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1、热学综合计算专项训练1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？22017

2、年5月18日，中国科学家首次在南海试采可燃冰取得圆满成功，实现了我国天然气水合物开发的历史性突破可燃冰清洁无污染，储量巨大，是一种非常理想的新型能源可燃冰的热值很大，是天然气热值的10倍以上，若按15倍计算c水=4.2103J/（kg），天然气的热值q=7.0107J/m3求：（1）体积为0.0lm3的可燃冰完全燃烧放出的热量为多少？（2）若这些热量的90%被质量为100kg的水吸收，则水升高的温度是多少？3天然气是一种热值高、污染小的清洁能源，2016年三明市迎来了天然气时代完全燃烧0.035m3的天然气放出多少焦的热量？若这些热量完全被水吸收，能使多少千克的水温度升高50？（水的比热容c=

3、4.2103J/（kg），天然气的热值取q=4107J/m3）4天然气具有热值高、投资成本低、价格实惠、污染少、安全等优点我市今年天然气用户预计达到6万户，年用气量将达到1350万m3以上，小李家5月份使用天然气10m3，已知天然气价格为3.27元/m3，热值为8.4107J/m3求：（1）完全燃烧10m3天然气放出的热量；（2）小李家5月份天然气的费用5委内瑞拉安赫尔瀑布是世界上最高的瀑布，也叫做丘伦梅鲁瀑布，瀑布总落差可达到979m如果水下落时重力做功的50%转变为水的内能，则质量为m的水从该瀑布顶端下落到底端温度升高了多少？（计算结果保留到小数点后一位）6某新型节能汽车，它的油箱最多可加

4、45kg燃油，它行驶时所受阻力的大小与速度的关系见表： 速度v（m/s） 1020 30 40 阻力f/N 0.3102 1.2102 2.7102 3.6102已知汽车发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是30%，汽车使用的燃油的热值为4.5107J/kg，求：（1）汽车油箱中加满燃油，这些燃油完全燃烧获得的能量是多少焦？（2）汽车邮箱加满燃油，并且以30m/s的速度匀速行驶时，汽车的最大行驶里程是多少？7某品牌家用小汽车行驶100km消耗汽油5kg（相当于7升汽油），已知汽油的热值为4.6107J/kg，汽油价格为6元/升求：（1）完全燃烧5kg汽油放出的热量；（2）汽车行驶100k

5、m耗油的费用8某学习小组同学想研究酒精灯烧水时的热效率，他们用酒精灯给100g温度为20的水加热，消耗了4.2g酒精水温升高了60已知：水的比热容为4.2103J/（kg）酒精的热值为3107J/kg）求：（1）此过程中水吸收的热量；（2）酒精灯烧水时的热效率9随着国民经济的发展，汽车已走进家庭一辆小轿车以某一速度在平直路面上匀速行驶100km，消耗汽油10L若这些汽油完全燃烧放出的热量有30%用来驱动汽车做有用功，所用汽油的热值为4.6107 J/kg，密度为0.7103kg/m3，求：（1）这些汽油完全燃烧放出的热量；（2）这辆轿车以该速度匀速行驶时受到的阻力（3）汽车有很多用途，但也带来

6、很多不利影响，请列举一例，并就如何减小该不利影响提出一条合理化建议10质量为2t的小型载重汽车，额定功率为100kW，车上装有4t的砂石，已知汽车在平直公路上匀速行驶时所受阻力是汽车总重的0.2倍，汽车先以15m/s的速度在平直公路上匀速行驶到山坡底，消耗汽油2kg，然后又以额定功率行驶2分钟的时间，将砂石从坡底运送到50m高的坡顶施工现场求：（1）2kg的汽油完全燃烧放出多少热量？（汽油的热值取4.5107J/kg）（2）汽车在平直公路上匀速行驶的功率为多少？（3）汽车从坡底向坡顶运送砂石的机械效率是多少？11已知天然气的热值为4.2107J/m3，水的比热容为4.2103J/（ kg）（1

7、）完全燃烧0.08m3天然气可放出热量为 J（2）某天然气灶烧水的效率为50%，完全燃烧0.08m3天然气可使初温25、5kg的水温度升高到 12某家庭用燃气热水器将质量为100kg、温度为20的自来水加热到50，消耗的天然气体积为1m3（假设天然气完全燃烧）已知天然气的热值为3.2107J/m3求：（1）天然气完全燃烧放出的热量；（2）水吸收的热量；（3）该热水器的效率13城市轻轨可以缓解城市公交运输压力，泉州市轻轨1号线项目最快将于2018年开工建设某学校综合实践活动小组的同学们收集到电动轻轨机车车和燃油公交车在某段运行区间内的相关数据如表：型号燃油公交车燃油热值（q）4107J/kg平均

8、速度15km/h额定载客量40人型号电动轻轨机车平均功率（P）106W平均速度50km/h额定载客量600人（1）公交车行驶1km消耗燃油0.3kg，这些燃油完全燃烧放出多少热量？（2）轻轨机车行驶1km，消耗多少电能？（3）通过计算，在行驶1km的人均能耗方面，比较两种交通工具达到额定载客量时谁更节能14国产某种型单缸四冲程汽油机满负荷工作时一个做功冲程对外做功120J，飞轮的转速是1500r/min，每分钟消耗10g汽油（1）满负荷工作时该汽油机的功率是多少？（2）满负荷工作时这种汽油机把内能转化为机械能的效率是多少？（汽油的热值为4.5107J/kg）（3）将其效率提高10%，满负荷工作

9、10小时可以节省汽油 kg15某物理兴趣小组的同学，用煤炉给20kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线若在6min内完全燃烧了1kg的煤，水的比热容为4.2103J/（kg），煤的热值约为3107 J/kg，求：（1）煤完全燃烧产生的热量；（2）经过6min时间加热，水所吸收的热量；（3）煤炉烧水时的热效率16如图是一款无人驾驶汽车汽车自动驾驶时使用雷达传感器，以及激光测距器来了解周围的交通情况如果该车以72km/h的速度在一段平直的公路上匀速行驶8km，消耗92号汽油1.5L假设汽油完全燃烧，汽油机的效率为30%在此路段运动过程中，（汽油密度为0.8103kg/

10、m3，汽油热值为4.5107J/kg），求：（1）汽油是 （选填“可再生能源”或者“不可再生能源”）；（2）完全燃烧1.5L汽油释放的能量；（3）该汽车在此路段运行时间是多少？（4）该汽车发动机做的有用功是多少？17某家庭用燃气热水器将质量为100kg、温度为20的自来水加热到50，消耗的天然气体积为1m3（假设天然气完全燃烧）已知天然气的热值为3.2107J/m3求：（1）天然气完全燃烧放出了多少热量？（2）该热水器工作时的效率是多大？18小洁家春节假期全家开车去某地旅游，下车时观察里程表确定汽车行驶225km，所用时间是2.5h，消耗汽油16kg（假设汽油完全燃烧），汽车发动机在这段时间内

11、的功率为20kW，求：（1）汽油发动机在做功冲程把 能转化为 能；（2）汽车行驶过程的牵引力是多大？（3）汽车发动机的效率是多少？（已知汽油的热值为4.5107J/kg）19某新型四轮沙滩卡丁车如图所示，其满载时的质量为500kg该卡丁车满载时在水平沙滩上做匀速直线运动，行驶了10min，共消耗了1.2kg的汽油，其发动机将汽油完全燃烧释放的热量转化为机械能的效率是25%（q汽油=4.6107J/kg）行驶过程中卡丁车所受阻力为其总重力的0.2倍（g=10N/kg）求：（1）1.2kg汽油完全燃烧释放的热量为多少；（2）这段时间内卡丁车发动机的机械功率是多少；（3）卡丁车匀速行驶的速度是多少？

12、20燃气灶是目前许多家庭普遍使用的炉具，而电磁炉则是新一代的只能炉具，为了比较它们的优劣，小明同学进行了相关调查，得到的有关数据见下表，如果小明家每天做饭、浇水所需热量为8.0104J 燃气灶电磁炉热效率26%热效率90%天然气热值4.0107J/m3额定功率1000W天然气价格1元/m3市电价格0.5元/kwh（1）若这些热量靠燃气灶提供，需要燃烧多少天然气？（2）若这些热量靠电磁炉提供，需要消耗多少电能？（3）你认为这两种炉具各有什么优缺点？1.【解答】解：（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

13、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60周；（2）汽油完全燃烧释放的热量：Q放=mq汽油=5kg5107J/kg=2.5108J；根据=W有用W总可得有用功：W有=W总=30%2.5108J=7.5107J；由v=st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=W有s=7.5107J75000m=103N；（3）汽油燃烧释放能量的40%

14、，由公式Q=Q1=2.5108J40%=1108J，转换的电能：W=Q2=1108J15%=1.5107J；由P=Wt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=WP=1.5107J1000W=1.5104s故答案为：（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1.5104s2.【解答】解：（1）由题意可得，可燃冰的热值：q可燃冰=15q天然气=157.0107J/m3=1.05109J/m3；0.01m3“可燃冰”完全燃烧放出的热量：Q放=Vq可燃

15、冰=0.01m31.05109J/m3=1.05l07J；（2）由=Q吸Q放得被水吸收的热量：Q吸=Q放=90%1.05l07J=9.45106J；由Q吸=cmt可得，水升高的温度：t=Q吸cm=9.45106J4.2103J/(kg)100kg=22.5答：（1）0.1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量为1.05l07J；（2）水升高度的温度是22.53.【解答】解：（1）完全燃烧0.035m3的天然气放出的热量：Q=Vq=0.035m24107J/m3=1.4106J；（2）由Q吸=cmt可得，这些热量完全被水吸收后可加热水的质量：m=Qct=1.4106J4.2103J/(kg)506.6

16、7kg答：完全燃烧0.035m3的天然气放出1.4106J的热量；若这些热量完全被水吸收，能使6.67kg的水温度升高504.【解答】解：（1）完全燃烧10m3天然气放出的热量：Q=Vq=10m38.4107J/m3=8.4108J；（2）小李家5月份天然气的费用：10m33.27元/m3=32.7元答：（1）完全燃烧10m3天然气放出的热量为8.4108J；（2）小李家5月份天然气的费用为32.7元5.【解答】解：水下落过程中重力做功：W=Gh=mgh，转化成水的内能：Q=W50%=mgh50%，由Q=cmt可得水升高的温度：t=Qcm=mgh50%cm=gh50%c=10N/kg979m5

17、0%4.2103J/(kg)1.2答：水下落到底端时水温升高1.27.【解答】解：（1）这些燃油完全燃烧获得的能量Q=mq=45kg4.5107J/kg=2.025109J；（2）已知发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是30%，则有用功W=30%Q=30%2.025109J=6.075108J，根据表格查出30m/s时的阻力f=2.7102N，则由W=fs=Fs可得：s=Wf=6.075108J2.7102N=2.25106m=2250km答：（1）汽车油箱中加满煤油，这些燃油完全燃烧获得的能量是2.025109J；（2）汽车油箱加满煤油，并且以30m/s的速度行驶时，汽车的最大行驶里

18、程是2250km8.【解答】解：（1）汽油完全燃烧产生的热量：Q=mq=5kg4.6107J/kg=2.3108J；（2）汽车行驶100km耗油的费用：7升6元/升=42元答：（1）完全燃烧5kg汽油放出的热量为2.3108J；（2）汽车行驶100km耗油的费用是42元8.【解答】解：（1）此过程中水吸收的热量：Q吸=cmt=4.2103J/（kg）100103kg60=2.52104J；（2）酒精完全燃烧产生的热量：Q放=mq=4.2103kg3107J/kg=1.26105J，酒精灯烧水时的热效率：=Q吸Q放100%=2.52104J1.26105J100%=20%答：（1）此过程中水吸收

19、的热量是2.52104J；（2）酒精灯烧水时的热效率是20%9.【解答】解：（1）汽油的体积V=10L=10103m3，由=mV得，汽油的质量：m=V=0.7103kg/m310103m3=7kg，汽油完全燃烧放出的热量：Q放=mq=7kg4.6107J/kg=3.22l08J；（2）由题知，用来驱动汽车做的有用功：W有=Q放30%=3.22108J30%=9.66107J，由W有=Fs得轿车牵引力：F=W有s=9.66107J100103m=966N；又因为轿车匀速行驶，所以轿车受到的阻力：f=F=966N；（3）使用汽车时会有用发动机工作造成噪声污染，建议：城区内禁止汽车鸣笛；不可避免的发

20、生交通事故，建议：驾驶员和行人遵守交通规则；大气污染，建议：提高汽车的制造工艺，减少有害气体的排放或者使用新型环保汽车答：（1）这些汽油完全燃烧放出的热量为3.22l08J；（2）这辆轿车以该速度匀速行驶时受到的阻力为966N；（3）使用汽车会造成噪声污染；可在城区内禁止汽车鸣笛10.【解答】解：（1）汽油放出的热量Q=mq=2kg4.5l07J/kg=9l07J（2）车重G=（m车+m石）g=（2t+4t）g=6.0103kg10N/kg=6104N，已知汽车在平直公路上匀速行驶时所受阻力是汽车总重的0.2倍，阻力f=0.2G=6.0104kg0.2=1.2104N汽车作匀速运动时牵引力F=

21、f=1.2104N，汽车匀速运动的速度v=15m/s汽车匀速运动时的功率：P=Wt=Fst=Fv=1.2104N15m/s=1.8105W（3）有用功W有=mgh=4103kg10N/kg50m=2106J总功W总=P额t=l105W260s=1.2l07J则机械效率=W有用W总=2106J1.2107J100%=16.7%答：（1）2kg的汽油完全燃烧放出9l07J；（2）汽车在平直公路上匀速行驶的功率为1.8105W（3）汽车从坡底向坡顶运送砂石的机械效率是16.7%11.【解答】解（1）天然气完全燃烧放出的热量：Q放=Vq=0.08m34.2107J/m3 =3.36106J；（2）由=

22、Q吸Q放得水吸收的热量：Q吸=Q放=50%3.36106J=1.68106J，由Q吸=cmt得水升高的温度：t=Q吸cm=1.68106J4.2103J/(kg)5kg=80；水吸收热量后升高到的温度：t=25+80=105；因一标准大气压下水的沸点为100，且水沸腾以后温度不再升高，所以水的温度只能升高到100故答案为：（1）3.36106；（2）10012.【解答】解：（1）天然气完全燃烧放出的热量：Q放=Vq=1m33.2107J/m3=3.2107J；（2）水吸收的热量：Q吸=cm（tt0）=4.2103J/（kg）100kg（5020）=1.26107J；（3）该热水器的效率：=Q吸

23、Q放100%=1.26107J3.2107J100%39.4%答：（1）天然气完全燃烧放出的热量为3.2107J；（2）水吸收热量为1.26107J；（3）该热水器的热效率为39.4%13.【解答】解：（1）0.3kg燃油完全燃烧放出的热量：Q=mq=0.3kg4107J/kg=1.2107J；（2）根据v=st可知，轻轨机车行驶1km的时间：t=sv=1km50km/h=0.02h=72s；消耗的电能：W=Pt=106W72s=7.2107J；（3）公交车行驶1km人均能耗为：W1=Q40=1.2107J40=3105J；轻轨机车行驶1km人均能耗为：W2=W600=7.2107J600=1

24、.2105J；所以达到额定载客量时轻轨机车更节能答：（1）公交车行驶1km消耗燃油0.3kg，这些燃油完全燃烧放出的热量为1.2107J；（2）轻轨机车行驶1km，消耗的电能为7.2107J；（3）达到额定载客量时轻轨机车更节能14.【解答】解：（1）因单缸四冲程汽油机满负荷工作时，一个工作循环飞轮转2圈，完成4个冲程，做功一次，已知飞轮的转速是1500r/min，所以，每分钟共有750个工作循环，对外做功750次，则单缸四冲程汽油机满负荷工作1min做的功：W=120J750=9104J，该汽油机的功率：P=Wt=9104J60s=1500W；（2）每分钟消耗10g汽油，10g汽油完全燃烧释

25、放的热量：Q放=mq=10103kg4.5107J/kg=4.5105J，满负荷工作时这种汽油机把内能转化为机械能的效率：=WQ放100%=9104J4.5105J100%=20%；（3）将其效率提高10%，即=+=20%+10%=30%，因每分钟需要的机械能不变，所以，需要汽油完全燃烧释放的热量：Q放=W=9104J30%=3105J，所需汽油的质量：m=Q放q=3105J4.5107J/kg=1150kg=203g，满负荷工作10小时可以节省汽油的质量：m=n（mm）=1060（10g203g）=2000g=2kg答：（1）满负荷工作时该汽油机的功率是1500W；（2）满负荷工作时这种汽油

26、机把内能转化为机械能的效率是20%；（3）满负荷工作10小时可以节省汽油的质量为2kg15.【解答】解：（1）煤完全燃烧产生的热量Q放=mq=1kg3107J/kg=3107J；（2）水所吸收的热量Q吸=cm（tt0）=4.2103J/（kg）20kg（8020）=5.04106J；（3）煤炉烧水时的热效率=Q吸Q放=5.04106J3107J100%=16.8%答：（1）煤完全燃烧产生的热量为3107J；（2）经过6min时间加热，水所吸收的热量为5.04106J；（3）煤炉烧水时的热效率为16.8%16.【解答】解：（1）汽油是不可再生能源；（2）汽油的体积V=1.5L=1.5103m3，

27、由=mV得消耗汽油的质量：m=V=0.8103kg/m31.5103m3=1.2kg；汽油完全燃烧释放的能量：Q放=mq=1.2kg4.5107J/kg=5.4107J；（3）由v=st得t=sv，如果该车以72km/h的速度在一段平直的公路上匀速行驶8km，汽车运行时间：t=sv=8km72km/h=19h=193600s=400s；（4）由 =W有Q放 得汽车发动机做的有用功：W有=Q放=5.4107J30%=1.62107J答：（1）不可再生能源；（2）完全燃烧1.5L汽油释放的能量为5.4107J；（3）该汽车在此路段运行时间是400s；（4）该汽车发动机做的有用功是1.62107J1

28、7.【解答】解：（1）天然气完全燃烧放出的热量：Q放=qv=3.2107J/m31m3=3.2107J；（2）水吸收的热量Q吸=cmt=4.2103 J/（kg）100kg（5020）=1.26107 J；则热水器工作效率：=Q吸Q放100%=1.26107J3.2107J100%39.38%；答：（1）天然气完全燃烧放出的热量为3.2107J；（2）该热水器的热效率为39.38%18.【解答】解：（1）汽油机的做功冲程将内能转化为机械能；（2）汽车的行驶速度：v=st=225km2.5h=90km/h=25m/s，由P=Wt=Fst=Fv可得，汽车行驶过程的牵引力：F=Pv=2.0104W2

29、5m/s=800N；（3）根据P=Wt可得，汽车行驶过程牵引力所做的功：W=Pt=20103W2.53600s=1.8108J，燃油完全燃烧放出热量：Q放=mq=4.5107J/kg16kg=7.2108 J，汽车发动机的效率：=WQ放=1.8108J7.2108J100%=25%答：（1）内；机械；（2）汽车行驶过程的牵引力是800N；（3）汽车发动机的效率是25%19.【解答】解：（1）汽油完全燃烧释放的热量：Q放=mq=1.2kg4.6107J/kg=5.52107J；（2）由题意可知，卡丁车所做机械功：W=Q放=5.52107J25%=1.38107J，卡丁车的功率：P=Wt=1.38

30、107J1060s=2.3104W；（3）匀速行驶过程中，卡丁车的牵引力：F=f=0.2G=0.2m总g=0.2500kg10N/kg=1000N，由P=Wt=Fst=Fv得卡丁车的速度：v=PF=2.3104W1000N=23m/s答：（1）1.2kg汽油完全燃烧释放的热量为5.52107J；（2）这段时间内卡丁车发动机的机械功率是2.3104W；（3）卡丁车匀速行驶的速度是23m/s20.【解答】解：（1）根据=Q吸Q放可知，天燃气燃烧释放的热量：Q放=Q吸1=8.0104J26%3.1105J，根据Q放=Vq可知，所需燃气的体积为：V=Q放q=3.1105J4.0107J/m30.008m3；（2）根据=Q吸W电可知，消耗的电能为：W电=Q吸2=8.0104J90%8.9104J0.025kWh；（3）使用燃气灶较为经济（省钱），但热效率太低且对环境有污染；使用电磁炉价格相对较贵，但节能（热效率高）、环保且卫生答：（1）若这些热量靠燃气灶提供，需要燃烧天然气0.008m3；（2）若这些热量靠电磁炉提供，需要消耗电能0.025kWh；（3）使用燃气灶较为经济（省钱），但热效率太低且对环境有污染；使用电磁炉价格相对较贵，但节能（热效率高）、环保且卫生