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第 14 章 内能的利用
一、选择题（每小题3分，共30分）
1．（3分）关于“热机”，下列说法中错误的是（ ）
A．通过技术改进，可以使热机的效率达到100%
B．减少城市热岛效应的措施之一就是倡导“绿色出行”
C．用水而不用其它循环物质降低热机的温度，主要是利用水的比热容最大的特性
D．严寒的冬天，有人晚上把热机水箱中的水放出，是防止气温降低时，水凝固而胀坏水箱
2．（3分）汽油机的一个工作循环中，内能转化为机械能的是（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
3．（3分）（2012•宜昌）下图中的四个冲程不是按照热机正常工作的顺序排列的，你认为让汽车获得动力的
冲程是（ ）
A． B． C． D．
4．（3分）下列流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化情况．关于对
图中①②③④的补充正确的是
（ ）
A．①做功冲程 ②内能转化为机械能 ③压缩冲程 ④机械能转化为内能
B．①压缩冲程 ②内能转化为机械能 ③做功冲程 ④机械能转化为内能
C．①做功冲程 ②机械能转化为内能 ③压缩冲程 ④内能转化为机械能
D．①压缩冲程 ②机械能转化为内能 ③做功冲程 ④内能转化为机械能
5．（3分）双燃料汽车以天然气或汽油作为燃料．以下说法正确的是（ ）
A．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多
B．以天然气为燃料，汽车发动机的效率可以达到100%
C．在压縮冲程中，燃料混合物的温度升髙，内能增大
D．汽油与天然气相比，燃烧时汽油对环境的污染较小
6．（3分）一台效率为40%的柴油机，当输出3.44×107J有用功时，消耗的柴油质量是多少？（ ）（柴油的
热值是4.3×107J/kg）
A．0.8kg B．2kg C．0.32kg D．2.8kg
7．（3分）为体现低碳经济的理念，上海世博会充分利用太阳能发电技术，其主题馆屋面太阳能板的面积达
3×104m2，年发电量3×106kW•h．若这些电能由火力发电站提供（煤的热值为3×107J/kg，煤完全燃烧释放的
内能转化为电能的效率是30%），则仅此一项每年可节约煤炭的质量为（ ）
A．2.0×104kg B．1.2×105kg C．3.6×105kg D．1.2×106kg
第 1 页 共 17 页8．（3分）甲柴油机的效率比乙柴油机的效率高，这表明（ ）
A．甲的功率比乙的大
B．甲做的功比乙的多
C．甲消耗的柴油比乙的少
D．甲柴油机内能转化为机械能的百分比大
9．（3分）下列关于热机和环境保护的说法中，正确的是（ ）
A．热机排出的尾气没有内能 B．热机的效率能达到100%
C．热机都是使用汽油作燃料 D．热机的大量使用会造成环境污染
10．（3分）受高空落物伤人的启示，美军正在研制一种名为“上帝之杖”的太空武器．“上帝之杖”实质就
是高密度、耐高温的金属棒，它要依托太空平台的搭载，借助小型火箭助推和高空下落产生的巨大动能，对
地球战略目标实施打击，破坏力巨大．它攻击目标的巨大能量主要来源于（ ）
A．小型火箭助推动能 B．与大气摩擦产生的能量
C．“上帝之杖”本身的内能 D．下落过程重力势能转化的动能
二、填空题（每空1分，共26分）
11．（5分）如图所示是汽油机的 ________ _ 冲程；常常用水冷却发动机是利用了水的比热容
_________ 的特性；完全燃烧0.1kg的高能汽油，放出的热量为 ________ _ J．如果这些热量被质量为
100kg、初温为20℃的水完全吸收，可以使水的温度升高 ________ _ ℃．【q汽=4.62×107J/kg C水
=4.2×103J/（kg•℃）】
12．（3分）汽油机的一个工作循环有四个冲程，如图是 ________ _ 冲程，在此冲程中 ________ _ 能转
化为机械能．
13．（4分）汽油机的压缩冲程中，汽缸内汽油和空气混合物的压强 ________ _ ，温度 ________ _ ．
一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为3600r/min，该柴油机活塞1s对外做功 ________ _ 次．若其效率为
40%，消耗5kg的柴油转化成的机械能是 ________ _ J．（q柴油=4.3×107J/kg）
第 2 页 共 17 页14．（2分）小明同学跟着爸爸参观车展．解说员介绍汽车性能时，总提到“发动机功率”、“发动机效率”
等．请你用所学知识，简述“发动机功率”和“发动机效率”所表达的汽车发动机性能．
（1）发动机功率： ________ _ ．
（2）发动机效率： ．
15．（2分）用煤油气化灶把100kg、初温为20℃的水加热到70℃，消耗煤油1L．已知水的比热容是
4.2×103J（/ kg•℃），煤油的热值是4.6×107J/kg，ρ煤油=0.8×103kg/m3．水吸收的热量为 ________ _ J，煤油气
化灶烧水的效率为 ________ _ ．
16．（3分）如图所示为生活中常用的热水瓶，其外壁采用镀银的双层玻璃，并将中间抽成真空，这是为了减
少 ________ _ ．注入一定量的热水后，立即盖上软木塞，软木塞会跳起来．这一过程中瓶内气体的
_________ 能转化为软木塞的机械能．汽油机的 ________ _ 冲程也发生同样的能量转化．
17．（2分）随着经济的发展，汽车已进入了普通百姓的家庭．在挑选汽车时，发动机（汽油机）效率的高低是
区分汽车优劣的重要指标之一．有经验的司机可以通过闻尾气的气味做出初步的判断．输出功率相同时，汽
油味越淡，汽车发动机效率越 ________ _ ，原因是 ________ _ ．
18．（3分）法国工程师发明了以压缩空气为动力的“迷你猫”环保车．汽车使用前需要压缩储存气体，这一
过程中通过 ________ _ 的方式使气体内能增加，开动时，释放的气体推动发动机，将气体的内能转化为
_________ 能，汽车的时速可达144km/h，合 ________ _ m/s．
19．（2分）根据能量的转化和守恒定律可知，能量在转化或转移的过程中，其总量 ________ _ ．电能可以
使电灯发光，同时产生内能散失在空气中，但这些内能却无法自动转化为电能．该现象说明能量的转化具有
_________ ．
三、简答题（共10分）
20．（10分）为了更深入的了解能源的使用，某课外探究活动通过实地考查和查阅资料知道：
（1）现代化的大型锅炉，效率可达90%以上，但通常的锅炉，效率还比较低，如取暖用的小型锅炉，平均起来
效率不到60%．
（2）假设我国每年消耗的煤大约为10亿吨，效率约为30%，那么就有7亿吨的煤没有利用得到．但是如果把
煤的效率提到1%，即达到31%，可以省三千多万吨煤，也就相当于多了三个年产一千万吨的大煤矿．
结合这个活动小组的调查及你的经验，请你谈一谈如何提高炉子的效率？提高燃料利用率的意义．
21．（9分）为比较酒精和碎纸片这两种燃料的热值，小明采用如图所示的装置进行实验：他将一定质量的酒
精和碎纸片分别放入两个燃烧皿中，点燃它们，分别给装有质量相等的水的两个相 同烧杯加热，直至酒精
和碎纸片完全燃烧．
（1）小明设计了一张记录实验数据的表格，其中①②两项内容漏写了，请你帮他补充完整．
第 3 页 共 17 页（2）实验后小明根据实验数据利用公式Q=cm△t算出了水吸收的热量，结合“10g酒精”这一数据，算出了
酒精的热值，算出的酒精热值是否可靠，请说明理由 ________ _ ．
温度 ① ________ _
燃料 加热前水温/℃
10g酒精
② ________ _
四、综合解答题（第22，23题8分，第24题9分，共25分）
22．（8分）“西气东输”工程中，某同学所在的地区终于用上了天然气．利用星期天，某班物理活动小组的
同学们开展了一次社会实践活动，对目前普遍使用的生活燃料进行社会调查．同学们通过查阅资料、询问当
地居民等方式，得到如下调查结果：
燃料 热值 毒性 燃烧性 对环境的影响 价格
煤 3.0×107J/kg 无 不易 产生大面积烟尘污染 0.85元/kg
安全
煤气 3.9×107J/m3 有 轻易 有大量的有害气体排放2.8元/m3
安全
天然气 7.8×107J/m3 无 轻易 有少量二氧化碳排放 5.00元/m3
安全
（1）如某用户平均每个月燃烧燃料获取的能量为1.56×109J．以天然气为燃料时，每月至少需支出多少燃料
费用？
（2）根据上表提供的信息，从节能、环保和安全的角度考虑，你会建议使用哪种燃料？说出三条理由．
23．（8分）提高热机效率是“节能减排”的一个重要途径．如果汽油机的效率从η =30%提高到η =36%，那
1 2
么一辆轿车在汽油机效率为30%时，消耗一定质量汽油，能够在平直道路上匀速行驶10km；当效率变为
36%后，在相同道路情况下，以相同速度匀速行驶，并消耗相同质量汽油的情况下，能够行驶多少千米？
24．（9分）近年来，我国汽车工业发展迅猛，各种新型汽车不断投放市场．以下是我国某品牌轿车的测试报
告．
车型 某品牌轿车
测试道路 标准水平国道
测试距离 100km
测试速度 80km/h匀速行驶
整车质量 900kg
消耗汽油 9L
受到阻力 整车重的0.08倍
（1）汽油的热值q=3.3×107J/L，燃料完全燃烧放出热量的公式是Q=qv，式中v表示燃料的体积．请计算该品
牌轿车在测试过程中，汽油完全燃烧产生的内能转化为发动机牵引轿车前进所需能量的效率．（g取10N/
kg）
（2）近年来，我国部分省份开始推广使用乙醇汽油，乙醇汽油是由10%体积的乙醇与90%体积的汽油混合而
成，已知乙醇的热值q=2.4×107J/L，设混合后总体积不变，请计算乙醇汽油的热值为多少焦/升．
（3）乙醇，俗称酒精．推广使用乙醇汽油，有何积极意义？（请写出一点）
第 4 页 共 17 页25．液化石油气的热值高达4.6×107J/kg，一些不法商贩为谋取暴利，常将液化石油气与价格低廉、热值仅为
2.9×107J/kg的二甲醚混合装入钢瓶内销售给客户．现质监局对某瓶装燃气进行检测：用高效炉灶燃烧瓶内
燃气，将水加热至恰好沸腾，水吸收的热量为2.898×107J，瓶内燃气消耗了0.84kg．通过高效炉灶，水吸收的
热量为燃气完全燃烧所放出热量的75%．
问：
（1）0.84kg燃气燃烧放出的热量为多少？瓶内燃气的热值是多少？
（2）该瓶装液化石油气有无掺混二甲醚？
第 5 页 共 17 页参考答案与试题解析
一、选择题（每小题3分，共30分）
1．（3分）关于“热机”，下列说法中错误的是（ ）
A．通过技术改进，可以使热机的效率达到100%
B．减少城市热岛效应的措施之一就是倡导“绿色出行”
C．用水而不用其它循环物质降低热机的温度，主要是利用水的比热容最大的特性
D．严寒的冬天，有人晚上把热机水箱中的水放出，是防止气温降低时，水凝固而胀坏水箱
考点： 热机的效率；凝固与凝固放热特点；水的比热容的特点及应用．
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专题： 错解分析题．
分析： （1）利用内能做功的机器叫做热机，做功冲程将高温高压燃气的内能转化为活塞运动的机械能；
热机的转动部分要克服摩擦做额外功，效率就不可能达到100%；
（2）热岛效应的形成是多个因素造成的，如人类生活排出大量二氧化碳和热量等，要降低“热岛效应”就要
从热岛产生的原因来分析．
（3）用水循环来降低热机的温度，是因为水在升高相同的温度时可以吸收更多的热量，冷却效果好；
（4）水箱中装有水，水凝固时体积要变大，就会胀破水箱．
解答： 解：A、使用热机不可避免的要克服机器部件摩擦做额外功，效率不可能达到100%，所以A是错误的；
B、“绿色出行”可以减少热机工作时的二氧化碳和热量的排放，是减少城市热岛效应的措施之一就是所以
B是正确的；
C、水的比热容比较大，在升高相同的温度需要吸收更多的热量，所以利用水来降低热机的温度，所以C是正
确的；
D、水凝固时体积变大，就会胀坏水箱，所以冬天要把水箱中的水放出，所以D是正确的．
故选A．
点评： 热机的使用会带来环境问题，效率也比较低，是需要改进的地方，任何机械的效率都不可能达到100%．
2．（3分）汽油机的一个工作循环中，内能转化为机械能的是（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
考点： 内燃机的四个冲程．
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专题： 应用题．
分析： 汽油机的一个工作循环有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程四个冲程组成，将机械能转化为内能的是
压缩冲程，将内能转化为机械能的是做功冲程；只有做功冲程对外输出功，其它三个冲程依靠飞轮惯性完成．
解答： 解：汽油机的一个工作循环包括：吸气、压缩、做功、排气四个冲程．压缩冲程活塞向下运动，压缩燃料混合物
做功，将机械能转化为内能；做功冲程是高温高压的燃气推动活塞做功，是将内能转化为机械能的过程，带动
曲轴转动，对外提供动力．
故选C．
点评： 此题要考查了内燃机的四冲程，同时考查了做功冲程的能量转化情况，一定要与压缩冲程的能量转化情况区
分开．
3．（3分）（2012•宜昌）下图中的四个冲程不是按照热机正常工作的顺序排列的，你认为让汽车获得动力的
冲程是（ ）
A． B． C． D．
第 6 页 共 17 页考点： 内燃机的四个冲程．
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专题： 图析法．
分析： 在汽油机的四个冲程中，
①进气阀和排气阀均关闭的只有压缩冲程和做功冲程，而在压缩冲程中活塞向上运动，做功冲程中活塞向下
运动；
②一个气阀打开，另一个气阀关闭的是吸气冲程和排气冲程，而在吸气冲程中活塞向下运动，排气冲程中活
塞向上运动；
③两个冲程发生能量转化，一是压缩冲程中机械能转化为内能；二是做功冲程中内能转化为机械能，该冲程
让汽车获得动力．
解答： 解：
在汽油机的四个冲程（吸气、压缩、做功、排气）中，内能转化为机械能的是做功冲程，该冲程让汽车获得动
力：
A图：进气门打开，活塞向下运动，气缸容积增大，是吸气冲程，不符合题意；
B图：气门都关闭，火花塞喷出电火花，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，符合题意；
C图：气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，不符合题意；
D图：排气门打开，活塞向上运行，气缸容积减小，是排气冲程，不符合题意．
故选B．
点评： 本题考查了汽油机的四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，以及做功冲程的能量转化，是中
考的热点内容．
4．（3分）（2013•自贡）下列流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化
情况．关于对图中①②③④的补充正确的是
（ ）
A．①做功冲程 ②内能转化为机械能 ③压缩冲程 ④机械能转化为内能
B．①压缩冲程 ②内能转化为机械能 ③做功冲程 ④机械能转化为内能
C．①做功冲程 ②机械能转化为内能 ③压缩冲程 ④内能转化为机械能
D．①压缩冲程 ②机械能转化为内能 ③做功冲程 ④内能转化为机械能
考点： 内燃机的四个冲程．
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专题： 应用题．
分析： 热机的四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程．压缩冲程中机械能转化为内能；做功冲程中内
能转化为机械能．
解答： 解：热机的四个冲程，吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程．压缩冲程中，活塞上升压缩气缸内的气体，
使气体内能增大，燃料燃烧产生高温高压的燃气，机械能转化为内能；做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞
向下运动，内能转化为机械能．
故选D．
点评： 此题要结合内燃机的四个冲程特点和冲程中的能量转化关系进行解答．
5．（3分）（2011•陕西）双燃料汽车以天然气或汽油作为燃料．以下说法正确的是（ ）
A．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多
B．以天然气为燃料，汽车发动机的效率可以达到100%
C．在压縮冲程中，燃料混合物的温度升髙，内能增大
D．汽油与天然气相比，燃烧时汽油对环境的污染较小
考点： 燃料的热值；热机的效率；内燃机的四个冲程；能源的利用和对环境的危害．
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分析： A、1kg某种燃料完全燃烧放出的热量叫这种燃料的热值，由Q放=mq分析判断；
B、以天然气为燃料，仍有热散失，仍需克服摩擦做额外功，有用功小于总功，η仍小于1；
C、对物体做功（克服摩擦、压缩气体），物体的温度升髙、内能增大；
D、天然气燃烧，燃烧更充分，燃烧时产生的一氧化碳对空气污染小
第 7 页 共 17 页解答： 解：A、由Q放=mq可知，燃烧时放出的热量与燃料的热值和质量有关，故A错；
B、以天然气为燃料时，仍有热散失、仍需克服摩擦做额外功，其机械效率不能达到100%，故B错；
C、在压縮冲程中，对燃料混合物做功，使其温度升髙、内能增大，故C正确；
D、使用天然气作燃料的目的是对环境污染、成本低，故D错．
故选C．
点评： 本题利用所学知识分析了“双燃料汽车”中的有关问题，涉及到的知识点较多，要细心分析．
6．（3分）一台效率为40%的柴油机，当输出3.44×107J有用功时，消耗的柴油质量是多少？（ ）（柴油的
热值是4.3×107J/kg）
A．0.8kg B．2kg C．0.32kg D．2.8kg
考点： 热机的效率；功的计算．
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专题： 计算题．
分析： 知道有用功和柴油机的效率，利用效率公式求柴油机工作消耗的总能量，再利用燃料完全燃烧放热公式Q放
=mq求消耗柴油的质量．
解答：
解：∵η= ，
∴柴油机工作消耗的总能量（柴油完全燃烧放出的热量）
Q放= = =8.6×107J；
∵Q放=mq，
∴消耗柴油的质量：
m= = =2kg．
故选B．
点评： 本题考查了学生对燃料完全燃烧放热公式、效率公式的掌握和运用，因条件已给出，难度不大．
7．（3分）（2010•常州）为体现低碳经济的理念，上海世博会充分利用太阳能发电技术，其主题馆屋面太阳能
板的面积达3×104m2，年发电量3×106kW•h．若这些电能由火力发电站提供（煤的热值为3×107J/kg，煤完全
燃烧释放的内能转化为电能的效率是30%），则仅此一项每年可节约煤炭的质量为（ ）
A．2.0×104kg B．1.2×105kg C．3.6×105kg D．1.2×106kg
考点： 热量的计算；燃料的热值．
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专题： 应用题．
分析： 知道利用太阳能年发电量W，这些电能若由燃烧煤的火力发电站提供，根据W=mq×30%求出需要煤的质量，
即每年可节约煤炭的质量．
解答： 解：由题知，利用太阳能年发电量：
W=3×106kW•h=3×106×3.6×106J=1.08×1013J
∵mq×30%=W=1.08×1013J，
∴用火力发电需要煤炭：
，
即：每年可节约煤炭1.2×106kg．
故选D．
点评： 本题是一道电学与热学的综合应用题．与生活相连，加强了学生的节能环保意识．注意计算时的单位变换要
正确．
8．（3分）甲柴油机的效率比乙柴油机的效率高，这表明（ ）
A．甲的功率比乙的大
B．甲做的功比乙的多
第 8 页 共 17 页C．甲消耗的柴油比乙的少
D．甲柴油机内能转化为机械能的百分比大
考点： 热机的效率．
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分析： 热机的效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比．比值越大，热机的效率越高．
解答： 解：甲柴油机的效率比乙柴油机的效率高，说明甲柴油机用来做有用功的能量占总能量的百分比大，所以D
正确；
功率是表示物体做功快慢的物理量，与热机的效率是两个完全不同的概念，所以A错误；
B、选项中，甲做功多，比值不一定大，所以B错误；
C选项犯了同样的错误，消耗柴油少，用来做有用功的能量与消耗的总能量之比不一定大，所以C错误．
故选D．
点评： 此题主要考查了热机效率的概念，是一道很好的基础性题目．
9．（3分）（2008•三明）下列关于热机和环境保护的说法中，正确的是（ ）
A．热机排出的尾气没有内能 B．热机的效率能达到100%
C．热机都是使用汽油作燃料 D．热机的大量使用会造成环境污染
考点： 热机；内能的概念；热机的效率；能量的转化．
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专题： 应用题；学科综合题．
分析： 一切物体在任何温度下都有内能；
任何机器的效率都不可避免的做额外功，效率不可能达到100%；
利用内能做功的机器叫做热机，在内能做功的过程中，首先由燃料的化学能通过燃烧转化为内能，再通过做
功，将内能转化为机械能．热机的种类有很多，像老式火车的蒸汽机（燃烧煤）、汽车的内燃机（燃烧汽油）、发
电厂的汽轮机（燃烧煤）、火箭的喷气发动机（燃烧氢）都是利用内能做功的机器；
热机多数燃烧的都是化石燃料，燃烧时产生氮氧化合物等有害气体，会造成环境污染．
解答： 解：A、一切物体在任何温度下都有内能，所以热机排放的尾气也有内能，所以A是错误的；
B、热机在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，机械效率不可能达到100%，所以B是错误
的；
C、汽油机燃烧汽油，柴油机燃烧柴油，蒸汽机燃烧煤，并不是所有的热机都燃烧汽油的，所以C是错误的；
D、热机在使用时会排放出一些有害的气体，造成环境污染，所以D是正确的．
故选D．
点评： 热机的使用会带来环境问题，效率也比较低，是需要改进的地方，这也就需要我们的努力；
我们要认真的学习物理知识，运用我们所学的物理知识来改变我们的生活．
10．（3分）（2012•绵阳）受高空落物伤人的启示，美军正在研制一种名为“上帝之杖”的太空武器．“上帝
之杖”实质就是高密度、耐高温的金属棒，它要依托太空平台的搭载，借助小型火箭助推和高空下落产生的
巨大动能，对地球战略目标实施打击，破坏力巨大．它攻击目标的巨大能量主要来源于（ ）
A．小型火箭助推动能 B．与大气摩擦产生的能量
C．“上帝之杖”本身的内能 D．下落过程重力势能转化的动能
考点： 动能和势能的转化与守恒；动能的影响因素；势能的影响因素．
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专题： 应用题．
分析： 解决该题需掌握以下知识：
（1）动能大小的影响因素：质量、速度．质量越大，速度越大，动能越大；
（2）重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度．质量越大，高度越高，重力势能越大；
（3）在发生能量转化时，减小的能转化为增大的能．
解答： 解：“上帝之杖”在高空下落过程中，质量不变，而高度越来越小，因此其重力势能越来越小，
但它的速度越来越快，因此动能越来越大，
在下落过程重力势能转化为动能，它获得的动能越大，破坏力就越强．
故选D．
点评： 此题通过生活中发生的事件考查了影响动能和重力势能的影响因素，以及能量间的转化，要注意辨别．
二、填空题（每空1分，共26分）
第 9 页 共 17 页11．（5分）（2012•遂宁）如图所示是汽油机的 做功 冲程；常常用水冷却发动机是利用了水的比热容 大
的特性；完全燃烧0.1kg的高能汽油，放出的热量为 4.62×1 0 6 J．如果这些热量被质量为100kg、初温为
20℃的水完全吸收，可以使水的温度升高 1 1 ℃．【q汽=4.62×107J/kg C水=4.2×103J/（kg•℃）】
考点： 内燃机的四个冲程；水的比热容的特点及应用；热量的计算；燃料的热值．
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专题： 计算题．
分析：（1）在内燃机的四个冲程中，进气阀和排气阀均关闭的只有压缩冲程和做功冲程，而在压缩冲程中活塞向上
运动，做功冲程中活塞向下运动；
（2）水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，升高或降低相同的温度，水吸收或放出的热量多；
（3）知道汽油的质量和热值，利用燃料完全燃烧放热公式Q放=mq求放出的热量；
（4）再由Q放=Q吸=cm△t，得到△t= 后计算水升高的温度．
解答： 解：
（1）图中，两个气阀关闭，火花塞喷出电火花，活塞向下运动，是做功冲程；
（2）因为水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以人们用冷水
冷却发动机；
（3）完全燃烧0.1kg汽油放出的热量：
Q放=qm煤油=4.62×107J/kg×0.1kg=4.62×106J；
（4）∵Q吸=cm△t=Q放 ，
∴水温度升高值：
△t= = =11℃．
故答案为：做功；大；4.62×106；11．
点评： 本题考查了学生对汽油机四个冲程、水的比热容大的应用、公式Q放=mq和Q吸=cm△t的了解与掌握，计算
时注意升高了（△t）、升高到（末温）和升高（△t）的区别．
12．（3分）（2012•天津）汽油机的一个工作循环有四个冲程，如图是 做功 冲程，在此冲程中 内 能转
化为机械能．
考点： 内燃机的四个冲程．
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第 10 页 共 17 页专题： 简答题；图析法．
分析： 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；
汽油机四个冲程中压缩冲程是机械能转化为内能，做功冲程是内能转化为机械能，排气和吸气冲程没有能的
转化．
解答： 解：如图，进气门和排气门都是关闭的，活塞下行，火花塞喷出电火花，可以判断是做功冲程，做功冲程中内
能转化为机械能．
故答案为：做功；内．
点评： 本题考查了汽油机四冲程的判定方法和其中的能量转化，属于基础题目．
13．（4分）汽油机的压缩冲程中，汽缸内汽油和空气混合物的压强 增大 ，温度 升高 ．
一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为3600r/min，该柴油机活塞1s对外做功 3 0 次．若其效率为40%，消
耗5kg的柴油转化成的机械能是 8.6×1 0 7 J．（q柴油=4.3×107J/kg）
考点： 有关热机的计算；热机的效率．
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专题： 比热容、热机、热值．
分析： （1）汽油机的压缩冲程中，气体质量一定，体积减小，压强增大．
（2）外界对物体做功，物体的内能增大，温度升高．
（3）热机的一个工作循环，燃气对外做功一次，活塞往返两次，飞轮转动两周，经历四个冲程，根据这个比例
计算．
（4）计算5kg柴油完全燃烧放出的热量，根据效率求出机械能．
解答： 解：（1）汽油机的压缩冲程中，活塞向上运动，压缩汽油和空气的混合物，汽缸内汽油和空气混合物的压强增
大．
（2）活塞对汽缸内空气和汽油的混合物做功，燃气的内能增大，温度升高．
（3）飞轮转速为3600r/1min，飞轮1s转动60r，因为燃气对外做功一次，飞轮转动两周，所以燃气对外做功30
次．
（4）5kg的柴油完全燃烧放出的热量：Q=mq=5kg×4.3×107J/kg=2.15×108J，
汽油机效率是40%，所以，η= ，
40%= ，
W=8.6×107J．
故答案为：增大；升高；30；8.6×107．
点评： 热机一个工作循环，燃气对外做功一次，活塞往返两次，飞轮转动两周，经历四个冲程，根据这个比例，知道
其中的一者都能计算另外几者．
14．（2分）（2007•淮安）小明同学跟着爸爸参观车展．解说员介绍汽车性能时，总提到“发动机功率”、“发
动机效率”等．请你用所学知识，简述“发动机功率”和“发动机效率”所表达的汽车发动机性能．
（1）发动机功率： 发动机单位时间内所做的功叫做这发动机的功率，在同等排量的情况下，功率越大越好 ．
．
（2）发动机效率： 发动机效率是指发动机利用燃料热能的有效程度．发动机工作时燃料所含热能只有一部
分转变为推进功，其余部分以热能或动能形式损失掉． ．
考点： 功率的概念；热机的效率．
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专题： 简答题．
分析： 首先我们要知道什么是功率和效率，然后根据汽车的发动机﹣﹣﹣汽油机的工作特点来分析．
解答： 解：（1）物体单位时间内做的功叫功率，发动机的功率指的就是发动机单位之间内所做的功，在同等排量即
单位时间内消耗的燃料一定时，功率越大当然越好；
（2）机械效率指的是有用功和总功的比值，发动机做的有用功就是推动活塞做的功，总功就是消耗燃料获得
的能量，两个比值就是发动机的效率．
故答案为：发动机单位时间内所做的功叫做这发动机的功率，在同等排量的情况下，功率越大越好；
发动机效率是指发动机利用燃料热能的有效程度．发动机工作时燃料所含热能只有一部分转变为推进功，其
余部分以热能或动能形式损失掉．
点评： 此题是物理知识和生活实际的联系，考查了汽油机的功率和效率的含义．
第 11 页 共 17 页15．（2分）（2012•柳州）用煤油气化灶把100kg、初温为20℃的水加热到70℃，消耗煤油1L．已知水的比热
容是4.2×103J（/ kg•℃），煤油的热值是4.6×107J/kg，ρ煤油=0.8×103kg/m3．水吸收的热量为 2.1×1 0 7 J，煤油
气化灶烧水的效率为 57.1% ．
考点： 热量的计算；能量利用效率．
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专题： 计算题；压轴题．
分析： （1）由公式Q吸=cm（t﹣t
0
）可求出水吸收的热量．
（2）由m=ρV求出煤油的质量，再利用Q放=mq可求出煤油完全燃烧放出的热量．最后由水吸收的热量跟煤
油完全燃烧放出的热量之比可算出燃气灶的效率．
解答： 解：（1）水吸收的热量：Q吸=cm水 （t﹣t
0
）=4.2×103J/（kg•℃）×100kg×（70℃﹣20℃）=2.1×107J．
（2）消耗煤油1L，即体积为：1L=10﹣3m3，则煤油质量为m=ρ煤油V=0.8×103kg/m3×10﹣3m3=0.8kg．
煤油完全燃烧放出的热量：
Q放=mq=0.8kg×4.6×107J/kg=3.68×107J．
∴燃气灶的效率：η= ×100%= ×100%≈57.1%．
故答案为：2.1×107；57.1%．
点评： 本题主要考查了公式Q放=mq和Q吸=cm（t﹣t
0
）的运用，及燃气灶的效率的含义．此题中要注意温度“升高
到”和“升高了”的区别，要审好题．
16．（3分）（2011•宿迁）如图所示为生活中常用的热水瓶，其外壁采用镀银的双层玻璃，并将中间抽成真空，
这是为了减少 热量散失（或热传递） ．注入一定量的热水后，立即盖上软木塞，软木塞会跳起来．这一过
程中瓶内气体的 内 能转化为软木塞的机械能．汽油机的 做功 冲程也发生同样的能量转化．
考点： 热传递改变物体内能；做功改变物体内能；内燃机的四个冲程．
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专题： 应用题；简答题．
分析：（1）热水瓶中间为双层玻璃瓶，两层之间抽成真空，并镀银或铝，真空状态可以避免热对流，玻璃本身是热的
不良导体，镀银的玻璃则可以将容器内部向外辐射的热能反射回去；
（2）瓶内热水蒸发产生大量水蒸气，水蒸气膨胀对瓶塞做功，内能转化为机械能；
（3）汽油机的四个冲程中，压缩冲程机械能转化为内能，做功冲程内能转化为机械能．
解答： 解：（1）真空可以避免空气的对流，放置热传递的产生，减少热量散失，起到保温作用；
（2）瓶塞跳起来，机械能增大，这是由于暖瓶内气体膨胀做功造成的，水蒸气的内能转化成瓶塞的机械能；
（3）汽油机在做功冲程中，气缸内高温气体膨胀推动活塞做功，内能转化为机械能．
故答案为：热量散失（或热传递）、内、做功．
点评： 本题从生活中的物品入手，考查热传递的两种方式，注重了物理知识与生活的联系．
17．（2分）（2011•佳木斯）随着经济的发展，汽车已进入了普通百姓的家庭．在挑选汽车时，发动机（汽油机）
效率的高低是区分汽车优劣的重要指标之一．有经验的司机可以通过闻尾气的气味做出初步的判断．输出
功率相同时，汽油味越淡，汽车发动机效率越 高 ，原因是 燃料燃烧充分、效率高 ．
考点： 热机的效率．
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第 12 页 共 17 页专题： 推理法．
分析： 热机效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的热量之比．汽油味越淡，说明燃烧的越充分，同样
多的汽油（总能量相同），燃烧放出的热量越多，转化成的有用功越多，根据效率公式分析判断．
解答： 解：输出功率相同的汽车，燃烧相同的汽油（消耗的总能量相同），汽油味越淡，说明燃烧的越充分，燃烧放出
的热量越多，转化成的有用功越多，使得发动机的效率越高．
故答案为：高，燃料燃烧充分、效率高．
点评： 本题考查了学生对热机效率的了解与掌握，应用于分析实际问题，有点难度．
18．（3分）（2012•盐城）法国工程师发明了以压缩空气为动力的“迷你猫”环保车．汽车使用前需要压缩储
存气体，这一过程中通过 做功 的方式使气体内能增加，开动时，释放的气体推动发动机，将气体的内能
转化为 机械（动） 能，汽车的时速可达144km/h，合 4 0 m/s．
考点： 做功改变物体内能；物理量的单位及单位换算．
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专题： 应用题；压轴题．
分析： 本题抓住做功改变物体内能．做功主要有摩擦生热和压缩气体做功，物体内能会增加．
根据km/h和m/s之间的进率：1m/s=3.6km/h，即可求出l44km/h合多少m/s；
解答： 解：（1）改变物体内能方式：做功．汽车使用前需要压缩储存气体，压缩气体做功，物体内能会增加．开动时，
释放的气体推动发动机，将气体的内能又转化为机械能；
（2）因为1m/s=3.6km/h，
所以l44km/h=144× =40m/s；
故答案为：做功；机械（动）；40．
点评： 本题考查了做功改变物体内能的方式．此外还要熟练掌握km/h和m/s之间的进率，1m/s=3.6km/h，这也是以
后做计算题的基础，要求学生一定要牢记这些数值．
19．（2分）（2008•南通）根据能量的转化和守恒定律可知，能量在转化或转移的过程中，其总量 保持不变
．电能可以使电灯发光，同时产生内能散失在空气中，但这些内能却无法自动转化为电能．该现象说明能量
的转化具有 方向性 ．
考点： 能量守恒定理．
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专题： 压轴题．
分析： 本题考查能量的转化与守恒定律的内容及能量转化的方向性，属简单记忆题
解答： 解：能量的转化和守恒定律即指能量在转化和转移中总量保持不变，但能量在转化中具有方向性，即由电能
转化为内能，但内能不能全部转化成电能．
故答案为：保持不变，方向性．
点评： 能量守恒定律告诉我们能量总量是不变的，但方向性告诉我们有些有用能量会越来越少的．
三、简答题（共10分）
20．（10分）（2008•南通一模）为了更深入的了解能源的使用，某课外探究活动通过实地考查和查阅资料知
道：
（1）现代化的大型锅炉，效率可达90%以上，但通常的锅炉，效率还比较低，如取暖用的小型锅炉，平均起来
效率不到60%．
（2）假设我国每年消耗的煤大约为10亿吨，效率约为30%，那么就有7亿吨的煤没有利用得到．但是如果把
煤的效率提到1%，即达到31%，可以省三千多万吨煤，也就相当于多了三个年产一千万吨的大煤矿．
结合这个活动小组的调查及你的经验，请你谈一谈如何提高炉子的效率？提高燃料利用率的意义．
考点： 能量利用效率；有利于节约能源的措施．
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专题： 应用题；简答题；答案开放型．
分析： 通常的锅炉，燃料利用率比较低，在节约能源上潜力很大．
解答： 解：例如取暖用的小型锅炉，如果把煤麿成煤粉，用空气吹进炉膛，就会经煤块燃烧得更完全．如果把煤粉黏
成煤粒，加大送风量，把煤粒在炉膛里吹起来燃烧，就可以燃烧得更充分．用各种办法加大受热面，可以减少
烟气带走的热量．
第 13 页 共 17 页答：提高炉子效率的方法：增大接触面积、加大送风量、变分散供热为集中供热等；
提高燃料的利用率的意义：有利于节约能源．
点评： 这是了解性内容，根据经验和理解来答题．
21．（9分）（2012•无锡）为比较酒精和碎纸片这两种燃料的热值，小明采用如图所示的装置进行实验：他将
一定质量的酒精和碎纸片分别放入两个燃烧皿中，点燃它们，分别给装有质量相等的水的两个相 同烧杯加
热，直至酒精和碎纸片完全燃烧．
（1）小明设计了一张记录实验数据的表格，其中①②两项内容漏写了，请你帮他补充完整．
（2）实验后小明根据实验数据利用公式Q=cm△t算出了水吸收的热量，结合“10g酒精”这一数据，算出了
酒精的热值，算出的酒精热值是否可靠，请说明理由 酒精完全燃烧放出的热量不能被水全部吸收 ．
温度 ① 加热后的水
燃料 加热前水温/℃ 温 /℃
10g酒精
② 10 g 碎纸片
考点： 燃料的热值；热量的计算．
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专题： 实验题．
分析： 解答此题要运用控制变量的思想；还要考虑实验存在的误差等；明确热值的概念﹣﹣1kg某种燃料完全燃烧
时，放出的热量．
解答： 解：（1）①需要记录加热前后水的温度，用来计算水吸收的热量；
②根据控制变量法的思想，酒精和碎纸片的质量必须相等；
（2）酒精完全燃烧放出的热量不能被水全部吸收，故算出的酒精热值要小于真实值；
故答案为：（1）①加热后的水温/℃；②10g碎纸片；
（2）酒精完全燃烧放出的热量不能被水全部吸收．
点评： 明确此实验的依据﹣﹣控制变量法、水吸收的热量代表了燃料燃烧放出的热量；可解答此题．
四、综合解答题（第22，23题8分，第24题9分，共25分）
22．（8分）“西气东输”工程中，某同学所在的地区终于用上了天然气．利用星期天，某班物理活动小组的
同学们开展了一次社会实践活动，对目前普遍使用的生活燃料进行社会调查．同学们通过查阅资料、询问当
地居民等方式，得到如下调查结果：
燃料 热值 毒性 燃烧性 对环境的影响 价格
煤 3.0×107J/kg 无 不易 产生大面积烟尘污染 0.85元/kg
安全
煤气 3.9×107J/m3 有 轻易 有大量的有害气体排放2.8元/m3
安全
天然气 7.8×107J/m3 无 轻易 有少量二氧化碳排放 5.00元/m3
安全
（1）如某用户平均每个月燃烧燃料获取的能量为1.56×109J．以天然气为燃料时，每月至少需支出多少燃料
费用？
（2）根据上表提供的信息，从节能、环保和安全的角度考虑，你会建议使用哪种燃料？说出三条理由．
考点： 燃料的热值．
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第 14 页 共 17 页专题： 比热容、热机、热值．
分析： （1）知道某用户需要的热量，知道天然气的热值，求出某用户每月燃烧天然气的体积，计算燃料费用．
（2）可以从表格中给定的热值、是否有毒性、燃烧是否安全、对环境的影响进行回答．
解答： 解：（1）∵Q=Vq，
∴V= = =20m3，
每月燃料费用：5元/m3×20m3=100元．
（2）选择天然气，因为天然气无毒、安全、热值高、对环境污染小．
答：以天然气为燃料时，每月至少需支出100元燃料费用．
（2）选择天然气，因为天然气无毒、安全、热值高、对环境污染小．
点评： 尽量从题目给定的材料信息并结合生活实际进行回答，这是物理知识和生活密切关系的典型实例．
23．（8分）（2009•昆明）提高热机效率是“节能减排”的一个重要途径．如果汽油机的效率从η =30%提高
1
到η =36%，那么一辆轿车在汽油机效率为30%时，消耗一定质量汽油，能够在平直道路上匀速行驶10km；
2
当效率变为36%后，在相同道路情况下，以相同速度匀速行驶，并消耗相同质量汽油的情况下，能够行驶多
少千米？
考点： 热机的效率；功的计算公式的应用；热量的计算．
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专题： 应用题；压轴题；方程法．
分析： 解答本题时需要先设汽油的热值为q，汽油的质量为m，则汽油完全燃烧放出的热量为Q=mq；
设汽车行驶的牵引力为F，行驶的路程为S，则汽车在牵引力下所做的功为W=FS，这部分功是有用功；
热机的效率是用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的热量之比，所以我们根据热机效率公式和
题意可以建立两个方程，然后通过求解方程组，即可算出行驶的距离．
解答： 解：设汽油的热值为q，汽油的质量为m，汽车的牵引力为F（汽车两次都是匀速直线运动，牵引力等于摩擦
力，而摩擦力不变，所以牵引力不变），热机效率为30%时汽车行驶的距离为S ，热机效率为36%时汽车行驶
1
的距离为S ，
2
则汽油完全燃烧放出的热量为：Q=mq，
热机效率为30%时汽车牵引力所做的功：W =FS =F×10km，
1 1
热机效率为36%时汽车牵引力所做的功：W =FS ，
2 2
根据题意得：η = ，则W =Qη F×10km=mq×30%，①
1 1 1
⇒
η = ，则W =Qη FS =mq×36%，②
2 2 2 2
⇒
由于①式和②式中的F、m、q都相同，所以用②÷①可得： = ，
解得：S =12km．
2
答：当效率变为36%后，在相同道路情况下，以相同速度匀速行驶，并消耗相同质量汽油的情况下，能够行驶
12km．
点评： 本题有一定的难度，解题的关键是要理解热机效率，要围绕热机效率公式去分析计算．而热机效率公式中又
包含了两个公式，一个是热量计算公式Q=mq，另一个是功的计算公式W=FS，通过公式和题意建立两个方
程，从而求解．
24．（9分）（2006•常州）近年来，我国汽车工业发展迅猛，各种新型汽车不断投放市场．以下是我国某品牌轿
车的测试报告．
车型 某品牌轿车
测试道路 标准水平国道
测试距离 100km
测试速度 80km/h匀速行驶
整车质量 900kg
消耗汽油 9L
受到阻力 整车重的0.08倍
第 15 页 共 17 页（1）汽油的热值q=3.3×107J/L，燃料完全燃烧放出热量的公式是Q=qv，式中v表示燃料的体积．请计算该品
牌轿车在测试过程中，汽油完全燃烧产生的内能转化为发动机牵引轿车前进所需能量的效率．（g取10N/
kg）
（2）近年来，我国部分省份开始推广使用乙醇汽油，乙醇汽油是由10%体积的乙醇与90%体积的汽油混合而
成，已知乙醇的热值q=2.4×107J/L，设混合后总体积不变，请计算乙醇汽油的热值为多少焦/升．
（3）乙醇，俗称酒精．推广使用乙醇汽油，有何积极意义？（请写出一点）
考点： 能量利用效率；燃料的热值；新能源．
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专题： 计算题；应用题；压轴题；信息给予题；开放题．
分析：（1）由二力平衡的知识可知，汽车的牵引力和阻力相等，根据表格数据求出；由W=Fs求出有用功；由Q=qV
可求出计汽油完全燃烧放出的热量，都代入效率公式即可求解．
（2）乙醇汽油的热值，就是乙醇和汽油放出热量的和与总体积的百分百．
（3）乙醇汽油中的乙醇，燃烧生成水和二氧化碳，减少了对环境的污染，且乙醇在生活中容易得到．
解答： 解：由表格信息可知：
轿车的牵引力
F=f=0.08G=0.08×900kg×10N/kg=720N
牵引力做的功
W=Fs=720N×100×103m=7.2×107J
汽油完全燃烧产生的内能
Q放=Vq汽油=9L×3.3×107J/L=2.97×108J
η= ×100%= ×100%≈24%．
（2）设乙醇汽油的体积为V，由于混合后总体积不变，根据Q=qv得，
汽油完全燃烧放出的热量：
Q汽油=V×90%×q汽油=0.9Vq汽油 ，
乙醇完全燃烧放出的热量：
Q乙醇=V×10%×q乙醇=0.1Vq乙醇 ，
所以，乙醇汽油的热值为
q= = =3.21×107（J/L）；
（3）乙醇，是由碳元素和氢元素组成，在燃烧时，产生水和二氧化碳对环境影响小，且生活中容易得到等，故
乙醇汽油积极意义：减少对环境的污染；节省一次性能源等合理即可．
答：（1）轿车前进所需能量的效率约为24%；（2）乙醇汽油的热值为3.21×107J/L；（3）减少对环境的污染．
点评： 本题考查了燃料完全燃烧放出热量公式、效率公式的掌握和运用，关键有二：一是能从表中数据得出相关信
息是本题的关键，二是热值的求法（单位体积的乙醇完全燃烧放出的热量）．
25．液化石油气的热值高达4.6×107J/kg，一些不法商贩为谋取暴利，常将液化石油气与价格低廉、热值仅为
2.9×107J/kg的二甲醚混合装入钢瓶内销售给客户．现质监局对某瓶装燃气进行检测：用高效炉灶燃烧瓶内
燃气，将水加热至恰好沸腾，水吸收的热量为2.898×107J，瓶内燃气消耗了0.84kg．通过高效炉灶，水吸收的
热量为燃气完全燃烧所放出热量的75%．
问：
（1）0.84kg燃气燃烧放出的热量为多少？瓶内燃气的热值是多少？
（2）该瓶装液化石油气有无掺混二甲醚？
考点： 热平衡方程的应用．
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专题： 分子热运动、内能．
分析：
（1）知道水吸收的热量、效率，根据公式η= 求出燃气燃烧放出的热量；再根据Q=mq求出燃气的热值；
（2）用燃气的热值和天然气的热值进行比较，得出答案．
第 16 页 共 17 页解答：
解：（1）∵η= ，
∴燃气燃烧放出的热量为：Q放= = =3.864×107J；
∵Q=mq，
∴瓶内燃气的热值为：q= = =4.6×107J/kg；
（2）通过计算得出的瓶内燃气的热值正好等于液化石油气的热值，
即q=q石油气=4.6×107J/kg；
故该液化石油气站销售的瓶装液化石油气无掺混二甲醚．
答：（1）0.84kg燃气燃烧放出的热量为3.864×107J；瓶内燃气的热值是4.6×107J/kg；
（2）该瓶装液化石油气没有掺混二甲醚．
点评： 此题主要考查的是学生对燃料热值和吸热公式的理解和掌握，难度不大．
第 17 页 共 17 页
