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第十四章《内能及其利用》单元达标精品检测试卷
说明：本试卷满分100分，考试时间90分钟
一、选择题（12个小题，每小题3分，共36分）
1．小李家使用的燃气热水器，将30kg的水从20℃加热到45℃，消耗了0.15m3的天然气。已知水的比热
容为4.2×103J/（kg℃），天然气的热值为4×107J/m3，则下列与该过程有关的计算结果和分析正确的是（
）
A．水吸收的热量与水的末温成正比 B．水吸收的热量是3.15×105J
C．热水器的能量转化效率是52.5% D．热水器的能量转化效率与环境温度无关
【答案】C
【解析】A．由Q =cm（t﹣t ）知，水吸收的热量与水的质量和升高的温度成正比，故A错误；
吸 0
B．将30kg的水从20℃加热到45℃，水吸收的热量：
Q =cm（t﹣t ）=4.2×103J/（kg℃）×30kg×（45℃﹣20℃）=3.15×106J，故B错误；
吸 0
C．天然气完全燃烧放出热量：Q =V q=0.15m3×4×107J/m3=6×106J，
放 天然气
热水器的能量转化效率：η= Q / Q ×100%=52.5%，故C正确；
吸 放
D．热水器的能量转化效率与环境温度有关，因为环境温度越低，加热的时间越长，其散失的热量越多，
则热水器的能量转化效率越低，故D错误。
2．下列数据中，最接近生活实际的是（ ）
A．一标准大气压下，冰的熔点为37℃ B．人步行的速度约为1.1m/s
C．正常人1min的脉搏数约为200次 D．小汽车内的汽油机效率可以达到95%
【答案】B．
【解析】首先对题目中涉及的物理量有个初步的了解，对于选项中的单位，可根据需要进行相应的换算或
转换，排除与生活实际相差较远的选项，找出符合生活实际的答案．
A．一标准大气压下，冰的熔点为0℃，故A错误；
B．人正常步行的速度在4km/h=4× m/s≈1.1m/s左右．故B正确；
C．人的脉搏在每分钟60次多一点，与每分钟70次接近，故C错误；
D．汽油机的效率在30%左右，绝达不到95%，因为克服摩擦、尾气带走许多内能，故D错误．
3．某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9km，用时5min45s，消耗燃油1.5kg，已知汽车的牵
引力是 2000N，燃油的热值为 4.6×107J/kg，假设燃油完全燃烧。通过计算可知，下列结果正确的是
（ ）①汽车行驶速度是20km/h ②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.9×107J
③汽车牵引力做功的功率是30kW ④汽车发动机的效率是20%
A．只有①和② B．只有②和③ C．只有①和④ D．只有②和④
【答案】D
【解析】（1）已知汽车行驶的时间和路程，利用速度公式即可求解；
（2）根据Q =mq可求热量；
放
（3）根据车受到的阻力为车重的0.1倍求得车受到的阻力，因为匀速行驶，所以牵引力等于阻力，利用
W=Fs可求得该汽车牵引力所做的功，再利用P= 求功率；
（4）根据燃油密度和体积求得其质量，利用 Q=mq可求得消耗的总能量，再利用效率公式求出该汽车的
效率。
①汽车的行驶速度：
v= = =72km/h，故①错误；
（2）消耗的燃油完全燃烧放出的热量：
Q =mq=1.5kg×4.6×107J/kg=6.9×107J，故②正确；
放
（3）因为匀速行驶，所以汽车受到的牵引力：F=f=2×103N，
该汽车牵引力所做的功：
W=Fs=2×103N×6.9×103m=1.38×107J，
该汽车牵引力所做功的功率：
P= = =40000W=40kW，故③错误；
（4）汽车消耗燃油的产生的热量：
Q =mq=1.5kg×4.6×107J/kg=6.9×107J，
放
该汽车的效率：
η= = ×100%=20%，故④正确。
4． 2018年4月2日，天宫一号圆满完成预定任务后返回地球。8.5t重的天宫一号，在100km左右的高空
以约22倍音速再入大气层。其中部分器件在大气层中与大气层摩擦烧蚀销毁。最后大约 1.5t残骸坠入南太
平洋。在这个过程中，天宫一号的部分机械能（ ）A．通过热传递转化为大气的内能 B．通过重力做功转化为大气的内能
C．通过摩擦做功转化为大气的内能 D．通过重力做功转化为残骸的内能
【答案】D
【解析】改变内能的方法有两个：做功和热传递，据此分析。
天宫一号在100km左右的高空以约22倍音速再入大气层时，高度减小，重力势能减小，克服与大气的摩
擦做功，机械能转化为内能。故D正确。
5．随着人们生活水平的不断提高，汽车作为常用的交通工具逐步进入寻常百姓家，下列说法中正确的是
（ ）
A．车轮的表面刻有凹凸不平的花纹是为了增大摩擦
B．安全带可以减小紧急刹车时汽车的惯性
C．普通遥控车钥匙是利用紫外线来传递相关信息的
D．四冲程汽油机的压缩冲程是把内能转化为机械能
【答案】A．
【解析】（1）根据增大摩擦的方法分析此选项．
（2）司机系安全带其目的是防止惯性带来的伤害．
（3）遥控器是利用红外线进行遥控的．
（4）四冲程汽油机工作时，有吸气、压缩、做功、排气四个冲程，有两个冲程存在能量转化，压缩冲程
将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能．．
A．车轮的表面刻有凹凸不平的花纹，这是在压力不变的情况下，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦
的，故本选项正确．
B．安全带可以防止紧急刹车时由于惯性造成的伤害，不能减小紧急刹车时汽车的惯性，故本选项错误．
C．普通遥控车钥匙的遥控器是利用红外线进行遥控的，故本选项错误．
D．汽油机工作时，压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程通过燃气膨胀做功把内能转化为机械能，故
本选项错误．
6.四冲程柴油机工作过程中，以下说法错误的是（ ）
A.压缩冲程和做功冲程发生了能量的转化 B.做功冲程使汽车获得动力
C.排气冲程排出了汽车的尾气 D.吸气冲程吸入气缸的是柴油
【答案】D
【解析】（1）压缩冲程：活塞的机械能转化为燃料混合物的内能；
做功冲程：燃料燃烧，化学能转化为内能，产生高温高压气体，推动活塞做功，内能在转化为机械能。
（2）做功冲程使汽车获得动力。（3）排气冲程排出汽车的尾气。
（4）吸气冲程吸入气缸的只有空气。
7.如图是内燃机工作循环中的一个冲程，它是（ ）
A．压缩冲程，将化学能转化成内能 B．压缩冲程，将机械能转化成内能
C．做功冲程，将内能转化成机械能 D．做功冲程，将机械能转化成内能
【答案】C
【解析】图中的气门关闭，活塞下行，并且电火花打火，这是做功冲程的特点；在做功冲程中，能量转化
关系是气体的内能转化为机械能。
8．如图所示，是汽油机工作时的四个冲程，其中属于做功冲程的是（ ）
A B C D
【答案】C．
【解析】解决此题要知道内燃机的四个冲程有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，判断冲程名称
可用口诀：“先看气门开关情，再看活塞上下行；开下吸气开上排，关上压缩关下功．”进行分析．
A．进气门开启，气体流入汽缸，是吸气冲程；不符合题意；
B．两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，不符合题意；
C．两气门都关闭，火花塞点火，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，符合题意；
D．排气门开启，气体流出汽缸，是排气冲程；不符合题意．
9.某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶 6.9km，用时5min45s，消耗燃油1.5kg，已知汽车的牵
引力是 2000N，燃油的热值为 4.6×107J/kg，假设燃油完全燃烧。通过计算可知，下列结果正确的是
（ ）
①汽车行驶速度是20km/h ②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.9×107J③汽车牵引力做功的功率是30kW ④汽车发动机的效率是20%
A．只有①和② B．只有②和③ C．只有①和④ D．只有②和④
【答案】D
【解析】已知汽车行驶的时间和路程，利用速度公式即可求解；根据Q =mq可求热量；
放
根据车受到的阻力为车重的0.1倍求得车受到的阻力，因为匀速行驶，所以牵引力等于阻力，利用 W=Fs
可求得该汽车牵引力所做的功，再利用P= 求功率；根据燃油密度和体积求得其质量，利用Q=mq可求得
消耗的总能量，再利用效率公式求出该汽车的效率。
（1）汽车的行驶速度：
v= = =72km/h，故①错误；
（2）消耗的燃油完全燃烧放出的热量：
Q =mq=1.5kg×4.6×107J/kg=6.9×107J，故②正确；
放
（3）因为匀速行驶，所以汽车受到的牵引力：F=f=2×103N，
该汽车牵引力所做的功：
W=Fs=2×103N×6.9×103m=1.38×107J，
该汽车牵引力所做功的功率：
P= = =40000W=40kW，故③错误；
（4）汽车消耗燃油的产生的热量：
Q =mq=1.5kg×4.6×107J/kg=6.9×107J，
放
该汽车的效率：
η= = ×100%=20%，故④正确。
10.根据能量守恒定律，下列情形可能发生的是（ ）
A．随着科学技术不断发展和提高，永动机是可以制成的
B．两个斜面相对连接，小球从左斜面滚下后冲上右斜面
C．电水壶里的水沸腾后断电，水的沸腾却一直持续下去
D．出枪膛的子弹射穿木板后，以更快的速度继续运动
【答案】B【解析】A.永动机违反了能量的转化与守恒，不可能实现，故A错误；
B.两个斜面相对接，小球从左斜面滚下后，由于具有动能，会继续冲上右斜面，故B正确；
C.在电水壶的使用过程中，消耗了电能，而水的温度升高，内能增加，断电后，水不再吸收热量，水的沸
腾会停止，故C错误；
D.子弹射穿木板的情景，子弹高速运动，说明子弹具有动能，由于摩擦生热会使动能减小，它的速度减慢，
故D错误。
11.生活中能量转化的实例很多，下列描述中正确的是（ ）
A．摩擦生热是把内能转化为机械能
B．燃料燃烧放热是把内能转化为化学能
C．电动机带动水泵把水送到高处是把电能转化为机械能
D．摩擦起电是把电能转化为机械能
【答案】C
【解析】A.摩擦生热是克服摩擦做功，摩擦过程中，消耗了机械能，内能增大，把机械能转化为内能，故
A错误；
B.燃料燃烧放热是把化学能转化为内能，故B错误；
C.电动机带动水泵把水送到高处是把电能转化为机械能，故C正确；
D.摩擦起电是消耗了机械能，获得了电能，故是把机械能转化为电能，故D错误。
12.能量的转化是自然界普遍的现象．下列关于能量转化的观点错误的是（ ）
水果电池 光合作用 钻木取火 电磁感应
A. 水果电池是化学能转化为电能 B. 光合作用是光能转化为化学能
C. 钻木取火是机械能转化为内能 D. 电磁感应现象是电能转化为机械能
【答案】D
【解析】A. 水果电池是化学能转化为电能
B. 光合作用是光能转化为化学能
C. 钻木取火是机械能转化为内能
D. 电磁感应现象是机械能转化为电能二、填空题（10个小题，每空1分，共25分）
13．用天然气烧水，水烧开后，壶盖不断向上跳动，此过程中能量转化与四冲程汽油机
的 冲程的能量转化相同；若天然气完全燃烧放出的热量有50%被水吸收，在标准大气压下把5kg的水
从20℃加热至沸腾，需完全燃烧 m3天然气。（c =4.2×103J/（kg•℃），q =4×107J/m3）
水 天然气
【答案】做功；0.084。
【解析】（1）水烧开以后，水蒸气膨胀对壶盖做功，把壶盖顶起来，将水蒸气的内能转化为壶盖的机械
能。这与汽油机的做功冲程的能量转化相同，在汽油机的做功冲程中，是将燃气的内能转化为活塞的机械
能；
（2）在标准大气压下水的沸点为100℃，即水的末温为100℃，
水吸收的热量为：
Q =c m △t=4.2×103J/（kg•℃）×5kg×（100℃﹣20℃）=1.68×106J。
吸 水 水
由η= =50%得天然气完全燃烧放出的热量：
Q = = =3.36×106J，
放
由Q =Vq得天然气的体积：
放
V = = =0.084m3。
气
14． 如图所示，用酒精灯给水加热一段时间后，观察到软木塞冲岀试管口。
（1）软木塞冲出试管口，说明力能改变物体的 。
（2）此过程中，水蒸气减少的内能 （选填“大于”、“等于”或“小于”）软木塞增加的机械能，
这与热机的 冲程相似。
【答案】（1）运动状态；（2）大于；做功。
【解析】（1）软木塞冲出试管口，运动状态发生了变化，说明力可以改变物体的运动状态；
（2）水蒸气对软木塞做功，水蒸气的内能减小，水蒸气的内能转化为软木塞的机械能，由于存在热量的散失，故水蒸气减少的内能大于软木塞增加的机械能；该过程与热机的做功冲程能量转化相同。
15．我国在南海进行的可燃冰试采获得成功．可燃冰是一种固态晶体，在常温压下会迅
速 （填物态变化）为气态．它的热值约为1.4×1010J/m3，2m3的可燃冰完全燃烧后可
放出 J的热量，若这些热量60%被水吸收，可以将 kg的水从0℃加热到100℃．
（C =4.2×103J/（kg•℃））
水
【答案】升华；2.8×1010；4×104．
【解析】物质由固态直接变成气态的过程叫做升华，升华吸热；知道可燃冰的质量和热值，根据 Q =mq
放
求出完全燃烧释放热量的计算，根据η= ×100%求出水吸收的热量，再根据Q =cm（t﹣t ）求出加热
吸 0
水的质量．
（1）可燃冰在常温压下会迅速变为气态，此过程为升华过程；
（2）2m3的可燃冰完全燃烧释放的热量：
Q =Vq=2m3×1.4×1010J/m3=2.8×1010J，
放
由η= ×100%可得，水吸收的热量：
Q =ηQ =60%×2.8×1010J=1.68×1010J，
吸 放
由Q =cm（t﹣t ）可得，加热水的质量：
吸 0
m= = =4×104kg．
16．菜油最适宜的烹饪温度在150℃至180℃之间．用天然气将质量为0.02kg的菜油从室温20℃加热到
170℃，天然气燃烧释放出的热量有60%被菜油吸收．则菜油吸收了 J热量，燃烧了 m3的天然气．
（取c =2.0×103J/（kg•℃），天然气的热值为4×107J/m3）
菜油
【答案】6×103；2.5×10﹣4．
【解析】本题考查了学生对吸热公式、燃料燃烧放热公式的掌握和运用，因条件已给出，难度不大．
知道菜油的质量、比热容和菜油的初温和末温，利用吸热公式求菜油吸收的热量；知道效率，利用效率公
式可以求出天然气放出的热量，根据公式Q=Vq求出体积．菜油吸收的热量：
Q =c m（t﹣t ）=2×103J/（kg•℃）×0.02kg×（170℃﹣20℃）=6000J；
吸 菜油 0
天然气燃烧释放出的热量有60%被菜油吸收，则天然气放出的热量为：Q = = =10000J；
放
由Q=Vq得天然气的体积为：
V= = =2.5×10﹣4m3．
17．在热机的四个冲程中，把机械能转化为内能的是 冲程。汽油机工作时要产生大量的热，通常采
用水循环将热带走，这是利用水 的特性。
【答案】压缩；比热容大。
【解析】（1）在热机的四个冲程中，把机械能转化为内能的是压缩冲程；
（2）汽车的散热器可用水做冷却剂，是因为水的比热容比较大，在升高相同的温度时可以吸收更多的热
量，降低发动机的温度。
18．天然气热水器将 40kg的水由22℃加热到42℃水的内能增加了 J，水的内能增加是通过
方式实现的，若天然气燃烧放出的热量有 84%被水吸收，需要消耗 kg 的天然气。已知 c
水
=4.2×103J/（kg•℃），q =4×107J/kg。
天然气
【答案】3.36×106；热传递；0.1。
【解析】（1）水吸收的热量：
Q =cm t=4.2×103J/（kg•℃）×40kg×（42℃-22℃）=3.36×106J；
吸
（2）水△从火吸收热量，内能增加、温度升高，是利用热传递改变水的内能；
（3）由η= 得，天然气完全燃烧放出的热量：
，
由Q =mq得，需要天然气的质量：
放
。
19．新农村建设中正在大力推广使用瓶装液化气．如果每瓶装10kg液化气，液化气的热值取4.2×107J/kg，
则每瓶液化气全部完全燃烧放出的热量是 J，若放出的热量有40%被水吸收，在标准大气压下可把
kg的水从20℃加热至沸腾．[c =4.2×103J/（kg•℃）]．
水
【答案】4.2×108；500．【解析】（1）整瓶液化气完全燃烧释放热量：
Q =mq=10kg×4.2×107J/kg=4.2×108J，
放
（2）由题知，水吸收的热量：
Q =Q ×40%=4.2×108J×40%=1.68×108J，
吸 放
由Q =c m （t﹣t ）得水的质量：
吸 水 水 0
m = = =500kg．
水
20.菜油最适宜的烹饪温度在150℃至180℃之间。用天然气将质量为0.02kg的菜油从室温20℃加热到
170℃，天然气燃烧释放出的热量有60%被菜油吸收。则菜油吸收了_______J热量，燃烧了______m-3的天
然气。（取c = 2.0×103J·(kg·℃）-1，天然气的热值为4×107J/m3）
菜油
【答案】6×103，2.5×10-4
【解析】Q =cmΔt=2.0×103J·(kg·℃）-1 ×0.02kg×（170℃-20℃）=6×103J；
吸
天然气燃烧放出热量Q =Q /η=6×103J/60％=104J；
放 吸
又Q =qV得：V=Q /q=104J/4×107J/m3=2.5×10-4m3.
放 放
21.我国海域可燃冰（天然气水合物）试采已经成功， 实现了历史性突破。可燃冰分布于深海沉积物或陆
域永久冻土中，是由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质，燃烧后仅会生成少量的二氧化
碳和水。根据测算，1 立方米可燃冰可以分解释放出160 立方米以上的天然气。完全燃烧 5 立方米可燃冰
7 3
产生的热量至少为 （天然气热值为 3.2×10 J ／ m ）。 试写 出 可 燃 冰 具备的两条优
点 、 。
10
【答案】2.56×10 J；热值大；污染小。【解析】由题意知：1 立方米可燃冰可以分解释放出160 立方米以上的天然气，完全燃烧 5 立方米可燃
3 7 3 3 7
冰即V=800 m 的天然气，天然气热值为q= 3.2×10 J／ m ，产生的热量为Q=Vq=800 m ×3.2×10 J／
3 10
m =2.56×10 J；由题意和通过计算说明可 燃 冰 的优点是热值大、污染小、储备丰富等。
22．汽油机作为汽车的“心脏”，在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈地燃烧，将 能
转化成 能，一辆汽车一年行驶三万公里，消耗汽油2t，这些汽油完全燃烧放出 J的热量．（q
汽油
=4.6×107J/kg）
【答案】化学；内；9.2×1010．
【解析】（1）内燃机的一个工作循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，压缩冲程结束时，火花塞
产生电火花，使燃料猛烈地燃烧是化学能转化为内能，其中压缩冲程将机械能转化成内能；
（2）2t汽油完全燃烧要放出的热量：Q =mq=2×103kg×4.6×107J/kg=9.2×1010J．
放
三、分析简答题（2个小题，每题4分，共8分）
23.某校师生在学习了能量的转化与守恒以后，组织兴趣小组调查学校几种炉灶的能量利用效率。他们发现
学校的一个老式锅炉烧水时，经常冒出大量的黑烟，且烧水时锅炉周围的温度很高，锅炉的效率很低。
（1）请你根据调查中发现的现象分析此锅炉效率低的原因，并提出相应的改进措施。
（2）要减少烟气带走的热量，可以采用什么办法？
【答案】（1）锅炉效率低的原因：
①锅炉冒出大量的黑烟，说明煤燃烧不完全；
②锅炉周围的温度很高，说明锅炉向周围散失的热量太多。
（2）改进措施：尽量使燃料燃烧充分；利用烟气携带的热量对其他的水进行预加热，综合利用内能。
【解析】在当今的低耗、高效的形式下，锅炉效率低是社会关注的焦点问题。在本题中，师生通过共同调
查研究，发现了锅炉效率低的主要原因表现症状：经常冒出大量的黑烟；锅炉周围的温度很高。针对这两
种表现，通过分析，揭示其效率低的原因：燃烧问题和散热问题。发现问题，分析问题，如何解决问题呢？
烟气带走热量，是普遍存在的问题，让同学们提出解决方案，渗透、融合了情感态度价值观的教育，可谓
是一箭双雕。
24.请阅读下面的介绍，回答相关问题。
焦耳是一位伟大的物理学家，他成功地发现了焦耳定律，测出了热功当量……。但他在探索科学真理
的道路上，也走过弯路。年轻的时候，焦耳也和许多人一样设想能制作出一种“永动机”——不需要给它
提供任何动力（即不消耗任何能源）就能自动工作起来的机械装置。他曾通宵达旦地冥思苦想，不断地设计、制作，但没有一次是成功的。接连的失败引起了焦耳的深思，他没有像有些人那样“执迷不悟”，而
是反思原来的设想，重新确定新的探究课题。经过不懈地努力，他终于在新的研究领域中取得了成功，发
现了科学真理。
（1）“永动机”制造一直失败的原因是：它违背了______________________。
（2）你从焦耳科学探究的历程中得到的启示是: ______________________。
【答案】（1）能量守恒定律（2）科学探究要善于思考，认清方向，经常反思，不懈努力。
【解析】解决此类问题，首先要静下心来读题，先粗读，知道题目叙述的概况；后精读，分析有关题目的
内容和特征。然后提取相关信息，排出干扰因素，弄清物理情景、物理过程，建立物理模型，找出物理规
律。最后应用所学知识解答题目中的问题。
四、计算题（2个小题，每题9分，共18分）
25．某款新型电动轿车，每充电一次，锂离子电池储存的能量为50kW•h，可供该车连续行驶300km，其
最高车速可达120km/h。
（1）电动轿车的顶部向上凸起，当它高速行驶时，车顶的气压比车底的气压 。
（2）若该车以108km/h的速度匀速行驶10min，通过的路程是多少？
（3）该车连续行驶100km消耗的电能相当于完全燃烧多少升柴油产生的热量。（q =4.3×107 J/kg，ρ
柴油 柴油
=0.85×103 kg/m3，计算结果保留两位小数
【答案】（1）小；
（2）该车以108km/h的速度匀速行驶10min，通过的路程为18km；
（3）该车连续行驶100km消耗的电能相当于完全燃烧1.65L柴油产生的热量。
【解析】依据流体压强与流速的关系来分析解答：流体流速越大的位置，其压强越小；知道汽车速度和行
驶时间，利用s=vt求汽车行驶的距离；根据题意求出该车连续行驶100km消耗的电能，再根据Q =W=mq
放
求出相当于完全燃烧柴油的质量，最后根据ρ= 求出相当于完全燃烧柴油的体积。
（1）轿车的形状上面凸起、下面平直，车高速行驶时带动空气流动，车的上方空气流速快、压强小，车
的下方空气流速慢、压强大；
（2）根据v= 可知，
该车以108km/h的速度匀速行驶10min，通过的路程为：s=vt=108km/h× h=18km；
（3）由题意有，行驶100km消耗的电能：W= ×50kW•h= kW•h= ×3.6×106J=6×107J，
依题意有，Q =W，
放
由Q =mq可得，完全燃烧柴油的质量：
放
m= = ≈1.4kg，
由ρ= 可得，完全燃烧柴油的体积：
V= = ≈1.65×10﹣3m3=1.65L。
26．在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中，用酒精灯给烧杯中的水加热，烧杯中盛有20℃、质量为
100g的水，在一个标准大气压下加热至沸腾，假如完全燃烧酒精3g。[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），
酒精的热值为3.0×107J/kg]求：
（1）水吸收的热量是多少？
（2）此过程中酒精灯烧水的热效率。
（3）科学研究表明：1g 100℃的水汽化成同温度的水蒸汽需要吸收2.26×103J的热量。水开始沸腾后持续
观察沸腾现象，同时发现水的质量减少了5g，求此过程水汽化成水蒸气所吸收的热量。
【答案】（1）水吸收的热量是3.36×104J；
（2）酒精灯烧水的热效率是37.3%；
（3）5g，100℃的水汽化成同温度的水蒸汽需要吸收的热量是1.13×104J。
【解析】（1）一个标准大气压下水的沸点为100℃，即需将水加热至100℃，
水吸收的热量：
Q =cm（t﹣t ）=4.2×103J/（kg•℃）×0.1kg×（100℃﹣20℃）=3.36×104J；
吸 0
（2）3g酒精完全燃烧释放的热量：
Q =mq=3×10﹣3kg×3.0×107J/kg=9×104J；
放
酒精灯烧水的热效率：
η= ×100%= ×100%≈37.3%；
（3）1g 100℃的水汽化成同温度的水蒸汽需要吸收2.26×103J的热量，则5g 100℃的水汽化成同温度的水
蒸汽需要吸收的热量：Q=5g×2.26×103J/g=1.13×104J。
五、综合素养题（2个小题，27题6分、28题7分，共13分）
27.开发新能源，共创碧水蓝天。太阳能等新型能源的开发和利用是解决社会发展的能源危机、环境污染的
必由之路。如图13所示，是世界上最大的太阳能飞机，重达2.3吨，该飞机机身和机翼均采用极轻的碳纤
维材料，机翼上安装有高效太阳能电池板，能提供65kW的最大功率，该飞机的最大飞行速度为40km/h。
0.1m2
假设飞机停在水平地面时轮与地面的总接触面积为 ，g取10N/kg，求：
(1)飞机停在水平地面时对地面的压强大小。
(2)当飞机发动机的输出功率保持60kW，并以108km/h的速度水平匀速飞行时，发动机的牵引力大小。
(3)若飞机发动机保持60kW的输出功率匀速飞行1h，发动机输出的能量为多大？这些能量相当于多少升的
4×107J/Kg 0.75×103Kg/m3
航空燃油完全燃烧时释放的能量？(航空燃油的热值取 ，密度取 )
【答案】见解析。
10N
【解析】(1) F=G=mg=2.3×103kg× =2.3×104N
kg
F 2.3×104N
P= = =2.3×105pa
S 0.1m2
p 6×104W
（2） 由 p=FV，得 F= = =2×103N
V 30m/s
（3） w=pt=6×104w×3600s=2.16×108J
Q W 2.16×108J
m= = = =5.4kg
q q 4×107J/kg
m 5.4kg
V = = =7.2×10-3m3=7.2L (1分)
ρ 0.75×103kg/m328．某汽车在平直路面上以75km/h的速度匀速行驶1h的过程中，消耗了5kg汽油，汽油燃烧释放能量的
40%随废气通过热电转换装置，如图所示，汽油热值近似取q=5×107J/kg，设汽油在气缸内完全燃烧．
（1）图示时刻，四冲程汽油机处于 冲程；若该汽油机每分钟完成7200个冲程，则它每秒钟完成
个工作循环
（2）若上述过程中汽油燃烧释放能量的30%用来驱动汽车行驶，求汽车所受的阻力f；
（3）研究表明新材料的出现可将热电转换装置的效率大幅提高到15%，据此计算，上述过程中随废气排
放的能量通过转换装置后可获得多少电能？这些电能可供车内总功率为1000W的用电器持续工作多长时间？
【答案】（1）压缩；30；（2）汽车所受的阻力f是103N；（3）随废气排放的能量通过转
换装置后可获得1.5×107J的电能；这些电能可供车内总功率为1000W的用电器持续工作 1.5×104s．
【解析】由进气门和排气门的关闭和打开情况、活塞的上行和下行情况来判断是哪个冲程；热机完成一个
工作循环，要经过4个冲程，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周，根据这个比例关系可以
求出答案；根据W=Q =mq求得总功，已知燃烧效率为30%，可求得有用功；根据求得的汽车在这段时间
放
内所做的有用功，利用W=Fs可求得汽车匀速行驶过程中的牵引力，再利用二力平衡条件可知其所受的阻
力；汽油燃烧释放能量的40%随废气通过热电转换装置，可求转化的能量，由提高到 15%可求转换的电能，
由W=Pt可求时间．
（1）由图可知，进气门和排气门都是关闭的，活塞上行，可以判断是压缩冲程；
该汽油机每分钟完成7200个冲程，故每秒完成120个冲程，热机完成一个工作循环，要经过4个冲程，燃
气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周，若该汽油机每秒完成120个冲程，则每秒它对外做功30
次，完成30个工作循环，飞轮转动20周；
（2）汽油完全燃烧释放的热量：
Q =mq =5kg×5×107J/kg=2.5×108J；
放 汽油根据η= 可得有用功：
W =ηW =30%×2.5×108J=7.5×107J；
有 总
由v= 可得，汽车在平直路面上以75km/h的速度匀速行驶1h的过程中，
通过的路程：s=vt=75km/h×1h=75km=75000m，
由W=Fs可得，汽车匀速直线行驶，F=f，
f=F= = =103N；
（3）汽油燃烧释放能量的40%，由公式Q′=Qη =2.5×108J×40%=1×108J，
1
转换的电能：W′=Q′η=1×108J×15%=1.5×107J；
2
由P= 可得，这些电能可供车内总功率为1000W的用电器持续工作的时间：
t= = =1.5×104s．
