第3章 能量的转化与守恒 热能效率、电热效率练习（含解析）

第三章 能量的转化与守恒 - 热能效率、电热效率练习
（1）热能与机械能效率问题
1.一辆汽车为某高速公路做通车测试。汽车以120km/h的速度匀速通过60km的水平路段，消耗汽油3kg，发动机的效率是30%．求：(g取10N/kg，汽油的热值q＝4.6×107J/kg)
(1)汽车行驶时间；
(2)汽油完全燃烧释放的热量；
(3)汽车牵引力做功的功率。
2.某型号汽车整车与驾驶员的总质量是2 060 kg，驾驶员驾驶该汽车在平直公路上匀速行驶进行车型测试，测试过程中消耗汽油的体积为1.5×10－3 m3.(g＝10 N/kg，ρ汽油＝0.7×103 kg/m3，q汽油＝4.5×107 J/kg) 求：
(1)汽车与驾驶员的总重力；
(2)测试过程中消耗汽油的质量；
(3)假设汽油完全燃烧，汽油机的效率为40%，汽车在测试过程中做的有用功是多少．
3.在第一次工业革命中，蒸汽机的出现开创了以机器代替手工劳动的时代，极大的推动了人类社会的发展。蒸汽机的工作原理是利用燃料加热蒸汽锅炉中的水，蒸汽锅炉中的水沸腾为水蒸气，蒸汽推动活塞运动。如图所示，有一辆质量为100t的蒸汽机车在一段平直的轨道上匀速运动，它所受的阻力为车重的0.2倍，当它运行2400m时，需要完全燃烧200kg煤。（已知：q煤=3×107J/kg）求：
（1）在加热水的过程中，把质量为2t，初温为25℃的水加热至沸腾，水需要吸收多少热量？（在一个标准大气压下）
（2）完全燃烧200kg煤可以放出多少热量？
（3）蒸汽机车在平直轨道上运行时的效率？
4.某新型四轮沙滩卡丁车如图所示，其满载时的质量为500kg。该卡丁车满载时在水平沙滩上做匀速直线运动，行驶了10min，共消耗了1.2kg的汽油，其发动机将汽油完全燃烧释放的热量转化为机械能的效率是25%。行驶过程中卡丁车所受阻力为其总重力的0.2倍。（q汽油＝4.6×107J/kg，g＝10N/kg）求：
（1）卡丁车匀速行驶时受到的阻力是多大？
（2）这段时间内卡丁车发动机的机械功率是多少？
（3）卡丁车匀速行驶的速度是多少？
5.一辆氢动力试验汽车10min内在平直路面上匀速直线行驶了12km，消耗了0.15kg的氢气。此过程中，汽车发动机的牵引力为1×103N。求：（氢气的热值取1.4×108J/kg）。
（1）汽车的牵引力做的功。
（2）氢气完全燃烧放出的热量。
（3）汽车发动机的效率（保留一位小数）。
（2）内能之间的转化效率问题
1.在“探究水和沙子吸热能力”的实验中，选用两个完全相同的酒精灯给200g水和沙子加热，并画出水和沙子的温度随时间变化的图像，已知酒精的热值是3.0×10J/kg，水的比热容为4.2×103J/(kg ℃)，酒精灯每分钟消耗1g酒精；
（1）2min时水吸收的热量；
（2）2min时酒精完全燃烧放出的热量；
（3）若用酒精灯加热水和沙子时热量的利用效率相同，求沙子的比热容。
2.小明家新买来一台燃气热水器，如图所示，该燃气热水器主要是利用天然气燃烧来加热水的，假设该燃气热水器每秒能放出100mL、末温为50℃的热水，水的初温为15℃，某次洗漱时小明放了10s的水，该过程消耗了0.014m3的天然气（只有有水流出时，该热水器才会工作）[q天然气=4.2×107J/m3，c水=4.2×103J/（kg ℃）]。求：
（1）10s内放出的水吸收的热量；
（2）该过程中热水器加热水的效率；（假设该过程中天然气完全燃烧）
（3）若天然气完全燃烧产生的热量全部由干木柴来提供，需要完全燃烧0.049kg干木柴，则干木柴的热值。
3.某物理兴趣小组的同学用煤炉给10kg的水加热，同时，他们绘制了如图所示的加热过程中水的温度随时间变化的图象。假设在6min内完全燃烧了0.2kg的煤，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，煤的热值约为3×107J/kg。求：
（1）经过6min加热，水所吸收的热量；
（2）煤炉烧水时的效率。
4.用炉子烧水时，将10千克的水从20℃加热到100℃，烧了0.5千克的焦炭，水的比热容是4.2×103J/（kg ·℃），焦炭的热值是3.0×107J/kg。
（1）水吸收的热量是多少？
（2）0.5千克焦炭完全燃烧放的热量是多少？
（3）炉子烧水的热效率是多少？
5.天然气灶使用方便、经济环保，在一个标准大气压下，用天然气灶将一壶质量为5kg、温度为20℃的水加热至沸腾，大约需要10min。q天然气=4.2×107J/m3，c水=4.2×103J/（kg ℃）求：
（1）水吸收的热量；
（2）若天然气完全燃烧放出的热量的40%被水吸收，烧开这壶水需要多少天然气？
（3）若天然气灶产生的这些热量全部用于加热酒精，则可使初温为10℃、质量为50kg的酒精的温度升高到多少℃？[酒精的沸点为78℃，c酒精=2.4×103J/（kg ℃）]
（3）太阳能与内能、电能的转化效率问题
1.为了倡导低碳生活，太阳能热水器被广泛应用于现代生活中．现有一种太阳能热水器型号为EWH﹣80B，容量为125L，能将接收的太阳能的40%转换为水的内能，（ρ水=1.0×103kg/m3）求：
（1）该热水器最多能装多少千克的水？
（2）当太阳能热水器注满水时，如果在某一时间内获得的太阳能是5.25×107J，那么可以使水的温度上升多少摄氏度？[C水=4.2×103J/（kg．℃）]
（3）当用无烟煤将上述同样质量的水升高相同的温度，需要完全燃烧多少千克的无烟煤？（不计热量损失，q煤=3.4×107J/kg）
2.如图所示的太阳能热水器，它的水箱容量为120L，太阳能吸收的热量只有40%被水吸收，在与阳光垂直的地球表面上每平方米得到的太阳辐射功率约为1400W。如果将整箱水的温度从200C加热到700C，需要阳光照射5h，那么：求：
（1）一箱水需要吸收的热量是多少？
（2）热水器上，集热器的面积至少要多大？
3.为落实中国对世界承诺的节能减排目标，加强政策扶持新能源经济战略，国家相关部委推出太阳能屋顶计划如图所示。太阳能电池板的参数如下表所示，其中光电转换效率是指太阳能电池板将光能转化为电能的效率。
太阳能电池板 平均输出功率 200W
电池板面积 1.6m2
光电转换效率 10%
（1）太阳能属于___________（选填“可再生”或“不可再生”）能源；
（2）若中午时分，太阳能电池板单位面积上单位时间接收到的光能为2500J，则此时一块太阳能电池板输出电能的实际功率是多少？( )
（3）小明家的屋顶面积达到200m2，太阳能电池板依次相连平铺在屋顶，理论上他家屋顶日输出电能的平均功率为多大？( )
（4）用太阳能发电替代发电效率为40%的火力发电站，按照第3问中的条件，小明家一天（一天太阳能发电时间按8h计算）理论上可节约多少吨的煤？（煤的热值）( )
4.某太阳能热水器公司研制出一种新的太阳能、电能两用热水器。天气晴朗时使用太阳能；在阳光不足时，用电热丝辅助加热。实物如图所示，热水器铭牌如表：
**牌热水器
型号﹣18A 集热管数28支 额定频率50Hz
水箱体积200L 集热管管长180cm 额定电压220V
防水等级A 系统水压3.0MPa 额定功率4400W
（1）电热水器正常工作时，电热丝的电阻和电流各是多少？
（2）太阳能热水器贮满水，水温从20℃加热到50℃时吸收了多热量？
（3）若通过完全燃烧天然气加热一满箱水，使其温度从20℃升高到50℃时，不考虑热量的损失，需要多少立方天然气？（天然气的热值为4.0×109J/m3）
（4）由于天气不好，太阳能热水器只将水加热到35℃，现要通过电热丝将水加到50℃使用，需电加热器正常工作多少秒？（设电能转化为内能的效率为70%）
（4）内能与电能效率问题
1.密闭的房间里有一台规格为“220V 800W”的取暖器，闭合开关使其正常工作30分钟。
（1）该取暖器消耗的电能为多少焦耳？
（2）若房间里空气质量为45千克，取暖器放出热量的15%被空气吸收，则房间里空气温度升高了多少摄氏度？[空气的比热为1000J/（kg·℃）]
2.如图为某品牌家用电速热水龙头。打开水龙头，3-5秒就可流出热水。电速热水龙头的额定电压是220V，额定功率是3300W。某次该水龙头在额定电压下工作时，流入水的初温为15℃，在加热的21s时间内，得到0.45千克、末温48℃的热水。
（1）该速热水龙头的电阻为多少？（取整数）
（2）该速热水龙头工作效率为多少？[c水=4.2×103J/（kg·℃）]
3.电动汽车正在走进千家万户。高速公路上有一平直路段AB，相距5km，一辆电动汽车从A地匀速运动到B地用时0.05h，这一行程中电动汽车的平均能耗为0.22kW·h/km。
（1）从A地到B地，电动汽车的速度为___________km/h；
（2）从A地到B地，电动汽车消耗的电能为___________kW·h；
（3）不同能源的单位能耗的碳排放量不同，其中电能的排放系数为：1.00kg/kW·h（消耗1kW·h的电能相当于排放1.00kg的）。求汽车从A地到B地消耗的电能相当于排放多少千克的碳元素？___________
（4）从A地到B地的行程中，电动汽车消耗电能的75%用于驱动车轮推动汽车前进，求汽车受到的阻力大小。___________
4，如图所示额定容量为2L，额定加热功率为1500W某品牌的养生壶。壶中装入额定容量、温度为25℃的水，将壶中水加热至95℃。（不计热量损失）求：
（1）壶中水的质量；
（2）水吸收的热量；
（3）若使用天然气加热这壶水，至少需要多少m3的天然气？（已知天然气热值为3.36×107J/m3）
5．电压力锅是传统高压锅和电饭锅的升级换代产品，它综合了压力锅和电饭锅的优点．下表是某品牌电压力锅的部分参数．
容量/kg 5
额定电压/V 220
额定功率/W 900
（1）高压锅的原理是液体沸点随着液面上方气压升高而增大；
（2）该电压力锅贮满初温为20℃的水后，在一标准大气压下将其烧开，则在此过程中水吸收的热量是多少焦耳？[c水=4.2×103J/（kg ℃）]；
（3）该电压力锅的发热电阻的阻值是多少欧姆？若在实际电压为110V的工作环境下，该电热水器的实际功率是多少瓦特？（忽略温度对电压力锅电阻的影响，保留一位小数）．
6.图甲所示为一种水下滑翔机，图乙是其部分结构示意图。该滑翔机通过液压泵将油在内、外油囊间来回转移，从而改变浮力大小以达到上浮和下潜的目的，再结合其它技术即可滑行，以执行海洋环境的监测任务。
（1）该滑翔机具有低能耗、高续航的特点，电池一次充电后能提供1千瓦时电能。它在整个运动过程中前进速度保持0.2米/秒，但只有9%的时间耗电，耗电时功率仅为4瓦。该滑翔机充电一次总共能航行的路程为多少千米？
（2）该滑翔机总重515牛。当外油囊中无油时，滑翔机排开水的体积为0.0495米3。已知海水密度随深度变化情况如图丙所示。当该滑翔机在600米深度悬浮时，外油囊中油的体积为多少米3 （忽略海水压强对油和滑翔机外壳体积的影响）
7.如图是新型“油电混合动力”汽车工作时的能量走向图，汽车在启动时，可以给车提供动力，同时也给动力蓄电池组充电。汽车在某次测试中，内燃机共消耗汽油5 kg（汽油的热值q=4.6×10 7J/kg），内燃机的效率是40 %，转化为对外做功的能量是6.8×107 J。求，该汽车此次测试中：
（1）汽油完全燃烧放出的能量；
（2）对蓄电池充电的能量；
（3）对蓄电池充电的能量可以供一盏额定功率24 W的车前灯正常工作的时间。
8.如图所示是电辅热式太阳能热水器的主机，它外接太阳能真空管，既可以通过太阳能加热水，也可以通过电加热水。其主机容量是100L，装满水，晴天时太阳照射8h可以将水温从20℃升高到60℃。日照8h太阳能真空管吸收的太阳能是4.2×107J；阴天时，只使用电加热，电功率是4000W。[水的密度ρ水=1.0×103kg/m3，水的比热容为c水=4.2×103J/(kg·℃)]求：
（1）水从20℃升高到60℃吸收的热量；
（2）太阳能转化内能的效率；
（3）不考虑热量损失，单独使用电加热让水从20℃升高到60℃，所需要的时间。
9.近年来，衢州城乡积极推进屋顶光伏电站工程，为家用电器提供能量。图甲为某型号面包机，图乙为光伏 电站模式图。回答下列问题：
(1)制作面包过程中，面包机先对原料进行搅拌，搅拌好后，再自动进行加热。根据以上信息可知面包机内的电动机和电热丝的连接方式是 。
(2)计算面包机正常搅拌时的电流。（结果保留两位小数）21cnkxtj2008
(3)按表二配料制作的面包，由于味道好，有人经常用它替代中餐和晚餐。从人体所需的七大营养素分析， 该面包配料中还缺少的营养素是 （写出一种即可）。
(4)若小柯家屋顶太阳能电池板的光照面积为20m2，1m2面积上平均1分钟接收太阳能4.8×104J，太阳能电池板的光电转化效率为20%。计算小柯家太阳能电池板的输出功率。
10．“绿色出行，低碳生活”，新能源汽车靠电池提供能量，具有环保节能、高效等优势，已成为人们日常使用的重要交通工具。如图所示是一款新型电动汽车，该电动汽车内部的电池能量为45kW h，电动机工作时把80%的电能转化为动能后需重新充电。（已知q汽油＝4.6×107J/kg，g＝10N/kg）求：
（1）该汽车以额定功率9.6kW匀速行驶，当速度为36km/h时，所受平均阻力；
（2）该汽车电池充满电后使用，以36km/h的速度在9.6kW的额定功率下最多可以匀速行驶的路程；
（3）燃油汽车把汽油燃烧放出的能量转化为动能的效率为25%。与燃油汽车相比电动汽车内部的电池充满一次电来提供动能，燃油汽车需要燃烧多少千克的汽油（结果保留一位小数）。
物质 初温/℃ 末温/℃
水 18 38
食用油 18 68
11.在比较不同物质吸热情况的实验中，用额定功率为250W的电加热器分别对质量相等的水和食用油加热2min，电加热器均正常工作，记录的数据如下表所示，[忽略汽化对质量的影响，c水=4.2×103J/（kg·℃）]求：
(1)给水加热时，电加热器消耗的电能。
(2)若电加热器对水加热的效率为84%，水吸收的热量。
(3)食用油的质量。
12.小明妈妈为奶奶买了一个电热足浴盆。内部加热系统和按摩系统两部分组成。加热系统的加热电阻额定电压为220V，额定功率为605W，问：
(1)小明帮奶奶泡脚时，向足浴盆中加入6kg 初温为20℃的水，加热系统的加热电阻正常工作16min将水加热到40°C，此加热过程中吸收的热量是多少？（c水=4.2×103J/(kg·°C)）
(2)加热系统加热时的热效率是多少？ （结果精确到 0.1%）
(3)当小明家的实际电压是200V，加热电阻工作的实际功率是多少？（加热电阻阻值不随温度变化而变化）
(4)足浴盆按摩系统中的电动机工作电压是12V（按摩系统将交流电压转换为12V），工作电流为4A，其电阻为0.5Ω，电动机工作中因发热损失的功率是多少？
13.十九大报告指出：“建设生态文明是中华民族永续发展的千年大计”。某市中心城区日产垃圾已上升到8500吨。《城市生活垃圾分类管理办法》开始实施，正式进入生活垃圾强制分类时代。焚烧发电是目前世界上普遍采用的最安全、最有效的生活垃圾处理技术。垃圾分类后再焚烧，其热值可提升30%至40%，二噁英（致癌物质）排放量可降低80%。如图所示是中国中部最大的垃圾焚烧发电站，日处理生活垃圾4200吨，每天发电1.35×106kW·h。求：
（1）此发电站日处理4200吨垃圾产生的热量最多有多少？【设垃圾热值的平均值为6×106J/kg】
（2）若发电站日处理的垃圾完全燃烧释放出的热量完全被水吸收，能使多少千克20℃的水升高70℃？【水的比热容为c=4.2×103J/（kg·℃）】
（3）该发电站垃圾焚烧发电效率为多少？（结果保留整数）
14.电动汽车是未来汽车的一种发展方向，但由于受电池技术的限制，混合动力汽车是一种目前较好的过渡产品。当需要高速行驶或蓄电池的电能过低时，内燃机就会启动，既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电。某款混合动力汽车车速与所受阻力的关系如图所示。在某次测试中，测试前蓄电池内已储存电能1×108J，测试中内燃机提供全部能量，汽车以50km/h的速度水平匀速行驶了1h，同时蓄电池的电能在原来基础上又增加了25%，求：
（1）在该次测试中，所用燃料的热值是4.5×107J/kg，测试过程中消耗10kg的燃料（假设燃料完全燃烧），则放出的热量是多少？
（2）在该次测试中，汽车牵引力做的功是多少J？增加的电能是多少J？
（3）在该次测试中，混合动力汽车内燃机的效率是多少？
参考答案
（1）热能与机械能效率问题
1.一辆汽车为某高速公路做通车测试。汽车以120km/h的速度匀速通过60km的水平路段，消耗汽油3kg，发动机的效率是30%．求：(g取10N/kg，汽油的热值q＝4.6×107J/kg)
(1)汽车行驶时间；
(2)汽油完全燃烧释放的热量；
(3)汽车牵引力做功的功率。
【答案】(1)0.5h；(2)1.38×108J；(3)2.3×104W
【解析】
(1)汽车通过这段路程所需的时间：
t＝＝0.5h；
(2)汽油完全燃烧释放的热量：
Q＝mq＝3kg×4.6×107J/kg＝1.38×108J；
(3)牵引力所做的功：
W＝ηQ＝30%×1.38×108J＝4.14×107J；
汽车牵引力做功的功率：
P＝＝2.3×104W。
答：(1)汽车行驶时间为0.5h。
(2)汽油完全燃烧释放的热量为1.38×108J；
(3)汽车牵引力做功的功率为2.3×104W。
2.某型号汽车整车与驾驶员的总质量是2 060 kg，驾驶员驾驶该汽车在平直公路上匀速行驶进行车型测试，测试过程中消耗汽油的体积为1.5×10－3 m3.(g＝10 N/kg，ρ汽油＝0.7×103 kg/m3，q汽油＝4.5×107 J/kg) 求：
(1)汽车与驾驶员的总重力；
(2)测试过程中消耗汽油的质量；
(3)假设汽油完全燃烧，汽油机的效率为40%，汽车在测试过程中做的有用功是多少．
【解析】：
(1)汽车与驾驶员的总重力G＝mg＝2 060 kg×10 N/kg＝20 600 N
(2)测试过程中消耗汽油的质量m汽油＝ρ汽油V＝0.7×103 kg/m3×1.5×10-3 m3＝1.05 kg
(3)汽油完全燃烧放出的热量Q总＝m汽油q汽油＝1.05 kg×4.5×107 J/kg＝4.725×107 J
汽车测试过程中做的有用功W有＝η×Q总＝40%×4.725×107 J＝1.89×107 J
3.在第一次工业革命中，蒸汽机的出现开创了以机器代替手工劳动的时代，极大的推动了人类社会的发展。蒸汽机的工作原理是利用燃料加热蒸汽锅炉中的水，蒸汽锅炉中的水沸腾为水蒸气，蒸汽推动活塞运动。如图所示，有一辆质量为100t的蒸汽机车在一段平直的轨道上匀速运动，它所受的阻力为车重的0.2倍，当它运行2400m时，需要完全燃烧200kg煤。（已知：q煤=3×107J/kg）求：
（1）在加热水的过程中，把质量为2t，初温为25℃的水加热至沸腾，水需要吸收多少热量？（在一个标准大气压下）
（2）完全燃烧200kg煤可以放出多少热量？
（3）蒸汽机车在平直轨道上运行时的效率？
（1）6.3×108 J；（2）6×109 J；（3）8%
【解析】解：（1）水吸收的热量为
（2）煤完全燃烧放出的热量为
（3）蒸汽机车的重力为
因为蒸汽机车在平直的轨道上匀速运动，所以
故其蒸汽机车行驶的过程中所做的有用功为
所以蒸汽机车在平直轨道上运行时的效率
答：（1）把质量为2t，初温为25℃的水加热至沸腾，水需要吸收的热量；
（2）完全燃烧200kg煤可以放出的热量为；
（3）蒸汽机车在平直轨道上运行时的效率为8%。
4.某新型四轮沙滩卡丁车如图所示，其满载时的质量为500kg。该卡丁车满载时在水平沙滩上做匀速直线运动，行驶了10min，共消耗了1.2kg的汽油，其发动机将汽油完全燃烧释放的热量转化为机械能的效率是25%。行驶过程中卡丁车所受阻力为其总重力的0.2倍。（q汽油＝4.6×107J/kg，g＝10N/kg）求：
（1）卡丁车匀速行驶时受到的阻力是多大？
（2）这段时间内卡丁车发动机的机械功率是多少？
（3）卡丁车匀速行驶的速度是多少？
（1）1000N；（2）2.3×104W；（3）23m/s
【解析】解：（1）卡丁车匀速行驶时受到的阻力是
（2）完全燃烧的汽油放出的热量为
这段时间内卡丁车发动机所做的机械功为
这段时间内卡丁车发动机的机械功率是
（3）卡丁车匀速行驶，卡丁车的牵引力与摩擦力是一对平衡力，大小相等，故牵引力大小为
由得，卡丁车的速度是
答：（1）卡丁车匀速行驶时受到的阻力是1000N；
（2）这段时间内卡丁车发动机的机械功率是2.3×104W；
（3）卡丁车匀速行驶的速度是23m/s。
5.一辆氢动力试验汽车10min内在平直路面上匀速直线行驶了12km，消耗了0.15kg的氢气。此过程中，汽车发动机的牵引力为1×103N。求：（氢气的热值取1.4×108J/kg）。
（1）汽车的牵引力做的功。
（2）氢气完全燃烧放出的热量。
（3）汽车发动机的效率（保留一位小数）。
【答案】（1）汽车的牵引力做的功为1.2×107J；
（2）氢气燃烧产生的热量为2.1×107J；
（3）汽车发动机的效率为57.1%。
【解析】（1）汽车的牵引力做功为：
W＝Fs＝1×103N×1.2×104m＝1.2×107J；
（2）氢气完全燃烧放出的热量为：
Q放＝qm＝0.15kg×1.4×108J/kg＝2.1×107J；
（3）汽车发动机的效率为：
η＝＝×100%≈57.1%。
（2）内能之间的转化效率问题
1.在“探究水和沙子吸热能力”的实验中，选用两个完全相同的酒精灯给200g水和沙子加热，并画出水和沙子的温度随时间变化的图像，已知酒精的热值是3.0×10J/kg，水的比热容为4.2×103J/(kg ℃)，酒精灯每分钟消耗1g酒精；
（1）2min时水吸收的热量；
（2）2min时酒精完全燃烧放出的热量；
（3）若用酒精灯加热水和沙子时热量的利用效率相同，求沙子的比热容。
（1）4.2×104J；（2）6.0×104J；（3）0.84×103J/(kg ℃)
【解析】解：（1）由题意可知，水的质量为 m水=200g=0.2kg
因一个标准大气压下，水的沸点为100℃，故可知图a是沙子的温度随时间变化的图像，图b是水的温度随时间变化的图像。由图中可知，0~2min水的温度变化量为 Δt水=70℃-20℃=50℃
故由Q=cmΔt可得，2min时水吸收的热量为 Q水=c水m水Δt=4.2×103J/(kg ℃)×0.2kg×50℃=4.2×104J
（2）由题意可知，2min时消耗的酒精的质量为 m酒精=1g/min×2min=2g=2×10-3kg
由Q=qm可得，2g酒精完全燃烧释放的热量为
Q放=q酒精m酒精=3.0×107J/kg×2×10-3kg=6.0×104J
（3）因两酒精灯完全相同，则相同时间内酒精灯释放的热量相同，若用酒精灯加热水和沙子时热量的利用效率相同，则由
可知2min时沙子和水吸收的热量相同，即 Q沙=Q水=4.2×104J
由图中可知，0~2min沙子的温度变化量为 Δt沙=270℃-20℃=250℃
故由Q=cmΔt可得，沙子的比热容为
答：（1）2min时水吸收的热量为4.2×104J；
（2）2min时酒精完全燃烧放出的热量为6.0×104J；
（3）沙子的比热容为0.84×103J/(kg ℃)。
2.小明家新买来一台燃气热水器，如图所示，该燃气热水器主要是利用天然气燃烧来加热水的，假设该燃气热水器每秒能放出100mL、末温为50℃的热水，水的初温为15℃，某次洗漱时小明放了10s的水，该过程消耗了0.014m3的天然气（只有有水流出时，该热水器才会工作）[q天然气=4.2×107J/m3，c水=4.2×103J/（kg ℃）]。求：
（1）10s内放出的水吸收的热量；
（2）该过程中热水器加热水的效率；（假设该过程中天然气完全燃烧）
（3）若天然气完全燃烧产生的热量全部由干木柴来提供，需要完全燃烧0.049kg干木柴，则干木柴的热值。
1）1.47×105J；（2）25%；（3）1.2×107J/kg
【解析】解：（1）燃气热水器10s内放出水的体积 V=100mL/s×10s=1000mL=1L=1×10﹣3m3
由知道，燃气热水器10s内放出水的质量 m=ρV=1×103kg/m3×1×10﹣3m3=1kg
10s内放出的水吸收的热量 Q吸=c水m（t﹣t0)=4.2×103J/（kg ℃）×1kg×（50℃﹣15℃)=1.47×105J
（2）天然气完全燃烧放出的热量 Q放=Vq天然气=0.014m3×4.2×107J/m3=5.88×105J
该过程中热水器加热水的效率
（3）由题意可知，干木柴完全燃烧放出的热量 Q干木柴=Q放=5.88×105J
则干木柴的热值
答：（1）10s内放出的水吸收的热量为1.47×105J；
（2）该过程中热水器加热水的效率为25%；
（3）干木柴的热值为1.2×107J/kg。
3.某物理兴趣小组的同学用煤炉给10kg的水加热，同时，他们绘制了如图所示的加热过程中水的温度随时间变化的图象。假设在6min内完全燃烧了0.2kg的煤，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，煤的热值约为3×107J/kg。求：
（1）经过6min加热，水所吸收的热量；
（2）煤炉烧水时的效率。
（1）2.52×106J；（2）42%
【解析】解：（1）经过6min时间加热，水所吸收的热量 Q吸=cm水(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×10kg×(80℃-20℃)=2.52×106J
（2）煤完全燃烧产生的热量 Q放=m煤q=0.2kg×3×107J/kg=6×106J
煤炉烧水时的热效率
答：（1）经过6min时间加热，水吸收的热量为2.52×106J；
（2）煤炉烧水时的热效率为42%。
4.用炉子烧水时，将10千克的水从20℃加热到100℃，烧了0.5千克的焦炭，水的比热容是4.2×103J/（kg ·℃），焦炭的热值是3.0×107J/kg。
（1）水吸收的热量是多少？
（2）0.5千克焦炭完全燃烧放的热量是多少？
（3）炉子烧水的热效率是多少？
（1）3.36×106J ；（2）1.5×107J ；（3）22.4%
【解析】解：（1）由题意可得，水吸收的热量是
（2）由热量计算公式可得，0.5千克焦炭完全燃烧放的热量是 Q=qm碳=3.0×107J/kg×0.5kg=1.5×107J
（3）由题意及上述分析可得
答：（1）水吸收的热量是3.36×106J；
（2）0.5千克焦炭完全燃烧放的热量是1.5×107J；
（3）炉子烧水的热效率为22.4%。
5.天然气灶使用方便、经济环保，在一个标准大气压下，用天然气灶将一壶质量为5kg、温度为20℃的水加热至沸腾，大约需要10min。q天然气=4.2×107J/m3，c水=4.2×103J/（kg ℃）求：
（1）水吸收的热量；
（2）若天然气完全燃烧放出的热量的40%被水吸收，烧开这壶水需要多少天然气？
（3）若天然气灶产生的这些热量全部用于加热酒精，则可使初温为10℃、质量为50kg的酒精的温度升高到多少℃？[酒精的沸点为78℃，c酒精=2.4×103J/（kg ℃）]
（1）1.68×106J；（2）0.1m3；（3）24℃
【解析】解：（1）在一个标准大气压下，水沸腾时的温度t=100℃，水吸收的热量
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg ℃）×5kg×（100℃-20℃）=1.68×106J
（2）天然气完全燃烧放出的热量
由Q放=Vq得，烧开这壶水需要天然气的体积
（3）由可得，酒精升高的温度
则酒精的温度升高到的温度 10℃+14℃=24℃<78℃
答：（1）水吸收的热量为1.68×106J；
（2）烧开这壶水需要0.1m3天然气；
（3）可使初温为10℃、质量为50kg的酒精的温度升高到24℃。
（3）太阳能与内能、电能的转化效率问题
1.为了倡导低碳生活，太阳能热水器被广泛应用于现代生活中．现有一种太阳能热水器型号为EWH﹣80B，容量为125L，能将接收的太阳能的40%转换为水的内能，（ρ水=1.0×103kg/m3）求：
（1）该热水器最多能装多少千克的水？
（2）当太阳能热水器注满水时，如果在某一时间内获得的太阳能是5.25×107J，那么可以使水的温度上升多少摄氏度？[C水=4.2×103J/（kg．℃）]
（3）当用无烟煤将上述同样质量的水升高相同的温度，需要完全燃烧多少千克的无烟煤？（不计热量损失，q煤=3.4×107J/kg）
【解析】解答：解：（1）已知水的密度和体积，利用ρ=可求得热水器里面水的质量；
∵ρ=，V=125L=0.125m3，
∴m=ρV=1.0×103kg/m3×0.125m3=125kg；
（2）知道水的质量、水的比热容、水吸收的热量，利用吸热公式Q吸=cm△t求水的温度升高值；Q吸=5.25×107J×40%=2.1×107J，
∵Q吸=c水m△t，
∴水吸热后温度升高值：
△t===40℃；
（3）正常工作时热水器的功率和额定功率相等，根据Q=W=Pt求出同样质量、初温的水加热到同样的温度需的时间同样质量、初温的水加热到同样的温度需的时间：
∵P=，
∴t===35000s=9h40min20s．
答；（1）125千克；（2）40摄氏度；（3）需要9h40min20s．
2.如图所示的太阳能热水器，它的水箱容量为120L，太阳能吸收的热量只有40%被水吸收，在与阳光垂直的地球表面上每平方米得到的太阳辐射功率约为1400W。如果将整箱水的温度从200C加热到700C，需要阳光照射5h，那么：求：
（1）一箱水需要吸收的热量是多少？（2）热水器上，集热器的面积至少要多大？
【解析】（1）因为Q吸=cm△t =4.2×10 ×1.0×10 ×0.12×（70-20）=2.52×107 J
（2）设面积为S 因为 Q=w=pt 所以 pt×s×40%=2.52 ×107 J 所 1400W ×5×60s×40%×S=.52×107 J 可解得：S=2.5m2.
答：（1）2.52×107J。（2）2.5m2.
3.为落实中国对世界承诺的节能减排目标，加强政策扶持新能源经济战略，国家相关部委推出太阳能屋顶计划如图所示。太阳能电池板的参数如下表所示，其中光电转换效率是指太阳能电池板将光能转化为电能的效率。
太阳能电池板 平均输出功率 200W
电池板面积 1.6m2
光电转换效率 10%
（1）太阳能属于___________（选填“可再生”或“不可再生”）能源；
（2）若中午时分，太阳能电池板单位面积上单位时间接收到的光能为2500J，则此时一块太阳能电池板输出电能的实际功率是多少？( )
（3）小明家的屋顶面积达到200m2，太阳能电池板依次相连平铺在屋顶，理论上他家屋顶日输出电能的平均功率为多大？( )
（4）用太阳能发电替代发电效率为40%的火力发电站，按照第3问中的条件，小明家一天（一天太阳能发电时间按8h计算）理论上可节约多少吨的煤？（煤的热值）( )
可再生 400W 0.06t
【解析】（1）太阳能可以从自然界源源不断地得到，所以是可再生能源。
（2）由题意可知，太阳每秒钟照射到电池板每平方米面积上的光能约为2500J，电池板面积1.6m2，光电转换效率10%，所以太阳能电池板输出电能的实际功率
一块太阳能电池板输出电能的实际功率是400W。
（3）理论上他家屋顶日输出电能的平均功率
他家屋顶日输出电能的平均功率为。
（4）由可知，小明家一天输出的电能
小明家一天输出的电能为；
由可知，煤完全燃烧需要放出的热量
由可知，煤的质量
小明家一天理论上可节约0.06t的煤。
答：（1）太阳能属于可再生能源；
（2）此时一块太阳能电池板输出电能的实际功率是400W；
（3）他家屋顶日输出电能的平均功率为；
（4）小明家一天理论上可节约0.06t的煤。
6.某太阳能热水器公司研制出一种新的太阳能、电能两用热水器。天气晴朗时使用太阳能；在阳光不足时，用电热丝辅助加热。实物如图所示，热水器铭牌如表：
**牌热水器
型号﹣18A 集热管数28支 额定频率50Hz
水箱体积200L 集热管管长180cm 额定电压220V
防水等级A 系统水压3.0MPa 额定功率4400W
7.
（1）电热水器正常工作时，电热丝的电阻和电流各是多少？
（2）太阳能热水器贮满水，水温从20℃加热到50℃时吸收了多热量？
（3）若通过完全燃烧天然气加热一满箱水，使其温度从20℃升高到50℃时，不考虑热量的损失，需要多少立方天然气？（天然气的热值为4.0×109J/m3）
（4）由于天气不好，太阳能热水器只将水加热到35℃，现要通过电热丝将水加到50℃使用，需电加热器正常工作多少秒？（设电能转化为内能的效率为70%）
（1）11Ω，20A；（2）2.52×107J；（3）0.63m3；（4）4091s
【解析】解：（1）因为电热水器正常工作，所以
根据可得电热水器正常工作时的电流为
热水器电热丝的电阻
（2）由得水的质量为
水吸收太阳的热量为
（3）由题知
所以需要天然气的体积为
（4）水从35℃加热到50℃吸收的热量
电能转化为内能的效率为70%由题知
则电加热器正常工作时间为
答：（1）电热水器正常工作时，电热丝的电阻和电流各是11Ω，20A；
（2）太阳能热水器贮满水，水温从20℃加热到50℃时吸收了2.52×107J；
（3）不考虑热量的损失，需要0.63m3天然气；
（4）现要通过电热丝将水加热到50℃使用，需电加热器正常工作4091s的时间。
（4）内能与电能效率问题
1.密闭的房间里有一台规格为“220V 800W”的取暖器，闭合开关使其正常工作30分钟。
（1）该取暖器消耗的电能为多少焦耳？
（2）若房间里空气质量为45千克，取暖器放出热量的15%被空气吸收，则房间里空气温度升高了多少摄氏度？[空气的比热为1000J/（kg·℃）]
2.如图为某品牌家用电速热水龙头。打开水龙头，3-5秒就可流出热水。电速热水龙头的额定电压是220V，额定功率是3300W。某次该水龙头在额定电压下工作时，流入水的初温为15℃，在加热的21s时间内，得到0.45千克、末温48℃的热水。
（1）该速热水龙头的电阻为多少？（取整数）
（2）该速热水龙头工作效率为多少？[c水=4.2×103J/（kg·℃）]
【答案】 （1）R= = =15Ω
（2）Ptη=cm(t2-t1)
η= = =90%
【答案】（1）1.44×106J；（2）4.8℃
【解析】
【详解】解：（1）30分钟取暖器消耗的电能
W=Pt=800W×1800s=1.44×106J
（2）取暖器放出热量的15%被空气吸收，即
Q放×15%=Q吸
取暖器放出的热量
Q放=W
空气吸收的热量
Q吸=cm t
即
W ×15%=cm t
带入数值得
答：（1）该取暖器消耗的电能为1.44×106J；
（2）若房间里空气质量为45千克，取暖器放出热量的15%被空气吸收，则房间里空气温度升高4.8℃。
3.电动汽车正在走进千家万户。高速公路上有一平直路段AB，相距5km，一辆电动汽车从A地匀速运动到B地用时0.05h，这一行程中电动汽车的平均能耗为0.22kW·h/km。
（1）从A地到B地，电动汽车的速度为___________km/h；
（2）从A地到B地，电动汽车消耗的电能为___________kW·h；
（3）不同能源的单位能耗的碳排放量不同，其中电能的排放系数为：1.00kg/kW·h（消耗1kW·h的电能相当于排放1.00kg的）。求汽车从A地到B地消耗的电能相当于排放多少千克的碳元素？___________
（4）从A地到B地的行程中，电动汽车消耗电能的75%用于驱动车轮推动汽车前进，求汽车受到的阻力大小。___________
【答案】 ①. 100 ②. 1.1 ③. 0.3 ④. 594N
【解析】
【详解】解：（1）[2]从A地到B地，电动汽车的速度为
（2）[2]从A地到B地，电动汽车消耗的电能为
（3）[3]汽车从A地到B地消耗的电能相当于排放碳元素为
（4）[4]汽车运动的有用功为
由
得
汽车匀速运动时阻力与牵引力相等
4，如图所示额定容量为2L，额定加热功率为1500W某品牌的养生壶。壶中装入额定容量、温度为25℃的水，将壶中水加热至95℃。（不计热量损失）求：
（1）壶中水的质量；
（2）水吸收的热量；
（3）若使用天然气加热这壶水，至少需要多少m3的天然气？（已知天然气热值为3.36×107J/m3）
1）2kg；（2）5.88×105J；（3）0.0175m3
【解析】解：（1）由可知，壶中水的质量 m=ρV=1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3=2kg
（2）水吸收的热量 Q吸=cm（t﹣t0)=4.2×103J/（kg ℃）×2kg×（95℃﹣25℃)=5.88×105J
（3）若不计热量损失，天然气完全燃烧放出的热量 Q放=Q吸=5.88×105J
由Q放=Vq可知，完全燃烧天然气的体积
答：（1）壶中水的质量为2kg；
（2）水吸收的热量为5.88×105J；
（3）若使用天然气加热这壶水，至少需要0.0175m3的天然气。
5．电压力锅是传统高压锅和电饭锅的升级换代产品，它综合了压力锅和电饭锅的优点．下表是某品牌电压力锅的部分参数．
容量/kg 5
额定电压/V 220
额定功率/W 900
（1）高压锅的原理是液体沸点随着液面上方气压升高而增大；
（2）该电压力锅贮满初温为20℃的水后，在一标准大气压下将其烧开，则在此过程中水吸收的热量是多少焦耳？[c水=4.2×103J/（kg ℃）]；
（3）该电压力锅的发热电阻的阻值是多少欧姆？若在实际电压为110V的工作环境下，该电热水器的实际功率是多少瓦特？（忽略温度对电压力锅电阻的影响，保留一位小数）．
答：（1）增大；
（2）在此过程中水吸收的热量是1.68×106J；
（3）该电压力锅的发热电阻的阻值是53.8Ω；在实际电压为110V的工作环境下，该电热水器的实际功率是225W．
6.图甲所示为一种水下滑翔机，图乙是其部分结构示意图。该滑翔机通过液压泵将油在内、外油囊间来回转移，从而改变浮力大小以达到上浮和下潜的目的，再结合其它技术即可滑行，以执行海洋环境的监测任务。
（1）该滑翔机具有低能耗、高续航的特点，电池一次充电后能提供1千瓦时电能。它在整个运动过程中前进速度保持0.2米/秒，但只有9%的时间耗电，耗电时功率仅为4瓦。该滑翔机充电一次总共能航行的路程为多少千米？
（2）该滑翔机总重515牛。当外油囊中无油时，滑翔机排开水的体积为0.0495米3。已知海水密度随深度变化情况如图丙所示。当该滑翔机在600米深度悬浮时，外油囊中油的体积为多少米3 （忽略海水压强对油和滑翔机外壳体积的影响）
91．（1）2000千米；（2）
【详解】
解：（1）电池一次充电后的耗电时间
该滑翔机充电一次后航行的时间
则该滑翔机充电一次总共能航行的路程
（2）该滑翔机处于悬浮状态时有
由可得，该滑翔机排开水的体积
所以外油囊中油的体积
答：（1）充电一次总共航行路程2000千米；（2）该滑翔机在600米深度悬浮时，外油囊中油体积为。
7.如图是新型“油电混合动力”汽车工作时的能量走向图，汽车在启动时，可以给车提供动力，同时也给动力蓄电池组充电。汽车在某次测试中，内燃机共消耗汽油5 kg（汽油的热值q=4.6×10 7J/kg），内燃机的效率是40 %，转化为对外做功的能量是6.8×107 J。求，该汽车此次测试中：
（1）汽油完全燃烧放出的能量；
（2）对蓄电池充电的能量；
（3）对蓄电池充电的能量可以供一盏额定功率24 W的车前灯正常工作的时间。
（1）2.3×10 8J；（2）2.4×107 J ；（3）1.0×106 s
【解析】解：（1）汽油完全燃烧放出的能量 Q放=mq=5kg×4.6×10 7J/kg=23×10 7J=2.3×10 8J
（2） 根据可知，有用功是
对蓄电池充电的能量 W充电=W有用-W对外=9.2×107 J - 6.8×107 J = 2.4×107 J
（3）对蓄电池充电的能量可以供一盏额定功率24 W的前灯正常工作的时间
答：（1）汽油完全燃烧放出的能量是2.3×10 8J；
（2）对蓄电池充电的能量是2.4×107 J；
（3）对蓄电池充电的能量可以供一盏额定功率24 W的车前灯正常工作的时间是1.0×106 s。
8.如图所示是电辅热式太阳能热水器的主机，它外接太阳能真空管，既可以通过太阳能加热水，也可以通过电加热水。其主机容量是100L，装满水，晴天时太阳照射8h可以将水温从20℃升高到60℃。日照8h太阳能真空管吸收的太阳能是4.2×107J；阴天时，只使用电加热，电功率是4000W。[水的密度ρ水=1.0×103kg/m3，水的比热容为c水=4.2×103J/(kg·℃)]求：
（1）水从20℃升高到60℃吸收的热量；
（2）太阳能转化内能的效率；
（3）不考虑热量损失，单独使用电加热让水从20℃升高到60℃，所需要的时间。
（1）1.68×107J；（2）40%；（3）4200s
【解析】解：（1）水的体积为
100L水的质量为
水从20℃升高到60℃吸收的热量为
（2）太阳能转化内能的效率为
（3）不考虑热量损失，单独使用电加热让水从20℃升高到60℃，所需要的时间为
答：（1）水从20℃升高到60℃吸收的热量为1.68×107J；
（2）太阳能转化内能的效率为40%；
（3）不考虑热量损失，单独使用电加热让水从20℃升高到60℃，所需要的时间为4200s。
9.近年来，衢州城乡积极推进屋顶光伏电站工程，为家用电器提供能量。图甲为某型号面包机，图乙为光伏 电站模式图。回答下列问题：
(1)制作面包过程中，面包机先对原料进行搅拌，搅拌好后，再自动进行加热。根据以上信息可知面包机内的电动机和电热丝的连接方式是 。
(2)计算面包机正常搅拌时的电流。（结果保留两位小数）21cnkxtj2008
(3)按表二配料制作的面包，由于味道好，有人经常用它替代中餐和晚餐。从人体所需的七大营养素分析， 该面包配料中还缺少的营养素是 （写出一种即可）。
(4)若小柯家屋顶太阳能电池板的光照面积为20m2，1m2面积上平均1分钟接收太阳能4.8×104J，太阳能电池板的光电转化效率为20%。计算小柯家太阳能电池板的输出功率。
（1）并联；（2）面包机正常搅拌时的电流为0.45A；（3）维生素；
（4）每平方米太阳能电池板的输入功率为：
每平方米太阳能电池板的输出功率为：
太阳能电池板的光照面积为20m2，则小柯家太阳能电池板的输出功率为：P3=P2×20=160W×20=3200W；
小柯家太阳能电池板的输出功率为3200W；（5）南．
10．“绿色出行，低碳生活”，新能源汽车靠电池提供能量，具有环保节能、高效等优势，已成为人们日常使用的重要交通工具。如图所示是一款新型电动汽车，该电动汽车内部的电池能量为45kW h，电动机工作时把80%的电能转化为动能后需重新充电。（已知q汽油＝4.6×107J/kg，g＝10N/kg）求：
（1）该汽车以额定功率9.6kW匀速行驶，当速度为36km/h时，所受平均阻力；
（2）该汽车电池充满电后使用，以36km/h的速度在9.6kW的额定功率下最多可以匀速行驶的路程；
（3）燃油汽车把汽油燃烧放出的能量转化为动能的效率为25%。与燃油汽车相比电动汽车内部的电池充满一次电来提供动能，燃油汽车需要燃烧多少千克的汽油（结果保留一位小数）。
（1）960N；（2）135km；（3）11.3kg
【解析】（1）汽车行驶的速度 v＝36km/h＝10m/s
因汽车以额定功率匀速行驶时处于平衡状态，受到的阻力和牵引力是一对平衡力，
所以所受平均阻力
（2）根据题意，电池的最大容量为 E＝45×3.6×106J＝1.62×108J
牵引力做的功为 W＝80%E＝80%×1.62×108J＝1.296×108J
汽车在电池充满电的情况下以36km/h最多可行驶的路程为
（3）汽车的有用能量为 W＝1.296×108J
燃烧汽油所需能量为
所需汽油的质量为
答：（1）所受平均阻力为960N；
（2）最多可以匀速行驶的路程为135km；
（3）燃油汽车需要燃烧11.3kg的汽油。
11.在比较不同物质吸热情况的实验中，用额定功率为250W的电加热器分别对质量相等的水和食用油加热2min，电加热器均正常工作，记录的数据如下表所示，[忽略汽化对质量的影响，c水=4.2×103J/（kg·℃）]求：
物质 初温/℃ 末温/℃
水 18 38
食用油 18 68
(1)给水加热时，电加热器消耗的电能。
(2)若电加热器对水加热的效率为84%，水吸收的热量。
(3)食用油的质量。
【答案】(1)3104J；(2)2.25104J；(3)0.3kg
【解析】(1)根据电功的公式可得
(2)根据效率公式可得，水吸收的热量为
(3)根据比热容公式，可得水的质量为
因为食用油和水的质量相同，所以其质量也为0.3kg。
12.小明妈妈为奶奶买了一个电热足浴盆。内部加热系统和按摩系统两部分组成。加热系统的加热电阻额定电压为220V，额定功率为605W，问：
(1)小明帮奶奶泡脚时，向足浴盆中加入6kg 初温为20℃的水，加热系统的加热电阻正常工作16min将水加热到40°C，此加热过程中吸收的热量是多少？（c水=4.2×103J/(kg·°C)）
(2)加热系统加热时的热效率是多少？ （结果精确到 0.1%）
(3)当小明家的实际电压是200V，加热电阻工作的实际功率是多少？（加热电阻阻值不随温度变化而变化）
(4)足浴盆按摩系统中的电动机工作电压是12V（按摩系统将交流电压转换为12V），工作电流为4A，其电阻为0.5Ω，电动机工作中因发热损失的功率是多少？
【答案】(1)5.04×105J；(2)86.8%；(3)500W；(4)8W
【解析】(1)加热过程中水吸收的热量
(2)加热系统加热时消耗的电能
则热效率
(3)由可得加热电阻的阻值
当小明家的实际电压是200V，加热电阻工作的实际功率
(4)电动机工作过程中要发热，损失功率
13.十九大报告指出：“建设生态文明是中华民族永续发展的千年大计”。某市中心城区日产垃圾已上升到8500吨。《城市生活垃圾分类管理办法》开始实施，正式进入生活垃圾强制分类时代。焚烧发电是目前世界上普遍采用的最安全、最有效的生活垃圾处理技术。垃圾分类后再焚烧，其热值可提升30%至40%，二噁英（致癌物质）排放量可降低80%。如图所示是中国中部最大的垃圾焚烧发电站，日处理生活垃圾4200吨，每天发电1.35×106kW·h。求：
（1）此发电站日处理4200吨垃圾产生的热量最多有多少？【设垃圾热值的平均值为6×106J/kg】
（2）若发电站日处理的垃圾完全燃烧释放出的热量完全被水吸收，能使多少千克20℃的水升高70℃？【水的比热容为c=4.2×103J/（kg·℃）】
（3）该发电站垃圾焚烧发电效率为多少？（结果保留整数）
【解析】解：（1）4200t垃圾完全燃烧放出的热量 Q放=m垃圾q=4200×103kg×6×106J/kg=2.52×1013J
（2）发电站日处理的垃圾完全燃烧释放出的热量完全被水吸收，则水吸收的热量 Q吸= Q放=2.52×1013J
由Q吸=cm水Δt可得水的质量
（3）日处理生活垃圾4200吨，每天的发电量为 W=1.35×106kW·h=1.35×106×3.6×106J=4.86×1012J
发电站垃圾焚烧发电效率
答：（1）此发电站日处理4200吨垃圾产生的热量最多有2.52×1013J；
（2）若发电站日处理的垃圾完全燃烧释放出的热量完全被水吸收，能使8.57×107kg千克20℃的水升高70℃；
（3）该发电站垃圾焚烧发电效率为19%。
14.电动汽车是未来汽车的一种发展方向，但由于受电池技术的限制，混合动力汽车是一种目前较好的过渡产品。当需要高速行驶或蓄电池的电能过低时，内燃机就会启动，既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电。某款混合动力汽车车速与所受阻力的关系如图所示。在某次测试中，测试前蓄电池内已储存电能1×108J，测试中内燃机提供全部能量，汽车以50km/h的速度水平匀速行驶了1h，同时蓄电池的电能在原来基础上又增加了25%，求：
（1）在该次测试中，所用燃料的热值是4.5×107J/kg，测试过程中消耗10kg的燃料（假设燃料完全燃烧），则放出的热量是多少？
（2）在该次测试中，汽车牵引力做的功是多少J？增加的电能是多少J？
（3）在该次测试中，混合动力汽车内燃机的效率是多少？
（1）4.5×108J；（2）2×108J，2.5×107J；（3）50%
【解析】解：（1）燃料的热值为，测试过程中消耗10kg燃料，燃料完全燃烧释放的热量为
（2）由图像知，汽车时速50km/h时，汽车受到的阻力为4000N，汽车进行匀速直线运动，汽车受到的牵引力和阻力是平衡力，两者大小相等，故汽车牵引力是4000N，汽车50km/h行驶是1h，汽车行驶的路程为
汽车牵引力做功为
测试前蓄电池已储存的电能为1×108J，蓄电池的电能增加了25%，故蓄电池增加的电能为
（3）内燃机做功的有用功为
内燃机的效率为
答：（1）放出的热量是4.5×108J；
（2）在该次测试中，汽车牵引力做的功是2×108J；增加的电能是2.5×107J；
（3）在该次测试中，混合动力汽车内燃机的效率是50%。