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7. 出于对安全和环保的考虑，市政府为喜爱户外烧烤的市民提供了专门的场所. 烧烤的主要燃料是木炭.
(1)84g 的木炭完全燃烧放出多少热量？
(2)如果这些热量全部被水吸收，则能使初温为$20°C$、质量为17kg的水温度升高多少？$[c_{水}=4.2×10^{3}J/(kg·°C),q_{木炭}=3.4×10^{7}J/kg]$
(1)84g 的木炭完全燃烧放出多少热量？
(2)如果这些热量全部被水吸收，则能使初温为$20°C$、质量为17kg的水温度升高多少？$[c_{水}=4.2×10^{3}J/(kg·°C),q_{木炭}=3.4×10^{7}J/kg]$
答案
7.解:(1)84g 的木炭完全燃烧放出的热量 $Q_{放}=m_{木炭}q_{木炭}=0.084kg×3.4×10^{7}J/kg=2.856×10^{6}J.$
(2)$Q_{吸}=Q_{放}=2.856×10^{6}J$,
由 $Q_{吸}=cm\Delta t$ 可得水的温度升高
$\Delta t=\frac{Q_{吸}}{c_{水}m_{水}}=\frac{2.856×10^{6}J}{4.2×10^{3}J/(kg·℃)×17kg}=40℃.$
(2)$Q_{吸}=Q_{放}=2.856×10^{6}J$,
由 $Q_{吸}=cm\Delta t$ 可得水的温度升高
$\Delta t=\frac{Q_{吸}}{c_{水}m_{水}}=\frac{2.856×10^{6}J}{4.2×10^{3}J/(kg·℃)×17kg}=40℃.$
解析
【分析】
要解决这道题，需分两步计算：第一步，利用燃料完全燃烧放热公式计算木炭放出的热量，注意将木炭质量单位从g换算为kg；第二步，根据热量全部被水吸收的条件，结合水的吸热公式变形求出水升高的温度，代入对应数值计算即可。
【解析】
解：(1) 单位换算：$ m_{木炭}=84g=0.084kg $
根据燃料完全燃烧放热公式 $ Q_{放}=m_{木炭}q_{木炭} $，代入数据得：
$ Q_{放}=0.084kg×3.4×10^7J/kg=2.856×10^6J $
(2) 由题意知，热量全部被水吸收，故 $ Q_{吸}=Q_{放}=2.856×10^6J $
根据水的吸热公式 $ Q_{吸}=c_{水}m_{水}\Delta t $，变形得温度升高量：
$ \Delta t=\frac{Q_{吸}}{c_{水}m_{水}}=\frac{2.856×10^6J}{4.2×10^3J/(kg·℃)×17kg}=40℃ $
【答案】
(1) $ 2.856×10^6J $；(2) $ 40℃ $
【知识点】
燃料的热值、热量的计算
【点评】
本题考查热学中燃料放热公式和吸热公式的基本应用，属于基础计算题，解题关键是牢记公式、注意单位换算，是初中物理热学部分的常规题型。
【难度系数】
0.8
要解决这道题，需分两步计算：第一步，利用燃料完全燃烧放热公式计算木炭放出的热量，注意将木炭质量单位从g换算为kg；第二步，根据热量全部被水吸收的条件，结合水的吸热公式变形求出水升高的温度，代入对应数值计算即可。
【解析】
解：(1) 单位换算：$ m_{木炭}=84g=0.084kg $
根据燃料完全燃烧放热公式 $ Q_{放}=m_{木炭}q_{木炭} $，代入数据得：
$ Q_{放}=0.084kg×3.4×10^7J/kg=2.856×10^6J $
(2) 由题意知，热量全部被水吸收，故 $ Q_{吸}=Q_{放}=2.856×10^6J $
根据水的吸热公式 $ Q_{吸}=c_{水}m_{水}\Delta t $，变形得温度升高量：
$ \Delta t=\frac{Q_{吸}}{c_{水}m_{水}}=\frac{2.856×10^6J}{4.2×10^3J/(kg·℃)×17kg}=40℃ $
【答案】
(1) $ 2.856×10^6J $；(2) $ 40℃ $
【知识点】
燃料的热值、热量的计算
【点评】
本题考查热学中燃料放热公式和吸热公式的基本应用，属于基础计算题，解题关键是牢记公式、注意单位换算，是初中物理热学部分的常规题型。
【难度系数】
0.8
8.大量农作物秸秆在田间被随意焚烧不仅造成资源浪费、环境污染，而且极易引发火灾.为解决这一问题，现已研制出利用秸秆生产的节能环保型燃料——秆浆煤.若燃烧秆浆煤(热值$q=2.4×10^{7}J/kg$)可以使$50kg$、$20°C$的水温度升高到$80°C$.求:$[c_{水}=4.2×10^{3}J/(kg·°C)]$
(1)水吸收的热量.
(2)如果秆浆煤完全燃烧释放的热量有$30\%$被水吸收，需要秆浆煤的质量.
(1)水吸收的热量.
(2)如果秆浆煤完全燃烧释放的热量有$30\%$被水吸收，需要秆浆煤的质量.
答案
8.解:(1)水吸收的热量
$Q_{吸}=c_{水}m(t-t_{0})=4.2×10^{3}J/(kg·℃)×50kg×(80℃-20℃)=1.26×10^{7}J.$
(2)由 $\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%$ 可得秆浆煤完全燃烧放出的热量
$Q_{放}=\frac{Q_{吸}}{30\%}=\frac{1.26×10^{7}J}{30\%}=4.2×10^{7}J$,
由 $Q_{放}=mq$ 得需要秆浆煤的质量
$m'=\frac{Q_{放}}{q}=\frac{4.2×10^{7}J}{2.4×10^{7}J/kg}=1.75kg.$
$Q_{吸}=c_{水}m(t-t_{0})=4.2×10^{3}J/(kg·℃)×50kg×(80℃-20℃)=1.26×10^{7}J.$
(2)由 $\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%$ 可得秆浆煤完全燃烧放出的热量
$Q_{放}=\frac{Q_{吸}}{30\%}=\frac{1.26×10^{7}J}{30\%}=4.2×10^{7}J$,
由 $Q_{放}=mq$ 得需要秆浆煤的质量
$m'=\frac{Q_{放}}{q}=\frac{4.2×10^{7}J}{2.4×10^{7}J/kg}=1.75kg.$
解析
【分析】
本题为热学基础计算题，解题思路分两步：①计算水吸收的热量，利用吸热公式$Q_{吸}=c_{水}m(t-t_{0})$，代入已知的水的比热容、质量、初温和末温即可求解；②根据热效率公式$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}$先求出秆浆煤完全燃烧需放出的总热量$Q_{放}$，再利用燃料放热公式$Q_{放}=mq$变形，计算所需秆浆煤的质量。
【解析】
解：(1) 水吸收的热量：
$Q_{吸}=c_{水}m(t-t_{0})=4.2×10^{3}J/(kg·℃)×50kg×(80℃-20℃)=1.26×10^{7}J.$
(2) 由 $\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%$ 可得秆浆煤完全燃烧放出的热量：
$Q_{放}=\frac{Q_{吸}}{30\%}=\frac{1.26×10^{7}J}{0.3}=4.2×10^{7}J,$
由 $Q_{放}=m'q$ 得需要秆浆煤的质量：
$m'=\frac{Q_{放}}{q}=\frac{4.2×10^{7}J}{2.4×10^{7}J/kg}=1.75kg.$
【答案】
(1) 水吸收的热量为$1.26×10^{7}J$；(2) 需要秆浆煤的质量为$1.75kg$。
【知识点】
热量的计算、热效率的应用、燃料热值的计算
【点评】
本题结合实际场景考查热学核心公式的应用，属于初中热学基础题型，注重公式的理解与变形运用，能帮助学生巩固热学基础，难度适中。
【难度系数】
0.6
本题为热学基础计算题，解题思路分两步：①计算水吸收的热量，利用吸热公式$Q_{吸}=c_{水}m(t-t_{0})$，代入已知的水的比热容、质量、初温和末温即可求解；②根据热效率公式$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}$先求出秆浆煤完全燃烧需放出的总热量$Q_{放}$，再利用燃料放热公式$Q_{放}=mq$变形，计算所需秆浆煤的质量。
【解析】
解：(1) 水吸收的热量：
$Q_{吸}=c_{水}m(t-t_{0})=4.2×10^{3}J/(kg·℃)×50kg×(80℃-20℃)=1.26×10^{7}J.$
(2) 由 $\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%$ 可得秆浆煤完全燃烧放出的热量：
$Q_{放}=\frac{Q_{吸}}{30\%}=\frac{1.26×10^{7}J}{0.3}=4.2×10^{7}J,$
由 $Q_{放}=m'q$ 得需要秆浆煤的质量：
$m'=\frac{Q_{放}}{q}=\frac{4.2×10^{7}J}{2.4×10^{7}J/kg}=1.75kg.$
【答案】
(1) 水吸收的热量为$1.26×10^{7}J$；(2) 需要秆浆煤的质量为$1.75kg$。
【知识点】
热量的计算、热效率的应用、燃料热值的计算
【点评】
本题结合实际场景考查热学核心公式的应用，属于初中热学基础题型，注重公式的理解与变形运用，能帮助学生巩固热学基础，难度适中。
【难度系数】
0.6
9.某家用汽车重为$1.5×10^{4}\mathrm{N}$，当汽车以$72\mathrm{km/h}$的速度匀速直线行驶了$0.5\mathrm{h}$时，消耗汽油$3\mathrm{kg}$，其间受到的阻力为车重的$0.08$倍.已知汽油的热值为$4.6×10^{7}\mathrm{J/kg}$.在此过程中，求：
(1)牵引力做功的功率.
(2)汽车发动机的效率.(百分号前保留1位小数)
（发动机的效率是指用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，即$\eta=\dfrac{W_{\mathrm{有用}}}{Q_{\mathrm{放}}}×100\%$）
(1)牵引力做功的功率.
(2)汽车发动机的效率.(百分号前保留1位小数)
（发动机的效率是指用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，即$\eta=\dfrac{W_{\mathrm{有用}}}{Q_{\mathrm{放}}}×100\%$）
答案
9.解:(1)汽车的速度 $v=72km/h=20m/s$,
汽车通过的路程 $s=vt=20m/s×0.5×3600s=36000m$,
由于汽车匀速直线行驶,则牵引力 $F=f=0.08G=0.08×1.5×10^{4}N=1.2×10^{3}N$,
则牵引力做功的功率
$P=\frac{W}{t}=\frac{Fs}{t}=Fv=1.2×10^{3}N×20m/s=2.4×10^{4}W.$
(2)汽车的牵引力所做的功(即有用功)
$W_{有用}=Fs=1.2×10^{3}N×36000m=4.32×10^{7}J$,
汽油完全燃烧放出的热量
$Q_{放}=mq=3kg×4.6×10^{7}J/kg=1.38×10^{8}J$,
汽车发动机的效率
$\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}×100\%=\frac{4.32×10^{7}J}{1.38×10^{8}J}×100\%≈31.3\%.$
汽车通过的路程 $s=vt=20m/s×0.5×3600s=36000m$,
由于汽车匀速直线行驶,则牵引力 $F=f=0.08G=0.08×1.5×10^{4}N=1.2×10^{3}N$,
则牵引力做功的功率
$P=\frac{W}{t}=\frac{Fs}{t}=Fv=1.2×10^{3}N×20m/s=2.4×10^{4}W.$
(2)汽车的牵引力所做的功(即有用功)
$W_{有用}=Fs=1.2×10^{3}N×36000m=4.32×10^{7}J$,
汽油完全燃烧放出的热量
$Q_{放}=mq=3kg×4.6×10^{7}J/kg=1.38×10^{8}J$,
汽车发动机的效率
$\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}×100\%=\frac{4.32×10^{7}J}{1.38×10^{8}J}×100\%≈31.3\%.$
解析
【分析】
要解答本题，需分两小问逐步推导：
1. 求牵引力做功的功率：先根据匀速直线运动的受力特点，得出牵引力等于阻力，计算牵引力；再将速度单位从km/h换算为m/s，最后用公式$P=Fv$计算功率。
2. 求发动机效率：先计算牵引力做的有用功（$W=Fs$），再计算汽油完全燃烧放出的总热量（$Q_{放}=mq$），最后根据效率公式$\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}×100\%$计算效率，注意结果保留一位小数。
【解析】
解：(1) 单位换算：汽车速度 $ v = 72\mathrm{km/h} = 72 × \frac{1}{3.6}\mathrm{m/s} = 20\mathrm{m/s} $；
汽车匀速直线行驶，牵引力与阻力平衡，故牵引力 $ F = f = 0.08G = 0.08 × 1.5 × 10^4\mathrm{N} = 1.2 × 10^3\mathrm{N} $；
牵引力做功的功率：$ P = Fv = 1.2 × 10^3\mathrm{N} × 20\mathrm{m/s} = 2.4 × 10^4\mathrm{W} $。
(2) 汽车行驶的路程：$ s = vt = 20\mathrm{m/s} × 0.5 × 3600\mathrm{s} = 36000\mathrm{m} $；
牵引力做的有用功：$ W_{\mathrm{有用}} = Fs = 1.2 × 10^3\mathrm{N} × 36000\mathrm{m} = 4.32 × 10^7\mathrm{J} $；
汽油完全燃烧放出的热量：$ Q_{\mathrm{放}} = mq = 3\mathrm{kg} × 4.6 × 10^7\mathrm{J/kg} = 1.38 × 10^8\mathrm{J} $；
发动机效率：$ \eta = \frac{W_{\mathrm{有用}}}{Q_{\mathrm{放}}} × 100\% = \frac{4.32 × 10^7\mathrm{J}}{1.38 × 10^8\mathrm{J}} × 100\% \approx 31.3\% $。
【答案】
(1) $ 2.4 × 10^4\mathrm{W} $；(2) $ 31.3\% $
【知识点】
功率计算、热机效率、热值计算
【点评】
本题是力学与热学结合的综合计算题，考查学生对匀速运动受力特点、相关公式的掌握及单位换算能力，解题关键是公式的正确应用，难度适中。
【难度系数】
0.6
要解答本题，需分两小问逐步推导：
1. 求牵引力做功的功率：先根据匀速直线运动的受力特点，得出牵引力等于阻力，计算牵引力；再将速度单位从km/h换算为m/s，最后用公式$P=Fv$计算功率。
2. 求发动机效率：先计算牵引力做的有用功（$W=Fs$），再计算汽油完全燃烧放出的总热量（$Q_{放}=mq$），最后根据效率公式$\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}×100\%$计算效率，注意结果保留一位小数。
【解析】
解：(1) 单位换算：汽车速度 $ v = 72\mathrm{km/h} = 72 × \frac{1}{3.6}\mathrm{m/s} = 20\mathrm{m/s} $；
汽车匀速直线行驶，牵引力与阻力平衡，故牵引力 $ F = f = 0.08G = 0.08 × 1.5 × 10^4\mathrm{N} = 1.2 × 10^3\mathrm{N} $；
牵引力做功的功率：$ P = Fv = 1.2 × 10^3\mathrm{N} × 20\mathrm{m/s} = 2.4 × 10^4\mathrm{W} $。
(2) 汽车行驶的路程：$ s = vt = 20\mathrm{m/s} × 0.5 × 3600\mathrm{s} = 36000\mathrm{m} $；
牵引力做的有用功：$ W_{\mathrm{有用}} = Fs = 1.2 × 10^3\mathrm{N} × 36000\mathrm{m} = 4.32 × 10^7\mathrm{J} $；
汽油完全燃烧放出的热量：$ Q_{\mathrm{放}} = mq = 3\mathrm{kg} × 4.6 × 10^7\mathrm{J/kg} = 1.38 × 10^8\mathrm{J} $；
发动机效率：$ \eta = \frac{W_{\mathrm{有用}}}{Q_{\mathrm{放}}} × 100\% = \frac{4.32 × 10^7\mathrm{J}}{1.38 × 10^8\mathrm{J}} × 100\% \approx 31.3\% $。
【答案】
(1) $ 2.4 × 10^4\mathrm{W} $；(2) $ 31.3\% $
【知识点】
功率计算、热机效率、热值计算
【点评】
本题是力学与热学结合的综合计算题，考查学生对匀速运动受力特点、相关公式的掌握及单位换算能力，解题关键是公式的正确应用，难度适中。
【难度系数】
0.6
