物理人教版（2024）第2节 热机的效率综合训练题

这是一份物理人教版（2024）第2节 热机的效率综合训练题，共19页。试卷主要包含了2 热机的效率， 了解燃料的热值及其计算， 了解热机的效率，提高热机效率的主要途径，66×1010J，等内容，欢迎下载使用。

专题14.2 热机的效率
学新课标对课节知识点要求
【课程标准】
1. 了解燃料的热值及其计算。
2. 了解热机的效率。
【学习目标】
1. 从生活中体会不同燃料燃烧释放热的本领不同，建立热值的概念。
2. 能简单计算燃料燃烧放出的热量。
3. 能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道什么是热机效率。
【学习重点】 燃料的热值和热机的效率。
【学习难点】对热机效率的理解。
学课节知识点
知识点1. 燃料的热值
1. 概念：1千克某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值。单位是：J/㎏。
2. 计算公式：Q放=mq。其中m为燃料的质量，q为燃料的热值。
3. 影响燃料燃烧放热的因素：
①燃料的种类；
②燃料的质量；
③燃料是否充分燃烧。
知识点2. 热机的效率
1.燃料的有效利用：影响燃料有效利用的因素：a燃料不完全燃烧，b燃料散失很多，只有少部分被利用。
2.热机的能量流图：如图所示是热机的能量流图：由图可见，真正能转变为对外做的有用功的能量只是燃料燃烧时所释放能量的一部分。
燃料的 化学能E
3.定义：用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧所释放的能量的比值，称为热机效率。
4.公式：η= E有/Q放 。式中，E有为做有用功的能量；Q放为燃料完全燃烧释放的能量。
5.提高热机效率的主要途径：
①改善燃烧环境，使燃料尽可能充分完全燃烧，提高燃料的燃烧效率。
②尽量减小各种热散失。
③减小各部件间的摩擦以减小因克服摩擦做功而消耗的能量。
④充分利用废气带走的能量，从而提高燃料的利用率。
注意方法：解决热值与热效率问题思维方法与技巧
1.燃料完全燃烧放出热量
（1）燃料完全燃烧释放出的热量公式为：Q放=mq。
（2）气体燃料完全燃烧释放出的热量公式也可为：Q放=qV。推导过程如下：
说明：①中的公式对固体、液体、气体、均适用。②只对气体适用。两个公式的得出都是根据热值的定义式得到的。
其中，Q放表示燃料完全燃烧放出的热量，单位是J；q表示燃料的热值，单位是J/kg；m表示质量，单位是kg。V表示体积，单位是ｍ3。
2.热效率公式
热机的效率：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比。热机的效率是热机性能的一个重要指标。汽车发动机的效率、飞机发动机的效率、轮船发动机的效率均属于热机的效率，其公式为：
η=。
讲课节知识点的例题解析
考点1. 燃料的热值
【例题1】现在华北地区广大的农村正在进行“煤改气”活动，将人们以前习惯以煤作为取暖燃料，改为用“天然气”为燃料。除了环保因素外，还由于天然气比煤炭（ ）
A．比热容大B．热值高C．密度小D．熔点低
【例题2】小明家有辆排量1.6L的汽车，行驶100km油耗约为5kg，汽油的热值为4.6×107J/kg，若这些汽油完全燃烧，可放出_________J热量，燃油汽车产生的_________对环境会造成污染。
考点2. 热机效率
【例题3】 （2022安徽）小明利用家中燃气表和温度计测量燃气灶烧水的效率。将的水从加热到，消耗了天然气（假设天然气完全燃烧），已知水的比热容为，天然气的热值为，则此次燃气灶烧水的效率为______。
强化知识点的达标问题精练
1. 如图是研究“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”的实验装置，下列有关这个实验的说法，不正确的是（ ）
A．该实验要控制水的质量相等
B．该实验要控制燃料加热时间相等
C．该实验燃料的质量要相等
D．该实验要让燃料完全燃烧
2. （2022•镇江）如图所示，用甲、乙两种燃料分别对质量和初温相同的水进行加热，两图装置均相同。燃料的质量用m表示，燃料充分燃尽时水升高的温度用Δt表示（水未沸腾）（ ）
A．若m相同，Δt越小，燃料的热值越大 B．若Δt相同，m越大，燃料的热值越大
C．若的值越大，燃料的热值越大 D．若的值越大，燃料的热值越大
3. （2021哈尔滨）哈尔滨市正在进行的老旧小区改造措施惠及万民，其中为房屋外墙安装保温层更换门窗等措施可减少散热，提高室温实现“节能减排”因此某居民楼一冬天可节约燃煤2.8×104kg，这些煤完全燃烧可放出的热量为______J，这些热量可使太阳岛人工湖中1.0×108kg的水温度升高______。[水的比热容为4.2×103J/（kg·），煤的热值为3.0×107J/kg]
4. （2022•铜仁市）全球汽车保有量在迅速增长，截止2011年，全球处于使用状态的汽车数量已突破10亿辆。设汽车的燃油为汽油，每辆汽车每年耗油约2.1t，若不计热量损失，这些燃料完全燃烧可供1×106kg的水温度升高 ℃；汽车内燃机的效率平均值取30%，如果能把内燃机的效率提高1%，全球每年可以节约 kg燃油，从而减小全球的碳排放，为环保作出贡献。[已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），汽油的热值为4.6×107J/kg]
5. （2021青海）某路灯的灯杆顶端有太阳能电池板和风车，风车转动带动发电机发电，它发电的原理是______现象。若太阳光辐射到该电池板的能量为2.7×107J，这与完全燃烧______kg焦炭放出的热量相当（焦炭的热值为3×107J/kg）。
6. （2022广东）班级厨艺展示活动中，用煤气炉烹饪食物主要是通过______（选填“做功”或“热传递”）的方式增大食物的内能；现场香气四溢属于_____现象，表明分子在不停地做无规则的运动。活动结束，剩余煤气的热值______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
7. （2022黑龙江绥化）某饮水机额定加热功率为500W，水箱容积为1L，在额定电压下将满箱水从75℃加热到95℃，用时210s，则水箱中的水吸收的热量是______J，该饮水机的效率是_______。
8. （2021黑牡鸡朝鲜族）一台汽油机飞轮的转速为3600 r/min， 在1s内汽油机对外做了_______ 次功。如果汽油机在一段时间内消耗了 0.5kg汽油，若这些汽油完全燃烧，可放出热量______ J。汽油机用水作冷却液，是利用水的_______大的特点。（q汽油=4.6×107J/kg）
9．（2021内蒙古通辽）用液化气灶把1.5kg、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[已知c水＝4.2×103J/（kg•℃）]。
10. （2022江苏泰州）在“比较酒精和碎纸片燃烧时放出的热量”实验中
（1）由于燃料充分燃烧放出热量的多少不仅与燃料种类这一个因素有关，因此实验时必须控制酒精和碎纸片的______相等；实验中还需控制被加热的水的质量和初温均相同，以便于______；
（2）如图是小明安装好的实验装置，其中存在的错误是______；
（3）小华纠正了小明的错误，又组装了一套相同的实验装置，备好秒表，在两燃烧皿中分别加入准备好的酒精和碎纸片，读出水的初温后，进行如下操作：
①先点燃酒精，再点燃碎纸片；
②保证酒精和碎纸片燃烧时间相同，读取温度计的示数；
③待酒精和碎纸片充分燃烧结束，分别读取温度计的示数；
小红认为上述操作中，操作______是错误的，小明根据正确操作获得的数据，算出了燃料的热值，发现结果小于该燃料的实际热值，原因是______。
11．（2021四川攀枝花）英雄攀枝花，阳光康养地。攀枝花日照丰富，为了节约能源，攀枝花很多屋顶都安装了太阳能热水器。已知太阳能热水器储水箱内盛有100kg的水，在阳光照射下，水的温度升高了26℃，已知c水＝4.2×103J/（kg•℃）。求：
（1）水吸收的热量；
（2）这些热量相当于完全燃烧多少煤气放出的热量。（q煤气＝3.9×107J/m3）
12．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。
13.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）。已知水的比热容为4.2×103J/(kg.℃)，天然气的热值为3.2×107J/m3.求：（1）天然气完全燃烧放出的热量；（2）水吸收的热量；（3）该热水器工作的效率。14. （2022广西贵港）某学校，需要把1000kg的水从20℃加热到80℃，[q天然气=4×107J/m3，c水=4.2×103J/（kg•℃）]求：
（1）这些水吸收的热量；
（2）若用天然气加热，不计热量损失，需要完全燃烧多少m3的天然气？
15. （2022广西桂林）用天然气灶烧水时，把质量为、初温为的水，加热到，此过程中天然气完全燃烧放出的热量为。已知水的比热容为。求：
（1）水吸收的热量是多少J？
（2）天然气灶烧水时的热效率是多少？
16. 某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10kg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2kg的煤，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），煤的热值为3×107J/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。
17. （2022•金昌）小华家里用的是天然气灶，他尝试估测该灶的效率。小华在水壶中加入4L水，水的初温是20℃，然后将水烧开，他观察天然气表发现此次烧水用了0.1m3天然气，天然气的热值为3.2×107J/m3，水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃），当地大气压为标准大气压。求：
（1）水吸收的热量Q吸（不计水的热量损失）；
（2）天然气完全燃烧放出的热量Q放；
（3）天然气灶的效率η。
2023-2024学年度物理九年级全一册同步（拓展）学讲练测大讲义（人教版通用）
第十四章 内能的利用
专题14.2 热机的效率
学新课标对课节知识点要求
【课程标准】
1. 了解燃料的热值及其计算。
2. 了解热机的效率。
【学习目标】
1. 从生活中体会不同燃料燃烧释放热的本领不同，建立热值的概念。
2. 能简单计算燃料燃烧放出的热量。
3. 能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道什么是热机效率。
【学习重点】 燃料的热值和热机的效率。
【学习难点】对热机效率的理解。
学课节知识点
知识点1. 燃料的热值
1. 概念：1千克某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值。单位是：J/㎏。
2. 计算公式：Q放=mq。其中m为燃料的质量，q为燃料的热值。
3. 影响燃料燃烧放热的因素：
①燃料的种类；
②燃料的质量；
③燃料是否充分燃烧。
知识点2. 热机的效率
1.燃料的有效利用：影响燃料有效利用的因素：a燃料不完全燃烧，b燃料散失很多，只有少部分被利用。
2.热机的能量流图：如图所示是热机的能量流图：由图可见，真正能转变为对外做的有用功的能量只是燃料燃烧时所释放能量的一部分。
燃料的 化学能E
3.定义：用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧所释放的能量的比值，称为热机效率。
4.公式：η= E有/Q放 。式中，E有为做有用功的能量；Q放为燃料完全燃烧释放的能量。
5.提高热机效率的主要途径：
①改善燃烧环境，使燃料尽可能充分完全燃烧，提高燃料的燃烧效率。
②尽量减小各种热散失。
③减小各部件间的摩擦以减小因克服摩擦做功而消耗的能量。
④充分利用废气带走的能量，从而提高燃料的利用率。
注意方法：解决热值与热效率问题思维方法与技巧
1.燃料完全燃烧放出热量
（1）燃料完全燃烧释放出的热量公式为：Q放=mq。
（2）气体燃料完全燃烧释放出的热量公式也可为：Q放=qV。推导过程如下：
说明：①中的公式对固体、液体、气体、均适用。②只对气体适用。两个公式的得出都是根据热值的定义式得到的。
其中，Q放表示燃料完全燃烧放出的热量，单位是J；q表示燃料的热值，单位是J/kg；m表示质量，单位是kg。V表示体积，单位是ｍ3。
2.热效率公式
热机的效率：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比。热机的效率是热机性能的一个重要指标。汽车发动机的效率、飞机发动机的效率、轮船发动机的效率均属于热机的效率，其公式为：
η=。
讲课节知识点的例题解析
考点1. 燃料的热值
【例题1】现在华北地区广大的农村正在进行“煤改气”活动，将人们以前习惯以煤作为取暖燃料，改为用“天然气”为燃料。除了环保因素外，还由于天然气比煤炭（ ）
A．比热容大B．热值高C．密度小D．熔点低
【答案】B
【解析】燃料完全燃烧时，释放热量的多少取决于燃料的种类和质量。人们以前习惯以煤作为取暖燃料，改为用“天然气”为燃料，除了环保因素外，还由于天然气比煤炭热值高，相同质量的天然气和煤炭，完全燃烧时天然气能释放更多的热量。
【例题2】小明家有辆排量1.6L的汽车，行驶100km油耗约为5kg，汽油的热值为4.6×107J/kg，若这些汽油完全燃烧，可放出_________J热量，燃油汽车产生的_________对环境会造成污染。
【答案】2.3×108；噪声（或尾气）。
【解析】汽油完全燃烧放出的热量可以利用公式q=mq进行求解； 燃油汽车会造成大气污染、噪声污染。 这些汽油完全燃烧放出的热量： q=mq=5kg×4.6×107j/kg=2.3×108j； 燃油汽车产生的噪声（或尾气）会对环境会造成污染。
考点2. 热机效率
【例题3】 （2022安徽）小明利用家中燃气表和温度计测量燃气灶烧水的效率。将的水从加热到，消耗了天然气（假设天然气完全燃烧），已知水的比热容为，天然气的热值为，则此次燃气灶烧水的效率为______。
【答案】
【解析】水吸收的热量为
天然气放出的热量为
燃气灶烧水的效率为
强化知识点的达标问题精练
1. 如图是研究“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”的实验装置，下列有关这个实验的说法，不正确的是（ ）
A．该实验要控制水的质量相等
B．该实验要控制燃料加热时间相等
C．该实验燃料的质量要相等
D．该实验要让燃料完全燃烧
【答案】B
【解析】为了比较相同质量的不同燃料燃烧时放出热量，必须控制两种燃料的质量相等，且两种燃料要完全燃烧；实验中需要控制烧杯内的水的质量相等，两个烧杯相同，通过比较升高的温度来比较两种燃料完全燃料所放出的热量，故无需控制燃料加热的时间；故ACD是正确的，B错误。故选：B。
2. （2022•镇江）如图所示，用甲、乙两种燃料分别对质量和初温相同的水进行加热，两图装置均相同。燃料的质量用m表示，燃料充分燃尽时水升高的温度用Δt表示（水未沸腾）（ ）
A．若m相同，Δt越小，燃料的热值越大 B．若Δt相同，m越大，燃料的热值越大
C．若的值越大，燃料的热值越大 D．若的值越大，燃料的热值越大
【答案】D
【解析】燃料的热值大小不能直接测量，需要通过水吸收热量的多少来体现燃料燃烧放出热量的多少，而水吸收热量的多少跟水的质量和升高的温度有关，因此为了比较热值大小可以利用Q吸＝Q放，而Q吸＝c水m水Δt，Q放＝mq，即c水m水Δt＝mq，解得：q＝；
A、若m相同，Δt越小，由q＝可知，燃料的热值越小，故A错误；
B、若Δt相同，m越大，由q＝可知，燃料的热值越小，故B错误；
C、若的值越大，即的值越小，由q＝可知，燃料的热值越小，故C错误；
D、若的值越大，由q＝可知，燃料的热值越大，故D正确。
3. （2021哈尔滨）哈尔滨市正在进行的老旧小区改造措施惠及万民，其中为房屋外墙安装保温层更换门窗等措施可减少散热，提高室温实现“节能减排”因此某居民楼一冬天可节约燃煤2.8×104kg，这些煤完全燃烧可放出的热量为______J，这些热量可使太阳岛人工湖中1.0×108kg的水温度升高______。[水的比热容为4.2×103J/（kg·），煤的热值为3.0×107J/kg]
【答案】
【解析】这些煤完全燃烧可放出的热量
[2]这些热量可使太阳岛人工湖中1.0×108kg的水温度升高
4. （2022•铜仁市）全球汽车保有量在迅速增长，截止2011年，全球处于使用状态的汽车数量已突破10亿辆。设汽车的燃油为汽油，每辆汽车每年耗油约2.1t，若不计热量损失，这些燃料完全燃烧可供1×106kg的水温度升高 ℃；汽车内燃机的效率平均值取30%，如果能把内燃机的效率提高1%，全球每年可以节约 kg燃油，从而减小全球的碳排放，为环保作出贡献。[已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），汽油的热值为4.6×107J/kg]
【答案】23；1×1011。
【解析】（1）由题知，这些汽油完全燃烧放出的热量：
Q放＝mq＝2.1×103kg×4.6×107J/kg＝9.66×1010J；
由题知，不计热量损失，水吸收的热量为Q吸＝Q放＝9.66×1010J，
由Q吸＝cm△t可得水升高的温度：
△t＝＝＝23℃；
（2）每辆汽车做有用功所需燃油：2.1t×30%＝0.063t，
内燃机效率提高后为：30%+1%＝31%，
效率提高后每辆汽车每年所需燃油量：＝2t
每辆车每年节约燃油：2.1t﹣2t＝0.1t
全球每年节约燃油：1.0×109×0.1t＝1×108t＝1×1011kg。
5. （2021青海）某路灯的灯杆顶端有太阳能电池板和风车，风车转动带动发电机发电，它发电的原理是______现象。若太阳光辐射到该电池板的能量为2.7×107J，这与完全燃烧______kg焦炭放出的热量相当（焦炭的热值为3×107J/kg）。
【答案】 电磁感应 0.9
【解析】将闭合回路的一部分导线在磁场中做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流，这个现象叫电磁感应现象，发电机就是根据这个原理制成的。
由可知，焦炭的质量
6. （2022广东）班级厨艺展示活动中，用煤气炉烹饪食物主要是通过______（选填“做功”或“热传递”）的方式增大食物的内能；现场香气四溢属于_____现象，表明分子在不停地做无规则的运动。活动结束，剩余煤气的热值______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】 热传递 扩散 不变
【解析】用煤气炉烹饪食物时，煤气燃烧释放出来的热量主要通过热传递的方式给食物加热，使食物的内能增加。
现场香气四溢属于扩散现象，说明分子在不停的做无规则运动。
热值是燃料的一种特性，煤气燃烧一部分后，剩余煤气的种类没变，状态没变，则其热值不变。
7. （2022黑龙江绥化）某饮水机额定加热功率为500W，水箱容积为1L，在额定电压下将满箱水从75℃加热到95℃，用时210s，则水箱中的水吸收的热量是______J，该饮水机的效率是_______。
【答案】 80%
【解析】水箱中的水的质量是
水箱中的水吸收的热量是
消耗的电能为
该饮水机的效率是
8. （2021黑牡鸡朝鲜族）一台汽油机飞轮的转速为3600 r/min， 在1s内汽油机对外做了_______ 次功。如果汽油机在一段时间内消耗了 0.5kg汽油，若这些汽油完全燃烧，可放出热量______ J。汽油机用水作冷却液，是利用水的_______大的特点。（q汽油=4.6×107J/kg）
【答案】 30 比热容
【解析】四冲程汽油机的飞轮转速为
3600r/min=60r/s
即在1s内飞轮转60r，汽油机完成了120个冲程，对外做功30次。
这些汽油完全燃烧，可放出热量
水比热容大，其他条件相同情况下，可吸收更多的热量，冷却效果更好。
9．（2021内蒙古通辽）用液化气灶把1.5kg、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[已知c水＝4.2×103J/（kg•℃）]。
【答案】5.04×105；4×107。
【解析】（1）知道水的质量、水的比热容、水的初温和末温，利用吸热公式Q吸＝cm△t求水吸收的热量；
（2）知道燃烧液化气来加热水的热效率为60%，即Q吸＝Q放×60%，而Q放＝m液化气q，据此求需要液化气的热值。
解：（1）水吸收的热量：
Q吸＝c水m△t＝4.2×103J/（kg•℃）×1.5kg×（100℃﹣20℃）＝5.04×105J；
（2）由题知，Q吸＝Q放×60%＝m液化气q×60%，
液化气的热值：
q＝＝＝4×107J/kg。
【点评】本题考查了学生对吸热公式、燃料完全燃烧放出热量公式的掌握和运用，注意对效率公式的理解。
10. （2022江苏泰州）在“比较酒精和碎纸片燃烧时放出的热量”实验中
（1）由于燃料充分燃烧放出热量的多少不仅与燃料种类这一个因素有关，因此实验时必须控制酒精和碎纸片的______相等；实验中还需控制被加热的水的质量和初温均相同，以便于______；
（2）如图是小明安装好的实验装置，其中存在的错误是______；
（3）小华纠正了小明的错误，又组装了一套相同的实验装置，备好秒表，在两燃烧皿中分别加入准备好的酒精和碎纸片，读出水的初温后，进行如下操作：
①先点燃酒精，再点燃碎纸片；
②保证酒精和碎纸片燃烧时间相同，读取温度计的示数；
③待酒精和碎纸片充分燃烧结束，分别读取温度计的示数；
小红认为上述操作中，操作______是错误的，小明根据正确操作获得的数据，算出了燃料的热值，发现结果小于该燃料的实际热值，原因是______。
【答案】 （1）质量 根据温度计示数确定水吸收热量的多少 （2）温度计液泡没有浸没在水中 （3）① 燃烧过程中有热量损失
【解析】（1）燃料充分燃烧放出热量的多少还与燃料的质量有关，所以要控制质量相等。
根据，实验中还需控制被加热的水的质量和初温均相同，观察末态温度，末态温度高说明吸收热量多，反之，吸收热量少。
（2）使用温度计测量液体，应将温度计液泡完全浸没在液体中。
（3）应当同时点燃酒精和碎纸片，保证燃烧时间相同。
燃烧过程中有热量损失，水吸收的热量小于燃料燃烧放出的热量。
11．（2021四川攀枝花）英雄攀枝花，阳光康养地。攀枝花日照丰富，为了节约能源，攀枝花很多屋顶都安装了太阳能热水器。已知太阳能热水器储水箱内盛有100kg的水，在阳光照射下，水的温度升高了26℃，已知c水＝4.2×103J/（kg•℃）。求：
（1）水吸收的热量；
（2）这些热量相当于完全燃烧多少煤气放出的热量。（q煤气＝3.9×107J/m3）
【答案】（1）水吸收的热量为1.092×107J；
（2）这些热量相当于完全燃烧0.28kg煤气放出的热量。
【解析】（1）知道水的质量、温度升高值，根据吸热公式计算水吸收的热量；
（2）由题知，完全燃烧煤气放出的热量等于水吸收的热量，利用Q放＝mq计算需要完全燃烧多少煤气。
解（1）水吸收的热量：
Q吸＝c水m1△t＝4.2×103J/（kg•℃）×100kg×26℃＝1.092×107J；
（2）设完全燃烧煤气的质量为m2，
因为Q放＝Q吸＝m2q煤气，
所以完全燃烧煤气的体积：
V＝＝＝0.28m3。
12．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】知道水的质量、水的比热容和水的温度变化，根据Q吸=cm（t﹣t0）求出水吸收的热量；
知道酒精的热值和质量，根据Q放=mq求出酒精完全燃烧释放的热量；水吸收的热量和酒精完全燃烧放出热量的比值即为烧水的效率；根据1g100℃的水汽化成同温度的水蒸汽需要吸收的热量求出5g的水完全汽化成同温度水蒸气所需要吸收的热量。
（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（t﹣t0）=4.2×103J/（kg•℃）×0.1kg×（100℃﹣20℃）=3.36×104J；
（2）3g酒精完全燃烧释放的热量：
Q放=mq=3×10﹣3kg×3.0×107J/kg=9×104J；
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。
13.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）。已知水的比热容为4.2×103J/(kg.℃)，天然气的热值为3.2×107J/m3.求：（1）天然气完全燃烧放出的热量；（2）水吸收的热量；（3）该热水器工作的效率。
【答案】（1）3.2×107J；（2）1.26×107J；（3）39.38%.
【解析】（1）天然气完全燃烧放出的热量：
Q放=qv=3.2×107J/m3×1m3 =3.2×107J；
（2）水吸收的热量：
Q吸=cm△t
=4.2×103J/(kg.℃)×100kg×（50℃-20℃）
=1.26×107J；
则热水器工作效率：
η=Q吸/Q放×100%=1.26×107J/3.2×107J×100%≈39.38%
14. （2022广西贵港）某学校，需要把1000kg的水从20℃加热到80℃，[q天然气=4×107J/m3，c水=4.2×103J/（kg•℃）]求：
（1）这些水吸收的热量；
（2）若用天然气加热，不计热量损失，需要完全燃烧多少m3的天然气？
【答案】（1）2.52×108J；（2）6.3m3
【解析】（1）根据吸热的计算公式可得，这些水吸收的热量为
（2）由题意可知，不计热量损失，天然气完全燃烧放出的热量为
根据
可得，加热这些水所需要天热气的体积为
15. （2022广西桂林）用天然气灶烧水时，把质量为、初温为的水，加热到，此过程中天然气完全燃烧放出的热量为。已知水的比热容为。求：
（1）水吸收的热量是多少J？
（2）天然气灶烧水时的热效率是多少？
【答案】（1）；（2）20%
【解析】（1）水吸收的热量是
（2）天然气灶烧水时的热效率是
16. 某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10kg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2kg的煤，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），煤的热值为3×107J/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。
【答案】（1）6×107J；（2）2.52×106J；（3）4.2％。
【解析】（1）燃料完全燃烧产生的热量，直接利用Q总=mq，这个公式热值为J/kg，m是燃料的质量，单位是kg。Q放=m煤q=2kg×3×107J/kg=6×107J
（2）从图像分析知道经过6min时间加热，水的温度从20℃升高到80℃. 水的质量10kg，
水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）根据吸收热量公式得到
Q吸=cm水（t－t0）=4.2×103J/（kg·℃）×10kg×60℃=2.52×106J
（3）炉具的效率公式为η＝Q吸/ Q总，所以
η=Q吸/Q放=（2.52×106J/6×107J）×100％=4.2％
17. （2022•金昌）小华家里用的是天然气灶，他尝试估测该灶的效率。小华在水壶中加入4L水，水的初温是20℃，然后将水烧开，他观察天然气表发现此次烧水用了0.1m3天然气，天然气的热值为3.2×107J/m3，水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃），当地大气压为标准大气压。求：
（1）水吸收的热量Q吸（不计水的热量损失）；
（2）天然气完全燃烧放出的热量Q放；
（3）天然气灶的效率η。
【解析】（1）水的体积V水＝4L＝0.004m3；
水的质量为：m＝ρV水＝1.0×103kg/m3×0.004m3＝4kg；
在1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吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×4kg×（100℃﹣20℃）＝1.344×106J。
（2）天然气燃烧放出的热量为：Q放＝qV＝3.2×107J/m3×0.1m3＝3.2×106J。
（3）天然气灶的效率为：η＝＝＝42%。