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专题 06 内能、热量计算问题
【知识储备】
一、 热量定义：在热传递过程中传递的那部分能量
c 比热 m 物体的质量
{ ¿{ ¿¿
Q cmΔtalignl
= ¿¿
¿
热平衡定义：热平衡，指一个处于任意平衡状态的系统， Q =Q
吸 放
二、 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 ＝mq
放
【专题突破】
1．小洛想知道自己上到9楼克服重力做的功究竟多大，已知她的体重为 500N，每层楼高为3m，
她从1楼步行上到9楼（8个楼间距），用时2min，请你帮她计算：
（1）她上楼克服重力做的功是多少？做功的功率是多少？
（2）完全燃烧多少立方米天然气放出的热量，与小洛克服重力做的功相等？如果这些热量的
35%被水吸收，能使一瓶0.5kg的水温度升高多少摄氏度？[已知天然气的热值是3.0×107J/m3，
水的比热容是4.2×103J/（kg•℃）]
【解答】解：（1）家住9楼，小洛上楼的高度h＝8×3m＝24m，所用时间t ＝2min＝120s，
1
小洛上楼克服重力做的功为：
W＝Gh＝500N×24m＝12000J；
做功的功率为：
W 12000J
P= = =100W；
t 120s
（2）由题意可知，天然气完全燃烧放出的热量Q放 ＝W＝12000J；
由Q放 ＝Vq可得天然气的体积为：V Q 12000J 4×10﹣4m3；
= 放= =
q 3.0×107J/kg
由 Q 可得水吸收的热量为：
= 吸
Q
η 放
Q吸 ＝Q放 ＝12000J×35%＝4200J，
由Q吸 ＝cmηΔt可得水升高的温度为：
Δt Q 4200J 2℃。
= 吸= =
cm 4.2×103J/(kg⋅℃)×0.5kg
答：（1）她上楼克服重力做的功是12000J；做功的功率是100W；
（2）完全燃烧4×10﹣4m3的天然气放出的热量，与小洛克服重力做的功相等；
如果这些热量的35%被水吸收，能使一瓶0.5kg的水温度升高2℃。
2．在探究扩散快慢与温度的关系的实验中要用到热水，小宇为了能够较好的保持热水的温度，使
用了一个容量为500mL的保温杯带了一满杯温度为90℃的热水到学校，保温杯杯内底面积为
20cm2，杯中水深30cm，小字家到学校距离为1800m，他从家骑车到学校用时6分钟，到校后测
量热水温度为80℃。问：
（1）小宇从家骑车到学校的平均速度是多少？
（2）在小宇上学的路上水散失的热量有多少？
（3）保温杯正放在水平桌面上时，水对杯底的压力有多大？
【解答】解：（1）小宇从家骑车到学校的时间：t＝6min＝360s，
小宇从家骑车到学校的平均速度是：
s 1800m
v= = =5m/s；
t 360m/s
（2）水的体积为：V＝500mL＝500cm3，
m
根据 = 知水的质量为：
V
ρm＝ V＝1.0g/cm3×500cm3＝500g＝0.5kg，
在小ρ宇上学的路上水散失的热量为：
Q放 ＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×0.5kg×（90℃﹣80℃）＝2.1×104J；
（3）水对杯底的压强为：
p＝ gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.3m＝3×103Pa，
水对ρ杯底的压力为：
F＝pS＝3×103Pa×20×10﹣4m2＝6N。
答：（1）小宇从家骑车到学校的平均速度是5m/s；
（2）在小宇上学的路上水散失的热量有2.1×104J；
（3）保温杯正放在水平桌面上时，水对杯底的压力有6N。
3．2022北京冬奥会期间，“绿衣”大巴车为运动员、工作人员、志愿者等提供接驳服务，成为一
道亮丽风景线。大巴车的总质量为11.5t，轮胎与地面的接触总面积0.5m2。该车利用氢燃料电池
驱动电动机工作，在平直公路上以72km/h的速度匀速行驶时，电动机的额定功率为 84kW。若
水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），氢气的热值为1.4×108J/kg，g取10N/kg，求：
（1）质量为200kg的水吸收0.3kg的氢完全燃烧放出的热量升高的温度。
（2）大巴车静止在水平地面上时，对地面的压强。
（3）大巴车匀速行驶10min的路程和电动机所做的功。
【解答】解：（1）0.3kg 的氢完全燃烧放出的热量：Q
放
＝m 氢q＝0.3kg×1.4×108J/kg＝
4.2×107J；
根据题意可知，水吸收的热量：Q吸 ＝Q放 ＝4.2×107J；
由Q吸 ＝cmΔt可知，水升高度的温度：Δt
=
Q
吸 =
4.2×107J
=
50℃；
cm 4.2×103J/(kg⋅℃)×200kg
水
（2）大巴车的总重力：G＝m车g＝11.5×103kg×10N/kg＝1.15×105N；
大巴车静止在水平地面上时，对地面的压力等于大巴车的重力，即F＝G＝1.15×105N；大巴车静止在水平地面上时，对地面的压强：p F 1.15×105N 2.3×105Pa；
= = =
S 0.5m2
（3）大巴车的速度v＝72km/h＝20m/s，
s
由v= 可知，大巴车匀速行驶10min的路程：s＝vt＝20m/s×10×60s＝1.2×104m；
t
W
由P= 可知，电动机所做的功：W＝Pt＝84×103W×10×60s＝5.04×107J。
t
答：（1）质量为200kg的水吸收0.3kg的氢完全燃烧放出的热量升高的温度为50℃；
（2）大巴车静止在水平地面上时，对地面的压强为2.3×105Pa；
（3）大巴车匀速行驶10min的路程为1.2×104m；电动机所做的功为5.04×107J。
4．一款无人驾驶汽车在测试时以 72km/h的速度，在平直的公路上匀速行驶了 4.5km，消耗汽油
1kg。汽油机的效率为30%，废气带走的能量占汽油完全燃烧放出的热量的 42%，那么，在这段
行驶过程中（q汽油 ＝4.5×107J/kg）求：
（1）在1标准大气压下，假如这些废气带走的能量全部被质量50kg，温度为20℃的水吸收，水
温能升高到多少摄氏度？
（2）汽车在上述路段行驶时，发动机的输出功率为多少kW？
【解答】解：
（1）汽油完全燃烧放出的热量：
Q放 ＝m汽油q汽油 ＝1kg×4.5×107J/kg＝4.5×107J。
发动机排出的废气带走的能量：
Q废气 ＝42%Q放 ＝42%×4.5×107J＝1.89×107J；
则水吸收的热量为Q吸 ＝Q废气 ＝1.89×107J，
由Q吸 ＝cm△t得，水升高的温度：
△t
=
Q
吸 =
1.89×107J
=
90℃；
c m 4.2×103J/(kg⋅℃)×50kg
水
由题意可知，水的初温为 20℃，在 1标准大气压下沸点为 100℃，所以实际水温能升高到
100℃。
W
（2）由 = 得，牵引力做的功：
Q
放
η
W＝ Q放 ＝30%×4.5×107J＝1.35×107J；
ηs
由v= 得，汽车运动的时间：
t
s 4.5km
t= = =0.0625h＝225s；
v 72km/ ℎ
发动机的输出功率：
W 1.35×107J
P= = =6×104W＝60kW。
t 225s
答：（1）水温能升高到100℃。
（2）汽车在上述路段行驶时，发动机的输出功率为60kW。
5．如图是一种常见的饮水机结构剖面图，控水槽内浮体A与阀门B固定相连，当A恰好浸没时阀
门B关闭，A未浸没时B略有下降，桶内水流入控水槽中。已知浮体A的体积为40cm3，阀门B
的横截面积为1cm2，忽略A、B的重及大气压强影响，求：[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），
g取10N/kg]。
（1）若热胆中储水1kg，加热管将其从初温20℃加热到100℃，这些水吸收的热量是多少？
（2）浮体A浸没时所受浮力为多大？
（3）浮体A浸没时阀门B受到的压强是多少？
【解答】解：（1）水吸收的热量：
Q吸 ＝c水m（t﹣t
0
）＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×105J；
（2）浮体A浸没时所受浮力为：
F浮 ＝ 水V排g＝1.0×103kg/m3×40×10﹣6m3×10N/kg＝0.4N；
（3）ρ阀门B受到的压力：F＝F浮 ＝0.4N
阀门B受到的压强：
F 0.4N
p= = =4×103 Pa。
S 1×10−4m2
答：（1）若热胆中储水 1kg，加热管将其从初温 20℃加热到 100℃，这些水吸收的热量是
3.36×105J；（2）浮体A浸没时所受浮力为0.4N；
（3）浮体A浸没时阀门B受到的压强是4×103 Pa。
6．工匠用钢铁打制刀具时，有一个重要流程叫“淬火”，即把打制成型的刀具放入火炉中充分煅
烧，然后将其迅速放入水中骤冷。现有一成型合金钢制刀具，质量为1kg，在常温20℃时放入温
度为836℃的火炉中煅烧足够长时间，再浸没在质量为5kg，温度为20℃的水中冷却，最后与水
达 到 共 同 温 度 [ 不 计 过 程 中 的 热 量 散 失 ， c 水 ＝ 4.2×103J/ （ kg• ℃ ） ， c 合 金 钢 ＝
0.42×103J/（kg•℃）]。问：
（1）此刀具在火炉中吸收了多少热量？
（2）淬火后水的温度t为多少摄氏度？
【解答】解：
（1）合金钢刀具放入836℃的炉火中煅烧足够长时间，达到热平衡，温度相同，所以，合金钢
刀具的末温t＝836℃；
则此刀具在火炉中吸收的热量：Q合吸 ＝c合金钢m合金钢 （t﹣t
0
）＝0.42×103J/（kg•℃）×1kg×
（836℃﹣20℃）＝342720J。
（2）将煅烧后的刀具迅速取出放入20℃的水中冷却，最后刀具与水达到共同的温度，设为
t′，则有：Q水吸 ＝Q合放 ；
即：c水m水 （t′﹣t
0
′）＝c合金钢m合金钢 （t﹣t′），
代入数据：4.2×103J/（kg•℃）×5kg×（t′﹣20℃）＝0.42×103J/（kg•℃）×1kg×（836℃﹣
t′），
解得：t′＝36℃。
答：（1）此刀具在火炉中吸收了342720J的热量；
（2）淬火后水的温度为36摄氏度。
7．氢燃料新能源公交车已经投入使用，如图所示。氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点。请完
成下列问题。【c水 ＝4.2×103J/（kg•℃）；q氢 ＝1.4×108J/kg】
（1）质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量是多少？
（2）若这些热量全部被质量为200kg、温度为15℃的水吸收，水升高的温度是多少？
（3）若某氢能源公交车以140kW的恒定功率匀速行驶，0.3kg的氢燃料完全燃烧释放的能量能
使该公交车匀速行驶3min，则氢能源公交车动力系统的效率是多少？【解答】解：（1）质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量：Q放 ＝q氢m＝1.4×108J/kg×0.3kg
＝4.2×107J；
（2）由题可知水吸收的热量：Q吸 ＝Q放 ＝4.2×107J，
由Q吸 ＝c水m′Δt可知水升高的温度：
Δt=
Q
吸 =
4.2×107J
=
50℃；
c m' 4.2×103J/(kg⋅℃)×200kg
水
（3）已知公交车的功率P＝140kW＝1.4×105W，行驶时间t＝3min＝180s，
则公交车的机械能为：W＝Pt＝1.4×105W×180s＝2.52×107J，
则公交车的效率： W 2.52×107J 60%。
= = =
Q 4.2×107J
η 放
答：（1）质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量是4.2×107J；
（2）水升高的温度是50℃；
（3）氢能源公交车动力系统的效率是60%。
8．某载重汽车自重12t，车轮与地面的总接触面积为0.5m2，汽车以72km/h的速度在平直公路上匀
速行驶时，柴油发动机的功率为 210kW，每行驶43s消耗柴油700g，柴油的热值为4.3×107J/
kg。求：
（1）该发动机的效率；
（2）汽车的牵引力；
（3）若公路所能承受的最大压强为8×105Pa，汽车最多能装载多少吨的货物。
【解答】解：
（1）完全燃烧700g柴油放出的热量：Q放 ＝m柴油q＝0.7kg×4.3×107J/kg＝3.01×107J；
柴油发动机做功：W＝Pt＝210×103W×43s＝9.03×106J；
柴油发动机的效率： W 100% 9.03×106J 100%＝30%；
= × = ×
Q 3.01×107J
放
η
（2）v＝72km/h＝20m/s；W Fs P 210000W
根据P= = =Fv可知，汽车的牵引力为：F= = =1.05×104N；
t t v 20m/s
F
（3）由p= 得，公路所能承受的最大压力：F＝pS＝8×105Pa×0.5m2＝4×105N；
S
水平面上物体受到的重力数值上等于物体对水平面的压力，则汽车的重力为：G总 ＝4×105N；
G 4×105N
汽车与货物的质量之和为：m总 = 总= =4×104kg＝40t；
g 10N/kg
汽车最多能装载货物的质量：m＝m总 ﹣m车 ＝40t﹣12t＝28t。
答：（1）汽车的牵引力为1.05×104N。
（2）该柴油发动机效率为30%。
（3）若公路所能承受的最大压强为8×105Pa，汽车最多能装载的货物的质量为28t。
9．如图所示的洒水车，未装水时其质量为4t，车轮与地面的总接触面积为0.5m2。（g取10N/kg，
燃油热值取4×107J/kg）。求：
（1）洒水车未装水时静止在水平地面上，对地面的压强是多大？
（2）洒水车空车以36km/h的速度在平直公路上匀速行驶时受到的阻力为800N，则这段时间内
洒水车牵引力的功率是多大？
（3）若洒水车发动机的效率为40%，则空车以36km/h的速度匀速直线行驶2km，消耗燃油的
质量是多少？
【解答】解：（1）未装水时，洒水车对水平路面的压力为：F压 ＝G车 ＝m车g＝4×103kg×10N/kg
＝4×104N；
对地面的压强为：p F 4×104N ；
= = =8×104Pa
S 0.5m2
（2）洒水车空车的速度v＝36km/h＝10m/s，
洒水车空车在平直公路上匀速行驶时处于平衡状态，受到的阻力和牵引力为平衡力，大小相等，
故牵引力F牵 ＝f＝800N，W Fs
根据P= = =Fv可得这段时间内洒水车牵引力的功率为：P＝F牵v＝800N×10m/s＝8000W；
t t
s 2×103m
（3）空车以36km/h的速度匀速行驶2km，所用时间为：t= = =200s，
v 10m/s
W
根据P= 可得牵引力所做的功为：W＝Pt＝8000W×200s＝1.6×106J，
t
W 1.6×106J
洒水车发动机的效率为40%，则燃油完全燃烧放出的热量为：Q放 = = =4×106J，
η 40%
消耗燃油的质量为：m燃油=
Q
放 =
4×106J
=
0.1kg。
q 4×107J/kg
燃油
答：（1）洒水车未装水时静止在水平地面上，对地面的压强是8×104Pa；
（2）这段时间内洒水车牵引力的功率是8000W；
（3）消耗燃油的质量是0.1kg。
10．某品牌天然气热水器，铭牌上标有热水产率“10L/min”，即开始加热后每分钟有10L的热水
流出.若流进热水器的水初温为15℃，流出的热水温度为45℃，小明洗一次澡用了20min，燃气
表上的示数由 23.912m3变为 25.412m3，已知
水
＝1.0×103kg/m3，q
气
＝3.2×107J/m3；c
水
＝
4.2×103J/（kg•℃）.请完成以下问题： ρ
（1）热水器工作过程中，通过 热传递 的方式增大水的内能，使水的温度升高。
（2）每分钟从热水器内流过的水吸收的热量为多少？
（3）小明洗一次澡消耗的天然气完全燃烧放出的热量为多少？
（4）本次洗澡加热过程中热水器的加热效率为多少？
【解答】解：（1）热水器工作过程中，天然气燃烧将化学能转化为内能，又将该内能转移为水
的内能，因此该过程是通过热传递的方式增大水的内能，使水的温度升高的；
（2）由“10L/min”可知，每分钟从热水器内流过水的体积：V＝10L＝1×10﹣2m3，
m
由 = 可得，水的质量：m＝ 水V＝1.0×103kg/m3×1×10﹣2m3＝10kg，
V
ρ ρ
水吸收的热量：Q吸 ＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×10kg×（45℃﹣15℃）＝1.26×106J；
（3）洗一次澡消耗的天然气：V气 ＝25.412m3﹣23.912m3＝1.5m3，
天然气完全燃烧放出的热量：Q放 ＝V气q气 ＝1.5m3×3.2×107J/m3＝4.8×107J；
（4）已知洗一次澡需要20min，因此20min水吸收的热量：Q吸 ′＝20×Q吸 ＝20×1.26×106J＝
2.52×107J，澡加热过程中热水器的热效率： Q 100% 2.52×107J 100%＝52.5%。
= 吸× = ×
Q 4.8×107J
η 放
答：（1）热传递；
（2）每分钟从热水器内流过的水吸收的热量为1.26×106J；
（3）洗一次澡消耗的天然气完全燃烧放出的热量为4.8×107J；
（4）本次洗澡加热过程中热水器的热效率为52.5%。
11．如图甲，小林在一段平直公路上做匀速行驶电动车时，该段路程运动的 s﹣t图像如图乙；受到
的阻力与时间关系如图丙所示；已知小林的质量为 60kg，电动自行车的质量为20kg，车轮与地
面接触的总面积为4×10﹣3m2，行驶时该车电动机的平均功率为200W。求：
（1）小林骑车时该车对地面的压强；
（2）该车在此路段行驶15s牵引力做功的功率；
（3）该车在15s内消耗的电能转化为机械能的效率。
【解答】解：（1）已知小林的质量是60kg，电动自行车的质量是20kg，
电动自行车对地面的压力：F＝G＝（60kg+20kg）×10N/kg＝800N，
受力面积：S＝4×10﹣3m2，
F 800N
电动自行车对地面的压强：p = = = 2×105Pa；
S 4×10−3m2
（2）根据图丙可知，车受到的阻力为f＝20N，因为电动自行车是匀速直线运动，所以车受到的
牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等，即：F牵 ＝f＝20N，
由图乙可知，电动自行车15s运动了90m，牵引力做功：W＝F牵s＝20N×90m＝1800J；
（3）已知电动自行车的功率：P＝200W，则电动自行车15s做功：W电 ＝Pt＝200W×15s＝
3000J，
W 1800J
该车在15s内消耗的电能转化为机械能的效率： = ×100%= ×100%＝60%。
W 3000J
电
η
答：（1）电动自行车对地面的压强为2×105Pa；（2）电动自行车前进90m牵引力做功是1800J；
（3）该车在15s内消耗的电能转化为机械能的效率是60%。
12．中国已成为世界上拥有汽车最多的国家，汽车出厂时需要进行检测，对图甲所示的汽车进行检
测时，让汽车保持恒定功率在水平路面做直线运动，测得其速度随时间变化的图像如图乙所示，
加速阶段仅用10秒就从静止启动并通过200米的路程。求：
（1）该汽车加速过程的平均速度是多少？
（2）10秒后汽车匀速行驶时，测得其所受阻力为900N，则0～10s牵引力做功多少？
（3）前10s共消耗汽油20g，已知汽油热值为4.5×107J/kg，则汽车发动机的效率是多少？
s 200m
【解答】解：（1）该汽车加速过程的平均速度v= = =20m/s；
t 10s
（2）由图知汽车在10s后的速度为30m/s，因为汽车保持恒定功率在水平路面做直线运动，
所以汽车0～10s的功率和10s后的功率相同为P＝Fv＝900N×30m/s＝2.7×104W，
则0～10s牵引力做功W＝Pt＝2.7×104W×10s＝2.7×105J；
（3）20g汽油完全燃烧放出的热量Q放 ＝mq＝0.02kg×4.5×107J/kg＝9×105J，
汽车发动机的效率为 W 100% 2.7×105J 100%＝30%。
= × = ×
Q 9×105J
放
η
答：（1）该汽车加速过程的平均速度是20m/s；
（2）0～10s牵引力做功为2.7×105J；
（3）汽车发动机的效率是30%。
13．假期，小明全家驾车从盈江到芒市游玩，出发前，爱学习的小明收集了相关数据，整理成下表
请你根据表中数据完成相关计算。（已知：q汽油 ＝4.6×107J/kg）
轿车质量（kg） 1050
车轮与地面接触总面积（m2） 0.15
盈江到芒市距离（km） 150
预设行车速度（km/h） 60
行驶1km耗油量（g） 50匀速行驶时受到的阻力（N） 2000
（1）轿车静止时对水平地面的压强；
（2）全程行车所需的时间；
（4）匀速行驶时发动机的效率。
【解答】解：（1）轿车静止时对水平地面的压力F＝G＝mg＝1050kg×10N/kg＝1.05×104N，
轿车静止时对水平地面的压强P F 1.05×104N 7×104Pa；
= = =
S 0.15m2
s 150km
（2）全程行车所需的时间t= = =2.5h；
v 60km/ ℎ
（3）轿车匀速行驶时的牵引力F＝f＝2000N，
轿车行驶1km发动机做的功W＝Fs＝2000N×1000m＝2×106J，
轿车行驶1km消耗的汽油放出的热量Q放 ＝mq汽油 ＝0.05kg×4.6×107J/kg＝2.3×106J，
汽车匀速行驶时发动机的效率 W 100% 2×106J 100%≈87%。
= × = ×
Q 2.3×106J
放
η
答：（1）轿车静止时对水平地面的压强7×104Pa；
（2）全程行车所需的时间2.5h；
（4）匀速行驶时发动机的效率为87%。
14．如图所示为某种型号的多功能洒水车，它空载时的质量为 3t，配备了一个内深为1m的大容量
水箱，底部有一个面积为0.003m2的放水孔。若多功能洒水车在水平地面上匀速行驶时受到的阻
力恒为总重的0.08倍，某次该车满载（装满）后由静止开始在水平面上启动，在启动（加速）
过程中，发动机消耗100g柴油，测得汽车牵引力的功率及其瞬时速度随时间的变化情况分别如
图甲和图乙所示。已知g＝10N/kg，
水
＝1.0×103kg/m3，q柴油 ＝4.0×107J/kg，燃油完全燃烧。求：
ρ
（1）该洒水车满载时，若用质量不计的小钢片从外部堵住放水孔，则需对小钢片施加的外力至
少是多少N？
（2）该洒水车在启动（加速）过程中热机效率是多少？（3）该洒水车水箱的容积是多少m3？
【解答】解：（1）水对小孔的压强p＝ 水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×1m＝1×104Pa；
F ρ
由p= 可得，用质量不计的小钢片从外部堵住放水孔，则需对小钢片施加的外力：
S
F＝pS＝1×104Pa×0.003m2＝30N；
W
（2）由P= 可得，该洒水车在启动（加速）过程中所做的有用功：
t
W＝Pt＝120×103W×15s＝1.8×106J，
燃油完全燃烧放出的热量：
Q放 ＝m柴油q柴油 ＝100×10﹣3kg×4.0×107J/kg＝4×106J，
该洒水车在启动（加速）过程中热机效率：
W 100% 1.8×105J 100%＝45%；
= × = ×
Q 4×106J
放
η
W Fs P 120×103W
（3）由P= = =Fv可得，牵引力F牵 = = =8×103N。
t t v 15m/s
多功能洒水车在水平地面上匀速行驶时牵引力等于阻力，则阻力f＝F牵 ＝8×103N，
f 8×103N
则满载时的总重力G总 = = =1×105N，
0.08 0.08
G 1×105N
则满载时的总质量m总 = = =1×104kg，
g 10N/kg
水的质量m水 ＝m总 ﹣m车 ＝1×104kg﹣3×103kg＝7×103kg，
满载时水的体积等于水箱的容积，则水箱的容积：
V箱 ＝V水= m
水=
7×103kg
=
7m3。
ρ 1.0×103kg/m3
水
答：（1）则需对小钢片施加的外力至少是30N；
（2）该洒水车在启动（加速）过程中热机效率是45%；
（3）该洒水车水箱的容积是7m3。
15．我国水陆两栖飞机“鲲龙”AG600试飞机组进行了首次下水滑行。“鲲龙”AG600机身总长
37m，翼展超过机身长度最宽处达到38.8m，整个飞机高12m。空载时的总质量为42t，最大起
飞重量53.5t，空中巡航时速500公里，最大航程超过5000公里。轮胎与跑道的总接触面积为
0.6m2，为世界上最大的一款水陆两用飞机，可以在陆地和水面上起降。据报道这架水陆两栖运
输机主要是用于消防和水上救援，能在20秒内吸满12t水，水上应急救援一次可救护50名遇险人员。（g＝10N/kg）求：
（1）飞机空载时静止在水平跑道上，对跑道的压力和压强。
（2）飞机静止在水面上时受到的最大浮力及排开水的体积。
（3）若飞机在空中飞行时获得1.6×105N的水平推力，以巡航时速沿水平方向匀速航行1h，需
要完全燃烧热值为4×107J/kg的航空煤油4000kg。则1h内飞机在空中飞行的距离及发动机的效
率。
【解答】解：（1）飞机空载时静止在水平跑道上时的压力：
F＝G＝mg＝42×103kg×10N/kg＝4.2×105N；
对跑道的压强：
p F 4.2×105N 7×105Pa；
= = =
S 0.6m2
（2）飞机静止在水面上时处于漂浮状态，浮力等于重力，
最大浮力：F浮 ＝G最大 ＝m最大g＝53.5×103kg×10N/kg＝5.35×105N；
根据F浮 ＝ 液gV排 得，排开水的体积：
ρ
V排= F
浮 =
5.35×105N
=
53.5m3；
ρ g 1.0×103kg/m3×10N/kg
水
s
（3）根据v= 得，以巡航时速沿水平方向匀速航行1h通过的路程为：
t
s＝vt＝500km/h×1h＝500km＝5×105m；
以巡航时速沿水平方向匀速航行1h做的功为：
W有 ＝Fs＝1.6×105N×5×105m＝8×1010J，
完全燃烧4000kg的航空煤油放出的热量：
Q放 ＝qm′＝4×107J/kg×4000kg＝1.6×1011J，
发动机的效率：
W 8×1010J 100%＝50%。
= 有用= ×
Q 1.6×1011J
η 放
答：（1）飞机空载时静止在水平跑道上，对跑道的压力为4.2×105N，压强7×105Pa；（2）飞机静止在水面上时受到的最大浮力为5.35×105N；排开水的体积为53.5m3；
（3）若飞机在空中飞行时获得1.6×105N的水平推力，以巡航时速沿水平方向匀速航行1h，需
要完全燃烧热值为4×107J/kg的航空煤油4000kg。则1h内飞机在空中飞行的距离为5×105m，发
动机的效率为50%。
