人教版2022年中考物理真题汇编：内能的利用附解析

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人教版2022年中考物理真题汇编：内能的利用附解析教师版
一、单选题
1．（2022·营口）下列关于内能、热量和热机的说法正确的是（　　）
A．0℃物体内能一定为零
B．物体的内能增加一定是从外界吸收热量
C．热机的功率越大效率越高
D．柴油机的压缩冲程将机械能转化为内能
【答案】D
【解析】【解答】A．一切物体在任何温度时都有内能，0℃物体内能不为零，A不符合题意；
B．物体内能增加，可能是吸热，可能是外界对物体做功，B不符合题意；
C．热机的功率和效率没有必然联系，功率大，效率不一定高，C不符合题意；
D．柴油机的压缩冲程是将机械能转化为内能，D符合题意。
故答案为：D。

【分析】一切物体都有内能；改变内能的方式有做功和热传递；热机的压缩冲程将机械能转化为内能；热机的功率和效率无关。
2．（2022·上海市）瀑布从高峰倾泻而下，驱动发动机转动发电，在此过程中，能量转化的顺序为（　　）
A．动能→重力势能→电能 B．重力势能→动能→电能
C．电能→重力势能→动能 D．重力势能→电能→动能
【答案】B
【解析】【解答】瀑布中的水在高处时具有重力势能，当水从高处倾泻而下时，将水的重力势能转化为动能，冲动发电机的叶轮旋转，从而将动能转化为电能。B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。

【分析】当水从高处倾泻而下时，将水的重力势能转化为动能，冲动发电机的叶轮旋转，从而将动能转化为电能。
3．（2022·娄底）汽油机工作循环的四个冲程中，汽车获得动力的冲程是（　　）
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】【解答】汽车汽油机的四个冲程中，做功冲程将内能转化为机械能从而使汽车获得动力。
故答案为：C。

【分析】做功冲程将内能转化为机械能从而使汽车获得动力。
4．（2022·赤峰）汽油机的四个冲程中，哪个冲程存在着化学能转化为内能的过程（　　）
A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】【解答】A．进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，没有能量转化，A不符合题意；
B．两气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，机械能转化为内能，B不符合题意；
C．两气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程，此冲程燃料燃烧时，化学能转化为内能，然后对外做功时内能转化为机械能，C符合题意；
D．进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程，没有能量转化，D不符合题意。
故答案为：C。

【分析】汽油机中气门关闭，活塞下行是做功冲程，将化学能转化为内能，再转化为机械能。
5．（2022·广安）题图是四冲程汽油机某个冲程的剖面图，下列说法错误的是（　　）

A．汽油是不可再生能源
B．汽油机工作时，会闻到汽油味，属于扩散现象
C．该冲程是压缩冲程，将机械能转化为内能
D．该冲程是做功冲程，燃气推动活塞做功，其内能减小，温度降低
【答案】D
【解析】【解答】A．汽油是从石油提炼而来的，石油再生周期很长，是不可再生能源，A正确，不符合题意；
B．汽油机工作时，会闻到汽油味，是汽油分子进入空气，引起了嗅觉，属于扩散现象，B正确，不符合题意；
C．进气门和排气门关闭，活塞向上运动，该冲程是压缩冲程，将机械能转化为内能，C正确，不符合题意；
D．做功冲程进气门和排气门关闭，活塞向下运动，燃气推动活塞做功，其内能减小，温度降低，与图不符，D错误，符合题意。
故答案为：D。

【分析】汽油是不可再生资源；闻到气味是分子运动形成的扩散现象；汽油机的压缩冲程将机械能转化为内能；汽油机的气门关闭，活塞上行是压缩冲程。
6．（2022·十堰）为实现国家关于“碳达峰”“碳中和”目标，东风汽车集团研发了一款新型汽车。与某款汽车同样油耗和使用条件下，发动机工作时，尾气中“汽油味”明显降低，动力更强劲。如图为其发动机某一冲程示意图，下列有关说法错误的是（　　）

A．尾气中“汽油味”降低，是因为汽油在汽缸中燃烧比较完全
B．该冲程为做功冲程，内能转化为机械能
C．汽油在汽缸内完全燃烧，发动机效率可达100%
D．该发动机减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护
【答案】C
【解析】【解答】A．尾气中“汽油味”明显降低，这说明汽油的燃烧率较高，燃烧较完全，A正确，不符合题意；
B．如图所示，两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，为做功冲程，此冲程燃气的内能转化为活塞的机械能，B正确，不符合题意；
C．汽车在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，机械效率一定小于100%，C错误，符合题意；
D．尾气中“汽油味”明显降低，这说明汽油的燃烧率较高，在做相同有用功时，消耗的燃料少，减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护，D正确，不符合题意。
故答案为：C。

【分析】汽油机工作时，气门关闭，火塞下行是做功冲程，将内能转化为机械能；由于能量的损失，热机效率小于100%。
7．（2022·宜昌）关于燃料及其热值，下列说法中正确的是（　　）
A．没有燃烧的燃料，热值等于零
B．燃料完全燃烧时，它的热值最大
C．燃料的热值与质量和燃烧状态无关
D．燃料燃烧时温度越高，放出的热量越多
【答案】C
【解析】【解答】ABC．热值是燃料自身的一种属性，大小与燃料的质量、温度、燃烧情况无关，AB不符合题意，C符合题意；
D．根据公式Q=mq可知，燃料燃烧放出的热量多少与燃料的热值、燃料的质量有关，与燃烧时的温度无关，D不符合题意。
故答案为：C。

【分析】不同燃料的热值不同，根据燃料的质量和热值的乘积可以计算热量。
8．（2022·广州）下列选项可能符合汽车等热机能量流向的是（　　）
A．
B．
C．
D．
【答案】D
【解析】【解答】热机燃烧燃料放出的能量，有部分转化为提供热机动力的机械能，还有相当部分能量散失了。而汽油机的效率一般为20%~30%，则机械能约为W机械能=ηW=30%×1000J=300J
散失的内能W内能=W-W机械能=1000J-300J=700J。
故答案为：D。

【分析】热机的效率较大，约30%-40%左右。
9．（2022·怀化）如图所示，在试管内装适量水，用橡胶塞塞住管口，将水加热至沸腾一段时间后，橡胶塞被推出，热机中能量转化和该实验一致的冲程是（　　）

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】【解答】水加热至沸腾一段时间后，橡胶塞被推出，水蒸气对橡胶塞做功，内能减小，内能转化为橡胶塞的机械能，热机中能量转化和该实验一致的冲程是做功冲程。
故答案为：C。

【分析】汽油机的做功冲程，将内能转化为机械能。
10．（2022·衡阳）汽车的发动机大多数是内燃机，内燃机是热机的一种，下列关于热机和环境保护的说法，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．热机的大量使用会造成环境污染
D．汽油机的做功冲程是将机械能转化成内能
【答案】C
【解析】【解答】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，A不符合题意；
B．热机在工作时不可避免地要损失一部分能量（如散热、克服机械部件间的摩擦），所以热机的效率不可能达到100%，B不符合题意；
C．热机在使用时会排放出一些有害的气体，会造成环境污染，C符合题意；
D．汽油机的做功冲程对外做功，将内能转化为机械能，D不符合题意。
故答案为：C。

【分析】一切物体在任何温度下都有内能；热机的大量使用会造成环境污染。
11．（2022·成都）小叶看见面点师傅将面拉成长条，放入滚烫的油中就炸出了香脆可口的油条，于是很想了解油的吸热能力。在老师指导下，他用酒精灯分别加热质量为50g、初温为20℃的油和水，记录的相关数据如下表所示。若单位时间内油吸收的热量与水吸收的热量相等，酒精的热值为3×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。下列说法正确的是(　　)
物质种类
加热时间（min）
消耗酒精（g）
末温（℃）
油
2
1
88
水
2
1
50
A．2min内油吸收的热量为3×104J
B．他使用的酒精灯的加热效率为21%
C．油的末温比水的高，所以吸热能力更强
D．油的吸热能力与其吸收的热量多少有关
【答案】B
【解析】【解答】A．由题意可知，油和水的质量相等，都为m=50g=0.05kg，水的比热容为c水=4.2×103J/(kg·℃)，2min内水的温度由t0=20℃上升到t=50℃，则水吸收的热量为Q吸水=c水m(t−t0)=4.2×103J/(kg⋅℃)×0.05kg×(50℃−20℃)=6.3×103J
2min内油吸收的热量与水吸收的热量相等，则油吸收的热量为Q吸油=Q吸水=6.3×103J
所以2min内油吸收的热量为6.3×103J，A不符合题意；
B．由题意可知，酒精的热值为q=3×107J/g，加热2min消耗了m酒精=1g=1×10-3kg的酒精，则完全燃烧1g酒精放出的热量为Q放=qm酒精=3×107J/kg×1×10−3kg=3×104J
则酒精灯的加热效率为η=Q吸油Q放=6.3×103J3×104J=21%
B符合题意；
C．相同质量和相同初温的油和水吸收相同的热量，末温度越低表示物质吸热能力越强，所以油的末温比水的高，说明油吸热能力更弱，C不符合题意；
D．物质的吸热能力即比热容是物质的一种特性，与物质的种类和状态有关，与其吸收的热量多少无关，D不符合题意。
故答案为：B。

【分析】工具物体的比热容、质量和温度差，计算热量；利用燃料的质量和热值达到乘积，计算热量；根据吸收的热量和总热的比值，计算热效率。
12．（2022·自贡）关于能量守恒定律，下列说法正确的是（　　）
A．能量可以凭空消失
B．能量可以凭空产生
C．能量在转化和转移过程中，能量的总量保持不变
D．热机在工作的过程中不遵循能量守恒定律
【答案】C
【解析】【解答】ABC．由能量守恒定律可知，能量既不能凭空产生，也不会凭空消失，当能量从一个物体转移到其他物体或从一种形式转化为其他形式时，总量保持不变，AB不符合题意，C符合题意；
D．能量守恒定律适用于自然界中任何形式能的相互转化，热机的工作过程也遵循能量守恒定律，D不符合题意。
故答案为：C。

【分析】能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量不变。这就是能量守恒定律。
二、填空题
13．（2022·哈尔滨）2022年6月5日，神舟十四号完美飞天，振奋国人。火箭通常选用热值较 　 　（选填“大”或“小”）的物质作为燃料；在飞船加速上升过程中，它的机械能 　 　。
【答案】大；变大
【解析】【解答】火箭常选用热值较大的物质作为燃料，因为在燃料质量相同时，热值越大的释放出的热量越多。
飞船加速升空的过程中：质量不变，速度变大，动能变大；质量不变，高度变大，重力势能变大；又因为机械能等于势能和动能之和，所以机械能变大。

【分析】火箭升空利用热值大的燃料；加速上升的物体，机械能变大。
14．（2022·哈尔滨）小明取1kg的水，用温度计测出如图所示的初温是 　 　℃，加热使其升温到70℃，此过程中水需要吸收热量 　 　J。[c水=4.2×103J/(kg·℃)]

【答案】20；2.1×105
【解析】【解答】由图可知，温度计的分度值为1℃，其示数为20℃。
水吸收的热量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(70℃-20℃)=2.1×105J

【分析】根据温度计液柱位置测量温度；利用物体的比热容、质量和温度差计算热量。
15．（2022·宿迁）“自嗨锅”成为当下一种时尚快餐，很受年轻人喜爱。它里面的发热包在将600g水从10℃加热至沸腾（标准气压下）的过程中，提供给水的热量至少为　 　J。如果用酒精灯给600g水加热升高同样温度，至少需要　 　g酒精。[c水=4.2×103J(kg⋅℃)，q酒精=3×107J/kg]

【答案】2.268×105；7.56
【解析】【解答】标准大气压下，水的沸点为100℃，水温度的变化量为Δt=t-t0=100℃-10℃=90℃
提供给水的热量至少为Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×0.6kg×90℃=2.268×105J
当酒精完全燃烧放出的热量全部被水吸收时，需要的燃烧的酒精的质量最少，即Q放=Q吸=2.268×105J
则至少需要酒精的质量为m=Q放q=2.268×105J3×107J/kg=0.00756kg=7.56g

【分析】根据物体的比热容、质量和温度差乘积计算热量；根据热量和热值的比值， 计算燃料的质量。
16．（2022·上海市）四冲程热机工作过程中，将内能转化为机械能的是　 　冲程，李白在《望庐山瀑布》中写道：“日照香炉生紫烟”，这是通过　 　（选填“做功”或“热传递”）的方式来改变香炉的内能，加热 1 千克水，使其温度上升 2℃，则加热过程中水吸收的热量为　 　焦。[ c水 4.2 103焦/(千克·℃)]
【答案】做功；热传递；8.4×103
【解析】【解答】热机是将内能转化为机械能的机器，它的一个工作循环包括四个冲程：吸气、压缩、做功、排气冲程，其中压缩冲程是将机械能转化为内能；做功冲程是将内能转化为机械能。
改变物体内能的方式有做功和热传递，太阳释放的热量通过热传递的方式传给香炉。
水吸收的热量Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×2℃=8.4×103J

【分析】做功冲程是将内能转化为机械能；太阳释放的热量通过热传递的方式传给香炉；根据公式Q吸=cmΔt，求出水吸收的热量。
17．（2022·广元）“钻木取火”过程中的能量转化与四冲程热机的　 　冲程的能量转化方式相同；热机工作过程中有大量的能量损失，其中　 　带走的能量最多。
【答案】压缩；废气
【解析】【解答】“钻木取火”过程中的能量转化是将机械能转化为内能，而四冲程热机中压缩冲程是将机械能转化为内能。
热机工作过程中有大量的能量损失，比如废气内能、散热损失、机器损失，其中废气带走能量最多。

【分析】压缩冲程是将机械能转化为内能；热机工作过程中废气带走能量最多。
18．（2022·荆州）为全面推进“乡村振兴”工程，加快农业农村绿色发展，荆州市大部分农村地区已经使用上了煤气烧水煮饭。小王同学用他家的煤气将体积为2L，初温为20℃的水加热到100℃，水吸收的热量是　 　J；若此过程的热效率为40%，则消耗煤气　 　m3。[水的密度为1.0×103kg/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），煤气热值为4.0×107J/m3]
【答案】6.72×105；0.042
【解析】【解答】由题意可知，水的质量为m=ρV=1.0×103kg/m3×2×10-3m3=2kg
所以将初温为20℃的水加热到100℃，水吸收的热量是Q=cm△t=4.2×103J/（kg·℃）×2kg×（100℃−20℃）=6.72×105J
若煤气灶效率为40%，则煤气完全燃烧释放的热量为Q放=Qη=6.72×105J40%=1.68×106J
所以需要煤气的体积为V=Q放q=1.68×106J4.0×107kg/m3=0.042m3

【分析】根据密度喝体积的乘积，计算质量；利用比热容、质量喝温度差乘积计算热量；利用热量喝热效率的比值， 计算总热，结合热值计算燃料的体积。
19．（2022·泸州）小李在进行如图所示的实验前，向酒精灯内添加酒精时，闻到了酒精味，这是酒精的　 　现象；试管内的水沸腾后，塞子被高温高压的水蒸气冲出去，这个过程中的能量转化情况与汽油机的　 　冲程的能量转化情况相同，试管内水的比热容在塞子被冲出后　 　（选填“变大”“变小”或“不变”）。

【答案】扩散；做功；不变
【解析】【解答】向酒精灯内添加酒精时，闻到了酒精味，说明有酒精分子扩散到人的鼻孔中，属于扩散现象，说明分子在永不停息的做无规则运动。
试管内的水沸腾后，水蒸气会对塞子做功，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能，此过程与汽油机的做功冲程的能量转化情况相同。
比热容是物质的一种特性，比热容只跟物质的种类和状态有关，塞子被冲出后，水的状态没有改变，水的比热容保持不变。

【分析】闻到气味是扩散现象；汽油机的做功冲程将内能转化为机械能；比热容是物体的特性。
20．（2022·济宁）某柴油机工作一段时间后，油箱里的柴油没有发生变化的是 　 　（选填序号：①质量；②密度；③比热容；④热值）。完全燃烧10kg柴油放出的热量Q=　 　J。（q柴油=4.3×107J/kg）
【答案】②③④；4.3×108
【解析】【解答】柴油机工作一段时间后，由于一部分柴油燃烧，使得油箱里的柴油的质量减少；密度、比热容、热值属于物质的特性，大小与质量无关，所以密度、比热容、热值的大小不变。
完全燃烧10kg柴油放出的热量Q=mq柴油=10kg×4.3×107J/kg=4.3×108J

【分析】热值、比热容、密度是物体的特性，和质量无关；根据燃料的质量和热值的乘积，计算热量。
21．（2022·黔东南）2022年2月27日11时许，伴随着一阵山呼海啸般的巨响，长征八号遥二运载火箭搭载着22颗卫星，在我国文昌航天发射场一飞冲天，创造了我国“一箭多星”即单次发射卫星数量最多的纪录，由此开启了我国新的共享火箭“拼车模式”。火箭发动机做功把燃料燃烧的内能转化为　 　能，若该燃料的热值为1.4×108J/kg，则完全燃烧500g该燃料放出的热量是　 　J。
【答案】机械；7×107J
【解析】【解答】火箭发动机做功给火箭提供动力，使火箭加速上升，机械能增加，增加的机械能是由燃料的内能转化而来，故火箭发动机做功把燃料燃烧的内能转化为机械能。
完全燃烧500g该燃料放出的热量是Q放=mq=0.5kg×1.4×108J/kg=7×107J

【分析】火箭发动机做功把燃料燃烧的内能转化为机械能；根据公式Q放＝mq，可求出燃料放出的热量。
22．（2022·齐齐哈尔）一台单缸四冲程汽油机，当飞轮转速是2400r/min时，它每秒钟对外做功　 　次；做功冲程是将　 　转化为机械能。
【答案】20；内能
【解析】【解答】汽油机的飞轮每转2转，会对外做功1次，已知该飞轮转速为n=2400r/min=40r/s
故每秒钟飞轮转动40转，对外做功20次。
做功冲程中，燃料燃烧产生的高温高压气体推动活塞运动，将内能转化为了机械能。

【分析】汽油机的飞轮转数是做功数的2倍；做功冲程将内能转化为机械能。
23．（2022·广东）图表示四冲程汽油机处于　 　冲程。汽车尾气带走的能量　 　（选填“能”或“不能”）自动汇集回来转化成燃料的化学能，这反映了能量的转化具有　 　。

【答案】排气；不能；方向性
【解析】【解答】由图示知，汽缸的进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程。
燃料燃烧放出的能量中有部分热散失，被尾气带走，而尾气带走的能量不会再自动变成燃料的化学能，这是因为能量的转化具有方向性。

【分析】汽油机的排气门打开，活塞上行，是排气冲程；能量的转化有方向性。
24．（2022·武威）如图所示，用酒精灯加热试管中的水，当水沸腾一段时间以后，塞子被试管内水蒸气推出。这是通过 　 　的方式将水蒸气的内能转化为塞子的机械能（选填“做功”或“热传递”）。图 　 　（选填“甲”或“乙”）中汽油机的工作过程与这一实验过程中原理是一致的。

【答案】做功；乙
【解析】【解答】塞子被试管内水蒸气推出，气体膨胀对外做功，将气体的内能转化为机械能，涉及能量的转换，故是做功。
如图甲所示，进气门关、排气门关，活塞向上，压缩气体做功，将机械能转化为内能，而乙图是进气门关、排气门关，活塞向下，高温高压气体对活塞做功，将内能转化为机械能，故图乙中能量转化与气体对活塞做功实验的原理相同。

【分析】内能推动物体运动，将内能转化为机械能；汽油机的做功冲程将内能转化为机械能，此时的气门关闭，活塞下行。
三、计算题
25．（2022·益阳）为了实现节能减排，我市很多出租车都换成了燃气汽车。一辆出租车气罐中充有10kg的压缩天然气，天然气的热值为4.4×107J/kg，若天然气完全燃烧后产生的热量有30%用于出租车牵引力做功，出租车行驶过程中受到的平均阻力为1000N。求：
（1）出租车气罐中的天然气完全燃烧后产生的热量Q；
（2）气罐中天然气完全燃烧后出租车能匀速行驶的路程s。
【答案】（1）解：由题意可知，根据公式Q=mq
可得，出租车气罐中的天然气完全燃烧后产生的热量Q=mq=10kg×4.4×107J/kg=4.4×108J
答：出租车气罐中的天然气完全燃烧后产生的热量Q为4.4×108J；
（2）解：因为出租车在公路上做匀速直线运动，所以F牵=f=1000N
牵引力做功所消耗的能量为W有用=30%×4.4×108J=1.32×108J
根据公式W=Fs
可得，气罐中天然气完全燃烧后出租车能匀速行驶的路程s=W有用F牵=1.32×108J1000N=1.32×105m
答：气罐中天然气完全燃烧后出租车能匀速行驶的路程s为1.32×105m。
【解析】【分析】（1）根据燃料的质量和热值的乘积，计算热量；
（2）根据热效率和热量的乘积，计算有用功；利用功和力的比值， 计算路程。
26．（2022·聊城）食物也是一种“燃料”，释放化学能的过程不断地发生在人体内，提供细胞组织所需的能量。人体摄入的能量（营养师常称之为热量）过多或过少，都有损于健康。
（1）某种油炸食品，每100g可提供的能量约为1.26×106J，假设这些能量全部被质量为5kg、温度为25°C的水吸收，可使这些水的温度升高到多少摄氏度？[c水=4.2×103J/(kg⋅°C)]
（2）如果上述这些能量全部用于克服重力做功，则能把多少千克的物体提升10m？（g取10N/kg）
【答案】（1）解：由公式Q吸=cm（t−t0）
可得，水的温度可以升高到t=Q吸cm+t0=1.26×106J4.2×103J/(kg⋅°C)×5kg+25°C=85°C
答：可使这些水的温度升高到85摄氏度；
（2）解：如果这些能量全部用于克服重力做功，即做功为1.26×106J，由公式W=Gℎ=mgℎ
可得，提升物体的质量为m=Wgℎ=1.26×106J10N/kg×10m=1.26×104kg
答：如果上述这些能量全部用于克服重力做功，则能把1.26×104千克的物体提升10m。
【解析】【分析】（1）根据公式Q吸＝cm（t末-t初），可求出升高的温度；
（2）根据公式W＝Gh＝mgh，可求出质量。
27．（2022·锦州）如图所示是我国自行设计研制的AG600全状态新构型灭火飞机。若该飞机以270km/h的速度匀速直线航行20min，消耗航空燃油1.35t，飞机发动机的功率为2.25×107W。（航空燃油的热值为4×107J/kg）求：

（1）消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量是多少？
（2）飞机在航行过程中的阻力是多少？
（3）发动机的效率是多少？
【答案】（1）解：消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量Q放=mq=1.35×103kg×4×107J/kg=5.4×1010J
答：消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量是5.4×1010J；
（2）解：飞机航行20min牵引力做功W=Pt=2.25×107W×20×60s=2.7×1010J
飞机运动的路程s=vt=270km/ℎ×2060ℎ=90km=9×104m
飞机受到的牵引力F=Ws=2.7×1010J9×104m=3×105N
因为飞机做匀速直线运动，受到牵引力和阻力是平衡力，所以飞机受到的阻力
f=F=3×105N
答：飞机在航行过程中的阻力是3×105N；
（3）解：发动机的效率η=WQ放×100%=2.7×1010J5.4×1010J×100%=50%
答：发动机的效率是50%。
【解析】【分析】（1）根据燃料的质量和热值的乘积，计算热量；
（2）利用功率和时间的乘积计算做功的大小；利用速度和时间的乘积，计算路程；功和距离的的比值，计算力的大小；
（3）根据功和总热的比值， 计算热机效率。
28．（2022·枣庄）太阳能是21世纪重点开发利用的能源之一，如今太阳能热水器已走进千家万户。如图所示，某家庭太阳能热水器阳光照射时，平均每小时吸收7.0×106J的太阳能，若热水器吸收8h的太阳能，可以使质量为100kg的水温度升高50oC。已知水的比热容c水=4.2×103J/(kg⋅℃)，天然气的热值q=3.5×107J/m3。求：

（1）水吸收的热量；
（2）该太阳能热水器的效率；
（3）若这些水吸收的热量由天然气来提供，假设天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则需要多少m3的天然气。
【答案】（1）解：水吸收的热量为Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg⋅℃)×100kg×50℃=2.1×107J
答：水吸收的热量为2.1×107J。
（2）解：太阳能热水器在8h内吸收的热量为Q吸总=8×7.0×106J=5.6×107J
所以，太阳能热水器的效率为η=Q吸Q吸总=2.1×107J5.6×107J=37.5%
答：该太阳能热水器的效率为37.5%
（3）解：若这些热量由天然气提供Q放=Q吸=2.1×107J
则所需天然气的体积V气=Q放q=2.1×107J3.5×107J/m3=0.6m3
答：若这些水吸收的热量由天然气来提供，假设天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则需要多少0.6m3的天然气。
【解析】【分析】（1）根据公式Q吸＝cm（t末-t初），可求出水吸收的热量；
（2）根据公式 η=Q吸Q放可求出该太阳能热水器的效率 ；
（3）根据公式Q放＝Vq，可求出需要的天然气。
29．（2022·本溪）为改善城市空气质量，很多城市用雾炮车洒水除尘。如图为一台正在水平路面上洒水的雾炮车，车内水箱底部出水口面积为50cm2。（g取10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3，柴油的热值取4.0×107J/kg）求：

（1）洒水前水箱中水深1m，出水口所受压力；
（2）洒水前雾炮车以10m/s的速度在水平路面上做匀速直线运动，发动机的功率为80kW，此时雾炮车受到的阻力；
（3）雾炮车以80kW的功率匀速行驶20min，若柴油机效率为40%，需要消耗柴油的质量。
【答案】（1）解：出水口面积为50cm2=5×10−3m2压强为P=ρ水gℎ=1×103kg/m3×10N/kg×1m=1×104Pa
则受到的压力为F=Ps=1×104Pa×5×10−3m2=50N
答：出水口所受压力为50N；
（2）解：发动机的功率为80kW=80000W
牵引力为F=Pv=80000W10m/s=8000N
汽车做匀速直线运动，受到的阻力等于牵引力为8000N。
答：雾炮车受到的阻力为8000N；
（3）解：行驶的时间为20min=1200s
发动机做功为W=Pt=80000W×1200s=9.6×107J
则柴油产生的热量为Q=Wη=9.6×107J40%=2.4×108J
需要柴油的质量为m=Qq=2.4×108J4×107J/kg=6kg
答：需要消耗汽油6kg。
【解析】【分析】（1）根据公式p＝ρgh及 ，可求出出水口所受压力；
（2）根据公式P＝Fv， 汽车做匀速直线运动，受到的阻力等于牵引力，可求出雾炮车受到的阻力 ；
（3）根据公式η=QW及Q=mq，可求出需要柴油的质量 ；
30．（2022·广安）小娟准备测量家中燃气灶正常工作时的效率，于是关闭了其它燃气设备。在标准大气压下，将质量是4kg，初温是25℃的水加热到沸腾，她观察到燃气表的示数，使用前是210.65m3，使用后是210.77m3。[水的比热容c=4.2×103J/(kg⋅℃)，天然气的热值为4.0×107J/m3]。求：
（1）水吸收的热量；
（2）燃气灶正常工作时的效率。
【答案】（1）解：由Q吸=cmΔt可知，水吸收的热量为Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg⋅℃)×4kg×(100℃−25℃)=1.26×106J
答：水吸收的热量为1.26×106J；
（2）解：由Q放=qV可知，天然气放出的热量为Q放=qV=4.0×107J/m3×(210.77m3−210.65m3)=4.8×106J
再由η=Q吸Q放可知，燃气灶正常工作时的效率为η=Q吸Q放×100%=1.26×106J4.8×106J×100%=26.25%
答：燃气灶正常工作时的效率为26.25%。
【解析】【分析】（1）根据物体的比热容、质量和温度差的乘积，计算热量；
（2）根据燃料的热值和体积的乘积，计算热量；利用吸收的热量和总热的比值，计算热效率。
31．（2022·龙东）疫情防控期间，疾控部门要经常对环境进行消杀。一台运送消毒液的车辆，满载后总质量为14t，车轮与地面总接触面积为0.4m2，该车沿平直公路匀速行驶4.6km后到达目的地，共消耗汽油5kg，车匀速行驶过程中，牵引力始终为1.5×104N，汽油的热值q=4.6×107J/kg。求：
（1）车满载时受到的总重力；
（2）车满载后静止在水平地面时对地面的压强；
（3）车行驶过程中发动机的效率。
【答案】（1）解：车满载时受到的总重力G=mg=14×103kg×10N/kg=1.4×105N
答：车满载时受到的总重力为1.4×105N；
（2）解：车满载后静止在水平地面时对地面的压力F=G=1.4×105N
对地面的压强P=FS=1.4×105N0.4m2=3.5×105Pa
答：车满载后静止在水平地面时对地面的压强为3.5×105Pa；
（3）解：牵引力做的功W=Fs=1.5×104N×4.6×103m=6.9×107J
燃烧汽油释放的热量Q放=m汽q=5kg×4.6×107J/kg=2.3×108J
发动机的效率η=WQ放×100%=6.9×107J2.3×108J×100%=30%
答：车行驶过程中发动机的效率为30%。
【解析】【分析】（1）根据物体的质量计算重力；
（2）根据压力和受力面积的比值， 计算压强；
（3）根据拉力和距离的乘积计算功的大小，根据燃料的质量和热值的乘积计算热量，利用功和热量的比值， 计算热机效率。
32．（2022·怀化）2022年北京冬奥会示范运营1000多辆氢燃料电池车（如图所示），该车排放物是水，不产生任何污染物，是当前世界新能源汽车重要的发展方向。假设某国产氢燃料电池车总质量为5×103kg。在某次测试中该车匀速行驶时受到的阻力是车重的0.02倍，在0.5h内行驶了28km的路程，消耗的氢能源为0.4kg（不考虑氢能源燃料消耗对车质量的影响）。求该测试过程中氢燃料电池车：（已知q氢=1.4×108J，g取10N/kg）

（1）行驶的平均速度为多少km/h；
（2）牵引力做的功；
（3）氢能源燃烧释放的能量转化为机械能的效率。
【答案】（1）解：氢燃料电池车0.5h内行驶了28km的路程，根据v=st可得，车行驶的平均速度为v=st=28km0.5ℎ=56km/ℎ
（2）解：氢燃料电池车总质量为5×103kg，受到的重力为G=mg=5×103kg×10N/kg=5×104N
车匀速行驶时受到的阻力是车重的0.02倍，汽车做匀速直线运动，牵引力和阻力是一对平衡力，所以车受到的牵引力为F=f=0.02G=0.02×5×104N=103N
牵引力做的功为W=Fs=103N×28×103m=2.8×107J
（3）解：消耗0.4kg的氢能源，放出的热量为Q放=mq=0.4kg×1.4×108J=5.6×107J
氢能源燃烧释放的能量转化为机械能的效率为η=WQ放×100%=2.8×107J5.6×107J×100%=50%
【解析】【分析】（1）利用路程和时间的比值， 计算速度；
（2）根据质量计算重力；利用力和距离的乘积计算做功多少；
（3）根据燃料的质量和热值的乘积计算热量；利用功和热量的比值， 计算热机效率。