2020-2021九年级物理全册第14章内能及其利用精品练习（附解析新人教版）

2020-2021九年级物理全册第14章内能及其利用精品练习（附解析新人教版）

2020-2021 学年初三物理全册精讲练习第 14 章 内能及其利用 一、选择题（12 个小题，每小题 3 分，共 36 分） 1．小李家使用的燃气热水器，将 30kg 的水从 20℃加热到 45℃，消耗了 0.15m3 的天然气。已知水的比热容 为 4.2×103J/（kg℃），天然气的热值为 4×107J/m3，则下列与该过程有关的计算结果和分析正确的是（ ） A．水吸收的热量与水的末温成正比 B．水吸收的热量是 3.15×105J C．热水器的能量转化效率是 52.5% D．热水器的能量转化效率与环境温度无关 【答案】C 【解析】A．由 Q 吸=cm（t﹣t0）知，水吸收的热量与水的质量和升高的温度成正比，故 A 错误； B．将 30kg 的水从 20℃加热到 45℃，水吸收的热量： Q 吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg℃）×30kg×（45℃﹣20℃）=3.15×106J，故 B 错误； C．天然气完全燃烧放出热量：Q 放=V 天然气 q=0.15m3×4×107J/m3=6×106J， 热水器的能量转化效率：η= Q 吸 / Q 放×100%=52.5%，故 C 正确； D．热水器的能量转化效率与环境温度有关，因为环境温度越低，加热的时间越长，其散失的热量越多，则 热水器的能量转化效率越低，故 D 错误。 2．下列数据中，最接近生活实际的是（ ） A．一标准大气压下，冰的熔点为 37℃ B．人步行的速度约为 1.1m/s C．正常人 1min 的脉搏数约为 200 次 D．小汽车内的汽油机效率可以达到 95% 【答案】B． 【解析】首先对题目中涉及的物理量有个初步的了解，对于选项中的单位，可根据需要进行相应的换算或 转换，排除与生活实际相差较远的选项，找出符合生活实际的答案． A．一标准大气压下，冰的熔点为 0℃，故 A 错误； B．人正常步行的速度在 4km/h=4× m/s≈1.1m/s 左右．故 B 正确； C．人的脉搏在每分钟 60 次多一点，与每分钟 70 次接近，故 C 错误； D．汽油机的效率在 30%左右，绝达不到 95%，因为克服摩擦、尾气带走许多内能，故 D 错误． 3．某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶 6.9km，用时 5min45s，消耗燃油 1.5kg，已知汽车的牵 引力是 2000N，燃油的热值为 4.6×107J/kg，假设燃油完全燃烧。通过计算可知，下列结果正确的是（ ） ①汽车行驶速度是 20km/h ②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是 6.9×107J ③汽车牵引力做功的功率是 30kW ④汽车发动机的效率是 20% A．只有①和② B．只有②和③ C．只有①和④ D．只有②和④ 【答案】D 【解析】（1）已知汽车行驶的时间和路程，利用速度公式即可求解； （2）根据 Q 放=mq 可求热量； （3）根据车受到的阻力为车重的 0.1 倍求得车受到的阻力，因为匀速行驶，所以牵引力等于阻力，利用 W=Fs 可求得该汽车牵引力所做的功，再利用 P= 求功率； （4）根据燃油密度和体积求得其质量，利用 Q=mq 可求得消耗的总能量，再利用效率公式求出该汽车的效 率。 ①汽车的行驶速度： v= = =72km/h，故①错误； （2）消耗的燃油完全燃烧放出的热量： Q 放=mq=1.5kg×4.6×107J/kg=6.9×107J，故②正确； （3）因为匀速行驶，所以汽车受到的牵引力：F=f=2×103N， 该汽车牵引力所做的功： W=Fs=2×103N×6.9×103m=1.38×107J， 该汽车牵引力所做功的功率： P= = =40000W=40kW，故③错误； （4）汽车消耗燃油的产生的热量： Q 放=mq=1.5kg×4.6×107J/kg=6.9×107J， 该汽车的效率： η= = ×100%=20%，故④正确。 4． 2018 年 4 月 2 日，天宫一号圆满完成预定任务后返回地球。8.5t 重的天宫一号，在 100km 左右的高空 以约 22 倍音速再入大气层。其中部分器件在大气层中与大气层摩擦烧蚀销毁。最后大约 1.5t 残骸坠入南太 平洋。在这个过程中，天宫一号的部分机械能（ ） A．通过热传递转化为大气的内能 B．通过重力做功转化为大气的内能 C．通过摩擦做功转化为大气的内能 D．通过重力做功转化为残骸的内能 【答案】D 【解析】改变内能的方法有两个：做功和热传递，据此分析。 天宫一号在 100km 左右的高空以约 22 倍音速再入大气层时，高度减小，重力势能减小，克服与大气的摩擦 做功，机械能转化为内能。故 D 正确。 5．随着人们生活水平的不断提高，汽车作为常用的交通工具逐步进入寻常百姓家，下列说法中正确的是 （ ） A．车轮的表面刻有凹凸不平的花纹是为了增大摩擦 B．安全带可以减小紧急刹车时汽车的惯性 C．普通遥控车钥匙是利用紫外线来传递相关信息的 D．四冲程汽油机的压缩冲程是把内能转化为机械能 【答案】A． 【解析】（1）根据增大摩擦的方法分析此选项． （2）司机系安全带其目的是防止惯性带来的伤害． （3）遥控器是利用红外线进行遥控的． （4）四冲程汽油机工作时，有吸气、压缩、做功、排气四个冲程，有两个冲程存在能量转化，压缩冲程将 机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能．． A．车轮的表面刻有凹凸不平的花纹，这是在压力不变的情况下，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦的， 故本选项正确． B．安全带可以防止紧急刹车时由于惯性造成的伤害，不能减小紧急刹车时汽车的惯性，故本选项错误． C．普通遥控车钥匙的遥控器是利用红外线进行遥控的，故本选项错误． D．汽油机工作时，压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程通过燃气膨胀做功把内能转化为机械能，故本 选项错误． 6.四冲程柴油机工作过程中，以下说法错误的是（ ） A.压缩冲程和做功冲程发生了能量的转化 B.做功冲程使汽车获得动力 C.排气冲程排出了汽车的尾气 D.吸气冲程吸入气缸的是柴油 【答案】D 【解析】（1）压缩冲程：活塞的机械能转化为燃料混合物的内能； 做功冲程：燃料燃烧，化学能转化为内能，产生高温高压气体，推动活塞做功，内能在转化为机械能。 （2）做功冲程使汽车获得动力。 （3）排气冲程排出汽车的尾气。 （4）吸气冲程吸入气缸的只有空气。 7.如图是内燃机工作循环中的一个冲程，它是（ ） A．压缩冲程，将化学能转化成内能 B．压缩冲程，将机械能转化成内能 C．做功冲程，将内能转化成机械能 D．做功冲程，将机械能转化成内能 【答案】C 【解析】图中的气门关闭，活塞下行，并且电火花打火，这是做功冲程的特点；在做功冲程中，能量转化 关系是气体的内能转化为机械能。 8．如图所示，是汽油机工作时的四个冲程，其中属于做功冲程的是（ ） A B C D 【答案】C． 【解析】解决此题要知道内燃机的四个冲程有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，判断冲程名称 可用口诀：“先看气门开关情，再看活塞上下行；开下吸气开上排，关上压缩关下功．”进行分析． A．进气门开启，气体流入汽缸，是吸气冲程；不符合题意； B．两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，不符合题意； C．两气门都关闭，火花塞点火，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，符合题意； D．排气门开启，气体流出汽缸，是排气冲程；不符合题意． 9.某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶 6.9km，用时 5min45s，消耗燃油 1.5kg，已知汽车的牵引 力是 2000N，燃油的热值为 4.6×107J/kg，假设燃油完全燃烧。通过计算可知，下列结果正确的是（ ） ①汽车行驶速度是 20km/h ②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是 6.9×107J ③汽车牵引力做功的功率是 30kW ④汽车发动机的效率是 20% A．只有①和② B．只有②和③ C．只有①和④ D．只有②和④ 【答案】D 【解析】已知汽车行驶的时间和路程，利用速度公式即可求解；根据 Q 放=mq 可求热量； 根据车受到的阻力为车重的 0.1 倍求得车受到的阻力，因为匀速行驶，所以牵引力等于阻力，利用 W=Fs 可 求得该汽车牵引力所做的功，再利用 P= 求功率；根据燃油密度和体积求得其质量，利用 Q=mq 可求得消 耗的总能量，再利用效率公式求出该汽车的效率。 （1）汽车的行驶速度： v= = =72km/h，故①错误； （2）消耗的燃油完全燃烧放出的热量： Q 放=mq=1.5kg×4.6×107J/kg=6.9×107J，故②正确； （3）因为匀速行驶，所以汽车受到的牵引力：F=f=2×103N， 该汽车牵引力所做的功： W=Fs=2×103N×6.9×103m=1.38×107J， 该汽车牵引力所做功的功率： P= = =40000W=40kW，故③错误； （4）汽车消耗燃油的产生的热量： Q 放=mq=1.5kg×4.6×107J/kg=6.9×107J， 该汽车的效率： η= = ×100%=20%，故④正确。 10.根据能量守恒定律，下列情形可能发生的是（ ） A．随着科学技术不断发展和提高，永动机是可以制成的 B．两个斜面相对连接，小球从左斜面滚下后冲上右斜面 C．电水壶里的水沸腾后断电，水的沸腾却一直持续下去 D．出枪膛的子弹射穿木板后，以更快的速度继续运动 【答案】B 【解析】A.永动机违反了能量的转化与守恒，不可能实现，故 A 错误； B.两个斜面相对接，小球从左斜面滚下后，由于具有动能，会继续冲上右斜面，故 B 正确； C.在电水壶的使用过程中，消耗了电能，而水的温度升高，内能增加，断电后，水不再吸收热量，水的沸腾 会停止，故 C 错误； D.子弹射穿木板的情景，子弹高速运动，说明子弹具有动能，由于摩擦生热会使动能减小，它的速度减慢， 故 D 错误。 11.生活中能量转化的实例很多，下列描述中正确的是（ ） A．摩擦生热是把内能转化为机械能 B．燃料燃烧放热是把内能转化为化学能 C．电动机带动水泵把水送到高处是把电能转化为机械能 D．摩擦起电是把电能转化为机械能 【答案】C 【解析】A.摩擦生热是克服摩擦做功，摩擦过程中，消耗了机械能，内能增大，把机械能转化为内能，故 A 错误； B.燃料燃烧放热是把化学能转化为内能，故 B 错误； C.电动机带动水泵把水送到高处是把电能转化为机械能，故 C 正确； D.摩擦起电是消耗了机械能，获得了电能，故是把机械能转化为电能，故 D 错误。 12.能量的转化是自然界普遍的现象．下列关于能量转化的观点错误的是（ ） 水果电池 光合作用 钻木取火 电磁感应 A. 水果电池是化学能转化为电能 B. 光合作用是光能转化为化学能 C. 钻木取火是机械能转化为内能 D. 电磁感应现象是电能转化为机械能 【答案】D 【解析】A. 水果电池是化学能转化为电能 B. 光合作用是光能转化为化学能 C. 钻木取火是机械能转化为内能 D. 电磁感应现象是机械能转化为电能 二、填空题（10 个小题，每空 1 分，共 25 分） 13．用天然气烧水，水烧开后，壶盖不断向上跳动，此过程中能量转化与四冲程汽油机 的 冲程的能量转化相同；若天然气完全燃烧放出的热量有 50%被水吸收，在标准大气压下把 5kg 的水 从 20℃加热至沸腾，需完全燃烧 m3 天然气。（c 水=4.2×103J/（kg•℃）， q 天然气=4×107J/m3） 【答案】做功；0.084。 【解析】（1）水烧开以后，水蒸气膨胀对壶盖做功，把壶盖顶起来，将水蒸气的内能转化为壶盖的机械能。 这与汽油机的做功冲程的能量转化相同，在汽油机的做功冲程中，是将燃气的内能转化为活塞的机械能； （2）在标准大气压下水的沸点为 100℃，即水的末温为 100℃， 水吸收的热量为： Q 吸=c 水 m 水△t=4.2×103J/（kg•℃）×5kg×（100℃﹣20℃）=1.68×106J。 由 η= =50%得天然气完全燃烧放出的热量： Q 放= = =3.36×106J， 由 Q 放=Vq 得天然气的体积： V 气= = =0.084m3。 14． 如图所示，用酒精灯给水加热一段时间后，观察到软木塞冲岀试管口。 （1）软木塞冲出试管口，说明力能改变物体的 。 （2）此过程中，水蒸气减少的内能 （选填“大于”、“等于”或“小于”）软木塞增加的机械能，这与热机 的 冲程相似。 【答案】（1）运动状态；（2）大于；做功。 【解析】（1）软木塞冲出试管口，运动状态发生了变化，说明力可以改变物体的运动状态； （2）水蒸气对软木塞做功，水蒸气的内能减小，水蒸气的内能转化为软木塞的机械能，由于存在热量的散 失，故水蒸气减少的内能大于软木塞增加的机械能；该过程与热机的做功冲程能量转化相同。 15．我国在南海进行的可燃冰试采获得成功．可燃冰是一种固态晶体，在常温压下会迅 速 （填物态变化）为气态．它的热值约为 1.4×1010J/m3，2m3 的可燃冰完全燃烧后可 放出 J 的热量，若这些热量 60%被水吸收，可以将 kg 的水从 0℃加热到 100℃． （C 水=4.2×103J/（kg•℃）） 【答案】升华；2.8×1010；4×104． 【解析】物质由固态直接变成气态的过程叫做升华，升华吸热；知道可燃冰的质量和热值，根据 Q 放=mq 求出完全燃烧释放热量的计算，根据 η= ×100%求出水吸收的热量，再根据 Q 吸=cm（t﹣t0）求出加热水 的质量． （1）可燃冰在常温压下会迅速变为气态，此过程为升华过程； （2）2m3 的可燃冰完全燃烧释放的热量： Q 放=Vq=2m3×1.4×1010J/m3=2.8×1010J， 由 η= ×100%可得，水吸收的热量： Q 吸=ηQ 放=60%×2.8×1010J=1.68×1010J， 由 Q 吸=cm（t﹣t0）可得，加热水的质量： m= = =4×104kg． 16．菜油最适宜的烹饪温度在 150℃至 180℃之间．用天然气将质量为 0.02kg 的菜油从室温 20℃加热到 170℃， 天然气燃烧释放出的热量有 60%被菜油吸收．则菜油吸收了 J 热量，燃烧了 m3 的天然气．（取 c 菜油 =2.0×103J/（kg•℃），天然气的热值为 4×107J/m3） 【答案】6×103；2.5×10﹣4． 【解析】本题考查了学生对吸热公式、燃料燃烧放热公式的掌握和运用，因条件已给出，难度不大． 知道菜油的质量、比热容和菜油的初温和末温，利用吸热公式求菜油吸收的热量；知道效率，利用效率公 式可以求出天然气放出的热量，根据公式 Q=Vq 求出体积．菜油吸收的热量： Q 吸=c 菜油 m（t﹣t0 ）=2×103J/（kg•℃）×0.02kg×（170℃﹣20℃）=6000J； 天然气燃烧释放出的热量有 60%被菜油吸收，则天然气放出的热量为： Q 放= = =10000J； 由 Q=Vq 得天然气的体积为： V= = =2.5×10﹣4m3． 17．在热机的四个冲程中，把机械能转化为内能的是 冲程。汽油机工作时要产生大量的热，通常采 用水循环将热带走，这是利用水 的特性。 【答案】压缩；比热容大。 【解析】（1）在热机的四个冲程中，把机械能转化为内能的是压缩冲程； （2）汽车的散热器可用水做冷却剂，是因为水的比热容比较大，在升高相同的温度时可以吸收更多的热量， 降低发动机的温度。 18．天然气热水器将 40kg 的水由 22℃加热到 42℃水的内能增加了 J，水的内能增加是通过 方 式实现的，若天然气燃烧放出的热量有 84%被水吸收，需要消耗 kg 的天然气。已知 c 水=4.2×103J/ （kg•℃）， q 天然气=4×107J/kg。 【答案】3.36×106；热传递；0.1。 【解析】（1）水吸收的热量： Q 吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×40kg×（42℃-22℃）=3.36×106J； （2）水从火吸收热量，内能增加、温度升高，是利用热传递改变水的内能； （3）由 η= Q Q 吸 放 得，天然气完全燃烧放出的热量： 6 6Q 3.36 10 JQ = = 4 10 Jη 84%  吸 放 ， 由 Q 放=mq 得，需要天然气的质量： 6 7 Q 4 10 Jm= = 0.1kgq 4 10 J/kg   放 。 19．新农村建设中正在大力推广使用瓶装液化气．如果每瓶装 10kg 液化气，液化气的热值取 4.2×107J/kg， 则每瓶液化气全部完全燃烧放出的热量是 J，若放出的热量有 40%被水吸收，在标准大气压下可把 kg 的水从 20℃加热至沸腾．[c 水=4.2×103J/（kg•℃）]． 【答案】4.2×108；500． 【解析】（1）整瓶液化气完全燃烧释放热量： Q 放=mq=10kg×4.2×107J/kg=4.2×108J， （2）由题知，水吸收的热量： Q 吸=Q 放×40%=4.2×108J×40%=1.68×108J， 由 Q 吸=c 水 m 水（t﹣t0）得水的质量： m 水= = =500kg． 20.菜油最适宜的烹饪温度在150℃至180℃之间。用天然气将质量为0.02kg的菜油从室温20℃加热到170℃， 天然气燃烧释放出的热量有 60%被菜油吸收。则菜油吸收了_______J 热量，燃烧了______m-3 的天然气。（取 c 菜油 = 2.0×103J·(kg·℃）-1，天然气的热值为 4×107J/m3） 【答案】6×103，2.5×10-4 【解析】Q 吸=cmΔt=2.0×103J·(kg·℃）-1 ×0.02kg×（170℃-20℃）=6×103J； 天然气燃烧放出热量 Q 放=Q 吸/η=6×103J/60％=104J； 又 Q 放=qV 得：V=Q 放/q=104J/4×107J/m3=2.5×10-4m3. 21.我国海域可燃冰（天然气水合物）试采已经成功， 实现了历史性突破。可燃冰分布于深海沉积物或陆域 永久冻土中，是由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质，燃烧后仅会生成少量的二氧化碳和水。 根据测算，1 立方米可燃冰可以分解释放出 160 立方米以上的天然气。完全燃烧 5 立方米可燃冰产生的热量 至少为 （ 天 然 气 热 值 为 3.2×107 J ／ m3 ）。 试写 出 可 燃 冰 具 备 的 两 条 优点 、 。 【答案】2.56×1010J；热值大；污染小。 【解析】由题意知：1 立方米可燃冰可以分解释放出 160 立方米以上的天然气，完全燃烧 5 立方米可燃冰即 V=800 m3 的天然气，天 然 气 热 值 为 q= 3.2×107 J／ m3，产生的热量为 Q=Vq=800 m3×3.2×107 J／ m3=2.56×1010J；由题意和通过计算说明可 燃 冰 的 优点是热值大、污染小、储备丰富等。 22．汽油机作为汽车的“心脏”，在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈地燃烧，将 能转化 成 能，一辆汽车一年行驶三万公里，消耗汽油 2t，这些汽油完全燃烧放出 J 的热量．（q 汽油 =4.6×107J/kg） 【答案】化学；内；9.2×1010． 【解析】（1）内燃机的一个工作循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，压缩冲程结束时，火花塞产 生电火花，使燃料猛烈地燃烧是化学能转化为内能，其中压缩冲程将机械能转化成内能； （2）2t 汽油完全燃烧要放出的热量：Q 放=mq=2×103kg×4.6×107J/kg=9.2×1010J． 三、分析简答题（2 个小题，每题 4 分，共 8 分） 23.某校师生在学习了能量的转化与守恒以后，组织兴趣小组调查学校几种炉灶的能量利用效率。他们发现 学校的一个老式锅炉烧水时，经常冒出大量的黑烟，且烧水时锅炉周围的温度很高，锅炉的效率很低。 （1）请你根据调查中发现的现象分析此锅炉效率低的原因，并提出相应的改进措施。 （2）要减少烟气带走的热量，可以采用什么办法？ 【答案】（1）锅炉效率低的原因： ①锅炉冒出大量的黑烟，说明煤燃烧不完全； ②锅炉周围的温度很高，说明锅炉向周围散失的热量太多。 （2）改进措施：尽量使燃料燃烧充分；利用烟气携带的热量对其他的水进行预加热，综合利用内能。 【解析】在当今的低耗、高效的形式下，锅炉效率低是社会关注的焦点问题。在本题中，师生通过共同调 查研究，发现了锅炉效率低的主要原因表现症状：经常冒出大量的黑烟；锅炉周围的温度很高。针对这两 种表现，通过分析，揭示其效率低的原因：燃烧问题和散热问题。发现问题，分析问题，如何解决问题呢？ 烟气带走热量，是普遍存在的问题，让同学们提出解决方案，渗透、融合了情感态度价值观的教育，可谓 是一箭双雕。 24.请阅读下面的介绍，回答相关问题。 焦耳是一位伟大的物理学家，他成功地发现了焦耳定律，测出了热功当量……。但他在探索科学真理 的道路上，也走过弯路。年轻的时候，焦耳也和许多人一样设想能制作出一种“永动机”——不需要给它提供 任何动力（即不消耗任何能源）就能自动工作起来的机械装置。他曾通宵达旦地冥思苦想，不断地设计、 制作，但没有一次是成功的。接连的失败引起了焦耳的深思，他没有像有些人那样“执迷不悟”，而是反思原 来的设想，重新确定新的探究课题。经过不懈地努力，他终于在新的研究领域中取得了成功，发现了科学 真理。 （1）“永动机”制造一直失败的原因是：它违背了______________________。 （2）你从焦耳科学探究的历程中得到的启示是: ______________________。 【答案】（1）能量守恒定律（2）科学探究要善于思考，认清方向，经常反思，不懈努力。 【解析】解决此类问题，首先要静下心来读题，先粗读，知道题目叙述的概况；后精读，分析有关题目的 内容和特征。然后提取相关信息，排出干扰因素，弄清物理情景、物理过程，建立物理模型，找出物理规 律。最后应用所学知识解答题目中的问题。 四、计算题（2 个小题，每题 9 分，共 18 分） 25．某款新型电动轿车，每充电一次，锂离子电池储存的能量为 50kW•h，可供该车连续行驶 300km，其最 高车速可达 120km/h。 （1）电动轿车的顶部向上凸起，当它高速行驶时，车顶的气压比车底的气压 。 （2）若该车以 108km/h 的速度匀速行驶 10min，通过的路程是多少？ （3）该车连续行驶 100km 消耗的电能相当于完全燃烧多少升柴油产生的热量。（q 柴油=4.3×107 J/kg，ρ 柴油 =0.85×103 kg/m3，计算结果保留两位小数 【答案】（1）小； （2）该车以 108km/h 的速度匀速行驶 10min，通过的路程为 18km； （3）该车连续行驶 100km 消耗的电能相当于完全燃烧 1.65L 柴油产生的热量。 【解析】依据流体压强与流速的关系来分析解答：流体流速越大的位置，其压强越小；知道汽车速度和行 驶时间，利用 s=vt 求汽车行驶的距离；根据题意求出该车连续行驶 100km 消耗的电能，再根据 Q 放=W=mq 求出相当于完全燃烧柴油的质量，最后根据 ρ= 求出相当于完全燃烧柴油的体积。 （1）轿车的形状上面凸起、下面平直，车高速行驶时带动空气流动，车的上方空气流速快、压强小，车的 下方空气流速慢、压强大； （2）根据 v= 可知， 该车以 108km/h 的速度匀速行驶 10min，通过的路程为：s=vt=108km/h× h=18km； （3）由题意有，行驶 100km 消耗的电能： W= ×50kW•h= kW•h= ×3.6×106J=6×107J， 依题意有，Q 放=W， 由 Q 放=mq 可得，完全燃烧柴油的质量： m= = ≈1.4kg， 由 ρ= 可得，完全燃烧柴油的体积： V= = ≈1.65×10﹣3m3=1.65L。 26．在 “探究水沸腾时温度变化的特点”实验中，用酒精灯给烧杯中的水加热，烧杯中盛有 20℃、质量为 100g 的水，在一个标准大气压下加热至沸腾，假如完全燃烧酒精 3g。[水的比热容为 4.2×103J/（kg•℃），酒精的 热值为 3.0×107J/kg]求： （1）水吸收的热量是多少？ （2）此过程中酒精灯烧水的热效率。 （3）科学研究表明：1g 100℃的水汽化成同温度的水蒸汽需要吸收 2.26×103J 的热量。水开始沸腾后持续观 察沸腾现象，同时发现水的质量减少了 5g，求此过程水汽化成水蒸气所吸收的热量。 【答案】（1）水吸收的热量是 3.36×104J； （2）酒精灯烧水的热效率是 37.3%； （3）5g，100℃的水汽化成同温度的水蒸汽需要吸收的热量是 1.13×104J。 【解析】（1）一个标准大气压下水的沸点为 100℃，即需将水加热至 100℃， 水吸收的热量： Q 吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg•℃）×0.1kg×（100℃﹣20℃）=3.36×104J； （2）3g 酒精完全燃烧释放的热量： Q 放=mq=3×10﹣3kg×3.0×107J/kg=9×104J； 酒精灯烧水的热效率： η= ×100%= ×100%≈37.3%； （3）1g 100℃的水汽化成同温度的水蒸汽需要吸收 2.26×103J 的热量，则 5g 100℃的水汽化成同温度的水蒸 汽需要吸收的热量： Q=5g×2.26×103J/g=1.13×104J。 五、综合素养题（2 个小题，27 题 6 分、28 题 7 分，共 13 分） 27.开发新能源，共创碧水蓝天。太阳能等新型能源的开发和利用是解决社会发展的能源危机、环境污染的 必由之路。如图 13 所示，是世界上最大的太阳能飞机，重达 2.3 吨，该飞机机身和机翼均采用极轻的碳纤 维材料，机翼上安装有高效太阳能电池板，能提供 65kW 的最大功率，该飞机的最大飞行速度为 40km/h。 假设飞机停在水平地面时轮与地面的总接触面积为 21.0 m ，g 取 10N/kg，求： (1)飞机停在水平地面时对地面的压强大小。 (2)当飞机发动机的输出功率保持 60kW，并以 108km/h 的速度水平匀速飞行时，发动机的牵引力大小。 (3)若飞机发动机保持 60kW 的输出功率匀速飞行 1h，发动机输出的能量为多大？这些能量相当于多少升的 航空燃油完全燃烧时释放的能量？(航空燃油的热值取 KgJ /104 7 ，密度取 33 /1075.0 mKg ) 【答案】见解析。 【解析】(1) F = G = mg = 2.3 × 103kg × 10N kg = 2.3 × 104N P = F S = 2.3×104N 0.1m2 = 2.3 × 105pa （2） 由 p = FV，得 F = p V = 6×104W 30m/s = 2 × 103N （3） w = pt = 6 × 104w × 3600s = 2.16 × 108J m = Q q = W q = 2.16×108J 4×107J/kg = 5.4kg V = m ρ = 5.4kg 0.75×103kg/m3 = 7.2 × 10-3m3 = 7.2L (1 分) 28．某汽车在平直路面上以 75km/h 的速度匀速行驶 1h 的过程中，消耗了 5kg 汽油，汽油燃烧释放能量的 40%随废气通过热电转换装置，如图所示，汽油热值近似取 q=5×107J/kg，设汽油在气缸内完全燃烧． （1）图示时刻，四冲程汽油机处于 冲程；若该汽油机每分钟完成 7200 个冲程，则它每秒钟完成 个 工作循环 （2）若上述过程中汽油燃烧释放能量的 30%用来驱动汽车行驶，求汽车所受的阻力 f； （3）研究表明新材料的出现可将热电转换装置的效率大幅提高到 15%，据此计算，上述过程中随废气排放 的能量通过转换装置后可获得多少电能？这些电能可供车内总功率为 1000W 的用电器持续工作多长时间？ 【答案】（1）压缩；30；（ 2）汽车所受的阻力 f 是 103N；（ 3）随废气排放的能量通过转 换装置后可获得 1.5×107J 的电能；这些电能可供车内总功率为 1000W 的用电器持续工作 1.5×104s． 【解析】由进气门和排气门的关闭和打开情况、活塞的上行和下行情况来判断是哪个冲程；热机完成一个 工作循环，要经过 4 个冲程，燃气对外做功 1 次，活塞往返 2 次，飞轮转动 2 周，根据这个比例关系可以 求出答案；根据 W=Q 放=mq 求得总功，已知燃烧效率为 30%，可求得有用功；根据求得的汽车在这段时间 内所做的有用功，利用 W=Fs 可求得汽车匀速行驶过程中的牵引力，再利用二力平衡条件可知其所受的阻 力；汽油燃烧释放能量的 40%随废气通过热电转换装置，可求转化的能量，由提高到 15%可求转换的电能， 由 W=Pt 可求时间． （1）由图可知，进气门和排气门都是关闭的，活塞上行，可以判断是压缩冲程； 该汽油机每分钟完成 7200 个冲程，故每秒完成 120 个冲程，热机完成一个工作循环，要经过 4 个冲程，燃 气对外做功 1 次，活塞往返 2 次，飞轮转动 2 周，若该汽油机每秒完成 120 个冲程，则每秒它对外做功 30 次，完成 30 个工作循环，飞轮转动 20 周； （2）汽油完全燃烧释放的热量： Q 放=mq 汽油=5kg×5×107J/kg=2.5×108J； 根据 η= 可得有用功： W 有=ηW 总=30%×2.5×108J=7.5×107J； 由 v= 可得，汽车在平直路面上以 75km/h 的速度匀速行驶 1h 的过程中， 通过的路程：s=vt=75km/h×1h=75km=75000m， 由 W=Fs 可得，汽车匀速直线行驶，F=f， f=F= = =103N； （3）汽油燃烧释放能量的 40%，由公式 Q′=Qη1=2.5×108J×40%=1×108J， 转换的电能：W′=Q′η2=1×108J×15%=1.5×107J； 由 P= 可得，这些电能可供车内总功率为 1000W 的用电器持续工作的时间： t= = =1.5×104s．