四、计算题(每题9分，共18分)

18.用天然气灶烧水，燃烧0.5 m3的天然气，使100 kg的水从20  ℃升高到70 ℃。已知水的比热容c=4.2×103 J/(kg•℃)，天然气的热值q=7.0×107 J/m3。求：

(1)0.5 m3天然气完全燃烧放出的热量Q放。

(2)水吸收的热量Q吸。

(3)燃气灶的效率η。

19.目前，“节能减排”已引起全球的关注。如何减少能耗、提高汽车发动机的效率越来越受到人们的重视。

(1)大多数家用汽车的发动机为汽油机，它把汽油燃烧产生的内能部分转化成机械能，再通过传动机构将动力传给车轮使汽车行驶。请你将图中汽油机工作时的能流图补充完整。

汽油机的能流图

(2)发动机的效率是汽车的经济性能指标之一。

厂家提供的某汽车出厂的部分参数如下：

①测试数据：汽车在平直公路上以90 km/h的速度匀速行驶时，百千米耗油量为V0(L)，发动机输出功率为P0(kW);②使用燃料：93号汽油〔热值为q0(J/kg)、密度ρ0(kg/m3)〕。

请用以上参数推算出在测试条件下，该汽车发动机的效率。

参考答案

1答案：D　点拨：能量的转移是指同一种能量从一个物体转移到另一个物体或从一个物体的一个部位转移到另一个部位，能量的种类不变;能量的转化是一种形式的能量变为另一种形式的能量，能量的类型发生了变化。

2答案：C

3答案：A　点拨：能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一，适用于宇宙中的一切能量转化，因此A选项是错误的，故正确答案为A。

4答案：A　点拨：燃料的热值是燃料本身的一种性质，与燃料是否燃烧和完全燃烧、燃料的质量等无关，只与燃料的种类有关，故A正确，C、D错误;热值的定义是1 kg某种燃料完全燃烧时放出的热量，故B错误。

5答案：C

6.B

7答案：C　点拨：由于小球跟斜面、小球和木块与水平面间都有摩擦存在，小球和木块都要克服摩擦做功，使机械能转化为内能(小球、木块、斜面、平面的内能都增加)，但在能的转化和转移过程中，能的总量保持不变，故本题选C。

8答案：D　点拨：分子间的作用力 引力与斥力是同时存在、同时消失的，橡皮筋被拉长后，引力与斥力是同时存在，只是分子间引力大于斥力，对外表现为引力;尘土是轻小物体，不是分子，尘土飞扬是机械运动，不属于扩散现象，因此A、B选项错误;锯木头时对木头做功，木头内能增加，做功冲程内能转化为机械能，使汽车获得动力，C选项错误，D选项是正确的。

9答案：C　点拨：燃料燃烧放出热量的多少与热值和质量有关，A选项错误;发动机的效率不可能达到100%，废气的排放要带走部分热量、克服摩擦等消耗部分能量，B选项错误;压缩冲程是机械能转化为内能，混合气的内能增大，温度升高，C选项正确;天然气燃烧时只生成二氧化碳和水，没有二氧化硫、氮氧化物等有毒气体，对空气的污染较小，D选项错误。

10答案：A　点拨：燃烧焦炭所放出的热量为Q放=qm=3.0×107 J/kg×42×10-3kg=1.26×106 J;则水吸收的热量为Q吸=ηQ放=50%×1.26×106 J=6.3×105 J;

这些热量可使2 kg水温度升高

Δt= =75 ℃

因原来水的温度为30 ℃，当温度升高70 ℃时，水的温度达到100 ℃，水开始沸腾。在沸腾过程中，虽然不断吸热但水的温度保持不变，故最终水的 末温为100 ℃，故水温可升高70 ℃。

11答案：增大　升高

点拨：压缩冲程中，活塞向上运动，压缩汽油和空气的混合物，使用汽缸内压强增大，同时压缩气体做功，会使气体内能增加，温度升高。

12答案：化学　4×109

点拨：天然气等燃料燃烧时，都是将化学能转化为内能，天然气完全燃烧时释放的能量Q=qV=4×107 J/m3×100 m3=4×109 J。

13答案：比热容　热值

点拨：因为水的比热容大，在相同的 温度变化时它传递的热量较多，所以常用水作为“暖气”的取暖介质;煤气的热值较高，在相同质量的情况下，完全燃烧后放出的热量多，且清洁污染小，所以用煤气做燃料比用煤更好。

14答案：30　8.6×107

点拨：四冲程柴油机飞轮转2周，做功1次，根据题意可知，该柴油机每秒转60周，故做功30次，转化成的机械能为W=mq×40%=5 kg×4.3×107 J/kg×40%=8.6×107 J。

15答案：2.1×105　4.2×105　50

点拨：水吸收的热量为Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg•℃)×1 kg×(70 ℃-20 ℃)=2.1×105 J，煤气完全燃烧放出的热量Q放=qm=4.2×107 J/kg×0.01 kg=4.2×105 J，则煤气灶的效率η=Q吸/Q放=2.1×105 J/4.2×105 J=50%。

16答案：气体的内　活塞的机械　增大钻头对路面的压强　8.6×108

点拨：压缩气体推动活塞做功是将气体的内能转化为活塞的机械能，钻头制成锥形，可以减小受力面积，增大钻头对路面的压强。根据机械效率公式η= 得：W有=ηmq=40%×50 kg×4.3×107 J/kg=8.6×108 J。

17答案：(1)甲、乙　甲、丙　(2)1 kg水温度升高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的热量为4.2×103 J

(3)3. 0×105

点拨：比较不同燃料的热值，需要控制被加热的液体相同，燃料不同，所以应选择甲、乙两图进行实验;比较不同物质的比热容，需要控制燃料相同，被加热的液体不同，应选择甲、丙两图进行实验;水的比热容的物理意义是1 kg水温度升高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的热量为4.2×103 J，酒精完全燃烧时放出的热量Q=mq=0.01 kg×3.0×107 J/kg=3.0×105 J。

18答案：(1)0.5 m3天然气完全燃烧放出的热量Q放=Vq=0.5 m3×7.0×107 J/m3=3.5×107 J

(2)水吸收的热量

Q吸=cmΔt=4.2×103 J/(kg•℃)×100 kg×(70 ℃-20 ℃)=2.1×107 J

(3)燃气灶的效率η= ×100%= ×100%=60%

点拨：天然气完全燃烧放出的热量可由Q放=Vq计算得出;水吸收的热量由Q吸=cmΔt计算得出，燃气灶的效率是有用热量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，即η= ×100%。

19答案：(1)克服摩擦耗能　废气带走热量

(2)

点拨：(1)燃料燃烧产生的能量，除了转化成有用机械能，机械克服摩擦也消耗一部分能量，机械散热耗能，高温的废气也带走一部分能量。

(2)汽车在行驶时所做的有用功：W=Pt= ;燃烧汽油所释放的能量Q=mq=ρVq，故汽车发动机的效率

η=

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