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12. (2025·四川成都)2025年4月24日,在酒泉卫星发射中心,搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭发射升空.关于火箭发动机,下列说法正确的是 （
A.火箭发动机使用比热容大的燃料
B.火箭燃料燃烧越充分,热值越大
C.火箭发动机主要通过热传递获得机械能
D.火箭发动机属于热机
D
）A.火箭发动机使用比热容大的燃料
B.火箭燃料燃烧越充分,热值越大
C.火箭发动机主要通过热传递获得机械能
D.火箭发动机属于热机
答案
12. D
解析
【分析】
这道题是热学概念的辨析题，我们可以逐个对照知识点排查选项：
1. 首先回忆火箭燃料的选用要求：火箭需要燃料在质量相同时释放尽可能多的能量来获得更大推力，优先选择热值大的燃料，由此判断A的正误。
2. 接着回忆热值的定义：热值是燃料本身的固有属性，只和燃料种类有关，和燃烧充分程度、燃料质量都无关，由此判断B的对错。
3. 然后分析火箭发动机的能量转化过程：燃料燃烧释放内能，高温高压燃气向外喷出将内能转化为火箭的机械能，该过程是通过做功实现的，并非热传递，由此判断C的正误。
4. 最后对照热机的定义：所有将内能转化为机械能的装置都属于热机，即可验证D选项是否正确。
【解析】
我们逐个分析选项：
A选项：火箭发动机选用热值大的燃料，相同质量的燃料完全燃烧时可释放更多热量，为火箭提供更大推力，并非利用比热容大的特性，A错误。
B选项：热值是燃料的固有特性，仅由燃料的种类决定，与燃料燃烧是否充分没有关系，B错误。
C选项：火箭发动机工作时，将燃料燃烧释放的内能通过做功的方式转化为机械能，并非通过热传递获得机械能，C错误。
D选项：热机的工作原理是将内能转化为机械能，火箭发动机工作时也将内能转化为机械能，属于热机，D正确。
【答案】D
【知识点】
热值的特性，热机定义，内能转化方式
【点评】
本题属于热学基础概念辨析题，难度较低，易错点在于混淆热值、比热容的应用场景，以及误认为燃烧充分程度会改变燃料热值，解题时要牢牢把握各物理概念的定义和本质属性，不要被错误表述误导。
【难度系数】0.8
这道题是热学概念的辨析题，我们可以逐个对照知识点排查选项：
1. 首先回忆火箭燃料的选用要求：火箭需要燃料在质量相同时释放尽可能多的能量来获得更大推力，优先选择热值大的燃料，由此判断A的正误。
2. 接着回忆热值的定义：热值是燃料本身的固有属性，只和燃料种类有关，和燃烧充分程度、燃料质量都无关，由此判断B的对错。
3. 然后分析火箭发动机的能量转化过程：燃料燃烧释放内能，高温高压燃气向外喷出将内能转化为火箭的机械能，该过程是通过做功实现的，并非热传递，由此判断C的正误。
4. 最后对照热机的定义：所有将内能转化为机械能的装置都属于热机，即可验证D选项是否正确。
【解析】
我们逐个分析选项：
A选项：火箭发动机选用热值大的燃料，相同质量的燃料完全燃烧时可释放更多热量，为火箭提供更大推力，并非利用比热容大的特性，A错误。
B选项：热值是燃料的固有特性，仅由燃料的种类决定，与燃料燃烧是否充分没有关系，B错误。
C选项：火箭发动机工作时，将燃料燃烧释放的内能通过做功的方式转化为机械能，并非通过热传递获得机械能，C错误。
D选项：热机的工作原理是将内能转化为机械能，火箭发动机工作时也将内能转化为机械能，属于热机，D正确。
【答案】D
【知识点】
热值的特性，热机定义，内能转化方式
【点评】
本题属于热学基础概念辨析题，难度较低，易错点在于混淆热值、比热容的应用场景，以及误认为燃烧充分程度会改变燃料热值，解题时要牢牢把握各物理概念的定义和本质属性，不要被错误表述误导。
【难度系数】0.8
13. (2026·天津月考)如图所示,在两组相同的装置中,用甲、乙两种燃料分别加热质量和初温相同的水,燃料的质量用$m$表示,燃料充分燃尽时水升高的温度用$\Delta t$表示(水未沸腾),不计热量损失.下列说法正确的是（
A.$m$相同时,$\Delta t$越小,燃料的热值越大
B.$\Delta t$相同时,$m$越大,燃料的热值越大
C.$m$和$\Delta t$的比值越大,燃料的热值越大
D.$m$和$\Delta t$的比值越小,燃料的热值越大
D
）A.$m$相同时,$\Delta t$越小,燃料的热值越大
B.$\Delta t$相同时,$m$越大,燃料的热值越大
C.$m$和$\Delta t$的比值越大,燃料的热值越大
D.$m$和$\Delta t$的比值越小,燃料的热值越大
答案
13. D
解析
【分析】
首先明确本题的核心逻辑：不计热量损失时，燃料完全燃烧放出的热量全部被水吸收。先写出水吸收热量的公式$Q_吸=c_水m_水\Delta t$，燃料完全燃烧放热公式$Q_放=mq$，由$Q_吸=Q_放$可建立等量关系$mq=c_水m_水\Delta t$。本实验中被加热的水的质量$m_水$、水的比热容$c_水$均为定值，因此可以通过对该等式变形得到热值$q$的表达式，再逐一对照选项分析各物理量的关系，即可判断正误。
【解析】
不计热量损失，燃料完全燃烧释放的热量全部被水吸收，因此满足热平衡关系：
$Q_放 = Q_吸$
代入对应公式得：
$mq = c_水m_水\Delta t$
由于实验中水的质量$m_水$、水的比热容$c_水$均为固定值，对公式变形可得热值的表达式：
$q = \frac{c_水m_水\Delta t}{m}$
逐一分析选项：
A选项：当燃料质量$m$相同时，$\Delta t$越小，由$q$的表达式可知分子$\Delta t$减小，计算得到的$q$越小，即燃料热值越小，A错误。
B选项：当水升高的温度$\Delta t$相同时，燃料质量$m$越大，由$q$的表达式可知分母$m$增大，计算得到的$q$越小，即燃料热值越小，B错误。
C、D选项：将$q$的表达式进一步变形可得$q = \frac{c_水m_水}{\frac{m}{\Delta t}}$，其中$c_水m_水$为定值，因此热值$q$与$\frac{m}{\Delta t}$（即$m$和$\Delta t$的比值）成反比：$m$和$\Delta t$的比值越大，热值$q$越小；$m$和$\Delta t$的比值越小，热值$q$越大。因此C错误，D正确。
【答案】
D
【知识点】
燃料热值，吸热公式，热平衡方程
【点评】
本题是热值探究实验的推导类题型，核心是利用不计热损失的条件建立燃料放热和水吸热的等量关系，通过公式变形分析物理量的比例关系，易错点是容易混淆$m$、$\Delta t$的比值和热值的正反比关系，需要通过严谨的公式推导判断，避免凭直觉错选。
【难度系数】
0.6
首先明确本题的核心逻辑：不计热量损失时，燃料完全燃烧放出的热量全部被水吸收。先写出水吸收热量的公式$Q_吸=c_水m_水\Delta t$，燃料完全燃烧放热公式$Q_放=mq$，由$Q_吸=Q_放$可建立等量关系$mq=c_水m_水\Delta t$。本实验中被加热的水的质量$m_水$、水的比热容$c_水$均为定值，因此可以通过对该等式变形得到热值$q$的表达式，再逐一对照选项分析各物理量的关系，即可判断正误。
【解析】
不计热量损失，燃料完全燃烧释放的热量全部被水吸收，因此满足热平衡关系：
$Q_放 = Q_吸$
代入对应公式得：
$mq = c_水m_水\Delta t$
由于实验中水的质量$m_水$、水的比热容$c_水$均为固定值，对公式变形可得热值的表达式：
$q = \frac{c_水m_水\Delta t}{m}$
逐一分析选项：
A选项：当燃料质量$m$相同时，$\Delta t$越小，由$q$的表达式可知分子$\Delta t$减小，计算得到的$q$越小，即燃料热值越小，A错误。
B选项：当水升高的温度$\Delta t$相同时，燃料质量$m$越大，由$q$的表达式可知分母$m$增大，计算得到的$q$越小，即燃料热值越小，B错误。
C、D选项：将$q$的表达式进一步变形可得$q = \frac{c_水m_水}{\frac{m}{\Delta t}}$，其中$c_水m_水$为定值，因此热值$q$与$\frac{m}{\Delta t}$（即$m$和$\Delta t$的比值）成反比：$m$和$\Delta t$的比值越大，热值$q$越小；$m$和$\Delta t$的比值越小，热值$q$越大。因此C错误，D正确。
【答案】
D
【知识点】
燃料热值，吸热公式，热平衡方程
【点评】
本题是热值探究实验的推导类题型，核心是利用不计热损失的条件建立燃料放热和水吸热的等量关系，通过公式变形分析物理量的比例关系，易错点是容易混淆$m$、$\Delta t$的比值和热值的正反比关系，需要通过严谨的公式推导判断，避免凭直觉错选。
【难度系数】
0.6
14. 周末,小李在家为父母煮鸳鸯火锅.他在左边加入牛油红汤,右边加入菌菇清汤,两种汤料质量均为 1.5 kg,初温均为 $20\ \mathrm{° C}$,沸点都是$100\ \mathrm{° C}$.将火锅放在天然气灶上加热,经过6 min 牛油红汤开始沸腾,又过了3 min 菌菇清汤开始沸腾,该过程共消耗 $0.05\ \mathrm{m^3}$ 天然气.若相同时间红汤和清汤的吸热相同,汤料质量变化不计,且不考虑红汤和清汤之间的热传递,菌菇清汤比热容为 $4.2× 10^3\ \mathrm{J/(kg· ° C)}$,天然气热值为 $4× 10^7\ \mathrm{J/m^3}$,红汤沸腾后继续加热,其比热容
不变
(选填“增大”“减小”或“不变”);牛油红汤的比热容为$2.8×10^3$
$\mathrm{J/(kg· ° C)}$;该天然气灶的加热效率为$50.4\%$
.答案
14. 不变 $2.8×10^3$ $50.4\%$
解析:比热容是物质的一种物理属性,与温度和吸收的热量无关,所以红汤沸腾后继续加热,比热容不变;菌菇清汤从$20\ ℃$加热到$100\ ℃$吸收的热量$Q_吸=c_{清汤}m(t-t_0)=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×1.5\ \mathrm{kg}×(100\ ℃-20\ ℃)=5.04×10^5\ \mathrm{J}$,若相同时间红汤和清汤的吸热相同,汤料质量变化不计,且不考虑红汤和清汤之间的热传递,则经过6 min牛油红汤开始沸腾时吸收的热量$Q'_吸=\dfrac{6\ \mathrm{min}}{6\ \mathrm{min}+3\ \mathrm{min}}×5.04×10^5\ \mathrm{J}=3.36×10^5\ \mathrm{J}$,由$Q_吸=cm(t-t_0)$可得,牛油红汤的比热容$c_{红汤}=\dfrac{Q'_吸}{m(t-t_0)}=\dfrac{3.36×10^5\ \mathrm{J}}{1.5\ \mathrm{kg}×(100\ ℃-20\ ℃)}=2.8×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}$;天然气完全燃烧放出的热量$Q_放=Vq=0.05\ \mathrm{m^3}×4×10^7\ \mathrm{J/m^3}=2×10^6\ \mathrm{J}$,牛油红汤沸腾后继续加热仍要吸收热量,则加热9 min的过程中,牛油红汤吸收的热量与清汤相同,所以该天然气灶的加热效率$\eta=\dfrac{Q_吸}{Q_放}×100\%=\dfrac{5.04×10^5\ \mathrm{J}+5.04×10^5\ \mathrm{J}}{2×10^6\ \mathrm{J}}×100\%=50.4\%$.
解析:比热容是物质的一种物理属性,与温度和吸收的热量无关,所以红汤沸腾后继续加热,比热容不变;菌菇清汤从$20\ ℃$加热到$100\ ℃$吸收的热量$Q_吸=c_{清汤}m(t-t_0)=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×1.5\ \mathrm{kg}×(100\ ℃-20\ ℃)=5.04×10^5\ \mathrm{J}$,若相同时间红汤和清汤的吸热相同,汤料质量变化不计,且不考虑红汤和清汤之间的热传递,则经过6 min牛油红汤开始沸腾时吸收的热量$Q'_吸=\dfrac{6\ \mathrm{min}}{6\ \mathrm{min}+3\ \mathrm{min}}×5.04×10^5\ \mathrm{J}=3.36×10^5\ \mathrm{J}$,由$Q_吸=cm(t-t_0)$可得,牛油红汤的比热容$c_{红汤}=\dfrac{Q'_吸}{m(t-t_0)}=\dfrac{3.36×10^5\ \mathrm{J}}{1.5\ \mathrm{kg}×(100\ ℃-20\ ℃)}=2.8×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}$;天然气完全燃烧放出的热量$Q_放=Vq=0.05\ \mathrm{m^3}×4×10^7\ \mathrm{J/m^3}=2×10^6\ \mathrm{J}$,牛油红汤沸腾后继续加热仍要吸收热量,则加热9 min的过程中,牛油红汤吸收的热量与清汤相同,所以该天然气灶的加热效率$\eta=\dfrac{Q_吸}{Q_放}×100\%=\dfrac{5.04×10^5\ \mathrm{J}+5.04×10^5\ \mathrm{J}}{2×10^6\ \mathrm{J}}×100\%=50.4\%$.
解析
【分析】
这是一道热学综合计算题，我们可以分三步逐步推导：
1. 第一空判断比热容变化：首先明确比热容是物质的固有物理属性，只和物质的种类、状态有关，和温度高低、吸收热量多少无关，红汤沸腾后物质种类和状态都没有发生改变，因此直接判断比热容的变化情况。
2. 第二空求红汤的比热容：先利用已知的清汤比热容，通过吸热公式算出清汤从20℃升温到100℃吸收的总热量，结合题目给出的“相同时间红汤和清汤吸热相同”的条件，清汤总加热时长是9min，红汤沸腾仅用时6min，按时间比例算出红汤沸腾前吸收的热量，再对吸热公式变形，代入红汤的质量、温度变化量，即可求出红汤的比热容。
3. 第三空求燃气灶加热效率：先根据天然气的体积和热值算出天然气完全燃烧释放的总热量，总加热时长为9min，这段时间内红汤和清汤吸热速率完全相同，因此9min内红汤吸收的总热量和清汤沸腾吸收的热量相等，总有效吸热为两者吸热之和，最后用总有效吸热除以天然气总放热就能得到加热效率。
【解析】
1. 判断比热容变化：
比热容是物质的物理属性，仅与物质的种类和状态有关，与温度、吸收的热量无关，因此红汤沸腾后继续加热，其比热容不变。
2. 计算牛油红汤的比热容：
菌菇清汤从20℃升温到100℃的温度变化Δt=100℃-20℃=80℃，根据吸热公式可得清汤吸收的热量：
$Q_{吸清汤}=c_{清汤}m\Delta t=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×1.5\ \mathrm{kg}×80\ \mathrm{℃}=5.04×10^5\ \mathrm{J}$
清汤从加热到沸腾总用时$t_清=6\ \mathrm{min}+3\ \mathrm{min}=9\ \mathrm{min}$，红汤沸腾用时$t_红=6\ \mathrm{min}$，相同时间两者吸热相同，因此红汤沸腾前吸收的热量：
$Q_{吸红前}=\dfrac{t_红}{t_清}×Q_{吸清汤}=\dfrac{6\ \mathrm{min}}{9\ \mathrm{min}}×5.04×10^5\ \mathrm{J}=3.36×10^5\ \mathrm{J}$
对吸热公式变形得红汤的比热容：
$c_{红汤}=\dfrac{Q_{吸红前}}{m\Delta t}=\dfrac{3.36×10^5\ \mathrm{J}}{1.5\ \mathrm{kg}×80\ \mathrm{℃}}=2.8×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}$
3. 计算天然气灶的加热效率：
$0.05\ \mathrm{m^3}$天然气完全燃烧放出的总热量：
$Q_放=Vq=0.05\ \mathrm{m^3}×4×10^7\ \mathrm{J/m^3}=2×10^6\ \mathrm{J}$
总加热时长为9min，这段时间内红汤和清汤吸热速率相同，因此9min内红汤吸收的总热量也等于$5.04×10^5\ \mathrm{J}$，总有效吸热：
$Q_{吸总}=5.04×10^5\ \mathrm{J}+5.04×10^5\ \mathrm{J}=1.008×10^6\ \mathrm{J}$
加热效率：
$\eta=\dfrac{Q_{吸总}}{Q_放}×100\%=\dfrac{1.008×10^6\ \mathrm{J}}{2×10^6\ \mathrm{J}}×100\%=50.4\%$
【答案】
不变；$2.8×10^3$；$50.4\%$
【知识点】
比热容的特性；吸热公式应用；热效率计算
【点评】
本题的易错点是计算加热效率时容易忽略红汤沸腾后3分钟也在持续吸热，误以为总有效吸热仅为清汤的吸热量，解题时要紧扣“相同时间红汤和清汤吸热相同”的条件，确认总加热9分钟内两者的总吸热相等，避免漏算红汤沸腾后的吸热部分。
【难度系数】
0.6
这是一道热学综合计算题，我们可以分三步逐步推导：
1. 第一空判断比热容变化：首先明确比热容是物质的固有物理属性，只和物质的种类、状态有关，和温度高低、吸收热量多少无关，红汤沸腾后物质种类和状态都没有发生改变，因此直接判断比热容的变化情况。
2. 第二空求红汤的比热容：先利用已知的清汤比热容，通过吸热公式算出清汤从20℃升温到100℃吸收的总热量，结合题目给出的“相同时间红汤和清汤吸热相同”的条件，清汤总加热时长是9min，红汤沸腾仅用时6min，按时间比例算出红汤沸腾前吸收的热量，再对吸热公式变形，代入红汤的质量、温度变化量，即可求出红汤的比热容。
3. 第三空求燃气灶加热效率：先根据天然气的体积和热值算出天然气完全燃烧释放的总热量，总加热时长为9min，这段时间内红汤和清汤吸热速率完全相同，因此9min内红汤吸收的总热量和清汤沸腾吸收的热量相等，总有效吸热为两者吸热之和，最后用总有效吸热除以天然气总放热就能得到加热效率。
【解析】
1. 判断比热容变化：
比热容是物质的物理属性，仅与物质的种类和状态有关，与温度、吸收的热量无关，因此红汤沸腾后继续加热，其比热容不变。
2. 计算牛油红汤的比热容：
菌菇清汤从20℃升温到100℃的温度变化Δt=100℃-20℃=80℃，根据吸热公式可得清汤吸收的热量：
$Q_{吸清汤}=c_{清汤}m\Delta t=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×1.5\ \mathrm{kg}×80\ \mathrm{℃}=5.04×10^5\ \mathrm{J}$
清汤从加热到沸腾总用时$t_清=6\ \mathrm{min}+3\ \mathrm{min}=9\ \mathrm{min}$，红汤沸腾用时$t_红=6\ \mathrm{min}$，相同时间两者吸热相同，因此红汤沸腾前吸收的热量：
$Q_{吸红前}=\dfrac{t_红}{t_清}×Q_{吸清汤}=\dfrac{6\ \mathrm{min}}{9\ \mathrm{min}}×5.04×10^5\ \mathrm{J}=3.36×10^5\ \mathrm{J}$
对吸热公式变形得红汤的比热容：
$c_{红汤}=\dfrac{Q_{吸红前}}{m\Delta t}=\dfrac{3.36×10^5\ \mathrm{J}}{1.5\ \mathrm{kg}×80\ \mathrm{℃}}=2.8×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}$
3. 计算天然气灶的加热效率：
$0.05\ \mathrm{m^3}$天然气完全燃烧放出的总热量：
$Q_放=Vq=0.05\ \mathrm{m^3}×4×10^7\ \mathrm{J/m^3}=2×10^6\ \mathrm{J}$
总加热时长为9min，这段时间内红汤和清汤吸热速率相同，因此9min内红汤吸收的总热量也等于$5.04×10^5\ \mathrm{J}$，总有效吸热：
$Q_{吸总}=5.04×10^5\ \mathrm{J}+5.04×10^5\ \mathrm{J}=1.008×10^6\ \mathrm{J}$
加热效率：
$\eta=\dfrac{Q_{吸总}}{Q_放}×100\%=\dfrac{1.008×10^6\ \mathrm{J}}{2×10^6\ \mathrm{J}}×100\%=50.4\%$
【答案】
不变；$2.8×10^3$；$50.4\%$
【知识点】
比热容的特性；吸热公式应用；热效率计算
【点评】
本题的易错点是计算加热效率时容易忽略红汤沸腾后3分钟也在持续吸热，误以为总有效吸热仅为清汤的吸热量，解题时要紧扣“相同时间红汤和清汤吸热相同”的条件，确认总加热9分钟内两者的总吸热相等，避免漏算红汤沸腾后的吸热部分。
【难度系数】
0.6
15. 亮点原创 2026 全国两会上，“工人院士”鹿新弟建议推动氢内燃机与氢燃料电池汽车政策“同权”.为了响应节能、减排的号召，小亮家用原有燃油汽车置换了一辆新能源汽车，该车以氢气为燃料.某日，小亮爸爸驾驶汽车在平直公路上匀速直线行驶，汽车牵引力的功率为 81 kW，汽车发动机的效率为40%，若汽车 2 min 行驶了 2.7 km，求：(氢气的热值$q_{氢气}=1.4×10^{8}\ \mathrm{J/kg}$)
（1）汽车在行驶过程中受到的阻力.
（2）该过程中消耗氢气的质量.（保留2位小数）
（1）汽车在行驶过程中受到的阻力.
（2）该过程中消耗氢气的质量.（保留2位小数）
答案
15. (1) $3\ 600\ \mathrm{N}$ (2) $0.17\ \mathrm{kg}$
解析:(1) 汽车的速度$v=\dfrac{s}{t}=\dfrac{2.7\ \mathrm{km}}{\dfrac{2}{60}\ \mathrm{h}}=81\ \mathrm{km/h}=22.5\ \mathrm{m/s}$,汽车牵引力的功率$P=81\ \mathrm{kW}=8.1×10^4\ \mathrm{W}$,由$P=Fv$可得,汽车的牵引力$F=\dfrac{P}{v}=\dfrac{8.1×10^4\ \mathrm{W}}{22.5\ \mathrm{m/s}}=3\ 600\ \mathrm{N}$,汽车沿平直公路匀速行驶,受力平衡,则汽车在行驶过程中受到的阻力$f=F=3\ 600\ \mathrm{N}$. (2) 汽车牵引力做的功$W=Fs=3\ 600\ \mathrm{N}×2.7×10^3\ \mathrm{m}=9.72×10^6\ \mathrm{J}$,由$\eta=\dfrac{W}{Q_放}×100\%$可得,该过程中消耗的氢气完全燃烧放出的热量$Q_放=\dfrac{W}{\eta}=\dfrac{9.72×10^6\ \mathrm{J}}{40\%}=2.43×10^7\ \mathrm{J}$,由$Q_放=mq$可得,该过程中消耗氢气的质量$m=\dfrac{Q_放}{q_{氢气}}=\dfrac{2.43×10^7\ \mathrm{J}}{1.4×10^8\ \mathrm{J/kg}}≈0.17\ \mathrm{kg}$.
解析:(1) 汽车的速度$v=\dfrac{s}{t}=\dfrac{2.7\ \mathrm{km}}{\dfrac{2}{60}\ \mathrm{h}}=81\ \mathrm{km/h}=22.5\ \mathrm{m/s}$,汽车牵引力的功率$P=81\ \mathrm{kW}=8.1×10^4\ \mathrm{W}$,由$P=Fv$可得,汽车的牵引力$F=\dfrac{P}{v}=\dfrac{8.1×10^4\ \mathrm{W}}{22.5\ \mathrm{m/s}}=3\ 600\ \mathrm{N}$,汽车沿平直公路匀速行驶,受力平衡,则汽车在行驶过程中受到的阻力$f=F=3\ 600\ \mathrm{N}$. (2) 汽车牵引力做的功$W=Fs=3\ 600\ \mathrm{N}×2.7×10^3\ \mathrm{m}=9.72×10^6\ \mathrm{J}$,由$\eta=\dfrac{W}{Q_放}×100\%$可得,该过程中消耗的氢气完全燃烧放出的热量$Q_放=\dfrac{W}{\eta}=\dfrac{9.72×10^6\ \mathrm{J}}{40\%}=2.43×10^7\ \mathrm{J}$,由$Q_放=mq$可得,该过程中消耗氢气的质量$m=\dfrac{Q_放}{q_{氢气}}=\dfrac{2.43×10^7\ \mathrm{J}}{1.4×10^8\ \mathrm{J/kg}}≈0.17\ \mathrm{kg}$.
解析
【分析】
这是一道力热综合的基础计算题，我们可以分两小问梳理解题思路：
1. 第一问求行驶阻力：汽车做匀速直线运动时水平方向受力平衡，阻力大小和牵引力大小相等，因此只需要求出牵引力即可。题目给出了牵引力的功率，我们可以先通过已知的行驶路程和时间算出汽车的行驶速度，再利用功率的推导公式P=Fv变形求出牵引力，最后通过二力平衡条件得到阻力的大小。
2. 第二问求消耗氢气的质量：先计算出牵引力做的有用功，结合已知的发动机效率，根据热机效率公式η=W/Q放求出氢气完全燃烧释放的总热量，最后利用燃料完全燃烧放热公式Q放=mq变形，就能算出消耗氢气的质量，按要求保留两位小数即可。
【解析】
（1）统一单位后计算汽车行驶速度：
已知行驶路程$s=2.7\ \mathrm{km}=2.7×10^3\ \mathrm{m}$，行驶时间$t=2\ \mathrm{min}=120\ \mathrm{s}$
汽车的速度：$v=\dfrac{s}{t}=\dfrac{2.7×10^3\ \mathrm{m}}{120\ \mathrm{s}}=22.5\ \mathrm{m/s}$
已知牵引力功率$P=81\ \mathrm{kW}=8.1×10^4\ \mathrm{W}$，根据功率推导式$P=\dfrac{W}{t}=\dfrac{Fs}{t}=Fv$，变形得牵引力：
$F=\dfrac{P}{v}=\dfrac{8.1×10^4\ \mathrm{W}}{22.5\ \mathrm{m/s}}=3600\ \mathrm{N}$
汽车沿平直公路匀速直线行驶，水平方向牵引力和阻力为一对平衡力，二力大小相等，因此阻力$f=F=3600\ \mathrm{N}$。
（2）计算牵引力做的有用功：
$W=Fs=3600\ \mathrm{N}×2.7×10^3\ \mathrm{m}=9.72×10^6\ \mathrm{J}$
已知发动机效率$\eta=40\%$，根据热机效率公式$\eta=\dfrac{W}{Q_放}×100\%$，变形得氢气完全燃烧放出的总热量：
$Q_放=\dfrac{W}{\eta}=\dfrac{9.72×10^6\ \mathrm{J}}{40\%}=2.43×10^7\ \mathrm{J}$
根据燃料完全燃烧放热公式$Q_放=mq_{氢气}$，变形得消耗氢气的质量：
$m=\dfrac{Q_放}{q_{氢气}}=\dfrac{2.43×10^7\ \mathrm{J}}{1.4×10^8\ \mathrm{J/kg}}\approx0.17\ \mathrm{kg}$
【答案】
（1）$3\ 600\ \mathrm{N}$ （2）$0.17\ \mathrm{kg}$
【知识点】
功率公式应用、二力平衡、热值计算
【点评】
本题是力学功率和热机热值结合的经典基础综合题，属于中考常考的力热计算题型，解题核心是利用匀速运动的受力特点关联阻力和牵引力，顺着“有用功→总放热→燃料质量”的逻辑链条逐步推导即可，解题过程注意统一各物理量的单位，最后按要求对结果保留小数位数。
【难度系数】
0.7
这是一道力热综合的基础计算题，我们可以分两小问梳理解题思路：
1. 第一问求行驶阻力：汽车做匀速直线运动时水平方向受力平衡，阻力大小和牵引力大小相等，因此只需要求出牵引力即可。题目给出了牵引力的功率，我们可以先通过已知的行驶路程和时间算出汽车的行驶速度，再利用功率的推导公式P=Fv变形求出牵引力，最后通过二力平衡条件得到阻力的大小。
2. 第二问求消耗氢气的质量：先计算出牵引力做的有用功，结合已知的发动机效率，根据热机效率公式η=W/Q放求出氢气完全燃烧释放的总热量，最后利用燃料完全燃烧放热公式Q放=mq变形，就能算出消耗氢气的质量，按要求保留两位小数即可。
【解析】
（1）统一单位后计算汽车行驶速度：
已知行驶路程$s=2.7\ \mathrm{km}=2.7×10^3\ \mathrm{m}$，行驶时间$t=2\ \mathrm{min}=120\ \mathrm{s}$
汽车的速度：$v=\dfrac{s}{t}=\dfrac{2.7×10^3\ \mathrm{m}}{120\ \mathrm{s}}=22.5\ \mathrm{m/s}$
已知牵引力功率$P=81\ \mathrm{kW}=8.1×10^4\ \mathrm{W}$，根据功率推导式$P=\dfrac{W}{t}=\dfrac{Fs}{t}=Fv$，变形得牵引力：
$F=\dfrac{P}{v}=\dfrac{8.1×10^4\ \mathrm{W}}{22.5\ \mathrm{m/s}}=3600\ \mathrm{N}$
汽车沿平直公路匀速直线行驶，水平方向牵引力和阻力为一对平衡力，二力大小相等，因此阻力$f=F=3600\ \mathrm{N}$。
（2）计算牵引力做的有用功：
$W=Fs=3600\ \mathrm{N}×2.7×10^3\ \mathrm{m}=9.72×10^6\ \mathrm{J}$
已知发动机效率$\eta=40\%$，根据热机效率公式$\eta=\dfrac{W}{Q_放}×100\%$，变形得氢气完全燃烧放出的总热量：
$Q_放=\dfrac{W}{\eta}=\dfrac{9.72×10^6\ \mathrm{J}}{40\%}=2.43×10^7\ \mathrm{J}$
根据燃料完全燃烧放热公式$Q_放=mq_{氢气}$，变形得消耗氢气的质量：
$m=\dfrac{Q_放}{q_{氢气}}=\dfrac{2.43×10^7\ \mathrm{J}}{1.4×10^8\ \mathrm{J/kg}}\approx0.17\ \mathrm{kg}$
【答案】
（1）$3\ 600\ \mathrm{N}$ （2）$0.17\ \mathrm{kg}$
【知识点】
功率公式应用、二力平衡、热值计算
【点评】
本题是力学功率和热机热值结合的经典基础综合题，属于中考常考的力热计算题型，解题核心是利用匀速运动的受力特点关联阻力和牵引力，顺着“有用功→总放热→燃料质量”的逻辑链条逐步推导即可，解题过程注意统一各物理量的单位，最后按要求对结果保留小数位数。
【难度系数】
0.7
