1、专题14 内能的利用单元思维导图单元课标要求1.从能量转化的角度认识燃料的热值。2.了解热机的工作原理。知道内能的利用在人类社会发展史上的重要意义。3.知道能量守恒定律。列举日常生活中能量守恒的实例。有用能量转化与守恒的观点分析问题的意识。4.从能量的转化和转移的角度认识效率。5.知道能量的转化和转移有一定的方向性。考点一：热值1.定义：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。2.单位：J/kg，读作“焦耳每千克”。对于气体燃料，在生活中多以体积来计量，所以气体燃料热值的单位是J/m。3.燃烧效率：燃料燃烧时有效利用的热量与燃料完全燃烧时放出的热量之比，叫做燃料的燃烧效率。多用百
2、分数的形式表示。4.提高燃料的利用效率：改善燃烧条件使燃料尽可能地充分燃烧；加大受热面积，使放出的热量得到充分利用；尽可能地减少各种热损失等。【例题1】（2020四川自贡市）用煤气灶把2kg、初温为20的水加热到70，消耗了20g煤气。已知水的比热容是4.2103J/（kg），煤气的热值为4.0107J/kg，则水吸收的热量为_J，煤气灶烧水的效率为_。【答案】 (1)4.2105 (2) 52.5%【解析】（1）水吸收的热量Q吸=cmt=4.2103J/(kg)2kg(70-20)=4.2105J（2）20g煤气完全燃烧放出的热量Q放=mq=2010-3kg4.0107J/kg=8105J燃
3、气灶烧水的效率=52.5%考点二：热机1.定义：热机是把内能转化为机械能的机器。使燃料在热机气缸内燃烧而获得动力的机器叫内燃机，常见的内燃机油汽油机和柴油机。2.工作过程：内燃机的一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。一个工作循环曲轴转两周，活塞往复运动各两次，只有做功冲程对外做功，其余的三个冲程叫辅助冲程，是靠飞轮的惯性来完成的。3.热机效率 (1) 概念：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。(2) 提高热机效率的途径a.减少各种热量损失； b.减少摩擦，保持良好的润滑；c.尽可能使燃料充分燃烧。【例题2】（2020四川甘孜州）下列关于热值和热机效率说法，正确的
4、是（）A. 使燃料燃烧更充分，可以增大热值B. 使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率C. 柴油机的热机效率通常为100%D. 燃料燃烧释放的热量越大，热值越大【答案】B【解析】A热值是燃料的特性，与燃烧情况无关，故A错误；B使燃料燃烧更充分，可以增大有效利用的能量，提高热机的效率，故B正确；C任何机器的做功时都不可避免的做额外功，效率不可能达到100%，故C错误；D热值是燃料的特性，与放出热量的多少无关，故D错误。考点三：能量的转化与守恒能量既不会消灭，也不会产生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量不变，这就是能量守恒定律。【例题
5、3】（2020黑龙江龙东农垦森工）目前长沙城区的老居民小区正在进行水路改造，改造中用到了一种打孔工具冲击钻，冲击钻工作时，钻头在电动机的带动下不断地冲击墙壁，打出圆孔，如图所示，冲击钻在工作过程中，其能量转化关系是（）A内能转化为机械能B内能转化为电能C只有机械能和内能的转化D有电能、机械能和内能的转化【答案】D【解析】（1）当电流通过电动机时，电流做功，消耗电能转化为机械能和内能；（2）钻头冲击墙壁，克服摩擦做功，将机械能转化为内能；由此分析可知，在该过程中存在电能、机械能和内能的转化。内能及其利用单元综合素养精准达标模拟检测试卷（答题时间90分钟，试卷满分100分）一、选择题（每小题3分，
6、共30分）1.（2020四川乐山市）下列说法正确的是（）A. 内燃机的做功冲程是将机械能转化为内能的过程B. 海边昼夜温差变化比沙漠中小，是因为水的比热容比沙石的小得多C. “钻木取火”是通过热传递的方式改变物体的内能D. 冬天，水蒸气在寒冷的玻璃上凝华形成冰花【答案】D【解析】A内燃机的做功冲程是将内能转化为机械能的过程，故A错误；B海边昼夜温差变化比沙漠中小，是因为水的比热容比沙石的大，故B错误；C“钻木取火”是通过做功方式改变物体的内能，故C错误；D冬天，水蒸气在寒冷的玻璃上凝华形成冰花，故D正确。2（2020齐齐哈尔）汽车已经成为现代生活中不可缺少的一部分，现代汽车多数采用四缸汽油发动
7、机，每个气缸都进行四冲程循环。如图所示是汽油机工作的四个冲程示意图，其中表示做功冲程的是（）ABCD【答案】C【解析】A.进气门开启，活塞下行，燃料和空气的混合物进入汽缸，是吸气冲程；故A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，故B不符合题意；C.两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，火花塞喷出电火花，是做功冲程，故C符合题意；D.排气门开启，活塞上行，废气被排出汽缸，是排气冲程；故D不符合题意。3（2019上海）四冲程柴油机在工作过程中，将内能转化为机械能的冲程是（）A吸气冲程B压缩冲程C做功冲程D排气冲程【答案】C【解析】在内燃机的做功冲程中能量转化是内能转化为机
8、械能，压缩冲程中能量转化是机械能转化为内能。四冲程柴油机在做功冲程中，高温高压燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，故C正确。4（2019湖北滨州）现在流行一款鞋，穿上它走路时，鞋会发光，站着不动就不会发光。则这款鞋发光的原理，从能量转化的角度分析正确的是（）A机械能转化为电能，再转化为光能B电能转化为机械能，再转化为光能C机械能转化为光能，再转化为电能D光能转化为机械能，再转化为电能【答案】A【解答】穿上鞋走路时，具有机械能，鞋会发光，具有光能；根据题意可知，该鞋（发电鞋）的工作原理是电磁感应现象，先是机械能转化为电能，电能又转化为光能。5（2019山东枣庄）中国古诗词是对自然现象和社会生活
9、的反映，蕴含着许多科学道理。下列对划线部分的相关科学解释不合理的是（）A道狭草木长，夕露沾我衣。-空气中的水蒸气遇冷凝结形成露珠，是液化现象B花气袭人知骤暖，鹊声穿树喜新晴。-温度升高，分子运动加快C煮豆燃豆萁，豆在釜中泣。-燃烧秸秆的过程，是热能转化成了化学能D千淘万渌虽辛苦，吹尽狂沙始到金。-金不活泼，在自然界中以单质形式存在【答案】C【解析】（1）液化是由气态变为液态的过程，在液化过程中需要放出热量；（2）一切物质的分子都在不停地做无规则运动，且温度越高，分子运动越剧烈。花香分子在空气中做无规则运动越快，人们闻到的花香味越浓烈；（3）根据化学变化中的能量转化来分析；（4）根据金属的化学性
10、质来分析。A.夕露沾我衣，露是空气中的水蒸气，遇冷会变成液态小水珠，发生的是液化现象，故A正确；B.春晴天暖，气温升高，花朵分泌的芳香油分子在空气中做无规则运动的速度加快，这是扩散现象，从而使人可以闻到浓浓的花香，故B正确；C.燃料燃烧的过程中是化学能转化为热能，故C错误；D.金化学性质稳定，所以“金”在自然界中常以单质状态存在，故D正确。6（2019苏州）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4.2103J/（kg），天然气的热值为4107J/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
11、吸收的热量是3.15105JC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吸=cm（tt0）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；B将30kg的水从20加热到45，水吸收的热量：Q吸=cm（tt0）=4.2103J/（kg）30kg（4520）=3.15106J，故B错误；C天然气完全燃烧放出热量：Q放=V天然气q=0.15m34107J/m3=6106J，热水器的能量转化效率：= Q吸 / Q放100%=52.5%，故C正确；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
12、能量转化效率越低，故D错误。7（2019武汉）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4.6107J/kg，假设燃油完全燃烧。通过计算可知，下列结果正确的是（）汽车行驶速度是20km/h 消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.9107J汽车牵引力做功的功率是30kW 汽车发动机的效率是20%A只有和B只有和C只有和D只有和【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放=mq可求热量；（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
13、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。汽车的行驶速度：v=72km/h，故错误；（2）消耗的燃油完全燃烧放出的热量：Q放=mq=1.5kg4.6107J/kg=6.9107J，故正确；（3）因为匀速行驶，所以汽车受到的牵引力：F=f=2103N，该汽车牵引力所做的功：W=Fs=2103N6.9103m=1.38107J，该汽车牵引力所做功的功率：P=40000W=40kW，故错误；（4）汽车消耗燃油的产生的热量：Q放=mq=1.5kg4.6107J/kg=6.9107
14、J，该汽车的效率：=100%=20%，故正确。8（2019大庆）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.（重点题）根据能量守恒定律，下列
15、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。10.（创新题
16、）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. 水果电池是电能转化为化学能 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】AD 【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（每空1分，共28分）11.（2020四川遂宁）2020年6月23日9时43分，我国在四川西昌卫早发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射了北斗导航系统最后一颗组网卫星，标志着北斗导航卫星全球组网成功
17、，能够为全球用户提供全天候、高精度的定位、导航和授时服务。长征三号乙运载火箭发动机用的是偏二甲肼作为燃料，其热值是4.25107J/kg，若完全燃烧2吨偏二甲肼，共放出J热量；火箭加速上升时，火箭的机械能（选填“增大”、“减小”或“不变”）。【答案】8.51010；增大。【解析】（1）完全燃烧2吨偏二甲肼所放出的热量：Q放mq2103kg4.25107J/kg8.51010J；（2）火箭加速升空过程中，质量不变，速度增大，所以其动能增大；同时高度增大，所以其重力势能增大；火箭的动能和势能均能大，所以它的机械能增大。12.（2020新疆兵团）055型驱逐舰是我国新一代主力驱逐舰，也是我国打造蓝水
18、海军的重要力量：(1)我国055型驱逐舰南昌舰的排水量为1.2104 t，南昌舰满载时，受到的浮力为_N，排开水的体积为_m3（海水的密度取1103 kg/m3）。在有风的天气，南昌舰以相同的速度逆风行驶比顺风行驶时，舰体外侧面受到的大气压强更_（填“大”或“小”）；(2)南昌舰进行反潜训练时，声呐系统是利用_（填“超声波”或“次声波”）探测敌方潜艇的。南昌舰将产生的尾气和冷空气混合后再排出，目的是为了减弱敌方的_（填“红外”或“紫外”）探测。南昌舰以柴油作为动力燃料，每消耗1 t柴油产生的可利用的能量为1.721010J，柴油的热值为4.3107 J/kg，则南昌舰热机的效率为_。【答案】
19、(1) 1.2108 1.2104 小 (2) 超声波 红外 40%【解析】(1)根据阿基米德原理有排开水的体积为流体在流速越大的位置，压强越小。逆风行驶比顺风行驶时，船的外侧空气相对船的速度更大一些，故压强更小一些。(2)超声波的指向性强，用来制作声呐。物体的温度越高，向外辐射的红外线越强。降低温度，可以降低红外辐射。柴油完全燃烧放出的能量为效率为13.（2019陕西省）我国许多城市建设中建有大型绿地，绿地中的人工湖具有“吸热”功能，盛夏季节能大大减弱周围地区的“热岛效应”，这是利用了水的_的特性。我区天香公园中就有一个人工湖，若湖水的质量为1.5107kg，若水温平均升高0.7，则湖水吸收
20、的热量为_J，这些水吸收的热量，相当于完全燃烧_kg的焦炭所放出的热量（q焦炭=3.0107J/kg）【答案】比热容大 4.411010 1470【解析】（1）盛夏时节人工湖能大大减弱周围地区的“热岛效应”，这是因为水的比热容比较大，相同质量的水和其他物质相比较时，吸收或放出相同的热量时，水的温度变化小。（2）湖水吸收的热量：Q吸=cm1t=4.2103J/（kg）1.5107kg0.7=4.411010J；（3）由题可知，Q放=Q吸=4.411010J，由Q放=m2q可得需要焦炭的质量：m2=1470kg。14（2019广西北部湾）汽车的发动机常用水作为降温的物质，这是因为水的_较大的缘故。
21、汽油的热值是4.6107J/kg，1kg汽油完全燃烧放出的热量是_J。目前热机的效率还比较低，在热机的能量损失中，_带走的能量最多，设法利用这部分能量，是提高燃料利用率的重要措施。【答案】比热容 4.6107 废气【解析】汽车的发动机常用水作为降温的物质，是因为水的比热容较大的缘故；1kg汽油完全燃烧放出的热量是Q=qm=4.6107J/kg1kg=4.6107J；热机的能量损失中，废气带走的能量最多。15（2019海南）2019年6月5日，我国首次用固体燃料运载火箭把“文昌物联一号”卫星成功送上太空。火箭发射时要选用热值_的固体燃料（选填“大”或“小”），燃料的质量减少，热值_（选填“变小”
22、或“不变”）。【答案】大 不变【解析】发箭发射需要较大能量，而这些能量来自于燃料燃烧释放的热量。燃料的热值越大，相同质量下完全燃烧释放的热量越多，这样可以实现小质量大能量的目的，从而减小火箭的重量，所以火箭发射时应选用热值大的固体燃料；燃料的热值是燃料的一种固有特性，与燃料的质量、体积等因素均无关。16.（2019湖北荆州）2018年4月25日上午，习近平总书记来到荆州港码头乘船，沿江察看荆江两岸生态环境和发展建设情况，强调长江经济带建设要“共抓大保护，不搞大开发”。合理分类和利用垃圾可以保护环境、变废为宝。在一定条件下，1t生活垃圾能“榨”出140kg燃料油。若燃料油的热值为4.0107J/
23、kg，某城镇每天产生50t生活垃圾，则这些垃圾“榨”出的燃料油完全燃烧释放出的热量为 J在一个标准大气压下，这些热量的30%被500m330的水吸收，则水温能升高 c水4.2103J/（kg），水1.0103kg/m3【答案】2.81011；40。【解析】（1）50t生活垃圾“榨”出的燃料油完全燃烧释放出的热量：Q放mq50140kg4.0107J/kg2.81011J；（2）由得，水的质量：mV1.0103kg/m3500m35105kg，水吸收的热量：Q吸30%Q放30%2.81011J8.41010J，由Q吸cmt得，水升高的温度：t40。17（2019湖北滨州）用液化气灶烧水，把1.5
24、kg初温为20的水加热到100，需要吸收的热量为 J若上述过程中完全燃烧了0.021kg液化气，且只有60%的热量被水吸收，则液化气的热值为 J/kg。c水4.2103J/（kg）【答案】5.04105；4107。【解析】（1）水吸收的热量：Q吸cmt4.2103J/（kg）1.5kg（10020）5.04105J；（2）由题知，Q吸Q放60%m液化气q60%，需要液化气的体积：q液化气4107J/kg。18（2019海南）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1.41010J/m3，2m3的可燃冰完全燃烧后可放出J的热量，若这
25、些热量60%被水吸收，可以将kg的水从0加热到100（C水=4.2103J/（kg）【答案】升华；2.81010；4104【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放=mq求出完全燃烧释放热量的计算，根据=100%求出水吸收的热量，再根据Q吸=cm（tt0）求出加热水的质量（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放=Vq=2m31.41010J/m3=2.81010J，由=100%可得，水吸收的热量：Q吸=Q放=60%2.81010J=1.681010J，由Q吸=cm（tt0）可得，加热水的质
26、量：m=4104kg19.（2019齐齐哈尔）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菜油=2.0103J/（kg），天然气的热值为4107J/m3）【答案】6103；2.5104【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吸=c菜油m（tt0 ）=21
27、03J/（kg）0.02kg（17020）=6000J；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放=10000J；由Q=Vq得天然气的体积为：V=2.5104m320（2018吉林）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=4.2103J/（kg），q天然气=4107J/kg。【答案】3.36106；热传递；0.1。【解析】（1）水吸收的热量：Q吸=cmt=4.2103J/（kg）40kg（42-22）=3.36106J；（2）水从火吸收热量，
28、内能增加、温度升高，是利用热传递改变水的内能；（3）由=得，天然气完全燃烧放出的热量：，由Q放=mq得，需要天然气的质量：。三、分析简答题（21小题4分、22小题6分，共10分）21.（2020四川自贡市）如图所示，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间后，观察(1)会发生什么现象： _；(2)解释所发生的现象：_。【答案】(1) 见解析 (2)见解析【解析】(1)由图可知，将水加热一段时间后，塞子受到水蒸气的压力而冲出去，且管口出现了白雾。(2)酒精燃烧时将燃料的化学能转化为水和水蒸气的内能，水蒸气的内能通过做功将内能转化为塞子机械能，使得塞子冲出去，塞子冲出时内能转化为机械能，
29、内能减小，温度降低，水蒸气遇冷液化为小水珠，管口出现了白雾。22.（2020云南模拟题）在乒乓球比赛中，高抛发球时，不计空气阻力，请你回答下列问题：（1）在乒乓球上升的过程中，乒乓球的能量是如何转化的？其机械能如何变化？（2）乒乓球运动到最高点时，是否处于平衡状态？请说明理由【答案】（1）在乒乓球上升的过程中，乒乓球的质量不变，速度变小，动能减小，同时高度升高，重力势能变大，动能转化为重力势能；机械能为动能和势能之和，所以不计空气阻力，机械能大小不变；（2）乒乓球运动到最高点时，不处于平衡状态；因为乒乓球运动到最高点时，只受重力作用，合外力不为零【解析】本题考点有动能和势能的转化与守恒；平衡状
30、态的判断（1）影响动能的影响因素是物体的质量和物体运动的速度，影响重力势能的因素是物体的质量和物体的高度，其中动能和势能统称为机械能在分析各个能量的变化时，根据各自的影响因素进行分析（2）处于平衡状态的物体一定受到非平衡力的作用，对乒乓球运动到最高点时进行受力分析即可解答四、计算题（每题各9分，共18分）23（2020沈阳模拟）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4.2103J/（kg），酒精的热值为3.0107J/kg求：（1）水吸收的热量是多少？（2）此过程中酒
31、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2.26103J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3.36104J；（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1.13104J。【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吸=cm（tt0）=4.2103J/（kg）0.1kg（10020）=3.36104J；（2）3g酒精完全燃烧释放的热量：Q放=mq=3103kg3.01
32、07J/kg=9104J；酒精灯烧水的热效率：=100%=100%37.3%；（3）1g 100的水汽化成同温度的水蒸汽需要吸收2.26103J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=5g2.26103J/g=1.13104J。24（2019太原模拟题）可燃冰是一种新型能源，它是水和天然气在高压低温情况下形成的类冰状结晶物质，主要成分是甲烷，其开采是世界难题，据中央电视台2017年5月18日报道，我国可燃冰已试采成功，技术处于世界领先，用燃气锅炉烧水时，把质量为500kg，初温为20的水加热到100，共燃烧了12m3天然气，已知水的比热容c水=4.2103J/（kg）
33、，天然气的热值q=4.2107J/m3，可燃冰的热值为同体积天然气的160倍，求：（1）水吸收的热量；（2）燃气锅炉烧水时的效率；（3）若换用可燃冰，应使用多少m3可燃冰【答案】（1）水吸收的热量为1.68108J；（2）燃气锅炉烧水时的效率为33.3%；（3）若换用可燃冰，应使用0.075m3可燃冰【解析】（1）水吸收的热量：Q吸=cmt=4.2103J/（kg）500kg=1.68108J；（2）天然气完全燃烧放出的热量：Q放=Vq天然气=12m34.2107J/m3=5.04108J；燃气锅炉烧水时的效率：=100%=100%33.3%；（3）可燃冰的热值为同体积天然气的160倍，则可燃
34、冰的热值：q可燃冰=160q天然气=1604.2107J/m3=6.72109J/m3，若换用可燃冰燃烧放出相同的热量，应使用可燃冰的体积：V可燃冰=0.075m3五、综合素养题（25题8分、26题6分，共14分）25.（2020兰州模拟）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。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)太
35、阳能属于_(选填“可再生”或“不可再生”)能源。(2)飞机停在水平地面时对地面的压强大小。(3)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。(4)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。【解析】(1) 可再生。 (2) F=G=mg=2.3103kg10Nkg=2.3104NP=FS=2.3104N0.1m2=2.3105pa（3） 由 p=FV，得 F=pV=6104W30m/s=2103N（4） w=pt=610
36、4w3600s=2.16108Jm=Qq=Wq=2.16108J4107J/kg=5.4kgV=m=5.4kg0.75103kg/m3=7.210-3m3=7.2L 1分26（2019内蒙古通辽模拟题）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=5107J/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
37、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1.5107J的电能；这些电能可供车内总功率为1000W的用电器持续工作 1.5104s【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放=mq求得总功，已知燃烧效率为30%
38、，可求得有用功；根据求得的汽车在这段时间内所做的有用功，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放=mq汽油=5kg5107J/kg=2.5108J；根据=可得有用功：W有=W总=30%2.5108J=7.5107J；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/h1h=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=Q1=2.5108J40%=1108J，转换的电能：W=Q2=1108J15%=1.5107J；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=1.5104s
