專題23　內(nèi)能及利用（解析版）

第3章能量的轉(zhuǎn)化與守恒

專題23內(nèi)能及利用

類型一內(nèi)能......................................................................................................................................................2

類型二探究不同物質(zhì)的吸熱能力..................................................................................................................9

【方法歸納】

1.物體的內(nèi)能與溫度的關(guān)系

（1）當(dāng)物體在狀態(tài)不變時，溫度越高，內(nèi)能就越多；溫度越低，內(nèi)能越少。物體溫度降低時，分子熱

運(yùn)動減慢，內(nèi)能減少；溫度升高時，分子熱運(yùn)動加快，內(nèi)能增加。

（2）當(dāng)物體的狀態(tài)改變時，盡管溫度不變，但物體的內(nèi)能也會發(fā)生改變，如晶體熔化。

內(nèi)能具有不可測量性，即不能準(zhǔn)確地知道一個物體的內(nèi)能的具體數(shù)值。但我們可以比較同一物體在不

同狀態(tài)或不同溫度下的內(nèi)能大小。內(nèi)能和機(jī)械能是完全不同的兩種形式的能量，機(jī)械能與整個物體的機(jī)械

運(yùn)動情況有關(guān)，內(nèi)能與物體內(nèi)分子的熱運(yùn)動和分子之間的相互作用情況有關(guān)。

2.做功和熱傳遞

（1）熱傳遞發(fā)生的條件：物體之間或同一物體的不同部分之間存在溫度差。熱傳遞實(shí)質(zhì)上是內(nèi)能從高

溫物體(或同一物體的高溫部分)傳遞到低溫物體(或同一物體的低溫部分)。

（2）外界對物體做功，可以使物體的內(nèi)能增加。物體對外界做功，物體的內(nèi)能會減少。做功改變物體

內(nèi)能的實(shí)質(zhì)是其他形式的能量與物體內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過程。功可以用來量度內(nèi)能改變的多少。

3.應(yīng)用比熱容的思想與方法

（1）識別一個現(xiàn)象或應(yīng)用與水的比熱容大是否有關(guān)，要看一個關(guān)鍵點(diǎn)，即看水在升溫或降溫時是否發(fā)

生了物態(tài)變化，若發(fā)生了物態(tài)變化，則現(xiàn)象的發(fā)生或應(yīng)用就與水的比熱容大無關(guān)。

（2）自然風(fēng)的形成，是由于溫度高的位置空氣上升，其他地方冷空氣流向這里而形成風(fēng)，判斷風(fēng)向時，

應(yīng)先找出哪個位置含有的水分多，再比較溫度的變化大小，從而分析不同位置溫度的高低，最終判斷出風(fēng)

向。

4.熱量計(jì)算

（1）熟記兩個熱學(xué)計(jì)算公式：Q吸＝cm(t－t0)[或Q放＝cm(t0－t)]和Q放＝qm(或Q放＝qV)。

（2）計(jì)算過程中應(yīng)用的等量關(guān)系

熱平衡的前提是一個(或幾個)物體放出的熱量與另一個(或幾個)物體吸收的熱量相等。不計(jì)熱損失，

Q吸＝Q放。若考慮熱量散失，Q吸＝ηQ放。計(jì)算過程中，利用以上關(guān)系，可分步解答，也可列方程求解。

5.熱機(jī)的綜合計(jì)算

（1）由飛輪轉(zhuǎn)動的圈數(shù)確定燃?xì)庾龉Φ拇螖?shù)，這要求理解四沖程內(nèi)燃機(jī)工作時，一個工作循環(huán)飛輪轉(zhuǎn)

n

兩圈，而一個工作循環(huán)做功一次。因此，若飛輪轉(zhuǎn)動的圈數(shù)為n，則燃?xì)庾龉Φ拇螖?shù)為。

2

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（2）在熱機(jī)的計(jì)算中，常綜合考查固體壓強(qiáng)計(jì)算公式、功率計(jì)算公式(或功率推導(dǎo)式)、功的計(jì)算公式

和速度計(jì)算公式等。

6.探究不同物質(zhì)的吸熱能力

（1）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有兩種方案：一是讓相同質(zhì)量的不同物質(zhì)吸收相同的熱量，比較溫度變化的大小來比較

物質(zhì)吸熱的能力；另一種方法是讓相同質(zhì)量的不同物質(zhì)升高相同的溫度，比較吸收熱量的多少來比較物質(zhì)

吸熱的能力。

（2）實(shí)驗(yàn)方法：通過比較溫度的變化來比較物質(zhì)的吸熱本領(lǐng)，體現(xiàn)了轉(zhuǎn)換法；而控制質(zhì)量、加熱器等

其他條件相同，只改變物質(zhì)的種類進(jìn)行研究，用到的是控制變量法。

【?？碱}型】

類型一內(nèi)能

1.端午情濃，粽葉飄香。端午節(jié)那天，小明家里彌漫著粽子的清香。這一現(xiàn)象表明(D)

A．分子間存在引力B．分子間存在斥力

C．溫度越高分子運(yùn)動越慢D．分子在不停地做無規(guī)則的運(yùn)動

【解析】小明聞到了粽子的香味，說明粽子的香味分子不停地做無規(guī)則的運(yùn)動，擴(kuò)散到空氣中，被小

明聞到了。

2.如圖是古人鍛造鐵器的過程，關(guān)于改變物體內(nèi)能的方式，下列說法中正確的是(C)

A．加熱和鍛打?qū)儆跓醾鬟f，淬火屬于做功

B．加熱屬于熱傳遞，鍛打和淬火屬于做功

C．加熱和淬火屬于熱傳遞，鍛打?qū)儆谧龉?/p>

D．加熱和淬火屬于做功，鍛打?qū)儆跓醾鬟f

【解析】改變物體內(nèi)能有兩種方式：做功和熱傳遞。做功主要有摩擦生熱和壓縮氣體做功，做功實(shí)質(zhì)

是能量的轉(zhuǎn)化，熱傳遞實(shí)質(zhì)是內(nèi)能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或者是從一個物體的高溫部分傳到低溫

部分，其實(shí)質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)移。

用鐵錘鍛打工件，工件會發(fā)熱，屬于做功改變物體內(nèi)能；用火對鐵器加熱，鐵器從火中吸收熱量，把

鐵器放在水中淬火，鐵器向水中放熱，所以加熱和淬火屬于熱傳遞改變物體內(nèi)能，故C正確。

3.實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，加熱試管使水沸騰。對觀察到的現(xiàn)象分析正確的是(D)

A．玻璃管口冒出“白氣”是汽化成的水蒸氣

B．加熱使水升溫是通過做功的方式改變水的內(nèi)能

C．小葉輪的轉(zhuǎn)動說明永動機(jī)是可以實(shí)現(xiàn)的

D．小葉輪轉(zhuǎn)動，水的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為葉輪的機(jī)械能

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【解析】A、玻璃管口冒出的“白氣”，是水蒸氣上升遇冷液化形成的小水滴，故A錯誤；B、加熱使

水升溫是通過熱傳遞的方式改變水的內(nèi)能，故B錯誤；C、永動機(jī)違反了能量守恒定律，是不可能實(shí)現(xiàn)的，

故C錯誤；D、燃料燃燒的過程是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這種內(nèi)能傳遞給水，水沸騰汽化為水蒸氣，高溫的水

蒸氣可以驅(qū)動葉輪轉(zhuǎn)動，水蒸氣自身的溫度會降低，內(nèi)能會減少，轉(zhuǎn)化成了葉輪的機(jī)械能，故D正確。

4．晴天，幾位大學(xué)生在森林中迷路了，如圖所示(圖中虛線為空氣流動形成風(fēng)的路徑示意圖)。下面四

種利用風(fēng)向引導(dǎo)他們走出森林的說法中，正確的是(A)

A．森林吸熱，溫度升高較慢，空氣溫度低、密度大，地面空氣從森林流向外界，應(yīng)順風(fēng)走

B．土地吸熱，溫度升高較快，空氣溫度高、密度小，地面空氣從外界流向森林，應(yīng)順風(fēng)走

C．森林吸熱，溫度升高較慢，空氣溫度低、密度大，地面空氣從森林流向外界，應(yīng)迎風(fēng)走

D．土地吸熱，溫度升高較快，空氣溫度高、密度小，地面空氣從外界流向森林，應(yīng)迎風(fēng)走

【解析】森林的樹木和土壤中含有大量水，吸熱溫度升高較慢。白天森林內(nèi)部空氣溫度低密度大，森

林外部空氣溫度高密度小。因此，白天風(fēng)向是由森林內(nèi)部流向外部。

5.如圖所示的是海風(fēng)形成的示意圖，海風(fēng)形成的根本原因是：與海洋相比，陸地的(A)

A．比熱容較小，在相同日照條件下升溫較快，氣溫較高

B．比熱容較小，在相同日照條件下升溫較慢，氣溫較低

C．比熱容較大，在相同日照條件下升溫較快，氣溫較高

D．比熱容較大，在相同日照條件下升溫較慢，氣溫較低

【解析】c水>c泥土、沙石，白天，陸地和海水吸收相同的熱量，Δt海水<Δt陸地，熱空氣上升，風(fēng)從海洋吹向

陸地，形成海風(fēng)；而夜晚，陸地和海水放出相同的熱量，但c水大，Δt海水小，海面氣溫較高，空氣上升，

風(fēng)從陸地吹向海上，形成陸風(fēng)。

6.如圖是大夫山森林公園某白天的氣溫及園內(nèi)人工湖的水溫隨時間變化的圖線。據(jù)圖可以判斷(A)

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A．實(shí)線是氣溫圖線，虛線是水溫圖線，因?yàn)樗谋葻崛葺^大

B．實(shí)線是水溫圖線，虛線是氣溫圖線，因?yàn)樗谋葻崛葺^小

C．實(shí)線是水溫圖線，虛線是氣溫圖線，因?yàn)樗谋葻崛葺^大

D．實(shí)線是氣溫圖線，虛線是水溫圖線，因?yàn)樗谋葻崛葺^小

【解析】水和陸地在同樣吸放熱條件下，由于水的比熱容大，溫度變化小，因此溫度變化較小的虛線

是水溫的圖線。

7.水與酒精是我們?nèi)粘Ｉ钪凶畛Ｒ姷膬煞N物質(zhì)。下表列出了它們在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的部分物理特征數(shù)據(jù)，

請你參照這些特征分析：讓質(zhì)量及初溫都相等的水和酒精冷卻，待它們放出相等的熱量后再倒在一起混合。

下列哪個判斷是錯誤的(A)

物質(zhì)密度[kg/m3]比熱容[J/(kg·℃)]凝固點(diǎn)[℃]沸點(diǎn)[℃]

水1.0×1034.2×1030100

酒精0.8×1032.4×103－11778

A.在混合過程中，熱將從酒精傳遞給水

B．均勻混合后，混合液的凝固點(diǎn)將比水的凝固點(diǎn)低些

C．均勻混合后，混合液的密度將比水的密度小些

D．均勻混合后，混合液的比熱容將比水的比熱容小些

【解析】水的比熱容大于酒精的比熱容，因?yàn)镼放＝cmΔt，質(zhì)量m相同，放出的熱量相同，水比酒精

降低的溫度值小，因?yàn)槎叩某鯗叵嗤?，即水的末溫高，即：t水＞t酒精，所以熱從水傳到酒精，故A錯誤；

m

水的凝固點(diǎn)是0℃，摻入酒精后混合液的凝固點(diǎn)要低于0℃，凝固點(diǎn)降低，故B正確；根據(jù)公式ρ＝可知，

V

水和酒精混合后，混合液的密度將比水的密度小些，比酒精的密度大一些，故C正確；因?yàn)樗谋葻崛荽?/p>

于酒精的比熱容，水和酒精混合液的比熱容將比水的比熱容小些，比酒精的比熱容大一些，故D正確。

8.生活中許多現(xiàn)象都可以用我們所學(xué)的物理知識解釋，例如腌制鴨蛋使鹽進(jìn)入鴨蛋中是一種________現(xiàn)

象，燒水煮鴨蛋是利用__________的方式改變鴨蛋的內(nèi)能。

【答案】擴(kuò)散熱傳遞

【解析】鹽進(jìn)入鴨蛋是由于分子在永不停息地做無規(guī)則的運(yùn)動造成的，屬于擴(kuò)散現(xiàn)象.燒水煮鴨蛋，鴨

蛋從水中吸收熱量、溫度升高，利用了熱傳遞的方式改變鴨蛋的內(nèi)能。

9.目前我國研發(fā)一款以壓縮空氣為動力的環(huán)保車。汽車使用前需要壓縮存儲氣體，這一過程通過

________的方式使氣體內(nèi)能增加；開動時，釋放的氣體推動發(fā)動機(jī)，將氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為________能；此

車緊急剎車時，剎車片和輪胎都變熱，汽車的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為________能。

【答案】做功機(jī)械內(nèi)

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【解析】汽車使用前需要壓縮儲存氣體，壓縮氣體做功，物體內(nèi)能會增加。開動時，釋放的氣體推動

發(fā)動機(jī)，將氣體的內(nèi)能又轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；

此車緊急剎車時，剎車片和輪胎都變熱，汽車的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

10.如圖，“冰壺”是一項(xiàng)體育運(yùn)動，冰壺出手后能繼續(xù)運(yùn)動是因?yàn)楸鶋豞___________；為了減小冰壺受

到的阻力，運(yùn)動員需要不停地刷冰，使冰層表面發(fā)生________(填物態(tài)變化名稱)而產(chǎn)生水，這是通過________

方式來改變表層冰的內(nèi)能。

【答案】具有慣性熔化做功

【解析】物體具有的保持運(yùn)動狀態(tài)不變的性質(zhì)的慣性；物質(zhì)從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)叫熔化，從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)

叫凝固。

冰壺由于具有慣性，所以能在冰面繼續(xù)滑行?？朔Σ磷龉?，消耗機(jī)械能轉(zhuǎn)化為冰的內(nèi)能，冰的內(nèi)能

增加，熔化成薄薄的一層水；是通過做功的方式改變冰的內(nèi)能。

11.我國許多城市中建有大型綠地，綠地中的人工湖具有“吸熱”功能，盛夏季節(jié)能大大減弱周圍地區(qū)的“熱

島效應(yīng)”。某人工湖湖水的質(zhì)量為1.0×107kg。若水溫平均升高0.8℃，則湖水吸收的熱量為________J，若

這些熱量被等質(zhì)量的砂石吸收(c水＞c砂石)，則砂石升高的溫度________(填“大于”“等于”或“小于”)0.8℃。[c

3

水＝4.2×10J/(kg·℃)]

【答案】3.36×1010；大于

【解析】第1空直接運(yùn)用熱量計(jì)算公式求湖水吸收的熱量；第2空可利用熱量計(jì)算公式的變形式，比

較砂石和水升高的溫度。

（1）湖水吸收的熱量：Q=cm△t=4.2×103J/（kg?℃）×1.0×107kg×0.8℃=3.36×1010J；

（2）由題知，水和沙石的質(zhì)量m相同，吸收的熱量相同，因?yàn)镼吸=cm△t，c砂石＜c水，所以△t砂石＞△t

水=0.8℃，即吸收相同的熱量，砂石升高的溫度將大于0.8℃。

12.汽油機(jī)作為汽車的“心臟”，在壓縮沖程結(jié)束時，火花塞產(chǎn)生電火花，使燃料猛烈地燃燒，將________

能轉(zhuǎn)化成________能。一輛汽車一年行駛?cè)f公里，消耗汽油2t，這些汽油完全燃燒放出____________J的

7

熱量。(q汽油＝4.6×10J/kg)

【答案】化學(xué)；內(nèi)；9.2×1010

【點(diǎn)撥】內(nèi)燃機(jī)的一個工作循環(huán)包括吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程，壓縮沖程結(jié)束時，火花塞產(chǎn)

生電火花，使燃料猛烈地燃燒將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，其中壓縮沖程將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能；2t汽油完全燃燒

3710

放出的熱量：Q放＝m汽油q汽油＝2×10kg×4.6×10J/kg＝9.2×10J。

13.如圖表示汽油機(jī)的________沖程。完全燃燒0.1kg的汽油，放出熱量為__________J，如果這些熱量

73

全部被質(zhì)量為100kg、初溫為20℃的水吸收，能使水的溫度升高_(dá)_______。[q汽油＝4.62×10J/kg，c水＝4.2×10

J/(kg·℃)]

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【答案】做功；4.62×106；11℃

【點(diǎn)撥】由圖可知，此時兩氣門關(guān)閉，活塞由上向下運(yùn)動，是汽油機(jī)的做功沖程；完全燃燒0.1kg汽

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油放出的熱量為Q＝m汽油q汽油＝0.1kg×4.62×10J/kg＝4.62×10J；水的溫度升高

Q4.62×106J

Δt＝＝＝11℃。

c水m水4.2×103J/（kg·℃）×100kg

14.小強(qiáng)家住市中心，奶奶嫌城市夏天太熱而住在鄉(xiāng)下，這激發(fā)了他探究城鄉(xiāng)溫差的原因。某星期天，

他請全班同學(xué)分別到選定的地點(diǎn)，于中午同一時刻測出各測試點(diǎn)的氣溫，以此繪制出圖示的“溫度—區(qū)域”坐

標(biāo)圖。

(1)圖中氣溫最低的區(qū)域是________，簡析該區(qū)域氣溫低的主要原因：__________________。

(2)請?zhí)岢鲆环N降低市中心環(huán)境氣溫的方法：____________。

【答案】(1)農(nóng)田水多且水的比熱容大(2)增大綠化面積

【解析】（1）由圖可以看出圖中氣溫最低的區(qū)域是農(nóng)田；原因是水多，水的比熱容又大，相同質(zhì)量的

水和沙石比較，吸收相同的熱量，水的溫度升高的少，使該區(qū)域氣溫較低；

（2）降低市中心環(huán)境氣溫的辦法：增大綠化面積。

15.某浴池用地下溫泉水，浴池中水的體積是40m3，初溫是85℃，當(dāng)水溫降到45℃時可供洗浴使用。

溫泉水的密度約為1.0×103kg/m3，溫泉水的比熱容約為4.2×103J/(kg·℃)。試求：

(1)浴池中溫泉水的質(zhì)量是多少？

(2)當(dāng)浴池中的溫泉水從85℃降到45℃時，放出的熱量是多少？

【解析】利用密度公式變形計(jì)算m；由溫泉水的質(zhì)量，再根據(jù)Q＝cmΔt求放出的熱量

解：(1)水的質(zhì)量m＝ρV＝1.0×103kg/m3×40m3＝4×104kg。

(2)放出的熱量Q＝cmΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×4×104kg×(85℃－45℃)＝6.72×109J。

16.在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，用爐子將10kg的水從20℃加熱至沸騰，燃燒了0.5kg的焦炭，已知水的比

熱容為4.2×103J/(kg·℃)，焦炭的熱值為3.0×107J/kg。求：

(1)水吸收的熱量；

(2)0.5kg焦炭完全燃燒釋放的熱量；

(3)爐子燒水的效率。

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【解析】（1）知道水的質(zhì)量、水的比熱容和水的溫度變化，根據(jù)Q吸=cm（t-t0）求出水吸收的熱量；

（2）知道焦炭的熱值和質(zhì)量，根據(jù)Q放=mq求出焦炭完全燃燒釋放的熱量；

（3）水吸收的熱量和焦炭完全燃燒放出熱量的比值即為爐子燒水的效率。

36

解：(1)由熱量計(jì)算公式，得：Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×10J/(kg·℃)×10kg×(100℃－20℃)＝3.36×10J。

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(2)0.5kg焦炭完全燃燒釋放的熱量：Q放＝m1q＝0.5kg×3.0×10J/kg＝1.5×10J。

Q吸3.36×106J

(3)0爐子燒水的效率：η＝×100%＝×100%＝22.4%。

Q放1.5×107J

17.某單缸四沖程汽油機(jī)的汽缸活塞面積為30cm2，一個沖程活塞在汽缸中移動的距離是50mm，滿負(fù)

荷工作時做功沖程的平均壓強(qiáng)為9.0×105Pa，飛輪1min轉(zhuǎn)動1800周，當(dāng)汽油機(jī)滿負(fù)荷工作時(不計(jì)摩擦)，

求：

(1)做功沖程燃?xì)鈱钊钠骄鶋毫Γ?/p>

(2)一個做功沖程中燃?xì)鈱钊龅墓Γ?/p>

(3)汽油機(jī)的功率。

【解析】（1）知道燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)和活塞的面積，根據(jù)p=F/S求出做功沖程中燃?xì)鈱钊钠骄鶋毫Γ?/p>

（2）知道活塞在氣缸中移動的距離，根據(jù)W=Fs求出一個做功沖程燃?xì)鈱钊龅墓Α?/p>

（3）飛輪（曲軸）每轉(zhuǎn)兩圈對外做功一次，計(jì)算出飛輪轉(zhuǎn)動1800周對外做功的次數(shù)，已經(jīng)計(jì)算出一

個做功沖程燃?xì)鈱钊龅墓?，從而可以?jì)算出燃?xì)鈱钊龅目偣?，又知道做功的時間，可利用公式

P=W/t計(jì)算出汽油機(jī)的功率。

解：(1)平均壓力：F＝pS＝9.0×105Pa×30×10－4m2＝2700N。

(2)一個做功沖程燃?xì)鈱钊龅墓Γ篧＝Fs＝2700N×50×10－3m＝135J。

1800

(3)汽油機(jī)1min做功的次數(shù)：n＝次＝900次，1min總共做的功：W總＝135J×900＝121500J，汽

2

W總121500J

油機(jī)的功率：P＝＝＝2025W。

t60s

18.我國自主研制的某型新一代戰(zhàn)斗機(jī)，它具備超音速巡航、電磁隱身、超機(jī)動性、超視距攻擊等優(yōu)異

性能，該飛機(jī)最大起飛質(zhì)量為37t，最大飛行高度達(dá)20000m，最大航行速度達(dá)2.5倍聲速(合3060km/h)，

最大載油量為10t，飛機(jī)航行時所受阻力的大小與速度的關(guān)系見下表：

速度v/(m/s)100200300400500

阻力f/N0.3×1041.2×1042.7×1044.8×1047.5×104

已知飛機(jī)發(fā)動機(jī)燃油完全燃燒的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是40%，飛機(jī)使用的航空燃油的熱值為5×107

J/kg。求：

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(1)飛機(jī)發(fā)動機(jī)完全燃燒10t燃油獲得的能量是多少焦？

(2)當(dāng)飛機(jī)以400m/s的速度巡航時，飛機(jī)發(fā)動機(jī)的輸出功率是多少千瓦？

(3)若在飛機(jī)油箱中加滿燃油，并且以500m/s的速度巡航時，飛機(jī)的最大航程約是多少千米？

【解析】（1）已知燃油的質(zhì)量，根據(jù)Q=mq求出放出的熱量；

（2）根據(jù)表中提供的數(shù)據(jù)，利用P=W/t=Fs/t=Fv可求得飛機(jī)發(fā)動機(jī)的輸出功率是多少千瓦；

（3）已知飛機(jī)發(fā)動機(jī)燃油完全燃燒的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是40%，求得機(jī)械能，從表中查到500m/s

時的阻力，利用W=fs可求得飛機(jī)的最大航程。

解：(1)燃油完全燃燒放出的熱量：Q＝mq＝104kg×5×107J/kg＝5×1011J。

(2)由表中數(shù)據(jù)可知，飛機(jī)以400m/s的速度巡航時，所受阻力為4.8×104N，由于勻速巡航，

則阻力等于動力，故動力為4.8×104N，

WFs

則飛機(jī)發(fā)動機(jī)的輸出功率：P＝＝＝Fv＝4.8×104N×400m/s＝1.92×107W＝1.92×104kW。

tt

(3)已知飛機(jī)發(fā)動機(jī)燃油完全燃燒的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是40%，有用功：W有＝40%×Q＝

40%×5×1011J＝2×1011J。根據(jù)表格查出速度為500m/s時的阻力為7.5×104N，故此時動力為7.5×104N，則：

W有2×1011J

s＝＝≈2.7×106m＝2.7×103km。

F′7.5×104N

19.一臺內(nèi)燃機(jī)運(yùn)動時各種能量損耗大致為：汽缸散熱損失占20%，廢氣帶走的能量占35%，摩擦等機(jī)

械損耗占15%，其余為輸出的有用功。求：

(1)它的機(jī)械效率為多少？

(2)若它在一個工作循環(huán)中消耗了10g汽油(熱值為4.6×107J/kg)，這些汽油完全燃燒放出的熱量是多少？

(3)輸出的有用機(jī)械能為多少？

【解析】（1）熱機(jī)是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器。熱機(jī)的效率是有效利用的能量與燃料完全燃燒產(chǎn)生

的能量之比。用來做有用功的那部分能量與氣缸散熱損失的能量、廢氣帶走的能量、摩擦等機(jī)械損耗的能

量之和等于燃料燃燒釋放的能量。

（2）根據(jù)燃料完全燃燒放熱公式Q放=qm計(jì)算完全燃燒2kg柴油能放出的熱量；

（3）已經(jīng)計(jì)算出了內(nèi)燃機(jī)的效率，可利用熱效率的公式變形W有=η×Q放計(jì)算出有用功。

解：(1)各種能量損耗的總和是：20%＋35%＋15%＝70%，所以它的機(jī)械效率為：η＝100%－70%＝

30%。

77－35

(2)q＝4.6×10J/kg，完全燃燒10g汽油放出的熱量為：Q放＝qm＝4.6×10J/kg×10×10kg＝4.6×10J。

W有

55

(3)由η＝得，該內(nèi)燃機(jī)對外做的有用功為：W有＝η×Q放＝30%×4.6×10J＝1.38×10J。

Q放

20．國產(chǎn)165型單缸四沖程汽油機(jī)的汽缸活塞直徑為65mm，活塞沖程長55mm，滿負(fù)荷工作時做功

第8頁共11頁.

沖程燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)為9.58×105Pa，飛輪的轉(zhuǎn)速是1500r/min。

(1)求這種汽油機(jī)滿負(fù)荷工作時做功的功率(不計(jì)摩擦損失)；

(2)如果滿負(fù)荷工作時每分鐘消耗15g汽油，這種汽油機(jī)把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是多少？(汽油的熱

值為4.6×107J/kg)

【解析】（1）因?yàn)闊釞C(jī)工作時的壓力和燃?xì)獾膲簭?qiáng)和活塞的面積有關(guān)，做功的多少和燃?xì)獾钠骄鶋毫?/p>

和做功的距離有關(guān)，所以根據(jù)直徑求出活塞面積，再根據(jù)壓強(qiáng)求出活塞上的壓力，根據(jù)活塞沖程長度求出

活塞運(yùn)動一次所做的功；又因飛輪轉(zhuǎn)動兩轉(zhuǎn)，活塞對外做功一次，所以根據(jù)飛輪的轉(zhuǎn)速可求汽油機(jī)1s做功

的次數(shù)，即可求出汽油機(jī)的功率。

（2）根據(jù)功率求出汽油機(jī)1min做的功與對應(yīng)的時間內(nèi)燃料完全燃燒放出的熱量之比即可求出效率。

解：(1)汽油機(jī)的轉(zhuǎn)速為n＝1500r/min＝25r/s，汽油機(jī)1s內(nèi)做的功W＝npSL/2＝25×9.58×105

Pa×3.14×(65×10－3/2)2m2×55×10－3m×0.5＝2.2×103J，則汽油機(jī)的功率P＝2.2×103W。

（2）汽油機(jī)的效率η=W/Q=Pt/mq=2200W×60s/(15×10?3kg×4.6×107J/Kg)=19%。

21．一輛小轎車，質(zhì)量為1.8t，車輪與地面總接觸面積為1000cm2，小轎車發(fā)動機(jī)的效率是20%，它

在平直公路上勻速行駛時的牽引力為644N(空氣阻力不計(jì)，汽油熱值q＝4.6×107J/kg，g＝10N/kg)。求：

(1)該小轎車靜止時對水平地面的壓強(qiáng)；

(2)該小轎車在平直公路上勻速行駛100km消耗汽油的質(zhì)量。

【解析】（1）利用G=mg求出汽車的重力，汽車靜止時對路面的壓力和自身的重力相等，根據(jù)壓強(qiáng)公

式求出對地面的壓強(qiáng)；

（2）利用W=Fs求出牽引力做的功，即為有用功，根據(jù)η=W有/W總求出總功，再根據(jù)Q放=W總、Q放=mq

可求汽油的質(zhì)量。

解：(1)小轎車靜止時對水平地面的壓力：F＝G＝mg＝1.8×103kg×10N/kg＝1.8×104N，

F1.8×104N

該小轎車靜止時對水平地面的壓強(qiáng)：p＝＝＝1.8×105Pa；

S1000×10－4m2

37

(2)牽引力做的有用功：W有＝F牽s＝644N×100×10m＝6.44×10J，

W有W有6.44×107J

8

由η＝可得總功：W總＝＝＝3.22×10J，

W總η20%

Q放3.22×108J

8

由題意知，Q放＝W總＝3.22×10J，由Q放＝mq可得，汽油的質(zhì)量：m汽油＝＝＝7kg。

q4.6×107J/kg

類型二探究不同物質(zhì)的吸熱能力

1．為研究不同物質(zhì)的吸熱能力，某同學(xué)用兩個完全相同的酒精燈，分別給質(zhì)量和初溫都相同的甲、乙

兩種液體同時加熱，分別記錄加熱時間和升高的溫度，根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)作出了兩種液體的溫度隨時間變化

第9頁共11頁.

的圖象，如圖所示。

(1)根據(jù)圖象，某同學(xué)認(rèn)為：“加熱相同的時間時，甲升高的溫度多一些，這說明甲吸收的熱量多一

些?！边@位同學(xué)的判斷是否正確？請說明理由。

(2)要使甲、乙升高相同的溫度，應(yīng)給________加熱更長的時間，這說明________的吸熱能力強(qiáng)些。

(3)如果已知甲的比熱容是1.8×103J/(kg·℃)，則乙的比熱容是________J/(kg·℃)。

【答案】(1)不正確；因?yàn)橥耆嗤木凭珶?，加熱相同的時間，放出的熱量相等，則甲、乙液體吸收

的熱量相等。（2）乙乙（3）2.4×103

【解析】酒精燈的規(guī)格完全相同，故加熱相同的時間，提供的熱量相同。

運(yùn)用公式Q＝cmΔt的變形，求物質(zhì)的比熱容。給甲、乙加熱相同時間時，c甲m甲Δt甲＝c乙m乙Δt乙，則

c甲Δt甲4

33

c乙＝，假設(shè)加熱4min，則乙的比熱容為c乙＝1.8×10J/(kg·℃)×＝2.4×10J/(kg·℃)。

Δt乙3

2．在比較水和煤油比熱容大小的實(shí)驗(yàn)中，小明取了兩只相同的燒杯，且在燒杯里分別裝入質(zhì)量和初溫

都相同的水和煤油。他用兩個完全相同的“熱得快”給它們加熱，并記錄得到了下表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，請你

回答下列問題：

(1)小明給水和煤油加熱，選用兩個同樣的“熱得快”的目的是__________________________________

_________；

(