7. 我国部分农村地区使用液化石油气烧水煮饭。小望在家用液化石油气将体积为2 L、初温为20 ℃的水加热到100 ℃，水吸收的热量为 J。若此过程的热效率为40%，则消耗液化石油气 m³。[ρ水 = 1.0×10³ kg/m³，c水 = 4.2×10³ J/(kg·℃)，液化石油气的热值取4.0×10⁷ J/m³]

7. 6.72×10⁵ 0.042

【分析】
解题思路：1. 先将水的体积单位换算为国际单位，结合密度公式计算水的质量；2. 利用比热容公式计算水吸收的热量；3. 根据热效率公式，由水吸收的热量和热效率算出液化石油气完全燃烧放出的热量；4. 利用热值公式计算消耗液化石油气的体积，每一步需注意单位换算和公式的正确应用。
【解析】
解：①计算水的质量：
水的体积 $ V_{水}=2\ \mathrm{L}=2×10^{-3}\ \mathrm{m}^3 $，
由 $ \rho=\frac{m}{V} $ 得水的质量：
$ m=\rho_{水}V_{水}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 ×2×10^{-3}\ \mathrm{m}^3=2\ \mathrm{kg} $；
②计算水吸收的热量：
水升高的温度 $ \Delta t=100°\mathrm{C}-20°\mathrm{C}=80°\mathrm{C} $，
由 $ Q_{吸}=c_{水}m\Delta t $ 得：
$ Q_{吸}=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)} ×2\ \mathrm{kg} ×80°\mathrm{C}=6.72×10^5\ \mathrm{J} $；
③计算液化石油气完全燃烧放出的热量：
已知热效率 $ \eta=40\% $，由 $ \eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}} $ 得：
$ Q_{放}=\frac{Q_{吸}}{\eta}=\frac{6.72×10^5\ \mathrm{J}}{40\%}=1.68×10^6\ \mathrm{J} $；
④计算消耗液化石油气的体积：
由 $ Q_{放}=qV $ 得液化石油气的体积：
$ V=\frac{Q_{放}}{q}=\frac{1.68×10^6\ \mathrm{J}}{4.0×10^7\ \mathrm{J/m}^3}=0.042\ \mathrm{m}^3 $；
【答案】
$ 6.72×10^5 $；$ 0.042 $
【知识点】
热量计算（比热容）、热效率计算、热值计算
【点评】
本题是热学基础计算题，综合考查密度、比热容、热值、热效率公式的应用，需注意单位换算和公式的灵活运用，属于常规题型。
【难度系数】
0.6

8. 图10-5-3是我国自主研制的大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600。若该飞机以270 km/h 的速度匀速直线航行20 min，消耗航空燃油1.35 t，飞机发动机的功率为$2.25×10^7$ W，航空燃油的热值为$4×10^7$ J/kg，求：
(1)消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量。
(2)飞机在航行过程中所受的阻力大小。
(3)发动机的效率。

图10-5-3

8. (1)5.4×10¹⁰ J (2)3×10⁵ N (3)50%

【分析】
要解决本题，需分三步拆解问题：
1. 求燃油完全燃烧放出的热量，利用公式$Q_{放}=mq$，注意将燃油质量单位从吨（t）转换为千克（kg）；
2. 求航行时的阻力：飞机匀速直线运动，牵引力与阻力是平衡力（大小相等）；结合功率公式$P=Fv$，将速度单位从km/h转换为m/s，即可求出牵引力，进而得到阻力；
3. 求发动机效率：效率是发动机做的有用功与燃油完全燃烧放出总热量的比值，有用功$W=Pt$，总热量为第一问的$Q_{放}$，代入计算即可。
【解析】
解：
(1) 统一单位：航空燃油质量$m=1.35t=1.35×10^3kg$，
燃油完全燃烧放出的热量：
$Q_{放}=mq=1.35×10^3kg×4×10^7J/kg=5.4×10^{10}J$；
(2) 统一速度单位：$v=270km/h=270÷3.6m/s=75m/s$，
飞机匀速直线航行，牵引力$F$与阻力$f$平衡，即$f=F$；
由功率公式$P=Fv$得，牵引力$F=\frac{P}{v}$，
代入数据：$F=\frac{2.25×10^7W}{75m/s}=3×10^5N$，
故阻力$f=F=3×10^5N$；
(3) 统一时间单位：$t=20min=20×60s=1200s$，
发动机做的有用功：$W=Pt=2.25×10^7W×1200s=2.7×10^{10}J$，
发动机效率：$\eta=\frac{W}{Q_{放}}×100\%=\frac{2.7×10^{10}J}{5.4×10^{10}J}×100\%=50\%$；
【答案】
(1) $5.4×10^{10}J$；(2) $3×10^5N$；(3) $50\%$
【知识点】
热值计算、功率与力的关系、热机效率
【点评】
本题是力学与热学的综合应用题，重点考查公式应用及单位统一，解题时需注意单位转换的细节，难度适中，属于基础综合题。
【难度系数】
0.6

一、各种形式的能量
1. 能量是与物质有关的物理量，物质不同的对应着不同的能量。

1. 运动形式 运动形式

【分析】这道题考查能量的基本概念，解题时需回忆物理中能量的定义：能量是与物质运动形式相关的物理量，不同的运动形式对应着不同类型的能量，据此可确定填空内容。
【解析】根据能量的物理定义，能量是描述物质运动状态的物理量，与物质的运动形式紧密相关，不同的运动形式对应着不同的能量类型，因此两个空均应填写“运动形式”。
【答案】运动形式 运动形式
【知识点】能量的概念、物质的运动形式
【点评】本题属于基础概念题，主要考查对能量与物质运动形式对应关系的识记，难度较低，适合巩固基础知识。
【难度系数】0.8

二、能量守恒定律
2. 自然界中不同形式的能量之间可以相互。
3. 能量既不会凭空，也不会凭空产生，它只会从一种形式为其他形式，或者从一个物体到其他物体，在转化和转移过程中，能量的总和。这就是能量守恒定律。
4. 能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。能量守恒定律的发现使人们认识到任何形式的“永动机”是制成的。

2. 转化
3. 消失 转化 转移 保持不变
4. 不可能

【分析】本题考查能量守恒定律的相关基础概念，解题思路是：先明确每个空对应的知识点，第2题需掌握不同能量形式间的变化方式；第3题要回忆能量守恒定律的具体内容；第4题需理解永动机与能量守恒定律的关系，结合课本知识逐一填空即可。
【解析】根据能量守恒定律的相关概念：第2题，自然界中不同形式的能量之间可以相互转化；第3题，能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，转化和转移过程中能量总和保持不变；第4题，永动机违反能量守恒定律，是不可能制成的。
【答案】2.转化；3.消失、转化、转移、保持不变；4.不可能
【知识点】能量守恒定律、能量的转化与转移、永动机
【点评】本题为基础识记类题目，主要考查对能量守恒定律核心内容的记忆，难度较低，学生只要掌握课本基本知识点即可正确解答。
【难度系数】0.9

三、能量转化的方向性
5. 能量转化的过程可以自发地朝某个方向进行，却不能自发地向相反方向进行，如热量可以自发地从物体传到物体，但不会自发地从物体传到物体。自发的能量转化和转移过程具有一定的，即自然进行的能量转化和转移过程是的。

5. 高温 低温 低温 高温 方向性 不可逆

【分析】本题围绕能量转化的方向性展开，解题关键是牢记热传递的自发方向以及能量转化和转移的特性。首先回忆：热量自发传递的方向是从高温物体到低温物体，不能反向自发传递，这体现了能量转移的方向性，且这类自发过程是不可逆的，据此就能完成填空。
【解析】根据热传递的方向性规律，热量可以自发地从温度高的物体（高温物体）传到温度低的物体（低温物体），但无法自发地从低温物体传到高温物体；这一现象说明自发的能量转化和转移过程具有方向性，即自然进行的能量转化和转移过程是不可逆的，因此依次填入对应内容。
【答案】高温 低温 低温 高温 方向性 不可逆
【知识点】能量转化的方向性、热传递的方向性
【点评】本题属于基础概念识记题，考查对能量转化方向性核心知识点的掌握，只要熟悉课本相关内容即可正确作答，难度较低。
【难度系数】0.2

1. 关于能量，下列说法错误的是()。

A.自然界中一切物质都有能量
B.物质运动的多样性决定了能量形式的多样性
C.静止在南极的冰山没有能量
D.飘在空中的热气球具有机械能

1. C

【分析】
本题考查能量的相关概念，解题时需逐一分析每个选项，结合能量的普遍性、能量形式与物质运动的关系，以及内能、机械能的定义判断对错。核心思路是明确：自然界所有物体都具有能量，能量形式随物质运动形式多样；任何物体都有内能，机械能包含动能和势能，据此排除错误选项。
【解析】
1. 选项A：自然界中一切物质都具有能量，这是能量的基本属性，故A说法正确。
2. 选项B：能量与物质运动紧密相连，物质运动形式的多样性决定了能量形式的多样性，故B说法正确。
3. 选项C：任何物体在任何状态下都具有内能，静止在南极的冰山虽宏观静止，但内部分子仍在做无规则运动，具有内能，并非没有能量，故C说法错误。
4. 选项D：机械能包括动能和势能，飘在空中的热气球运动（有动能）且被举高（有重力势能），因此具有机械能，故D说法正确。
综上，说法错误的是C选项。
【答案】
C
【知识点】
能量的概念、内能、机械能
【点评】
本题为基础概念题，考查对能量普遍性、内能和机械能的理解，易错点是忽略“一切物体都有内能”，误判静止物体无能量，整体难度较低，是学生需掌握的基础内容。
【难度系数】
0.6