有用功W＝30%×Q＝30%×1.8×109J＝5.4×108J，
根據(jù)表格查出30m/s時(shí)的阻力為2.7×102N，
則由W＝fs＝Fs，可得s＝＝＝2×106m＝2×103km。
答：（1）當(dāng)汽車以20m/s的速度行駛時(shí)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率是2.4千瓦；
（2）汽車油箱中加滿燃油，這些燃油完全燃燒獲得的能量是1.8×109焦；
（3）汽車油箱加滿燃油，并且以30m/s的速度行駛時(shí)，汽車的最大行駛里程是2×103km。
24．目前，“節(jié)能減排”已引起全球的關(guān)注。如何減少能耗，提高汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率越來越受到人們的重視。某汽車以72km/h的速度在平直公路上勻速行駛18km消耗了2.5L汽油。
求：
（1）請(qǐng)計(jì)算這段路程內(nèi)所消耗的汽油完全燃燒所產(chǎn)生的熱量（汽油密度ρ＝0.8×103kg/m3、q汽油＝4.6×107J/kg）（5分）
（2）此汽油機(jī)的效率為多少？（2分）
（3）汽車輸出的有用功率。（保留三位有效數(shù)字）（5分）

【解答】解：
（1）根據(jù)ρ＝可知，2.5L汽油的質(zhì)量為：
m＝ρV＝0.8×103kg/m3×2.5×10﹣3m3＝2kg，
這些汽油完全燃燒放出的熱量：
Q＝mq＝2kg×4.6×107J/kg＝9.2×107J；
（2）汽油機(jī)的效率：
η＝1﹣33%﹣30%﹣7%＝30%；
（3）有用功：W＝Qη＝9.2×107J×30%＝2.76×107J；
運(yùn)動(dòng)時(shí)間：t＝＝＝0.25h＝900s，
汽車輸出的有效功率：P＝＝＝3.07×104W。
答：
（1）這段路程內(nèi)所耗的汽油完全燃燒所產(chǎn)生的熱量9.2×107J；
（2）此汽油機(jī)的效率為30%；

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