专题06 内能、热量计算问题
一、必备知识
1、热量
在热传递过程中传递的那部分能量
热平衡定义：热平衡，指一个处于任意平衡状态的系统， Q吸=Q放
2、热值
定义：单位质量的某种燃料完全燃烧后所放出的热量 （用字母“q”表示）
注意：热值是物质的一种特性 单位：J/kg
物理意义：表示每1Kg的某种燃料完全燃烧后所放出的热量是多少J
计算：Q放＝mq
二、常见方法
方法1结合图像比较比热容大小
如图a所示是质量、初温相同的甲、乙两种液体在相同电加热器下加热，得到的温度随时间变化的图像。
1、控制升高的温度相同，比较它们吸收热量的多少。如图b所示，在纵轴上任取一点T,过T
作平行于横轴的直线，分别交甲、乙两种液体的图线于E、F两点，E、F对应的时间分别为t甲、t乙。由图像看出t甲2控制吸收的热量相同，比较它们温度升高了多少。如图c所示，在横轴上任取一点t,过t作平行于纵轴的直线，分别交甲、乙两种液体的图线于M、N两点，M、N对应的温度分别为T甲、T乙,由图像看出△T甲>△T乙,也就是说，对甲、乙两液体加热相同的时间，让它们吸收相同的热量后，甲液体的温度变化量大，比热容小。
方法2利用热平衡方程解决问题
两个温度不同的物体放在一起，高温物体放出热量，低温物体吸收热量，当两个物体温度达到相同时，如果没有热量损失，则有Q吸=Q放，称为热平衡方程。在热量计算题中，常采用此等式。
方法3机械效率、热效率、热机的效率的计算方法
效率问题是中考的热点问题，例如简单机械的机械效率、太阳能热水器的效率、炉子的效率等。
1.机械效率：其中W有指有用功，即对人有用的功，W总指总功。
2.热效率：，其中Q有指有效利用的能量，Q总指总能量。如果装置是炉子，则Q有为燃料完全燃烧放出的热量(Q总=Q放=mq);如果装置是太阳能热水器，则Q总为吸收太阳辐射的总能量。
3.热机效率：，其中W有指用来做有用功的那部分能量，Q放指燃料完全燃烧释放的能量。
（2024 相山区校级一模）用完全相同的酒精灯，完全相同的加热方式给质量都是0.2kg的水和沙子进行加热，它们温度随加热时间的关系如图a、b所示，水的比热容为4.2×103J/（kg ℃）。
（1）求加热2分钟水吸收的热量。
（2）求沙子的比热容。
（2024 青羊区校级模拟）打制铁质工具时要淬火以提高工具的硬度。现将一质量为420g、温度为550℃的烧红的铁件淬火，淬火后温度降低到50℃，求：（已知铁的比热容为0.46×103J/（kg ℃），水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），假设整个过程没有热量散失）
（1）此过程中铁件释放的热量为多少J？
（2）若这些热量全部用于加热5kg温度为30℃的水，则水温将升高到多少℃？
（2024 长丰县校级三模）如图所示是焦耳测定热功当量的实验装置，在与外界很好地隔热的量热器中装有水，当重物P与重物P′下落时，带动量热器中的叶片转动，叶片克服摩擦力做功使水的温度升高。焦耳通过多次实验证明，重物下落所做的功总等于水和量热器增加的内能。若重物P、P′的质量均为8.4kg，水的质量为4kg，重物连续从2m高处落下20次，不考虑传给量热器和外界的热量，求此过程中：[]
（1）水吸收多少热量；
（2）水的温度升高了多少。
（2024 陕西）氢能因其低碳、高热值、来源广泛等特点，在新能源领域备受青睐。某款氢内燃机汽车的总质量为1.8t，车轮与地面的总接触面积为0.1m2。某次测试中，该车匀速直线行驶6km用时5min，牵引力做功的功率恒为36kW，发动机的效率为60%。（g取10N/kg，氢燃料的热值为1.4×108J/kg，假设氢燃料完全燃烧）
（1）该车静止在水平地面上时，对地面的压强是多少？
（2）本次测试中，该车行驶的速度是多少？受到的牵引力是多少？
（3）本次测试中，消耗氢燃料的质量是多少？（计算结果保留两位小数）
（2024 东营）休渔政策有利于海洋渔业持续、稳定、高质量发展。5月1日起，我市开始进入海洋伏季休渔期；9月1日休渔期结束后，各渔港码头“千帆竞发”，渔船可出海进行捕捞作业。如图为某型号渔船，其部分参数如表。（g取10N/kg）
总长度（m） 34.2
宽度（m） 6
排水量（t） 200
最大吃水深度（m） 2.1
发动机额定动力输出功率（kW） 280
鱼舱容量（m3） 147
（1）该渔船满载时，求它受到的浮力。
（2）满载时，求船底受到海水的压强。（ρ海水取1×103kg/m3）
（3）为方便保鲜，现需要将质量为3×103kg、温度为19℃的海水降低到4℃，求此过程放出的热量。[c海水取4.2×103J/（kg ℃）]
（4）若发动机以额定动力输出功率运行1h，消耗燃油60kg，求内能转化为机械能的效率。（q油取4.2×107J/kg）
（2024 聊城）随着新能源政策的引导及风力发电、并网等技术的发展，我国风力发电开发走在了世界前列，装机容量居全球第一。某地有一风力发电站，其中一台风力发电机1s内提供的电能约为1.8×104J，1年内提供的电能约为4.8×1011J。求：
（1）若该风力发电机1s内提供的电能全部转化为内能，并有70%被水吸收，可以使100g常温下的水升高多少摄氏度；[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
（2）若该风力发电机1年内提供的电能改由火力发电机来提供，且火力发电机工作时煤炭燃烧产生的热量约40%转化为电能，则需要完全燃烧多少千克煤炭。（煤炭的热值q约3.0×107J/kg）
（2024 内蒙古）2023年3月29日，我国自主研发的首款四座氢内燃机飞机验证机成功首飞。这架飞机翼展为13.5m，机身长度为8.2m，高压气态储氢罐可储氢4.5kg，最大起飞质量可达1260kg。达到最大起飞质量的飞机静止在水平地面上时对地面的压强为6×104Pa；在空中以60m/s的速度匀速巡航时，前置螺旋桨提供的牵引力为1.4×103N。已知氢的热值为1.4×108J/kg，g取10N/kg。求：
（1）达到最大起飞质量的飞机静止在水平地面上时轮胎与地面的总接触面积；
（2）高压储氢罐内4.5kg的氢气完全燃烧放出的热量；
（3）飞机以60m/s的速度匀速巡航30min牵引力所做的功。
（2024 新城区模拟）电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶的汽车。某电动汽车的最大功率为1×105W，在一次测试过程中，以最大功率在水平地面上匀速直线行驶了8000米，用时6分钟。求：
（1）该车在这次测试过程中牵引力所做的功是多少？
（2）该车受到的阻力为多大？
（3）若使用效率为32%的传统燃油汽车提供相同大小的牵引力，在上述过程中以相同速度行驶相同距离需要消耗多少汽油？（）
（4）近期某公司发布了新研发的“麒麟电池”。据报道，该电池的能量密度为9×106J/kg，可使电动汽车续航达到1000km。已知电动车能量利用效率可达90%，若该款汽车搭载300kg此电池（电池质量与原车电池质量相等），在电池满电状态下，可供汽车在同样的测试条件下以最大功率行驶多远？
（2024 佛冈县校级二模）一款无人驾驶汽车以某速度在一段平直的公路上匀速行驶了一段距离时，消耗汽油2kg。汽油机的效率为30%，那么，在这段运动过程中，[汽油的热值为4.5×107J/kg，c水＝4.2×103J/（kg ℃）]求：
（1）2kg汽油完全燃烧放出的热量是多少？
（2）假设该汽车在这次行驶过程中，发动机排出的废气带走的能量占汽油完全燃烧放出热量的42%，一个标准大气压下，这些废气的能量全部被初温20℃，质量100kg的水吸收，水升高的温度是多少？
（3）如果汽油机的效率不变，汽车匀速运动时的受到阻力为1000N，消耗2kg汽油汽车通过的路程是多少？
（2024 天门一模）下表是某品牌轿车的一些技术参数，其中排气量是指发动机气缸的工作容积。空燃比是指吸气冲程末，吸入气缸内的空气和汽油的质量之比。当该发动机以最大功率工作时，气缸内汽油和空气的混合气密度为1.5kg/m3。1min内高温高压的燃气推动活塞做功3000次。请你计算发动机在最大功率工作时：
车型 某品牌轿车
排气量 1.5L
最大功率 69kW
空燃比 14：1
（1）每次吸入混合气的质量；
（2）1min内汽油燃烧放出的热量。
（3）求出该发动机的效率。
（解答要求：要写出依据的主要公式或变形公式，要有数据代入和运算结果）
（2024 沛县校级模拟）小明同学和家人在郊外野餐，用木炭烧水，铁锅内装有5kg水，把水从30℃加热至98℃。已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），木炭的热值为3.4×107J/kg，如果木炭完全燃烧放出的热有10%被水吸收，求这个过程中：
（1）水吸收的热量是多少？
（2）木炭完全燃烧放出的热量是多少？
（3）用掉木炭的质量？
（2024 大荔县一模）2024年3月1日起山东省内免征氢能源汽车高速路通行费，再一次将氢能源汽车推向风头浪尖。2022年3月，国家发改委、国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划（2021﹣2035年）》，明确氢能是未来国家能源体系的重要组成部分。氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点。2022年北京冬奥会示范运行超1000辆氢能源汽车，配备30多个加氢站，车型包括氢燃料电池大巴、氢燃料电池小轿车、氢燃料电池特种车等。某氢燃料大巴车以140KW的恒定功率匀速行驶300s，燃烧0.6kg氢燃料，求：
（1）质量为0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量为多少？
（2）若这些热量的50%被质量为400kg、温度为15℃的水吸收，能使水的温度升高多少℃？
（3）该段时间内，氢燃料电池大巴车的能量转化效率为多少？[c水＝4.2×103J/（kg ℃），q氢＝（2024 砚山县一模）油电混合动力汽车是新型节能汽车。这种汽车启动时内燃机并不工作，由动力蓄电池组通过驱动电机向车轮输送能量；当以高速匀速行驶或动力蓄电池组储存电能过低时，内燃机启动，此时在向车轮输送能量的同时也给动力蓄电池组充电。若车辆需要全力加速时，内燃机和动力蓄电池组同时向车轮输送能量。已知某型号混合动力汽车所用的动力蓄电池储存的最大电能是1.0×108J。若测试人员驾驶该车在平直公路上以80km/h的速度匀速行驶0.5h，内燃机消耗燃油2.5kg，蓄电池组的电能增加了最大电能的10%，汽车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图所示，则：
（1）该汽车测试行驶中若燃油完全燃烧可放出多少热量？
（2）该汽车测试行驶中牵引力做了多少功？
（3）此次测试中汽车的内燃机效率是多大？（假设燃油完全燃烧，燃油的热值为4.6×107J/kg）
（2024 广西模拟）一般小汽车每消耗1kg汽油就会排放2.3kg的二氧化碳气体，为了实现节能减排，各种新能源汽车相继出现，如图所示为某太阳能汽车，能将太阳能转换为电能储存起来供汽车行驶，真正实现了零排放。若该太阳能汽车行驶时受到的阻力恒为900N，某天接收到的太阳能为1.08×108J，可供汽车匀速行驶30km路程。求：
（1）该太阳能汽车匀速行驶30km过程中牵引力所做的功；
（2）该太阳能汽车太阳能转化为机械能的效率；
（3）相比较效率为30%的汽油车，牵引力做相同的功可以减少多少千克二氧化碳气体的排放？（汽油热值为4.6×107J/kg）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)专题06 内能、热量计算问题
一、必备知识
1、热量
在热传递过程中传递的那部分能量
热平衡定义：热平衡，指一个处于任意平衡状态的系统， Q吸=Q放
2、热值
定义：单位质量的某种燃料完全燃烧后所放出的热量 （用字母“q”表示）
注意：热值是物质的一种特性 单位：J/kg
物理意义：表示每1Kg的某种燃料完全燃烧后所放出的热量是多少J
计算：Q放＝mq
二、常见方法
方法1结合图像比较比热容大小
如图a所示是质量、初温相同的甲、乙两种液体在相同电加热器下加热，得到的温度随时间变化的图像。
1、控制升高的温度相同，比较它们吸收热量的多少。如图b所示，在纵轴上任取一点T,过T
作平行于横轴的直线，分别交甲、乙两种液体的图线于E、F两点，E、F对应的时间分别为t甲、t乙。由图像看出t甲2控制吸收的热量相同，比较它们温度升高了多少。如图c所示，在横轴上任取一点t,过t作平行于纵轴的直线，分别交甲、乙两种液体的图线于M、N两点，M、N对应的温度分别为T甲、T乙,由图像看出△T甲>△T乙,也就是说，对甲、乙两液体加热相同的时间，让它们吸收相同的热量后，甲液体的温度变化量大，比热容小。
方法2利用热平衡方程解决问题
两个温度不同的物体放在一起，高温物体放出热量，低温物体吸收热量，当两个物体温度达到相同时，如果没有热量损失，则有Q吸=Q放，称为热平衡方程。在热量计算题中，常采用此等式。
方法3机械效率、热效率、热机的效率的计算方法
效率问题是中考的热点问题，例如简单机械的机械效率、太阳能热水器的效率、炉子的效率等。
1.机械效率：其中W有指有用功，即对人有用的功，W总指总功。
2.热效率：，其中Q有指有效利用的能量，Q总指总能量。如果装置是炉子，则Q有为燃料完全燃烧放出的热量(Q总=Q放=mq);如果装置是太阳能热水器，则Q总为吸收太阳辐射的总能量。
3.热机效率：，其中W有指用来做有用功的那部分能量，Q放指燃料完全燃烧释放的能量。
（2024 相山区校级一模）用完全相同的酒精灯，完全相同的加热方式给质量都是0.2kg的水和沙子进行加热，它们温度随加热时间的关系如图a、b所示，水的比热容为4.2×103J/（kg ℃）。
（1）求加热2分钟水吸收的热量。
（2）求沙子的比热容。
【解答】解：（1）已知沙子和水的质量相等，吸收相同热量时，因沙子的比热容比水小，
由Δt可知，沙子的温度升高得多，所以图a表示的是沙子吸热升温的过程，图b表示的是水吸热升温的过程；
由图b可知，加热2min水升高的温度Δt水＝50℃﹣20℃＝30℃，
加热2min时间内水吸收的热量：Q水吸＝c水m水Δt水＝4.2×103J/（kg ℃）×0.2kg×30℃＝2.52×104J；
（2）因为两酒精灯完全相同、加热方式也相同，所以相同时间内酒精灯燃烧放出相同的热量，
则在2min的时间内，沙子吸收的热量：Q沙吸＝Q水吸＝2.52×104J，
由图a可知，加热2min沙子的温度从20℃上升到160℃，则沙子升高的温度Δt沙＝160℃﹣20℃＝140℃，m沙＝0.2kg；
由Q吸＝cmΔt可知，沙子的比热容：。
答：（1）加热2分钟水吸收的热量为2.52×104J；
（2）沙子的比热容为0.9×103J/（kg ℃）。
（2024 青羊区校级模拟）打制铁质工具时要淬火以提高工具的硬度。现将一质量为420g、温度为550℃的烧红的铁件淬火，淬火后温度降低到50℃，求：（已知铁的比热容为0.46×103J/（kg ℃），水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），假设整个过程没有热量散失）
（1）此过程中铁件释放的热量为多少J？
（2）若这些热量全部用于加热5kg温度为30℃的水，则水温将升高到多少℃？
【解答】解：（1）铁件放出的热量：
Q放＝c铁m铁Δt铁＝0.46×103J/（kg ℃）×0.42kg×（550℃﹣50℃）＝9.66×104J；
（2）由题知，水吸收的热量Q吸＝Q放＝9.66×104J，
由Q吸＝cmΔt得：
Δt水4.6℃，
水温升高到：t＝Δt水+t0＝4.6℃+30℃＝34.6℃。
答：（1）此过程中铁件释放的热量为9.66×104J；
（2）水温将升高到34.6℃。
（2024 长丰县校级三模）如图所示是焦耳测定热功当量的实验装置，在与外界很好地隔热的量热器中装有水，当重物P与重物P′下落时，带动量热器中的叶片转动，叶片克服摩擦力做功使水的温度升高。焦耳通过多次实验证明，重物下落所做的功总等于水和量热器增加的内能。若重物P、P′的质量均为8.4kg，水的质量为4kg，重物连续从2m高处落下20次，不考虑传给量热器和外界的热量，求此过程中：[]
（1）水吸收多少热量；
（2）水的温度升高了多少。
【解答】解：（1）重物的质量为：G＝mg＝8.4kg×10N/kg＝84N，
重物从2m高处落下，重力所做的：W＝Gh＝84N×2m＝168J，
重物连续从2m高处落下20次，重物下落所做的功总等于水和量热器增加的内能，
则水吸收的热量Q＝20W＝20×168J＝3360J；
（2）由Q吸＝cmΔt可知，水升高的温度：。
答：（1）水吸收3360J的热量；
（2）水的温度升高了0.2℃。
（2024 陕西）氢能因其低碳、高热值、来源广泛等特点，在新能源领域备受青睐。某款氢内燃机汽车的总质量为1.8t，车轮与地面的总接触面积为0.1m2。某次测试中，该车匀速直线行驶6km用时5min，牵引力做功的功率恒为36kW，发动机的效率为60%。（g取10N/kg，氢燃料的热值为1.4×108J/kg，假设氢燃料完全燃烧）
（1）该车静止在水平地面上时，对地面的压强是多少？
（2）本次测试中，该车行驶的速度是多少？受到的牵引力是多少？
（3）本次测试中，消耗氢燃料的质量是多少？（计算结果保留两位小数）
【解答】解：（1）该车静止在水平地面上时，对地面的压强是1.8×105Pa；
（2）该车匀速直线行驶6km用时5min，本次测试中，该车行驶的速度是，牵引力做功的功率恒为36kW，由P，联立W＝Fs，得PFv，则受到的牵引力；
（3）用时5min，牵引力做功为W＝Pt＝36000W×5×60s＝1.08×107J，由η得，氢燃料完全燃烧放出的热量为Q放，本次测试中，消耗氢燃料的质量为m氢，
故答案为：（1）该车静止在水平地面上时，对地面的压强是1.8×105Pa；（2）本次测试中，该车行驶的速度是20m/s；受到的牵引力是1800N；（3）本次测试中，消耗氢燃料的质量是0.13kg。
（2024 东营）休渔政策有利于海洋渔业持续、稳定、高质量发展。5月1日起，我市开始进入海洋伏季休渔期；9月1日休渔期结束后，各渔港码头“千帆竞发”，渔船可出海进行捕捞作业。如图为某型号渔船，其部分参数如表。（g取10N/kg）
总长度（m） 34.2
宽度（m） 6
排水量（t） 200
最大吃水深度（m） 2.1
发动机额定动力输出功率（kW） 280
鱼舱容量（m3） 147
（1）该渔船满载时，求它受到的浮力。
（2）满载时，求船底受到海水的压强。（ρ海水取1×103kg/m3）
（3）为方便保鲜，现需要将质量为3×103kg、温度为19℃的海水降低到4℃，求此过程放出的热量。[c海水取4.2×103J/（kg ℃）]
（4）若发动机以额定动力输出功率运行1h，消耗燃油60kg，求内能转化为机械能的效率。（q油取4.2×107J/kg）
【解答】解：（1）该渔船满载时排开的质量：kg，因为渔船漂浮，渔船满载时受到的浮力为F浮＝G排＝m排g＝2×105kg×10N/kg＝2×106N；
（2）满载时，船底受到海水的压强为p＝ρ海水gh＝1×103kg/m3×10N/kg×2.1m＝2.1×104Pa；
（3）此过程放出的热量为：Q放＝c海水m海水（t0﹣t）＝4.2×103J/（kg ℃）×3×103kg×（19℃﹣4℃）＝1.89×108J；
（4）发动机输出的机械能，即动力所做的功：W＝Pt＝280kW×1h＝280kW h＝1.008×109J。消耗燃油60kg，释放的能量为：Q＝m油q油＝60kg×4.2×107J/kg＝2.52×109J，内能转化为机械能的效率η40%。
故答案为：（1）2×106N；（2）2.1×104Pa；（3）1.89×108J；（4）40%。
（2024 聊城）随着新能源政策的引导及风力发电、并网等技术的发展，我国风力发电开发走在了世界前列，装机容量居全球第一。某地有一风力发电站，其中一台风力发电机1s内提供的电能约为1.8×104J，1年内提供的电能约为4.8×1011J。求：
（1）若该风力发电机1s内提供的电能全部转化为内能，并有70%被水吸收，可以使100g常温下的水升高多少摄氏度；[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
（2）若该风力发电机1年内提供的电能改由火力发电机来提供，且火力发电机工作时煤炭燃烧产生的热量约40%转化为电能，则需要完全燃烧多少千克煤炭。（煤炭的热值q约3.0×107J/kg）
【解答】解：根据题意得，一台风力发电机1s内提供的电能约为1.8×104J，
1s内所产生的电能（70%被水吸收），则Q吸＝70%W电＝70%×1.8×104J＝1.26×104J，
由Q吸＝cmΔt可得：Δt30℃；
（2）一台风力发电机1年内提供的电能约为4.8×1011J，
火力发电机工作时煤炭燃烧产生的热量约40%转化为电能，Q火1.2×1012J；
煤炭质量m4×104kg。
答：（1）若该风力发电机1s内提供的电能全部转化为内能，并有70%被水吸收，可以使100g常温下的水升高30摄氏度；
（2）若该风力发电机1年内提供的电能改由火力发电机来提供，且火力发电机工作时煤炭燃烧产生的热量约40%转化为电能，则需要完全燃烧4×104kg煤炭。
（2024 内蒙古）2023年3月29日，我国自主研发的首款四座氢内燃机飞机验证机成功首飞。这架飞机翼展为13.5m，机身长度为8.2m，高压气态储氢罐可储氢4.5kg，最大起飞质量可达1260kg。达到最大起飞质量的飞机静止在水平地面上时对地面的压强为6×104Pa；在空中以60m/s的速度匀速巡航时，前置螺旋桨提供的牵引力为1.4×103N。已知氢的热值为1.4×108J/kg，g取10N/kg。求：
（1）达到最大起飞质量的飞机静止在水平地面上时轮胎与地面的总接触面积；
（2）高压储氢罐内4.5kg的氢气完全燃烧放出的热量；
（3）飞机以60m/s的速度匀速巡航30min牵引力所做的功。
【解答】解：（1）飞机对水平地面的压力：
F＝G＝mg＝1260kg×10N/kg＝1.26×104N，
由p知，飞机轮胎与地面的总接触面积：
S0.21m2；
（2）氢气完全燃烧放出的热量为：Q放＝m氢气q氢气＝4.5kg×1.4×108J/kg＝6.3×108J；
（3）由v可得，飞机航行30min的距离为：
s＝vt＝60m/s×30×60s＝1.08×105m，
牵引力做的功为：W＝Fs＝1.4×103N×1.08×105m＝1.512×108J。
答：（1）达到最大起飞质量的飞机静止在水平地面上时轮胎与地面的总接触面积为0.21m2；
（2）高压储氢罐内4.5kg的氢气完全燃烧放出的热量为6.3×108J。
（3）飞机以60m/s的速度匀速巡航30min牵引力所做的功为1.512×108J。
（2024 新城区模拟）电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶的汽车。某电动汽车的最大功率为1×105W，在一次测试过程中，以最大功率在水平地面上匀速直线行驶了8000米，用时6分钟。求：
（1）该车在这次测试过程中牵引力所做的功是多少？
（2）该车受到的阻力为多大？
（3）若使用效率为32%的传统燃油汽车提供相同大小的牵引力，在上述过程中以相同速度行驶相同距离需要消耗多少汽油？（）
（4）近期某公司发布了新研发的“麒麟电池”。据报道，该电池的能量密度为9×106J/kg，可使电动汽车续航达到1000km。已知电动车能量利用效率可达90%，若该款汽车搭载300kg此电池（电池质量与原车电池质量相等），在电池满电状态下，可供汽车在同样的测试条件下以最大功率行驶多远？
【解答】解：（1）根据P得，该车在这次测试过程中牵引力所做的功：
W＝Pt＝1×105W×6×60s＝3.6×107J；
（2）该车做匀速直线运动，阻力等于牵引力，故受到的阻力：
；
（3）由η得，换效率为32%的汽油机提供动力时，汽油燃烧时释放的热量为：
Q放1.125×108J；
由Q放＝mq可知，行驶相同距离需要消耗的汽油为：
m2.5kg；
（4）汽车行驶的最远距离：
。
答：（1）该车在这次测试过程中牵引力所做的功是3.6×107J；
（2）该车受到的阻力为4.5×103N；
（3）需要消耗2.5kg汽油；
（4）在电池满电状态下，可供汽车在同样的测试条件下以最大功率行驶540km。
（2024 佛冈县校级二模）一款无人驾驶汽车以某速度在一段平直的公路上匀速行驶了一段距离时，消耗汽油2kg。汽油机的效率为30%，那么，在这段运动过程中，[汽油的热值为4.5×107J/kg，c水＝4.2×103J/（kg ℃）]求：
（1）2kg汽油完全燃烧放出的热量是多少？
（2）假设该汽车在这次行驶过程中，发动机排出的废气带走的能量占汽油完全燃烧放出热量的42%，一个标准大气压下，这些废气的能量全部被初温20℃，质量100kg的水吸收，水升高的温度是多少？
（3）如果汽油机的效率不变，汽车匀速运动时的受到阻力为1000N，消耗2kg汽油汽车通过的路程是多少？
【解答】解：（1）2kg汽油完全燃烧放出的热量为：Q放＝qm＝4.5×107J/kg×2kg＝9×107J；
（2）由题可知废气的能量为：Q＝Q放η＝9×107J×42%＝3.78×107J，
即水吸收的热量为：Q吸＝Q＝3.78×107J，
由Q吸＝cmΔt可知水升高的温度为：Δt90℃，
标准大气压下水的沸点为100℃，而90℃+20℃＞100℃，
因此水实际升高的温度为：Δt′＝100℃﹣20℃＝80℃；
（3）已知汽油机的效率为η＝30%，
由η可得汽车做的有用功为：W＝Q放η＝9×107J×30%＝2.7×107J，
汽车匀速运动时的受到阻力为f＝1000N，
由二力平衡的条件可知汽车的牵引力为：F＝f＝1000N，
根据W＝Fs可知汽车通过的路程为：s。
答：（1）2kg汽油完全燃烧放出的热量是9×107J；
（2）水升高的温度是80℃；
（3）消耗2kg汽油汽车通过的路程是2.7×104m。
（2024 天门一模）下表是某品牌轿车的一些技术参数，其中排气量是指发动机气缸的工作容积。空燃比是指吸气冲程末，吸入气缸内的空气和汽油的质量之比。当该发动机以最大功率工作时，气缸内汽油和空气的混合气密度为1.5kg/m3。1min内高温高压的燃气推动活塞做功3000次。请你计算发动机在最大功率工作时：
车型 某品牌轿车
排气量 1.5L
最大功率 69kW
空燃比 14：1
（1）每次吸入混合气的质量；
（2）1min内汽油燃烧放出的热量。
（3）求出该发动机的效率。
（解答要求：要写出依据的主要公式或变形公式，要有数据代入和运算结果）
【解答】解：（1）由排气量可知，每次吸入混合气的体积：V混＝1.5L＝1.5dm3＝1.5×10﹣3m3，
由ρ可知，每次吸入混合气的质量：m混＝ρ混V混＝1.5kg/m3×1.5×10﹣3m3＝2.25×10﹣3kg；
（2）根据空燃比的概念可知，一个吸气冲程吸入汽油的质量：m油1.5×10﹣4kg，
则1min内吸入汽油的质量：m油′＝3000m油＝3000×1.5×10﹣4kg＝0.45kg，
1min内汽油燃烧放出的热量：Q放＝m油′q＝0.45kg×4.6×107J/kg＝2.07×107J；
（3）由P可知，1min内汽车所做的有用功：W＝Pt＝69×1000W×1×60s＝4.14×106J；
发动机的效率：η20%。
答：（1）每次吸入混合气的质量为2.25×10﹣3kg；
（2）1min内汽油燃烧放出的热量为2.07×107J；
（3）求出该发动机的效率为20%。
（2024 沛县校级模拟）小明同学和家人在郊外野餐，用木炭烧水，铁锅内装有5kg水，把水从30℃加热至98℃。已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），木炭的热值为3.4×107J/kg，如果木炭完全燃烧放出的热有10%被水吸收，求这个过程中：
（1）水吸收的热量是多少？
（2）木炭完全燃烧放出的热量是多少？
（3）用掉木炭的质量？
【解答】解：（1）水吸收的质量为
；
（2）木炭完全燃烧放出的热有10%被水吸收，故木炭完全燃烧放出的热量为
；
（3）用掉木炭的质量为
。
答：（1）水吸收的热量是1.428×106J；
（2）木炭完全燃烧放出的热量是1.428×107J；
（3）用掉木炭的质量为0.42kg。
（2024 大荔县一模）2024年3月1日起山东省内免征氢能源汽车高速路通行费，再一次将氢能源汽车推向风头浪尖。2022年3月，国家发改委、国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划（2021﹣2035年）》，明确氢能是未来国家能源体系的重要组成部分。氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点。2022年北京冬奥会示范运行超1000辆氢能源汽车，配备30多个加氢站，车型包括氢燃料电池大巴、氢燃料电池小轿车、氢燃料电池特种车等。某氢燃料大巴车以140KW的恒定功率匀速行驶300s，燃烧0.6kg氢燃料，求：
（1）质量为0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量为多少？
（2）若这些热量的50%被质量为400kg、温度为15℃的水吸收，能使水的温度升高多少℃？
（3）该段时间内，氢燃料电池大巴车的能量转化效率为多少？[c水＝4.2×103J/（kg ℃），q氢＝1.4×108J/kg]
【解答】解：（1）质量为0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量：
Q放＝m氢q氢＝0.6kg×1.4×108J/kg＝8.4×107J；
（2）根据题意，水吸收的热量：
Q吸＝ηQ放＝50%×8.4×107J＝4.2×107J，
由Q吸＝cmΔt可知，水升高的温度：
Δt25℃；
（3）由P可知，氢燃料电池大巴所做的功：
W＝Pt＝140×103W×300s＝4.2×107J；
氢燃料电池大巴车的能量转化效率：
η100%100%＝50%。
答：（1）质量为0.6kg的氢燃料完全燃烧放出8.4×107J的热量；
（2）若这些热量的50%被质量为400kg、温度为15℃的水吸收，能使水的温度升高25℃；
（3）该段时间内，氢燃料电池大巴车的能量转化效率为50%。
（2024 砚山县一模）油电混合动力汽车是新型节能汽车。这种汽车启动时内燃机并不工作，由动力蓄电池组通过驱动电机向车轮输送能量；当以高速匀速行驶或动力蓄电池组储存电能过低时，内燃机启动，此时在向车轮输送能量的同时也给动力蓄电池组充电。若车辆需要全力加速时，内燃机和动力蓄电池组同时向车轮输送能量。已知某型号混合动力汽车所用的动力蓄电池储存的最大电能是1.0×108J。若测试人员驾驶该车在平直公路上以80km/h的速度匀速行驶0.5h，内燃机消耗燃油2.5kg，蓄电池组的电能增加了最大电能的10%，汽车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图所示，则：
（1）该汽车测试行驶中若燃油完全燃烧可放出多少热量？
（2）该汽车测试行驶中牵引力做了多少功？
（3）此次测试中汽车的内燃机效率是多大？（假设燃油完全燃烧，燃油的热值为4.6×107J/kg）
【解答】解：（1）该汽车测试行驶中若燃油完全燃烧可放出热量Q放＝mq＝2.5kg×4.6×107J/kg＝1.15×108J；
（2）由图象可知，汽车以80km/h做匀速直线运动时受到的阻力f＝900N，
因为汽车匀速直线运动时，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，
所以汽车受到的牵引力：F＝f＝900N，
汽车行驶的距离：s＝vt＝80km/h×0.5h＝40km＝40000m，
该汽车测试行驶中牵引力做的功：
W＝Fs＝900N×40000m＝3.6×107J；
（3）蓄电池增加的电能：
W′＝1.0×108J×10%＝1.0×107J，
有效利用的能量：
W有用＝W+W′＝3.6×107J+1.0×107J＝4.6×107J，
内燃机的效率：
根据η100%＝40%。
答：（1）该汽车测试行驶中若燃油完全燃烧可放出1.15×108J热量；
（2）该汽车测试行驶中牵引力做了3.6×107J功；
（3）此次测试中汽车的内燃机效率是40%。
（2024 广西模拟）一般小汽车每消耗1kg汽油就会排放2.3kg的二氧化碳气体，为了实现节能减排，各种新能源汽车相继出现，如图所示为某太阳能汽车，能将太阳能转换为电能储存起来供汽车行驶，真正实现了零排放。若该太阳能汽车行驶时受到的阻力恒为900N，某天接收到的太阳能为1.08×108J，可供汽车匀速行驶30km路程。求：
（1）该太阳能汽车匀速行驶30km过程中牵引力所做的功；
（2）该太阳能汽车太阳能转化为机械能的效率；
（3）相比较效率为30%的汽油车，牵引力做相同的功可以减少多少千克二氧化碳气体的排放？（汽油热值为4.6×107J/kg）
【解答】解：（1）该太阳能汽车匀速行驶时，牵引力与阻力是一对平衡力，即F＝f＝900N，
匀速行驶30km过程中牵引力所做的功为：
W＝Fs＝900N×30000m＝2.7×107J；
（2）某天接收到的太阳能为E＝1.08×108J，
该太阳能汽车太阳能转化为机械能的效率为：
η100%100%＝25%；
（3）如果是效率为30%的汽油车，牵引力做相同的功消耗的汽油质量为m，由η得，
mkg，
因为每消耗1kg汽油就会排放2.3kg的二氧化碳气体，消耗kg的汽油可以排放4.5kg的二氧化碳气体，太阳能汽车是零排放的，即可以减少4.5kg的二氧化碳气体排放。
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