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14. ★★ 在南方的农村，人们通常用砖砌成炉灶烧柴来加热水(如图甲)，小明同学将这些普通的炉灶壁改装成装水的容器(如图乙)，这样在给水壶内的水加热的同时，也加热了炉灶壁内的水。下列说法正确的是 (
A.改装后燃料燃烧得更充分
B.改装后提高了炉灶的加热效率
C.改装后减小了水的比热容
D.改装后提高了燃料的热值
B
)A.改装后燃料燃烧得更充分
B.改装后提高了炉灶的加热效率
C.改装后减小了水的比热容
D.改装后提高了燃料的热值
答案
14. B 解析:AB. 由题意可知,将这些普通的炉灶壁改装成装水的容器,在给壶内水加热的同时,还可将炉壁内的水加热,减少了热量的损失,提高了炉子的加热效率,但对燃料的充分燃烧没有影响,故 A 错误,B 正确;C. 比热容是物质的性质,与质量、温度无关,与物质的状态有关,所以改装后水的比热容不变,故 C 错误;D. 热值是燃料的特性,只与燃料的种类有关,所以燃料的热值不变,故 D 错误。故选 B。
15. ★★ | 物理观念 汽油发动机工作时，汽油必须和吸进的空气成适当比例，才能形成可以有效燃烧的混合气，这就是空燃比（可燃混合气中空气质量与燃油质量之比），某总排量为2.0 L发动机的空燃比为22：1，混合燃气的密度为1.5 kg/m³，则发动机做一次功，燃料完全燃烧产生的热量为
6 000
J，该四冲程发动机曲轴每分钟转速为3 000转时，此时汽车输出的机械功率为50 kW，此时该发动机的效率是33.3
%（结果保留一位小数）。（已知汽油的热值为4.6×10⁷ J/kg）答案
15. 6 000 33.3 解析:一个工作循环吸入混合物的质量为 m=ρV=1.5 kg/m³×2×10^-3 m³=3×10^-3 kg,则一个工作循环吸入汽油的质量为 m汽油= 1/(22+1) ×3×10^-3 kg= 3/23 ×10^-3 kg,则发动机做一次功,燃料完全燃烧产生的热量为 Q=m汽油$q= 3/23 ×10^-3 kg×4.6×10^7 J/kg=6 000 J;$汽油机一个工作循环飞轮转2圈,对外做功一次。该四冲程发动机曲轴每分钟转速为3 000转时,则每秒转 50 圈,对外做功 25 次,则1 s 内汽油燃烧释放的热量为 Q放$=25Q=25×6 000 J=1.5×10^5 J,$发动机1 s 内做功为$ W=Pt=50 000 W×1 s=5×10^4 J,$所以此时该发动机的效率为 η= W/Q放$ ×100%= 5×10^4 J / 1.5×10^5 J ×100%≈33.3%$。
16. 小明同学在暑期实践活动中对家中新装燃气热水器(如图)耗能进行测试,在查看热水器铭牌时,开始小明同学对容量15 L的含义不理解。后来上网查询得知——燃气热水器的容量,是指燃气热水器在将自来水加热,水温上升一个定值($\Delta t=25°\mathrm{C}$)时1 min内的出水体积。假如小明每次洗淋浴时平均出水时间为4 min,出水量和水温升高设定也与查询的一致。水的比热容为$4.2×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}·°\mathrm{C})$,天然气的热值约为$4×10^7\ \mathrm{J}/\mathrm{m}^3$。求: ＞＞ P114 专题32
(1)小明洗一次淋浴消耗水的质量是多少?
(2)小明洗一次淋浴,水温升高到设定温度要吸收的热量为多少?
(3)每次淋浴平均花费的燃气费是多少?(居民用气价格为2.80 元/$\mathrm{m}^3$)
(4)小明洗一次淋浴消耗的天然气,可以让某款平均阻力为1 000 N的天然气出租车水平匀速行驶多远距离?(出租车热机效率按40%计算)
＞＞ 根据诊断结果,请完成对应的练习
(1)小明洗一次淋浴消耗水的质量是多少?
(2)小明洗一次淋浴,水温升高到设定温度要吸收的热量为多少?
(3)每次淋浴平均花费的燃气费是多少?(居民用气价格为2.80 元/$\mathrm{m}^3$)
(4)小明洗一次淋浴消耗的天然气,可以让某款平均阻力为1 000 N的天然气出租车水平匀速行驶多远距离?(出租车热机效率按40%计算)
＞＞ 根据诊断结果,请完成对应的练习
答案
$16. (1)60 kg (2)6.3×10^6 J (3)0.588 $元 (4)3 360 m
解析:(1)洗澡共消耗水的体积为 V = 15 L/min×4 min = 60 L = 0.06 m³,
由ρ=m/V得,小明洗一次淋浴消耗水的质量是$ m=ρV=1×10^3 kg/m³×0.06 m³=60 kg$。
(2)水吸收的热量 Q吸$=cmΔt=4.2×10^3 J/(kg·℃)×60 kg×25 ℃=6.3×10^6 J$。
(3)由η= Q吸/Q放 ×100%得,每次淋浴天然气释放的热量为 Q放= Q吸$/η = 6.3×10^6 J /75% =8.4×10^6 J,$
由 Q放 = mq 得,每次淋浴消耗的天然气的质量为 m'= Q放$/q = 8.4×10^6 J / 4×10^7 J/m³ =0.21 m³,$
每次淋浴花费 0.21 m³×2.80 元/m³=0.588 元。
(4)水平匀速行驶时,由二力平衡可知,出租车受到的牵引力 F=f=1 000 N,
由η'= W有用/Q放 ×100%得,燃气释放的热量用于出租车做的有用功为 W有用=Q放$η'=8.4×10^6 J×40%=3.36×10^6 J,$
由 W有用 = Fs 得,出租车水平匀速行驶的距离为 s= W有用$/F = 3.36×10^6 J / 1 000 N =3 360 m$。
解析:(1)洗澡共消耗水的体积为 V = 15 L/min×4 min = 60 L = 0.06 m³,
由ρ=m/V得,小明洗一次淋浴消耗水的质量是$ m=ρV=1×10^3 kg/m³×0.06 m³=60 kg$。
(2)水吸收的热量 Q吸$=cmΔt=4.2×10^3 J/(kg·℃)×60 kg×25 ℃=6.3×10^6 J$。
(3)由η= Q吸/Q放 ×100%得,每次淋浴天然气释放的热量为 Q放= Q吸$/η = 6.3×10^6 J /75% =8.4×10^6 J,$
由 Q放 = mq 得,每次淋浴消耗的天然气的质量为 m'= Q放$/q = 8.4×10^6 J / 4×10^7 J/m³ =0.21 m³,$
每次淋浴花费 0.21 m³×2.80 元/m³=0.588 元。
(4)水平匀速行驶时,由二力平衡可知,出租车受到的牵引力 F=f=1 000 N,
由η'= W有用/Q放 ×100%得,燃气释放的热量用于出租车做的有用功为 W有用=Q放$η'=8.4×10^6 J×40%=3.36×10^6 J,$
由 W有用 = Fs 得,出租车水平匀速行驶的距离为 s= W有用$/F = 3.36×10^6 J / 1 000 N =3 360 m$。
