3. 下图所示的是汽油机的能量流向图，根据图中给出的信息可知，该汽油机的效率为。若工作效率按此计算，当汽油完全燃烧放出的热量为$2.3× 10^7$ J时，汽车获得的机械能是J。

3. 30% $6.9×10^6$ 【解析】由题图可知,输出的有用功在总能量中所占的比例为 $100\%-33\%-30\%-7\%=30\%$,所以该汽油机的效率为30%。汽车获得的机械能 $W_{有用}=\eta Q_{放}=30\%×2.3×10^7\ \mathrm{J}=6.9×10^6\ \mathrm{J}$。

【分析】
要解决这个问题，需明确汽油机效率的定义：汽油机的效率是有用功与燃料完全燃烧释放热量的比值，反映燃料释放热量中被有效利用的比例。解题时，先从能量流向图中，用总热量占比（100%）减去各类损失的热量占比，得到有用功的占比即汽油机效率；再根据效率公式，结合燃料完全燃烧放出的热量，计算汽车获得的机械能。
【解析】
1. 计算汽油机的效率：
汽油机效率η为有用功占燃料完全燃烧总热量的比例，由能量流向图可知，总热量占比为100%，损失的热量占比为废气33%、冷却水30%、摩擦与辐射7%，因此：
η = 100% - 33% - 30% - 7% = 30%。
2. 计算汽车获得的机械能：
根据公式W有用 = η×Q放，已知Q放$=2.3×10^7 J$，代入得：
W有用$ = 30% × 2.3×10^7 J = 0.3×2.3×10^7 J = 6.9×10^6 J$。
【答案】
30%；$6.9×10^6$
【知识点】
热机效率计算，燃料放热的利用
【点评】
本题是热机效率的基础应用题，结合能量流向图考查效率的计算，核心是理解效率的定义，明确有用功与总热量的关系，属于常规基础题。
【难度系数】
0.7

4.(2025山东)汽油在发动机气缸中燃烧不充分会产生积碳，影响发动机性能。在发动机维护保养后，汽油燃烧会更加充分，其热值
（）

A.变大
B.变小
C.不变
D.无法确定

4. C

【分析】首先明确热值是燃料的固有特性，仅由燃料的种类决定，与燃烧是否充分等外界因素无关。题目中发动机保养后，汽油的种类未发生变化，据此判断热值不变。
【解析】热值是燃料的固有属性，反映燃料本身的燃烧放热能力，仅取决于燃料的种类，和燃烧是否充分、燃烧条件等外界因素无关。本题中，发动机维护保养后，汽油的种类没有改变，因此其热值保持不变，故答案选C。
【答案】C
【知识点】燃料的热值
【点评】本题考查对热值概念的基础理解，核心是掌握热值仅与燃料种类有关的特性，属于简单的概念类题目，是学生需熟练掌握的基础知识点。
【难度系数】0.8

5.(多选)某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9 km,用时5 min 45 s,消耗燃油1.5 kg。已知该辆汽车的牵引力是2 000 N,燃油的热值为$4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}$,假设燃油完全燃烧。通过计算可知,下列选项正确的是 ()

A.汽车的行驶速度是20 km/h
B.消耗的燃油完全燃烧放出的热量是$6.9×10^7\ \mathrm{J}$
C.汽车牵引力做功的功率是30 kW
D.汽车发动机的效率是20%

5. BD 【解析】汽车的行驶速度 $v=\frac{s}{t}=\frac{6\ 900\ \mathrm{m}}{5×60\ \mathrm{s}+45\ \mathrm{s}}=20\ \mathrm{m/s}=72\ \mathrm{km/h}$,A错误。1.5 kg燃油完全燃烧放出的热量 $Q_{放}=mq=1.5\ \mathrm{kg}×4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}=6.9×10^7\ \mathrm{J}$,B正确。汽车牵引力做的有用功 $W_{有用}=Fs=2\ 000\ \mathrm{N}×6\ 900\ \mathrm{m}=1.38×10^7\ \mathrm{J}$,汽车牵引力做功的功率 $P=\frac{W_{有用}}{t}=\frac{1.38×10^7\ \mathrm{J}}{5×60\ \mathrm{s}+45\ \mathrm{s}}=4×10^4\ \mathrm{W}=40\ \mathrm{kW}$,C错误。汽车发动机的效率 $\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}×100\%=\frac{1.38×10^7\ \mathrm{J}}{6.9×10^7\ \mathrm{J}}×100\%=20\%$,D正确。

【分析】本题为物理综合计算题，需逐一计算汽车的行驶速度、燃油完全燃烧放出的热量、牵引力做功的功率及发动机效率，再判断选项正误。解题时需先统一各物理量的单位，再运用对应公式计算，避免单位换算错误。
【解析】1. 速度计算：路程$ s=6.9\ \mathrm{km}=6900\ \mathrm{m} $，时间$ t=5\ \mathrm{min}\ 45\ \mathrm{s}=5×60\ \mathrm{s}+45\ \mathrm{s}=345\ \mathrm{s} $，由速度公式$ v=\frac{s}{t} $得$ v=\frac{6900\ \mathrm{m}}{345\ \mathrm{s}}=20\ \mathrm{m/s}=72\ \mathrm{km/h} $，故A错误；
2. 燃油放热计算：由热值公式$ Q_{\mathrm{放}}=mq $，代入$ m=1.5\ \mathrm{kg} $、$ q=4.6×10^7\ \mathrm{J/kg} $，得$ Q_{\mathrm{放}}=1.5\ \mathrm{kg}×4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}=6.9×10^7\ \mathrm{J} $，故B正确；
3. 功率计算：牵引力做功$ W_{\mathrm{有用}}=Fs=2000\ \mathrm{N}×6900\ \mathrm{m}=1.38×10^7\ \mathrm{J} $，功率$ P=\frac{W_{\mathrm{有用}}}{t}=\frac{1.38×10^7\ \mathrm{J}}{345\ \mathrm{s}}=4×10^4\ \mathrm{W}=40\ \mathrm{kW} $，故C错误；
4. 效率计算：发动机效率$ \eta=\frac{W_{\mathrm{有用}}}{Q_{\mathrm{放}}}×100\%=\frac{1.38×10^7\ \mathrm{J}}{6.9×10^7\ \mathrm{J}}×100\%=20\% $，故D正确。
【答案】BD
【知识点】速度计算、热值应用、功率与热机效率
【点评】本题综合考查力学与热学的基础计算，需熟练运用相关公式，重点注意单位换算，属于中等难度的综合题，能有效检验学生对多知识点的掌握情况。
【难度系数】0.6

三、计算题
6.（2025—2026九江湖口检测）右图所示的是最新一款无人驾驶汽车原型图。该款车以某速度在一段平直的公路上匀速行
驶了一段距离时，消耗汽油1 kg，汽油机的效率为30％。〔汽油的热值为$4.5×10^7$ J/kg，$c_{\mathrm{水}}＝4.2×10^3$ J/(kg·℃)〕
(1)1 kg汽油完全燃烧放出的热量是多少？
(2)假设该汽车在这次行驶过程中，发动机排出的废气带走的能量占汽油完全燃烧放出热量的42％，若这些废气的能量全部被质量为100 kg的水吸收，能使水的温度升高多少？（水未沸腾）
(3)如果汽油机的效率不变，汽车匀速运动时的阻力为900 N，消耗1 kg汽油时，汽车通过的路程是多少？

6.解:(1)1 kg汽油完全燃烧放出的热量 $Q_{放}=mq=1\ \mathrm{kg}×4.5×10^7\ \mathrm{J/kg}=4.5×10^7\ \mathrm{J}$
(2)水吸收的热量 $Q_{吸}=\eta Q_{放}=42\%×4.5×10^7\ \mathrm{J}=1.89×10^7\ \mathrm{J}$
由 $Q_{吸}=c_{水}m\Delta t$ 得,水升高的温度 $\Delta t=\frac{Q_{吸}}{c_{水}m_{水}}=\frac{1.89×10^7\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×100\ \mathrm{kg}}=45\ \mathrm{℃}$
(3)汽车匀速运动,牵引力等于其所受阻力,则 $F=f=900\ \mathrm{N}$
汽车做的有用功 $W=\eta_1 Q_{放}=30\%×4.5×10^7\ \mathrm{J}=1.35×10^7\ \mathrm{J}$
汽车通过的路程 $s=\frac{W}{F}=\frac{1.35×10^7\ \mathrm{J}}{900\ \mathrm{N}}=1.5×10^4\ \mathrm{m}=15\ \mathrm{km}$

【分析】
本题是热学与力学结合的综合计算题，解题思路如下：
1. 第(1)问：求1kg汽油完全燃烧放出的热量，直接运用热值公式$Q_{放}=mq$，代入汽油质量和热值计算。
2. 第(2)问：先算出废气被水吸收的热量（为汽油燃烧放热的42%），再根据热量公式$Q_{吸}=c_{水}m_{水}\Delta t$，变形求水升高的温度。
3. 第(3)问：汽车匀速行驶时牵引力等于阻力，先由汽油机效率算出有用功，再利用功的公式$W=Fs$，变形求汽车行驶的路程。
【解析】
解：(1) 根据热值公式，1 kg汽油完全燃烧放出的热量：
$Q_{放}=mq=1\ \mathrm{kg}×4.5×10^7\ \mathrm{J/kg}=4.5×10^7\ \mathrm{J}$
(2) 水吸收的热量（废气带走的能量）：
$Q_{吸}=42\%×Q_{放}=0.42×4.5×10^7\ \mathrm{J}=1.89×10^7\ \mathrm{J}$
由$Q_{吸}=c_{水}m_{水}\Delta t$得，水升高的温度：
$\Delta t=\frac{Q_{吸}}{c_{水}m_{水}}=\frac{1.89×10^7\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×100\ \mathrm{kg}}=45\ \mathrm{℃}$
(3) 汽车匀速运动，牵引力与阻力平衡，故$F=f=900\ \mathrm{N}$；
汽油机做的有用功：
$W=30\%×Q_{放}=0.3×4.5×10^7\ \mathrm{J}=1.35×10^7\ \mathrm{J}$
由$W=Fs$得，汽车通过的路程：
$s=\frac{W}{F}=\frac{1.35×10^7\ \mathrm{J}}{900\ \mathrm{N}}=1.5×10^4\ \mathrm{m}=15\ \mathrm{km}$
【答案】
(1) $4.5×10^7\ \mathrm{J}$；(2) $45\ \mathrm{℃}$；(3) $15\ \mathrm{km}$
【知识点】
热值计算、热量计算、功与机械效率计算
【点评】
本题综合考查热学和力学的核心公式应用，需注意各物理量的对应关系及单位统一，是典型的跨模块计算题，难度适中。
【难度系数】
0.6

科学思维（2025烟台，有改动）汽油机是燃油汽车的动力来源之一。下图所示的是某台汽油机工作时的能量数据，图中横线处应填写的内容是：①______；②______。若汽油的热值为$4.6×10^7$ J/kg，则该工作过程中消耗的汽油质量为________kg。

1. $61×10^5$ 机械 $3.5×10^{-3}$ 【解析】汽油机中燃料完全燃烧放出的热量等于损失的能量和有用的机械能之和,燃料完全燃烧放出的热量 $Q_{放}=W_{损失}+W_{有用}=1.2×10^5\ \mathrm{J}+4.1×10^4\ \mathrm{J}=1.61×10^5\ \mathrm{J}$,则消耗汽油的质量 $m=\frac{Q_{放}}{q}=\frac{1.61×10^5\ \mathrm{J}}{4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}}=3.5×10^{-3}\ \mathrm{kg}$。

【分析】
要解决这道题，首先明确汽油机的能量流向：燃料完全燃烧释放的总能量等于损失的能量与有用能量之和；其次，汽油机工作时，对外输出的有用能量是机械能；最后利用热值公式计算消耗汽油的质量，热值公式为$Q_{放}=mq$，变形可得$m=\frac{Q_{放}}{q}$。
【解析】
1. 计算①：燃料完全燃烧释放的总能量等于损失能量和有用能量之和，即
$Q_{放} = 损失能量 + 有用能量 = 1.2×10^5\ \mathrm{J} + 4.1×10^4\ \mathrm{J} = 1.61×10^5\ \mathrm{J}$，故①为$1.61×10^5$；
2. 确定②：汽油机工作时，对外做功的能量形式是机械能，因此有用的能量是机械能，故②为机械；
3. 计算消耗汽油的质量：根据热值公式$Q_{放}=mq$，变形得$m=\frac{Q_{放}}{q}$，代入已知数据：
$m=\frac{1.61×10^5\ \mathrm{J}}{4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}}=3.5×10^{-3}\ \mathrm{kg}$。
【答案】
$1.61×10^5$；机械；$3.5×10^{-3}$
【知识点】
热值计算；热机能量流向；能量转化
【点评】
本题考查热机的能量组成及热值的基础计算，属于常规题型，需掌握热机总能量的构成和热值公式的应用，难度较低。
【难度系数】
0.6