专题02 热机效率综合计算（专项训练）物理新教材人教版九年级全一册

**基本信息** 以热机效率公式为核心，通过题型建模构建“正用-逆用-综合”的解题体系，串联比热容、热值、功等概念，培养物理观念与科学推理能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |A题型建模|18题（4题型）|效率公式正用（η=Q吸/Q放、η=W/Q放）与逆用（已知η求Q放、燃料质量）|以η=有用能量/总能量为核心，结合Q吸=cmΔt、Q放=mq、W=Fs构建“概念-公式-应用”链条| |B综合攻坚|16题|多场景综合计算（含新能源、跨学科情境）|拓展至功率、压强等综合考点，强化科学论证与模型建构能力|

专题02 热机效率综合计算（解析版） 目录 【A题型建模·专项突破】 1 题型一、计算燃气灶加热的效率 1 题型二、计算发动机的效率 3 题型三、已知燃气灶加热的效率，计算相关的物理量 6 题型四、已知发动机的效率，计算相关的物理量 8 【B 综合攻坚·能力跃升】 12 题型一、计算燃气灶加热的效率 1．如图是以固体酒精块为燃料的锅具，在某次加热食材的过程中共消耗0.04kg酒精块，食材吸收的热量为3×105J。已知酒精块的热值为3.0×107J/kg，通过计算回答： (1)这些酒精块完全燃烧放出的热量是多少？ (2)锅具的加热效率是多少？ 【答案】(1)1.2×106J (2)25% 【详解】（1）由题意可知，0.04kg酒精块完全燃烧放出的热量为 Q放=q酒精m酒精=3.0×107J/kg×0.04kg=1.2×106J （2）锅具的加热效率为 2. 如图所示，“围炉煮茶”是一种休闲方式，源自云南的“火塘烤茶”，采用木炭作为燃料。茶壶中装入1kg初温为10℃的山泉水，用围炉加热至100℃消耗了100g木炭。已知水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)，木炭的热值为3.4×107J/kg。求： (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)若围炉刚好用完了木炭，改用小瓶装的燃气灶来加热，其热效率是25%，将上面的水烧开。需消耗多少千克燃气？（燃气的热值为4.2×107J/kg） 【答案】(1)3.78×105J (2)3.4×106J (3) 【详解】（1）水吸收的热量 （2）木炭完全燃烧放出的热量 （3）由可得，燃气完全燃烧放出的热量 根据可得，需要燃气的质量 3．探究燃气灶的热效率：热水壶中装有2kg的水，燃气表原来的读数是14.240m3，加热一段时间后，燃气表的示数变成右图所示，水温从10℃升高到60℃，知c水=4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值为8.4×107J/m3。求： (1)热水器中的水所吸收的热量； (2)燃气灶的热效率？ 【答案】(1) (2) 【详解】（1）热水器中的水所吸收的热量 （2）消耗燃气的体积为 燃气燃烧放出的热量为 燃气灶的热效率为 4．如图所示为某折叠卡式炉，采用丁烷作为燃料。水壶装入1kg初温为28℃的水，用卡式炉加热至100℃，消耗了15g丁烷（水的比热容为，丁烷的热值为）。求： (1)水吸收的热量； (2)丁烷完全燃烧放出的热量； (3)卡式炉的加热效率。 【答案】(1) (2) (3)42% 【详解】（1）根据公式可知，水吸收的热量为 （2）根据公式可知，丁烷完全燃烧放出的热量为 （3）根据公式可知，卡式炉的加热效率 题型二、计算发动机的效率 5．“五·一”假期，小莉一家出去旅游。汽车通过一条长2400m的隧道，用时120s，消耗0.1kg的汽油，汽车通过隧道牵引力做的有用功为。（汽油的热值）求： (1)汽车通过隧道的平均速度； (2)完全燃烧0.1kg汽油放出的热量； (3)汽车通过隧道发动机的效率。 【答案】(1)20m/s (2) (3)30% 【详解】（1）汽车通过隧道的平均速度 （2）完全燃烧0.1kg汽油放出的热量 （3）汽车通过隧道牵引力做的有用功 汽车通过隧道发动机的效率 6．除雪车是冬季必不可少的应急车辆，如图所示为一辆冬季除雪卡车，卡车的总质量为3t，车轮与地面的总接触面积为2000cm2，它在水平路面上匀速行驶3km，消耗汽油0 .4kg 。受到的阻力为卡车总重的0.05倍。（g 取10N/kg，汽油的热值q=4.5×107J/kg）求 ： (1)除雪卡车静止时，车轮对地面的压强是多少? (2)卡车行驶过程中牵引力所做的功为多少? (3)该卡车发动机的效率为多少? 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）除雪卡车静止时，卡车的总质量为，压力 车轮与地面的总接触面积为，车轮对地面的压强 （2）它在水平路面上匀速行驶，汽车所受牵引力大小与受到的阻力大小相等，， 行驶距离 牵引力所做功 （3）消耗汽油0.4kg 产生的热量为 该卡车发动机的效率为 7．我国自主研制的新型战斗机，具备电磁隐身，超音速巡航、超机动性、超视距攻击等优异性能。近期飞机装备了最新的WS－15涡扇航空发动机，使得其机械性能“如虎添翼”大幅提升，最大飞行高度超20000m，最大航行速度高达2.2马赫（约2700km/h）。若在执行某次巡航任务中，该飞机以1800km/h的速度沿直线匀速飞行1h，消耗6t航空燃油，已知航空燃油的热值为，求： 速度v（m/s） 100 200 300 400 500 阻力f/N (1)6t航空燃油完全燃烧释放的热量。 (2)此次巡航时飞机的输出功率。 (3)WS－15涡扇发动机此次巡航的热机效率。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）6t航空燃油完全燃烧释放的热量为 （2）此次巡航时，飞机的速度为v=1800km/h=500m/s 由表可知，此时阻力为，飞机做匀速直线运动，牵引力和阻力是一对平衡力，牵引力为 飞机的输出功率为 （3）飞机飞行的距离为 WS－15涡扇发动机此次巡航的热机效率为 8．氢能源是一种未来的绿色能源，中国的氢能源汽车（如图）正在蓬勃发展中。已知某品牌氢能源车输出功率为，某次行程中以的速度匀速行驶了。求： (1)行程中车所受到的牵引力为多少？ (2)若整个行驶过程中消耗了氢气，则该车的能量转化率为多少？（氢气的热值：） 【答案】(1)4×103N (2)40% 【详解】（1）已知车的输出功率 行驶速度，由 可得，行程中车所受到的牵引力为 （2）已知整个行驶过程中消耗了0.4kg氢气，根据热量公式，则氢气完全燃烧放出的热量 根据，该车在行驶过程中做的有用功 则该车的能量转化率为 9．氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点。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。2024年4月，据中国石化消息，两辆以氢为燃料的汽车，实现了北京到上海1500km长距离运输测试，这是中国氢能车辆首次大范围、长距离、跨区域的实际运输测试。某氢燃料电池大巴车如图所示。 (1)质量为的氢燃料完全燃烧放出的热量为多少？ (2)若这些热量全部被质量为、温度为的水吸收，能使水的温度升高多少？（在1标准大气压下） (3)氢燃料可供该型号氢燃料电池大巴车以的恒定功率匀速行驶，则该氢燃料电池大巴车的效率为多少? 【答案】(1)8.4×107J (2)35℃ (3)50% 【详解】（1）质量为0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量为Q放=m氢q氢=0.6kg×1.4×108J/kg=8.4×107J （2）水吸收的热量为Q吸=Q放=8.4×107J 水升高的温度为 根据上述计算结果得到水的末温为t=t0＋Δt=65℃+50℃=115℃>100℃ 而标准大气压下水的沸点为100℃，所以水的末温为100℃，水升高的温度为Δt'=100℃-65℃=35℃ （3）该氢燃料电池大巴车消耗0.6kg氢燃料输出的有用功为W=Pt=140×103W×300s=4.2×107J 该氢燃料电池大巴车的效率为 题型三、已知燃气灶加热的效率，计算相关的物理量 10．如图所示为某折叠卡式炉，采用丁烷气体作为燃料。水壶装入4L初温为的水，用卡式炉加热至，【水的比热容为，丁烷的热值为】。求： (1)壶中水的质量； (2)水吸收的热量； (3)若卡式炉的加热效率为70%，则需要消耗多少克的丁烷。 【答案】(1)4kg (2) (3)37.5g 【详解】（1）已知水的体积 由可得水的质量 （2）水吸收的热量 （3）已知加热效率为70%，，由得 由得需要消耗的丁烷质量 11．某同学随家人户外露营时用酒精炉给的水加热，同时他绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在内完全燃烧了的酒精，水的比热容为，酒精的热值约为。求： (1)酒精完全燃烧产生的热量； (2)经过时间加热，水所吸收的热量； (3)酒精炉烧水时的热效率； (4)若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧煤气的质量。（煤气的热值为，假设煤气燃烧放出的热量全部被水吸收） 【答案】(1) (2) (3) (4) 【详解】（1）酒精完全燃烧产生的热量 （2）由图像可知，经过时间加热，水的温度从20℃升高到80℃，则水所吸收的热量 （3）酒精炉烧水时的热效率 （4）改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧煤气的质量为 12．如图所示是一个容积为的太阳能热水器，每平方米面积上得到太阳辐射的能量平均为。某次给太阳能热水器加满水，让其工作一段时间后，水温由20℃上升到50℃。已知热水器上集热管接收太阳能的有效面积为，水吸收太阳能的效率为50%，水的比热容为，水的密度为。求： (1)水吸收的热量； (2)集热管工作的时长； (3)已知某天然气灶的效率为50%，使用太阳能热水器把同样一箱水加热到相同的温度可以节约天然气的体积。（不计能量损耗，已知天然气的热值） 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）水的质量为 则水吸收的热量 （2）得到太阳辐射的能量为 每平方米面积上得到太阳辐射的能量平均为，则集热管工作的时长 （3）天然气完全燃烧放出的热量为 则可以节约天然气的体积 题型四、已知发动机的效率，计算相关的物理量 13. 如图，我国某舰艇圆满完成首次航行试验任务，为我国海军建设和发展注入新动力。该舰艇在平静的海面上静止时，舰艇底最低点到水面的竖直距离为。若某段航行过程中，该舰艇在平静的海面上平稳的匀速直线航行了，发动机做的有用功为。已知：海水的密度，该舰艇所用燃料的热值。求： (1)该舰艇在平静的海面上静止时，海水对舰艇底最低点的压强是多少Pa？ (2)该段航行过程中，发动机提供的前进的动力是多少N？ (3)若该舰艇发动机的效率为，则该段航行过程中，消耗燃料的质量是多少？ 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）海水对舰艇底最低点的压强 （2）该段航行过程中，发动机提供的前进的动力 （3）该段航行燃料完全燃烧放出的热量 则消耗燃料的质量 14. 如图甲所示是一艘完全依靠太阳能驱动的船，电池板接收太阳能的功率为1.6×105W。假设接收的太阳能只用来驱动船前进，在一次航行中，太阳能船受到水平方向的牵引力F随时间t的变化关系如图乙，航行速度如图丙。（海水密度约为1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求： (1)若船吃水深度为1m，则船底受到水的压强是多大？ (2)第50s至100s，牵引力在这段时间内做的功？ (3)第50s至100s，若船接收的太阳能全部改由燃烧柴油提供，则需要消耗柴油的质量是多少？（q柴油=4.0×107J/kg） 【答案】(1) (2) (3)0.2kg 【详解】（1）船底受到水的压强 （2）第50s至100s，由图乙可知此时牵引力 F=8.0×104N，由图丙可知船速约为v=0.5m/s，经过时间 Δt=50s，则船在这一段位移 s=v×Δt=0.5m/s×50s=25m 牵引力在这段时间内做的功 （3）第50s至100s电池板接收太阳能 若船接收的太阳能全部改由燃烧柴油提供，即 则所需柴油质量 15．如图是某景区的观光艇，该观光艇空艇质量为800kg，最大载重量480kg。小明乘坐观光艇满载游玩时，发动机的输出功率为4.2×104W，航速为36km/h。（g=10N/kg，q柴油=4.2×107J/kg）求： (1)若观光艇空艇放在水平沙滩上，与沙滩的接触面积是5m2，则观光艇对沙滩的压强是多少？ (2)小明游玩时观光艇受到水的平均阻力是多大？ (3)若发动机的效率为40%，小明游玩30min需要消耗柴油的质量是多少？ 【答案】(1)1.6×103Pa (2)4200N (3)4.5kg 【详解】（1）观光艇空艇放在水平沙滩上时，压力为F=G空=m空g=800kg×10N/kg=8000N 观光艇对沙滩的压强为 （2）根据 可知发动机牵引力为 由二力平衡可知，小明游玩时观光艇受到水的平均阻力为f=F牵=4200N （3）游玩30min输出的有用功为W有=Pt=4.2×104W×30×60s=7.56×107J 需要完全燃烧柴油放出的热量为 需要消耗柴油的质量为 16．我国自主研制的某型新一代战斗机，它具备超音速巡航、电磁隐身、超机动性、超视距攻击等优异性能，该飞机最大载油量为10t，飞机使用的航空燃油热值为5×107J/kg，飞机航行时所受阻力的大小与速度的关系见表： 速度v/（m/s） 100 200 300 400 500 阻力f/N 0.3×104 1.2×104 2.7×104 4.8×104 7.5×104 求： (1)飞机发动机完全燃烧10t燃油获得的能量是多少J？ (2)若燃油完全燃烧放出热量的84%被水吸收，则10t燃油完全燃烧可将多少水从20℃加热到70℃？ (3)已知飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是30%，若在飞机油箱中加满燃油，并且以500m/s的速度巡航时，飞机的最大航程约是多少？ 【答案】(1)5×1011J (2)2×103t (3)2.0×103km 【详解】（1）飞机发动机完全燃烧10t燃油获得的能量是 （2）水吸收的热量 水的质量 （3）燃油转化为机械能的效率为30%，有用功为 查表得500m/s时阻力 由得最大航程 17．燃油车目前尚不能完全被替代，因此，提高汽车发动机的效率十分关键。某公司研发了一款新型汽车，其发动机的效率为40％，某次测试时，在一段近似平直的公路上匀速行驶了96.6km，消耗了3L汽油，则在这段测试过程中：（，） (1)3L汽油完全燃烧放出的热量是多少？ (2)该汽车发动机做的有用功是多少？ (3)该汽车发动机的牵引力约为多大？ 【答案】(1)9.66×107J (2)3.864×107J (3)400N 【详解】（1）汽油体积 汽油质量 完全燃烧放热 （2）发动机效率 有用功 （3）匀速行驶时牵引力 18．如图是一款无人驾驶汽车在一段平直的公路上匀速行驶8000m时，消耗汽油1.5L，假设燃油完全燃烧，汽油机的效率为30%（已知油的密度为，汽油的热值为，）。求： (1)发动机消耗汽油的质量； (2)燃油完全燃烧放出的热量； (3)发动机做的有用功是多少，牵引力为多少。 【答案】(1)1.2kg (2)5.4×107J (3)， 2025N 【详解】（1）汽油的体积 由可得，发动机消耗汽油的质量 （2）燃油完全燃烧放出的热量 （3）由可得，发动机做的有用功 由可得，牵引力 1．有蹭吃蹭喝蹭网络的，没想到还有蹭地暖的吧！有小区通知入住且不缴供暖费用的要交30%的蹭暖费。“水地暖”取暖的原理是以温度不高于60℃的热水为热媒，在埋置于地面以下填充层中的管道内循环流动，加热整个地板。某房间一段时间内循环流动的水的质量为100kg，进水温度为55℃，出水温度为40℃。求这段时间里： (1)水向外界放出的热量。[] (2)水放出的热量若通过燃气加热获取，且燃气燃烧放出热量的50%被水吸收，需消耗的燃气。（燃气的热值为） (3)水向外界放出的热量若有十分之一被邻居蹭热，能使邻居家150kg空气升高的温度。[] 【答案】(1) (2)0.3kg (3)4.2℃ 【详解】（1）水的温度变化量 由可得，水放出的热量 （2）燃气需提供的总热量为 燃气的质量 （3）邻居家空气所吸收的热量 空气升高的温度 2．一辆燃油汽车沿平直公路匀速行驶了108km，所用时间为1h，消耗汽油10kg，汽车在行驶过程中所受阻力恒为1380N（汽油的热值）。求： （1）汽车行驶的速度； （2）牵引力的功率； （3）汽车发动机的效率。 【答案】（1）108km/h；（2）4.14×104W；（3）32.4% 【详解】（1）汽车行驶的速度 （2）汽车沿平直公路匀速行驶，牵引力和阻力是平衡力，牵引力 F=f=1380N 牵引力的功率 （3）牵引力做的功 W=Pt=4.14×104W×3600s=1.4904×108J 汽油完全燃烧放出的热量 Q=mq汽油=10kg×4.6×107J/kg=4.6×108J 汽车发动机的效率 3. 有一台汽油机在一个工作循环中消耗了10g汽油，热值为4.6×107J/kg，求： (1)这些汽油完全燃烧产生的热量是多少？ (2)若这台汽油机的效率为30%，则一个工作循环中输出的有用机械能是多少？ 【答案】(1)4.6×105J (2)1.38×105J 【详解】（1）汽油质量 m=10g=0.01kg 10g汽油完全燃烧产生的热量Q=qm=4.6×107J/kg×0.01kg=4.6×105J （2）由热机效率公式可得，一个工作循环中输出的有用机械能 4．如图所示是某款油电混用汽车，当使用纯电动模式时，发动机的输出功率保持为30kW不变： (1)求小汽车以108km/h的速度匀速直线行驶时所受的阻力f； (2)在（1）的速度下，若将小汽车换用纯油模式，且此时发动机的效率为25%，求小汽车匀速行驶100km需要消耗的汽油的质量m（汽油热值为4.0×107J/kg）。 【答案】(1)1×103N (2)10kg 【详解】（1）小汽车的行驶速度为v=108km/h=30m/s 发动机的输出功率保持为P=30kW=3×104W 小汽车的牵引力为 因为小汽车以108km/h的速度匀速直线行驶，受力平衡，阻力等于牵引力，即所受的阻力为 （2）在（1）的速度下，若将小汽车换用纯油模式，阻力大小不变，则牵引力大小不变，小汽车匀速行驶100km，因此牵引力做的功为 因为此时发动机的效率为25%，则汽油完全燃烧放出的热量为 则消耗的汽油的质量为 5．“携手城建环保，共筑魅力辽宁”，如图是某型号的雾炮车，满载时的总质量为，在的牵引力作用下，匀速行驶用时，消耗燃油，（已知燃油的密度为，燃油的热值为，取）求： (1)雾炮车满载时的总重力； (2)5L燃油完全燃烧时放出的热量； (3)此过程中该车牵引力的功率。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）雾炮车满载时的总重力 （2）由得，5L燃油的质量为 5L燃油完全燃烧时放出的热量 （3）雾炮车匀速行驶时，牵引力做功 牵引力的功率 6．2024年3月6日，全球最大的新能源汽车制造商宣布了最新版电车的上市，又一次拉开新能源电车和燃油车的第四轮价格之战，有一种混合动力汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池向车轮输送能量，当以混动模式行驶时，内燃机工作，既可以给汽车行驶提供能量，还可以给蓄电池充电。该油电汽车空车质量1120kg，电池容量44kW·h，汽车行驶时所受阻力与汽车总重的比值为0.1，取10N/kg。求： (1)所用燃料的热值为，在上述某行驶过程中消耗10kg燃料（假设燃料完全燃烧），则放出的总热量是多少? (2)小明爸爸的体重为80kg，小明爸爸独自驾驶该油电汽车匀速行驶时，汽车受到的牵引力是多少? (3)小明爸爸独自驾驶该油电汽车行驶，其的速度随时间的变化图像如图所示，则该油电汽车在第10min到第40min时间内牵引力做的功及功率各是多少? 【答案】(1) (2)1200N (3)，18000W 【详解】（1）放出的总热量 （2）总质量 总重力 则阻力 因为汽车匀速行驶，F=f，所以牵引力。 （3）该汽车的路程 故牵引力做功 功率 7．随着人们生活水平的提高，天然气已经逐步取代煤气，走进了千家万户。小明利用天然气表和温度计计算天然气和煤气的成本差距，他将1kg的水从加热到，如图所示为水加热后天然气表的示数，已知水的比热容，天然气的热值，煤气的热值。（实验时所用燃料均完全燃烧） (1)已知加热前天然气表的示数为，求加热时消耗的天然气完全燃烧释放的热量。 (2)相较于燃烧煤气，燃烧天然气加热这些水可以节约多少成本？（天然气的价格为2.5元，煤气的价格为2.62元） (3)为减少家庭每月燃气费的支出，请你提出使用天然气灶过程中的注意事项。（答出一条即可） 【答案】(1) (2)0.06元 (3)蒸煮时水沸腾后用小火 【详解】（1）天然气表的示数从388.213 m³增至388.227 m³，消耗天然气 加热时消耗的天然气完全燃烧释放的热量 （2）所需煤气体积为 天然气费用 为0.014 m³ × 2.50 元/m³ = 0.035 元 煤气费用 为 0.0367 m³ × 2.62 元/m³ ≈ 0.096 元 故相较于煤气，使用天然气大约可节约 0.096 元 - 0.035 元 = 0.061 元，约0.06元。 （3）为减少家庭燃气费，可在加热时调节适宜火候，蒸煮时水沸腾后用小火。 8．向空中洒水增大空气湿度，能有效地降尘除霾、净化空气，如图所示，是一辆工作中的洒水车。该洒水车向空中洒水的最大功率为0.5kW，1s最多能喷出16dm3水。洒水车的汽油发动机工作时，内能转化为机械能的效率为30%。洒水车在一段平直公路上匀速行驶时，设发动机产生的机械能的80%用于驱动车辆前行。图中路面长2km，洒水车受到的平均阻力为300N， 忽略汽车工作过程中除洒水和行驶以外的机械能损耗。求：洒水车匀速通过这段路面时 (1)牵引力所做的功； (2)车子最多喷洒出了多少水； (3)消耗汽油的质量。[q汽油=4.5×107J/kg] 【答案】(1)6×105J (2)4.8 m3 (3)55.6g 【详解】（1）洒水车匀速行驶时牵引力等于阻力为300 N，路程s为2000 m，则牵引力对洒水车做的功W＝F∙s＝300 N×2000 m＝6.0×105J （2）发动机输出的机械能总量为 发动机所做的功洒水所分得的机械能E洒＝20%E＝20%×7.5×105J＝1.5×105J 洒水最大功率P为0.5 kW，则洒水所需时间 在此时间内每秒最多喷出16dm3的水，总喷洒量V＝16 dm3/s×300 s＝4.8×103dm3=4.8m3 （3）发动机将汽油的内能转化为机械能的效率η为30%，故汽油完全燃烧放出的总能量为 汽油热值q汽油为4.5×107J/kg，则消耗汽油的质量 9．如图所示，小明家更换了新的燃气灶，该燃气灶宣传能效为一级能效（热效率可以达到62%以上），小明想用烧水来验证商家是否存在虚假宣传。已知锅内水的质量为3kg，水的初温为18℃。[水的比热容为，天然气的热值为] (1)测得水沸腾时的温度为98℃，则这壶水加热至沸腾吸收的热量是多少？ (2)对比前后的燃气表数值，小明得知烧水消耗了的天然气，这些天然气完全燃烧释放的热量是多少？ (3)该燃气灶的热效率是多少？商家是否存在虚假宣传？ 【答案】(1)1.008×106J (2)1.6×106J (3)63%，不存在虚假宣传 【详解】（1）已知锅内水的质量为3kg，水的初温为18℃，测得水沸腾时的温度为98℃，则这壶水加热至沸腾吸收的热量 （2）烧水消耗了0.04m3的天然气，这些天然气完全燃烧释放的热量 （3）该燃气灶的热效率 该燃气灶宣传能效为一级能效（热效率可以达到62%以上），故商家不存在虚假宣传。 10．一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动，其图像如下，在第10s时速度达到20m/s，此时通过的路程为120m，汽车在行驶过程中所受阻力不变，大小为，已知该汽油的热值。求： (1)汽车行驶时发动机的功率； (2)汽车在0~10s内汽车发动机产生的牵引力所做的功； (3)若该车0~10s内消耗了0.08kg汽油，则该车的效率。 【答案】(1) (2) (3)30% 【详解】（1）由图像可知，当汽车行驶10s后，速度达到20m/s并保持不变，开始做匀速直线运动。在匀速直线运动状态下，汽车受到的牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等。设此时的牵引力为F，则 因为汽车以恒定功率行驶，所以汽车发动机的功率 （2）0~10s内汽车发动机产生的牵引力所做的功 （3）在0~10s内，汽油所放出的热量 该车在0~10s内的有用功即为牵引力做的功 ，则该车的效率 11．某品牌小轿车的总质量是2t，最大功率是120kW，小轿车在牵引力的作用下沿水平公路做匀速直线运动，行驶所受阻力是车重的0.2倍。（汽油的热值q=4.0107J/kg，g取10N/kg）求： (1)若车轮与地面的总接触面积是0.2m2，静止时该小轿车对水平地面的压强是多少？ (2)该车用5min的时间匀速行驶了3000m，则该车的实际功率是多少？ (3)若该车的效率是30%，那么该车以最大功率行驶10min消耗的汽油的质量是多少千克？ 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）轿车重力 静止时压力等于重力 小轿车对水平地面的压强是 （2）匀速行驶时牵引力等于阻力 牵引力做功 实际功率 （3）最大功率下有用功 汽油完全燃烧放热 汽油质量 12．一辆汽车以25m/s的速度在某段水平公路上匀速直线行驶了1h，消耗16L汽油。已知此过程中汽车发动机的输出功率为50 kW。已知汽油的密度为，汽油的热值为。 (1)汽油完全燃烧放出的热量。 (2)汽车发动机的效率。（计算结果精确到0.1%） (3)汽车行驶过程中所受的阻力。 【答案】(1)5.52×108J (2)32.6% (3)2000N 【详解】（1）由得，燃烧的汽油的质量为 汽油完全燃烧放出的热量 （2）由得，汽车做的功为 汽车发动机的效率 （3）由得，汽车受到的牵引力为 由二力平衡得，汽车行驶过程中所受的阻力 13．用煤气灶既方便又环保，某煤气灶正常工作时，15min可使质量为4kg，温度为50℃的水在一标准气压下烧开。若煤气灶放出的热量70%被水吸收，已知煤气的热值为q=4.0×107J/m3，水的比热容为c=4.2×103J/（kg·℃）。求： (1)水吸收的热量： (2)煤气灶实际放出的热量； (3)要放出这些热量，需要燃烧煤气的体积。 【答案】(1)8.4×105J (2) (3) 【详解】（1）水吸收的热量 （2）根据得煤气灶实际放出的热量 （3）根据得，需要燃烧煤气的体积 14. 石家庄三环路面改造的过程中，使用了如图所示的一款履带运输车运送石料。空载运输车的质量为3t，履带与地面总接触面积为。一次运送中，运输车以18km/h的速度在水平路面匀速直线行驶，行驶中受到的阻力为104N。，求： (1)空载运输车静止时对水平路面的压强。 (2)这次运送中，运输车发动机的功率。 (3)若这次运送中运输车发动机的效率是40%，则10kg的燃料可供该车沿水平路面匀速直线行驶的距离是多少。（燃料热值） 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）空载运输车静止在水平面上，压力等于重力，即 对水平路面的压强为 （2）运输车匀速运动，受力平衡，即 运输车的速度为 运输车发动机的功率为 （3）10kg的燃料完全燃烧放出的热量为 发动机所做的功为 则运输车行驶的距离为 15．在第十五届中国航展，全球首辆量产分体式飞行汽车“陆地航母”首次向全球观众进行公开飞行。如图1所示该款分体式飞行汽车由陆行体和飞行体两部分构成，总质量约4t。几分钟的时间，飞行体从陆行体后尾箱处自动分离，展开机臂后，飞行体自动升空，巡航，降落。被大家称为“中国版变形金刚”。 (1)若陆行体的最大载油量为60kg，使用的燃油的热值为。燃料完全燃烧时放出的总热量是多少？ (2)若陆行体的发动机效率为30%，行驶过程中所受阻力为车重的0.02倍，现陆行体要去距离基地500km的目的地执行任务，问它能否在完成任务后原路返回基地？ (3)若飞行体在水平匀速飞行过程中所受阻力与速度的关系如图2所示，某次飞行过程中，以50km/h的速度水平匀速飞行时，发动机的输出功率是多少？（计算结果保留两位小数） 【答案】(1) (2)可以原路返回，过程见解析 (3) 【详解】（1）由题可知，燃油质量为 ，燃油热值为，则完全燃烧时放出的热量 （2）由题可知，陆行体总质量 则车重为 由于其做匀速直线运动，则牵引力 往返总路程 克服阻力所做功 若发动机效率为，则完成往返所需燃料释放的热量 因此燃料足够往返。 （3）从图2可知，飞行体以的速度水平匀速飞行时，阻力为 ， 则发动机输出功率 16．某油电混合动力汽车以纯油模式沿平直公路以的速度匀速行驶，从处到处用时1 h，发动机工作时汽油燃烧释放热量的用于驱动汽车匀速行驶。汽车在AB段所受阻力恒为900 N。设汽油在汽缸内完全燃烧，且热值近似取。 (1)求A、B两地间的距离。 (2)求在上述行驶过程中： ①牵引力对汽车所做的功； ②消耗的汽油质量。 (3)从处开始，司机关闭发动机，汽车滑行至处速度降至，在此过程中，汽车电池电能增加。司机在点开启发动机和电动机一起驱动汽车行驶，CD段保持的速度匀速行驶，所受阻力为100 N，且CD和AB距离相等。若电池减少的电能全部通过电机驱动汽车行驶，不计电能转化为机械能过程的能量损失，B、D两个位置电池中电能相等，求汽车从处行驶至处时消耗的汽油质量。 【答案】(1)90km (2)①；②5.4kg (3)0.58kg 【详解】（1）由得，A、B两地间的距离为 （2）① 汽车在AB段匀速行驶，其受到的牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等。牵引力 A、B两地间的距离 牵引力对汽车所做的功为 ②牵引力做的功即为发动机输出的有用功，即 由得，汽油完全燃烧释放的热量为 由得，消耗的汽油质量为 （3）CD段的距离与AB段相等，即 汽车在CD段匀速行驶，受到的总牵引力等于阻力，即 在CD段，牵引力做的总功为 因为B、D两个位置电池中电能相等，所以从B到C电池增加的电能等于从C到D电池减少的电能。电动机提供的功等于电池减少的电能 总功由发动机做的功和电动机做的功两部分组成，即 则发动机做的功为 这部分功是汽油燃烧提供的有用功。由得，汽油燃烧放出的热量 由得，消耗的汽油质量为 1 / 14 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题02 热机效率综合计算（解析版） 题型一、计算燃气灶加热的效率 1．【答案】(1)1.2×106J (2)25% 【详解】（1）由题意可知，0.04kg酒精块完全燃烧放出的热量为 Q放=q酒精m酒精=3.0×107J/kg×0.04kg=1.2×106J （2）锅具的加热效率为 2. 【答案】(1)3.78×105J (2)3.4×106J (3) 【详解】（1）水吸收的热量 （2）木炭完全燃烧放出的热量 （3）由可得，燃气完全燃烧放出的热量 根据可得，需要燃气的质量 3．【答案】(1) (2) 【详解】（1）热水器中的水所吸收的热量 （2）消耗燃气的体积为 燃气燃烧放出的热量为 燃气灶的热效率为 4．【答案】(1) (2) (3)42% 【详解】（1）根据公式可知，水吸收的热量为 （2）根据公式可知，丁烷完全燃烧放出的热量为 （3）根据公式可知，卡式炉的加热效率 题型二、计算发动机的效率 5．【答案】(1)20m/s (2) (3)30% 【详解】（1）汽车通过隧道的平均速度 （2）完全燃烧0.1kg汽油放出的热量 （3）汽车通过隧道牵引力做的有用功 汽车通过隧道发动机的效率 6．【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）除雪卡车静止时，卡车的总质量为，压力 车轮与地面的总接触面积为，车轮对地面的压强 （2）它在水平路面上匀速行驶，汽车所受牵引力大小与受到的阻力大小相等，， 行驶距离 牵引力所做功 （3）消耗汽油0.4kg 产生的热量为 该卡车发动机的效率为 7．【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）6t航空燃油完全燃烧释放的热量为 （2）此次巡航时，飞机的速度为v=1800km/h=500m/s 由表可知，此时阻力为，飞机做匀速直线运动，牵引力和阻力是一对平衡力，牵引力为 飞机的输出功率为 （3）飞机飞行的距离为 WS－15涡扇发动机此次巡航的热机效率为 8．【答案】(1)4×103N (2)40% 【详解】（1）已知车的输出功率 行驶速度，由 可得，行程中车所受到的牵引力为 （2）已知整个行驶过程中消耗了0.4kg氢气，根据热量公式，则氢气完全燃烧放出的热量 根据，该车在行驶过程中做的有用功 则该车的能量转化率为 9．【答案】(1)8.4×107J (2)35℃ (3)50% 【详解】（1）质量为0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量为Q放=m氢q氢=0.6kg×1.4×108J/kg=8.4×107J （2）水吸收的热量为Q吸=Q放=8.4×107J 水升高的温度为 根据上述计算结果得到水的末温为t=t0＋Δt=65℃+50℃=115℃>100℃ 而标准大气压下水的沸点为100℃，所以水的末温为100℃，水升高的温度为Δt'=100℃-65℃=35℃ （3）该氢燃料电池大巴车消耗0.6kg氢燃料输出的有用功为W=Pt=140×103W×300s=4.2×107J 该氢燃料电池大巴车的效率为 题型三、已知燃气灶加热的效率，计算相关的物理量 10．【答案】(1)4kg (2) (3)37.5g 【详解】（1）已知水的体积 由可得水的质量 （2）水吸收的热量 （3）已知加热效率为70%，，由得 由得需要消耗的丁烷质量 11．【答案】(1) (2) (3) (4) 【详解】（1）酒精完全燃烧产生的热量 （2）由图像可知，经过时间加热，水的温度从20℃升高到80℃，则水所吸收的热量 （3）酒精炉烧水时的热效率 （4）改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧煤气的质量为 12．【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）水的质量为 则水吸收的热量 （2）得到太阳辐射的能量为 每平方米面积上得到太阳辐射的能量平均为，则集热管工作的时长 （3）天然气完全燃烧放出的热量为 则可以节约天然气的体积 题型四、已知发动机的效率，计算相关的物理量 13. 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）海水对舰艇底最低点的压强 （2）该段航行过程中，发动机提供的前进的动力 （3）该段航行燃料完全燃烧放出的热量 则消耗燃料的质量 14. 【答案】(1) (2) (3)0.2kg 【详解】（1）船底受到水的压强 （2）第50s至100s，由图乙可知此时牵引力 F=8.0×104N，由图丙可知船速约为v=0.5m/s，经过时间 Δt=50s，则船在这一段位移 s=v×Δt=0.5m/s×50s=25m 牵引力在这段时间内做的功 （3）第50s至100s电池板接收太阳能 若船接收的太阳能全部改由燃烧柴油提供，即 则所需柴油质量 15．【答案】(1)1.6×103Pa (2)4200N (3)4.5kg 【详解】（1）观光艇空艇放在水平沙滩上时，压力为F=G空=m空g=800kg×10N/kg=8000N 观光艇对沙滩的压强为 （2）根据 可知发动机牵引力为 由二力平衡可知，小明游玩时观光艇受到水的平均阻力为f=F牵=4200N （3）游玩30min输出的有用功为W有=Pt=4.2×104W×30×60s=7.56×107J 需要完全燃烧柴油放出的热量为 需要消耗柴油的质量为 16．【答案】(1)5×1011J (2)2×103t (3)2.0×103km 【详解】（1）飞机发动机完全燃烧10t燃油获得的能量是 （2）水吸收的热量 水的质量 （3）燃油转化为机械能的效率为30%，有用功为 查表得500m/s时阻力 由得最大航程 17．【答案】(1)9.66×107J (2)3.864×107J (3)400N 【详解】（1）汽油体积 汽油质量 完全燃烧放热 （2）发动机效率 有用功 （3）匀速行驶时牵引力 18．【答案】(1)1.2kg (2)5.4×107J (3)， 2025N 【详解】（1）汽油的体积 由可得，发动机消耗汽油的质量 （2）燃油完全燃烧放出的热量 （3）由可得，发动机做的有用功 由可得，牵引力 1．【答案】(1) (2)0.3kg (3)4.2℃ 【详解】（1）水的温度变化量 由可得，水放出的热量 （2）燃气需提供的总热量为 燃气的质量 （3）邻居家空气所吸收的热量 空气升高的温度 2．【答案】（1）108km/h；（2）4.14×104W；（3）32.4% 【详解】（1）汽车行驶的速度 （2）汽车沿平直公路匀速行驶，牵引力和阻力是平衡力，牵引力 F=f=1380N 牵引力的功率 （3）牵引力做的功 W=Pt=4.14×104W×3600s=1.4904×108J 汽油完全燃烧放出的热量 Q=mq汽油=10kg×4.6×107J/kg=4.6×108J 汽车发动机的效率 3. 【答案】(1)4.6×105J (2)1.38×105J 【详解】（1）汽油质量 m=10g=0.01kg 10g汽油完全燃烧产生的热量Q=qm=4.6×107J/kg×0.01kg=4.6×105J （2）由热机效率公式可得，一个工作循环中输出的有用机械能 4．【答案】(1)1×103N (2)10kg 【详解】（1）小汽车的行驶速度为v=108km/h=30m/s 发动机的输出功率保持为P=30kW=3×104W 小汽车的牵引力为 因为小汽车以108km/h的速度匀速直线行驶，受力平衡，阻力等于牵引力，即所受的阻力为 （2）在（1）的速度下，若将小汽车换用纯油模式，阻力大小不变，则牵引力大小不变，小汽车匀速行驶100km，因此牵引力做的功为 因为此时发动机的效率为25%，则汽油完全燃烧放出的热量为 则消耗的汽油的质量为 5．【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）雾炮车满载时的总重力 （2）由得，5L燃油的质量为 5L燃油完全燃烧时放出的热量 （3）雾炮车匀速行驶时，牵引力做功 牵引力的功率 6．【答案】(1) (2)1200N (3)，18000W 【详解】（1）放出的总热量 （2）总质量 总重力 则阻力 因为汽车匀速行驶，F=f，所以牵引力。 （3）该汽车的路程 故牵引力做功 功率 7．【答案】(1) (2)0.06元 (3)蒸煮时水沸腾后用小火 【详解】（1）天然气表的示数从388.213 m³增至388.227 m³，消耗天然气 加热时消耗的天然气完全燃烧释放的热量 （2）所需煤气体积为 天然气费用 为0.014 m³ × 2.50 元/m³ = 0.035 元 煤气费用 为 0.0367 m³ × 2.62 元/m³ ≈ 0.096 元 故相较于煤气，使用天然气大约可节约 0.096 元 - 0.035 元 = 0.061 元，约0.06元。 （3）为减少家庭燃气费，可在加热时调节适宜火候，蒸煮时水沸腾后用小火。 8．【答案】(1)6×105J (2)4.8 m3 (3)55.6g 【详解】（1）洒水车匀速行驶时牵引力等于阻力为300 N，路程s为2000 m，则牵引力对洒水车做的功W＝F∙s＝300 N×2000 m＝6.0×105J （2）发动机输出的机械能总量为 发动机所做的功洒水所分得的机械能E洒＝20%E＝20%×7.5×105J＝1.5×105J 洒水最大功率P为0.5 kW，则洒水所需时间 在此时间内每秒最多喷出16dm3的水，总喷洒量V＝16 dm3/s×300 s＝4.8×103dm3=4.8m3 （3）发动机将汽油的内能转化为机械能的效率η为30%，故汽油完全燃烧放出的总能量为 汽油热值q汽油为4.5×107J/kg，则消耗汽油的质量 9．【答案】(1)1.008×106J (2)1.6×106J (3)63%，不存在虚假宣传 【详解】（1）已知锅内水的质量为3kg，水的初温为18℃，测得水沸腾时的温度为98℃，则这壶水加热至沸腾吸收的热量 （2）烧水消耗了0.04m3的天然气，这些天然气完全燃烧释放的热量 （3）该燃气灶的热效率 该燃气灶宣传能效为一级能效（热效率可以达到62%以上），故商家不存在虚假宣传。 10．【答案】(1) (2) (3)30% 【详解】（1）由图像可知，当汽车行驶10s后，速度达到20m/s并保持不变，开始做匀速直线运动。在匀速直线运动状态下，汽车受到的牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等。设此时的牵引力为F，则 因为汽车以恒定功率行驶，所以汽车发动机的功率 （2）0~10s内汽车发动机产生的牵引力所做的功 （3）在0~10s内，汽油所放出的热量 该车在0~10s内的有用功即为牵引力做的功 ，则该车的效率 11．【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）轿车重力 静止时压力等于重力 小轿车对水平地面的压强是 （2）匀速行驶时牵引力等于阻力 牵引力做功 实际功率 （3）最大功率下有用功 汽油完全燃烧放热 汽油质量 12．【答案】(1)5.52×108J (2)32.6% (3)2000N 【详解】（1）由得，燃烧的汽油的质量为 汽油完全燃烧放出的热量 （2）由得，汽车做的功为 汽车发动机的效率 （3）由得，汽车受到的牵引力为 由二力平衡得，汽车行驶过程中所受的阻力 13．【答案】(1)8.4×105J (2) (3) 【详解】（1）水吸收的热量 （2）根据得煤气灶实际放出的热量 （3）根据得，需要燃烧煤气的体积 14. 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）空载运输车静止在水平面上，压力等于重力，即 对水平路面的压强为 （2）运输车匀速运动，受力平衡，即 运输车的速度为 运输车发动机的功率为 （3）10kg的燃料完全燃烧放出的热量为 发动机所做的功为 则运输车行驶的距离为 15．【答案】(1) (2)可以原路返回，过程见解析 (3) 【详解】（1）由题可知，燃油质量为 ，燃油热值为，则完全燃烧时放出的热量 （2）由题可知，陆行体总质量 则车重为 由于其做匀速直线运动，则牵引力 往返总路程 克服阻力所做功 若发动机效率为，则完成往返所需燃料释放的热量 因此燃料足够往返。 （3）从图2可知，飞行体以的速度水平匀速飞行时，阻力为 ， 则发动机输出功率 16．【答案】(1)90km (2)①；②5.4kg (3)0.58kg 【详解】（1）由得，A、B两地间的距离为 （2）① 汽车在AB段匀速行驶，其受到的牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等。牵引力 A、B两地间的距离 牵引力对汽车所做的功为 ②牵引力做的功即为发动机输出的有用功，即 由得，汽油完全燃烧释放的热量为 由得，消耗的汽油质量为 （3）CD段的距离与AB段相等，即 汽车在CD段匀速行驶，受到的总牵引力等于阻力，即 在CD段，牵引力做的总功为 因为B、D两个位置电池中电能相等，所以从B到C电池增加的电能等于从C到D电池减少的电能。电动机提供的功等于电池减少的电能 总功由发动机做的功和电动机做的功两部分组成，即 则发动机做的功为 这部分功是汽油燃烧提供的有用功。由得，汽油燃烧放出的热量 由得，消耗的汽油质量为 1 / 14 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题02 热机效率综合计算（解析版） 目录 【A题型建模·专项突破】 1 题型一、计算燃气灶加热的效率 1 题型二、计算发动机的效率 2 题型三、已知燃气灶加热的效率，计算相关的物理量 4 题型四、已知发动机的效率，计算相关的物理量 5 【B 综合攻坚·能力跃升】 8 题型一、计算燃气灶加热的效率 1．如图是以固体酒精块为燃料的锅具，在某次加热食材的过程中共消耗0.04kg酒精块，食材吸收的热量为3×105J。已知酒精块的热值为3.0×107J/kg，通过计算回答： (1)这些酒精块完全燃烧放出的热量是多少？ (2)锅具的加热效率是多少？ 2. 如图所示，“围炉煮茶”是一种休闲方式，源自云南的“火塘烤茶”，采用木炭作为燃料。茶壶中装入1kg初温为10℃的山泉水，用围炉加热至100℃消耗了100g木炭。已知水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)，木炭的热值为3.4×107J/kg。求： (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)若围炉刚好用完了木炭，改用小瓶装的燃气灶来加热，其热效率是25%，将上面的水烧开。需消耗多少千克燃气？（燃气的热值为4.2×107J/kg） 3．探究燃气灶的热效率：热水壶中装有2kg的水，燃气表原来的读数是14.240m3，加热一段时间后，燃气表的示数变成右图所示，水温从10℃升高到60℃，知c水=4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值为8.4×107J/m3。求： (1)热水器中的水所吸收的热量； (2)燃气灶的热效率？ 4．如图所示为某折叠卡式炉，采用丁烷作为燃料。水壶装入1kg初温为28℃的水，用卡式炉加热至100℃，消耗了15g丁烷（水的比热容为，丁烷的热值为）。求： (1)水吸收的热量； (2)丁烷完全燃烧放出的热量； (3)卡式炉的加热效率。 题型二、计算发动机的效率 5．“五·一”假期，小莉一家出去旅游。汽车通过一条长2400m的隧道，用时120s，消耗0.1kg的汽油，汽车通过隧道牵引力做的有用功为。（汽油的热值）求： (1)汽车通过隧道的平均速度； (2)完全燃烧0.1kg汽油放出的热量； (3)汽车通过隧道发动机的效率。 6．除雪车是冬季必不可少的应急车辆，如图所示为一辆冬季除雪卡车，卡车的总质量为3t，车轮与地面的总接触面积为2000cm2，它在水平路面上匀速行驶3km，消耗汽油0 .4kg 。受到的阻力为卡车总重的0.05倍。（g 取10N/kg，汽油的热值q=4.5×107J/kg）求 ： (1)除雪卡车静止时，车轮对地面的压强是多少? (2)卡车行驶过程中牵引力所做的功为多少? (3)该卡车发动机的效率为多少? 7．我国自主研制的新型战斗机，具备电磁隐身，超音速巡航、超机动性、超视距攻击等优异性能。近期飞机装备了最新的WS－15涡扇航空发动机，使得其机械性能“如虎添翼”大幅提升，最大飞行高度超20000m，最大航行速度高达2.2马赫（约2700km/h）。若在执行某次巡航任务中，该飞机以1800km/h的速度沿直线匀速飞行1h，消耗6t航空燃油，已知航空燃油的热值为，求： 速度v（m/s） 100 200 300 400 500 阻力f/N (1)6t航空燃油完全燃烧释放的热量。 (2)此次巡航时飞机的输出功率。 (3)WS－15涡扇发动机此次巡航的热机效率。 8．氢能源是一种未来的绿色能源，中国的氢能源汽车（如图）正在蓬勃发展中。已知某品牌氢能源车输出功率为，某次行程中以的速度匀速行驶了。求： (1)行程中车所受到的牵引力为多少？ (2)若整个行驶过程中消耗了氢气，则该车的能量转化率为多少？（氢气的热值：） 9．氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点。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。2024年4月，据中国石化消息，两辆以氢为燃料的汽车，实现了北京到上海1500km长距离运输测试，这是中国氢能车辆首次大范围、长距离、跨区域的实际运输测试。某氢燃料电池大巴车如图所示。 (1)质量为的氢燃料完全燃烧放出的热量为多少？ (2)若这些热量全部被质量为、温度为的水吸收，能使水的温度升高多少？（在1标准大气压下） (3)氢燃料可供该型号氢燃料电池大巴车以的恒定功率匀速行驶，则该氢燃料电池大巴车的效率为多少? 题型三、已知燃气灶加热的效率，计算相关的物理量 10．如图所示为某折叠卡式炉，采用丁烷气体作为燃料。水壶装入4L初温为的水，用卡式炉加热至，【水的比热容为，丁烷的热值为】。求： (1)壶中水的质量； (2)水吸收的热量； (3)若卡式炉的加热效率为70%，则需要消耗多少克的丁烷。 11．某同学随家人户外露营时用酒精炉给的水加热，同时他绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在内完全燃烧了的酒精，水的比热容为，酒精的热值约为。求： (1)酒精完全燃烧产生的热量； (2)经过时间加热，水所吸收的热量； (3)酒精炉烧水时的热效率； (4)若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧煤气的质量。（煤气的热值为，假设煤气燃烧放出的热量全部被水吸收） 12．如图所示是一个容积为的太阳能热水器，每平方米面积上得到太阳辐射的能量平均为。某次给太阳能热水器加满水，让其工作一段时间后，水温由20℃上升到50℃。已知热水器上集热管接收太阳能的有效面积为，水吸收太阳能的效率为50%，水的比热容为，水的密度为。求： (1)水吸收的热量； (2)集热管工作的时长； (3)已知某天然气灶的效率为50%，使用太阳能热水器把同样一箱水加热到相同的温度可以节约天然气的体积。（不计能量损耗，已知天然气的热值） 题型四、已知发动机的效率，计算相关的物理量 13. 如图，我国某舰艇圆满完成首次航行试验任务，为我国海军建设和发展注入新动力。该舰艇在平静的海面上静止时，舰艇底最低点到水面的竖直距离为。若某段航行过程中，该舰艇在平静的海面上平稳的匀速直线航行了，发动机做的有用功为。已知：海水的密度，该舰艇所用燃料的热值。求： (1)该舰艇在平静的海面上静止时，海水对舰艇底最低点的压强是多少Pa？ (2)该段航行过程中，发动机提供的前进的动力是多少N？ (3)若该舰艇发动机的效率为，则该段航行过程中，消耗燃料的质量是多少？ 14. 如图甲所示是一艘完全依靠太阳能驱动的船，电池板接收太阳能的功率为1.6×105W。假设接收的太阳能只用来驱动船前进，在一次航行中，太阳能船受到水平方向的牵引力F随时间t的变化关系如图乙，航行速度如图丙。（海水密度约为1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求： (1)若船吃水深度为1m，则船底受到水的压强是多大？ (2)第50s至100s，牵引力在这段时间内做的功？ (3)第50s至100s，若船接收的太阳能全部改由燃烧柴油提供，则需要消耗柴油的质量是多少？（q柴油=4.0×107J/kg） 15．如图是某景区的观光艇，该观光艇空艇质量为800kg，最大载重量480kg。小明乘坐观光艇满载游玩时，发动机的输出功率为4.2×104W，航速为36km/h。（g=10N/kg，q柴油=4.2×107J/kg）求： (1)若观光艇空艇放在水平沙滩上，与沙滩的接触面积是5m2，则观光艇对沙滩的压强是多少？ (2)小明游玩时观光艇受到水的平均阻力是多大？ (3)若发动机的效率为40%，小明游玩30min需要消耗柴油的质量是多少？ 16．我国自主研制的某型新一代战斗机，它具备超音速巡航、电磁隐身、超机动性、超视距攻击等优异性能，该飞机最大载油量为10t，飞机使用的航空燃油热值为5×107J/kg，飞机航行时所受阻力的大小与速度的关系见表： 速度v/（m/s） 100 200 300 400 500 阻力f/N 0.3×104 1.2×104 2.7×104 4.8×104 7.5×104 求： (1)飞机发动机完全燃烧10t燃油获得的能量是多少J？ (2)若燃油完全燃烧放出热量的84%被水吸收，则10t燃油完全燃烧可将多少水从20℃加热到70℃？ (3)已知飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是30%，若在飞机油箱中加满燃油，并且以500m/s的速度巡航时，飞机的最大航程约是多少？ 17．燃油车目前尚不能完全被替代，因此，提高汽车发动机的效率十分关键。某公司研发了一款新型汽车，其发动机的效率为40％，某次测试时，在一段近似平直的公路上匀速行驶了96.6km，消耗了3L汽油，则在这段测试过程中：（，） (1)3L汽油完全燃烧放出的热量是多少？ (2)该汽车发动机做的有用功是多少？ (3)该汽车发动机的牵引力约为多大？ 18．如图是一款无人驾驶汽车在一段平直的公路上匀速行驶8000m时，消耗汽油1.5L，假设燃油完全燃烧，汽油机的效率为30%（已知油的密度为，汽油的热值为，）。求： (1)发动机消耗汽油的质量； (2)燃油完全燃烧放出的热量； (3)发动机做的有用功是多少，牵引力为多少。 1．有蹭吃蹭喝蹭网络的，没想到还有蹭地暖的吧！有小区通知入住且不缴供暖费用的要交30%的蹭暖费。“水地暖”取暖的原理是以温度不高于60℃的热水为热媒，在埋置于地面以下填充层中的管道内循环流动，加热整个地板。某房间一段时间内循环流动的水的质量为100kg，进水温度为55℃，出水温度为40℃。求这段时间里： (1)水向外界放出的热量。[] (2)水放出的热量若通过燃气加热获取，且燃气燃烧放出热量的50%被水吸收，需消耗的燃气。（燃气的热值为） (3)水向外界放出的热量若有十分之一被邻居蹭热，能使邻居家150kg空气升高的温度。[] 2．一辆燃油汽车沿平直公路匀速行驶了108km，所用时间为1h，消耗汽油10kg，汽车在行驶过程中所受阻力恒为1380N（汽油的热值）。求： （1）汽车行驶的速度； （2）牵引力的功率； （3）汽车发动机的效率。 3. 有一台汽油机在一个工作循环中消耗了10g汽油，热值为4.6×107J/kg，求： (1)这些汽油完全燃烧产生的热量是多少？ (2)若这台汽油机的效率为30%，则一个工作循环中输出的有用机械能是多少？ 4．如图所示是某款油电混用汽车，当使用纯电动模式时，发动机的输出功率保持为30kW不变： (1)求小汽车以108km/h的速度匀速直线行驶时所受的阻力f； (2)在（1）的速度下，若将小汽车换用纯油模式，且此时发动机的效率为25%，求小汽车匀速行驶100km需要消耗的汽油的质量m（汽油热值为4.0×107J/kg）。 5．“携手城建环保，共筑魅力辽宁”，如图是某型号的雾炮车，满载时的总质量为，在的牵引力作用下，匀速行驶用时，消耗燃油，（已知燃油的密度为，燃油的热值为，取）求： (1)雾炮车满载时的总重力； (2)5L燃油完全燃烧时放出的热量； (3)此过程中该车牵引力的功率。 6．2024年3月6日，全球最大的新能源汽车制造商宣布了最新版电车的上市，又一次拉开新能源电车和燃油车的第四轮价格之战，有一种混合动力汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池向车轮输送能量，当以混动模式行驶时，内燃机工作，既可以给汽车行驶提供能量，还可以给蓄电池充电。该油电汽车空车质量1120kg，电池容量44kW·h，汽车行驶时所受阻力与汽车总重的比值为0.1，取10N/kg。求： (1)所用燃料的热值为，在上述某行驶过程中消耗10kg燃料（假设燃料完全燃烧），则放出的总热量是多少? (2)小明爸爸的体重为80kg，小明爸爸独自驾驶该油电汽车匀速行驶时，汽车受到的牵引力是多少? (3)小明爸爸独自驾驶该油电汽车行驶，其的速度随时间的变化图像如图所示，则该油电汽车在第10min到第40min时间内牵引力做的功及功率各是多少? 7．随着人们生活水平的提高，天然气已经逐步取代煤气，走进了千家万户。小明利用天然气表和温度计计算天然气和煤气的成本差距，他将1kg的水从加热到，如图所示为水加热后天然气表的示数，已知水的比热容，天然气的热值，煤气的热值。（实验时所用燃料均完全燃烧） (1)已知加热前天然气表的示数为，求加热时消耗的天然气完全燃烧释放的热量。 (2)相较于燃烧煤气，燃烧天然气加热这些水可以节约多少成本？（天然气的价格为2.5元，煤气的价格为2.62元） (3)为减少家庭每月燃气费的支出，请你提出使用天然气灶过程中的注意事项。（答出一条即可） 8．向空中洒水增大空气湿度，能有效地降尘除霾、净化空气，如图所示，是一辆工作中的洒水车。该洒水车向空中洒水的最大功率为0.5kW，1s最多能喷出16dm3水。洒水车的汽油发动机工作时，内能转化为机械能的效率为30%。洒水车在一段平直公路上匀速行驶时，设发动机产生的机械能的80%用于驱动车辆前行。图中路面长2km，洒水车受到的平均阻力为300N， 忽略汽车工作过程中除洒水和行驶以外的机械能损耗。求：洒水车匀速通过这段路面时 (1)牵引力所做的功； (2)车子最多喷洒出了多少水； (3)消耗汽油的质量。[q汽油=4.5×107J/kg] 9．如图所示，小明家更换了新的燃气灶，该燃气灶宣传能效为一级能效（热效率可以达到62%以上），小明想用烧水来验证商家是否存在虚假宣传。已知锅内水的质量为3kg，水的初温为18℃。[水的比热容为，天然气的热值为] (1)测得水沸腾时的温度为98℃，则这壶水加热至沸腾吸收的热量是多少？ (2)对比前后的燃气表数值，小明得知烧水消耗了的天然气，这些天然气完全燃烧释放的热量是多少？ (3)该燃气灶的热效率是多少？商家是否存在虚假宣传？ 10．一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动，其图像如下，在第10s时速度达到20m/s，此时通过的路程为120m，汽车在行驶过程中所受阻力不变，大小为，已知该汽油的热值。求： (1)汽车行驶时发动机的功率； (2)汽车在0~10s内汽车发动机产生的牵引力所做的功； (3)若该车0~10s内消耗了0.08kg汽油，则该车的效率。 11．某品牌小轿车的总质量是2t，最大功率是120kW，小轿车在牵引力的作用下沿水平公路做匀速直线运动，行驶所受阻力是车重的0.2倍。（汽油的热值q=4.0107J/kg，g取10N/kg）求： (1)若车轮与地面的总接触面积是0.2m2，静止时该小轿车对水平地面的压强是多少？ (2)该车用5min的时间匀速行驶了3000m，则该车的实际功率是多少？ (3)若该车的效率是30%，那么该车以最大功率行驶10min消耗的汽油的质量是多少千克？ 12．一辆汽车以25m/s的速度在某段水平公路上匀速直线行驶了1h，消耗16L汽油。已知此过程中汽车发动机的输出功率为50 kW。已知汽油的密度为，汽油的热值为。 (1)汽油完全燃烧放出的热量。 (2)汽车发动机的效率。（计算结果精确到0.1%） (3)汽车行驶过程中所受的阻力。 13．用煤气灶既方便又环保，某煤气灶正常工作时，15min可使质量为4kg，温度为50℃的水在一标准气压下烧开。若煤气灶放出的热量70%被水吸收，已知煤气的热值为q=4.0×107J/m3，水的比热容为c=4.2×103J/（kg·℃）。求： (1)水吸收的热量： (2)煤气灶实际放出的热量； (3)要放出这些热量，需要燃烧煤气的体积。 14. 石家庄三环路面改造的过程中，使用了如图所示的一款履带运输车运送石料。空载运输车的质量为3t，履带与地面总接触面积为。一次运送中，运输车以18km/h的速度在水平路面匀速直线行驶，行驶中受到的阻力为104N。，求： (1)空载运输车静止时对水平路面的压强。 (2)这次运送中，运输车发动机的功率。 (3)若这次运送中运输车发动机的效率是40%，则10kg的燃料可供该车沿水平路面匀速直线行驶的距离是多少。（燃料热值） 15．在第十五届中国航展，全球首辆量产分体式飞行汽车“陆地航母”首次向全球观众进行公开飞行。如图1所示该款分体式飞行汽车由陆行体和飞行体两部分构成，总质量约4t。几分钟的时间，飞行体从陆行体后尾箱处自动分离，展开机臂后，飞行体自动升空，巡航，降落。被大家称为“中国版变形金刚”。 (1)若陆行体的最大载油量为60kg，使用的燃油的热值为。燃料完全燃烧时放出的总热量是多少？ (2)若陆行体的发动机效率为30%，行驶过程中所受阻力为车重的0.02倍，现陆行体要去距离基地500km的目的地执行任务，问它能否在完成任务后原路返回基地？ (3)若飞行体在水平匀速飞行过程中所受阻力与速度的关系如图2所示，某次飞行过程中，以50km/h的速度水平匀速飞行时，发动机的输出功率是多少？（计算结果保留两位小数） 16．某油电混合动力汽车以纯油模式沿平直公路以的速度匀速行驶，从处到处用时1 h，发动机工作时汽油燃烧释放热量的用于驱动汽车匀速行驶。汽车在AB段所受阻力恒为900 N。设汽油在汽缸内完全燃烧，且热值近似取。 (1)求A、B两地间的距离。 (2)求在上述行驶过程中： ①牵引力对汽车所做的功； ②消耗的汽油质量。 (3)从处开始，司机关闭发动机，汽车滑行至处速度降至，在此过程中，汽车电池电能增加。司机在点开启发动机和电动机一起驱动汽车行驶，CD段保持的速度匀速行驶，所受阻力为100 N，且CD和AB距离相等。若电池减少的电能全部通过电机驱动汽车行驶，不计电能转化为机械能过程的能量损失，B、D两个位置电池中电能相等，求汽车从处行驶至处时消耗的汽油质量。 1 / 14 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $