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[变式2]用燃气灶烧水，燃烧0.5 kg的天然气，使50 kg的水从20 ℃升高到70 ℃。已知水的比热容为4.2×10³ J/(kg·℃)，天然气的热值取4.2×10⁷ J/kg，求：
(1)0.5 kg天然气完全燃烧放出的热量。
(2)水吸收的热量。
(3)燃气灶烧水的效率。
(1)0.5 kg天然气完全燃烧放出的热量。
(2)水吸收的热量。
(3)燃气灶烧水的效率。
答案
(1) $2.1×10^7\ \mathrm{J}$
(2) $1.05×10^7\ \mathrm{J}$
(3) $50\%$
解析:(1)放出的热量 $Q_{放}=m_{气}q=0.5\ \mathrm{kg}×4.2×10^7\ \mathrm{J/kg}=2.1×10^7\ \mathrm{J}$。
(2)水吸收的热量 $Q_{吸}=cm(t_2-t_1)=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×50\ \mathrm{kg}×(70\ \mathrm{℃}-20\ \mathrm{℃})=1.05×10^7\ \mathrm{J}$。
(3)燃气灶烧水的效率 $\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%=\frac{1.05×10^7\ \mathrm{J}}{2.1×10^7\ \mathrm{J}}×100\%=50\%$。
(2) $1.05×10^7\ \mathrm{J}$
(3) $50\%$
解析:(1)放出的热量 $Q_{放}=m_{气}q=0.5\ \mathrm{kg}×4.2×10^7\ \mathrm{J/kg}=2.1×10^7\ \mathrm{J}$。
(2)水吸收的热量 $Q_{吸}=cm(t_2-t_1)=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×50\ \mathrm{kg}×(70\ \mathrm{℃}-20\ \mathrm{℃})=1.05×10^7\ \mathrm{J}$。
(3)燃气灶烧水的效率 $\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%=\frac{1.05×10^7\ \mathrm{J}}{2.1×10^7\ \mathrm{J}}×100\%=50\%$。
解析
【分析】
本题是热学基础计算题，分三个小问逐步求解：第(1)问求天然气完全燃烧放出的热量，需利用燃料完全燃烧放热公式$Q_{放}=mq$，代入天然气的质量和热值计算；第(2)问求水吸收的热量，利用物体吸热公式$Q_{吸}=cm(t_2-t_1)$，代入水的比热容、质量和温度变化量计算；第(3)问求燃气灶效率，效率为水吸收的热量与天然气完全燃烧放出热量的比值，再乘以100%，代入前两问结果即可。
【解析】
(1) 天然气完全燃烧放出的热量：
$Q_{放}=m_{气}q=0.5\ \mathrm{kg}×4.2×10^7\ \mathrm{J/kg}=2.1×10^7\ \mathrm{J}$；
(2) 水吸收的热量：
$Q_{吸}=c_{水}m_{水}(t_2-t_1)=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×50\ \mathrm{kg}×(70\ \mathrm{℃}-20\ \mathrm{℃})=1.05×10^7\ \mathrm{J}$；
(3) 燃气灶烧水的效率：
$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%=\frac{1.05×10^7\ \mathrm{J}}{2.1×10^7\ \mathrm{J}}×100\%=50\%$；
【答案】
(1) $2.1×10^7\ \mathrm{J}$；(2) $1.05×10^7\ \mathrm{J}$；(3) $50\%$
【知识点】
热值计算、热量计算、热效率计算
【点评】
本题为热学常规变式题，考察燃料放热、物体吸热及热效率公式的应用，属于基础题型，只要牢记公式、准确代入数值计算即可，适合巩固热学核心知识点。
【难度系数】
0.8
本题是热学基础计算题，分三个小问逐步求解：第(1)问求天然气完全燃烧放出的热量，需利用燃料完全燃烧放热公式$Q_{放}=mq$，代入天然气的质量和热值计算；第(2)问求水吸收的热量，利用物体吸热公式$Q_{吸}=cm(t_2-t_1)$，代入水的比热容、质量和温度变化量计算；第(3)问求燃气灶效率，效率为水吸收的热量与天然气完全燃烧放出热量的比值，再乘以100%，代入前两问结果即可。
【解析】
(1) 天然气完全燃烧放出的热量：
$Q_{放}=m_{气}q=0.5\ \mathrm{kg}×4.2×10^7\ \mathrm{J/kg}=2.1×10^7\ \mathrm{J}$；
(2) 水吸收的热量：
$Q_{吸}=c_{水}m_{水}(t_2-t_1)=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×50\ \mathrm{kg}×(70\ \mathrm{℃}-20\ \mathrm{℃})=1.05×10^7\ \mathrm{J}$；
(3) 燃气灶烧水的效率：
$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%=\frac{1.05×10^7\ \mathrm{J}}{2.1×10^7\ \mathrm{J}}×100\%=50\%$；
【答案】
(1) $2.1×10^7\ \mathrm{J}$；(2) $1.05×10^7\ \mathrm{J}$；(3) $50\%$
【知识点】
热值计算、热量计算、热效率计算
【点评】
本题为热学常规变式题，考察燃料放热、物体吸热及热效率公式的应用，属于基础题型，只要牢记公式、准确代入数值计算即可，适合巩固热学核心知识点。
【难度系数】
0.8
[典例3]为减少能源消耗,保护环境,必须合理利用能源,下列方法中对提升热机效率有用的是
（
A.尽量增加废气带走的热量
B.用导热性更好的材料做内燃机气缸
C.增加燃料的质量
D.尽量使燃料充分燃烧
（
D
）A.尽量增加废气带走的热量
B.用导热性更好的材料做内燃机气缸
C.增加燃料的质量
D.尽量使燃料充分燃烧
答案
D
解析
【分析】首先明确热机效率的定义：热机效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，提升热机效率的核心是减少能量损耗，让更多能量转化为有用功。接下来逐一分析选项：A选项，废气带走的热量属于能量损耗，增加该部分热量会降低热机效率，错误；B选项，导热性更好的气缸会使热量更多散失到外界，增加能量损耗，降低效率，错误；C选项，增加燃料质量仅增大总能量，有用功不一定按比例增加，无法提升效率，错误；D选项，燃料充分燃烧能让更多化学能转化为内能，减少未燃烧的能量浪费，提升热机效率，正确。
【解析】热机效率公式为η=W有用/Q放，其中W有用是热机做的有用功，Q放是燃料完全燃烧释放的总能量。对各选项分析：
1. 选项A：废气带走的热量是能量损失的重要部分，增加该部分热量会使Q放中损耗的能量增多，η降低，故A错误；
2. 选项B：导热性好的气缸会导致热量向外散失，增加能量损耗，热机效率下降，故B错误；
3. 选项C：增加燃料质量，Q放增大，但W有用不一定同比例增大，效率是比值，无法保证效率提升，故C错误；
4. 选项D：燃料充分燃烧，能将更多化学能转化为内能，减少因燃料未完全燃烧造成的能量浪费，从而提升热机效率，故D正确。
【答案】D
【知识点】热机效率、能量利用
【点评】本题考查热机效率的基本概念，核心是理解热机效率的影响因素，属于基础概念应用题，难度较低，需准确掌握热机效率的定义及能量损耗的相关知识。
【难度系数】0.6
【解析】热机效率公式为η=W有用/Q放，其中W有用是热机做的有用功，Q放是燃料完全燃烧释放的总能量。对各选项分析：
1. 选项A：废气带走的热量是能量损失的重要部分，增加该部分热量会使Q放中损耗的能量增多，η降低，故A错误；
2. 选项B：导热性好的气缸会导致热量向外散失，增加能量损耗，热机效率下降，故B错误；
3. 选项C：增加燃料质量，Q放增大，但W有用不一定同比例增大，效率是比值，无法保证效率提升，故C错误；
4. 选项D：燃料充分燃烧，能将更多化学能转化为内能，减少因燃料未完全燃烧造成的能量浪费，从而提升热机效率，故D正确。
【答案】D
【知识点】热机效率、能量利用
【点评】本题考查热机效率的基本概念，核心是理解热机效率的影响因素，属于基础概念应用题，难度较低，需准确掌握热机效率的定义及能量损耗的相关知识。
【难度系数】0.6
1.木炭的热值为 $3.4× 10^{7}\ \mathrm{J/kg}$，它表示1 kg木炭 （
A.具有 $3.4× 10^{7}\ \mathrm{J}$ 的热量
B.具有 $3.4× 10^{7}\ \mathrm{J}$ 的内能
C.完全燃烧对外做功 $3.4× 10^{7}\ \mathrm{J}$
D.完全燃烧放出热量 $3.4× 10^{7}\ \mathrm{J}$
D
）A.具有 $3.4× 10^{7}\ \mathrm{J}$ 的热量
B.具有 $3.4× 10^{7}\ \mathrm{J}$ 的内能
C.完全燃烧对外做功 $3.4× 10^{7}\ \mathrm{J}$
D.完全燃烧放出热量 $3.4× 10^{7}\ \mathrm{J}$
答案
1. D
解析
【分析】首先明确热值的定义：热值是单位质量的燃料完全燃烧时所放出的热量。接着逐一分析选项：A选项中，热量是过程量，只能描述物体吸收或放出的热量，不能说“具有”热量，故错误；B选项中，内能是物体内部所有分子动能和势能的总和，与燃料的热值无关，不能用热值描述内能，故错误；C选项中，热值对应燃料完全燃烧放出的热量，不是对外做功的量，故错误；D选项符合热值的定义，1kg木炭完全燃烧放出的热量为3.4×10⁷J，故正确。
【解析】根据热值的定义：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值。对各选项分析如下：
1. A选项：热量是过程量，不能说物体“具有”热量，只能表述为吸收或放出热量，因此A错误；
2. B选项：内能是状态量，与燃料的热值无直接关联，无法用热值描述内能的大小，因此B错误；
3. C选项：热值表示的是燃料完全燃烧放出的热量，而非对外做功的量，因此C错误；
4. D选项：木炭的热值为$3.4×10^{7}\ \mathrm{J/kg}$，其物理意义就是1kg木炭完全燃烧放出的热量为$3.4×10^{7}\ \mathrm{J}$，因此D正确。
【答案】D
【知识点】燃料的热值、热量与内能的区别
【点评】本题考查对热值概念的基础理解，需准确掌握热值的物理意义，区分热量、内能的概念，避免概念混淆。
【难度系数】0.8
【解析】根据热值的定义：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值。对各选项分析如下：
1. A选项：热量是过程量，不能说物体“具有”热量，只能表述为吸收或放出热量，因此A错误；
2. B选项：内能是状态量，与燃料的热值无直接关联，无法用热值描述内能的大小，因此B错误；
3. C选项：热值表示的是燃料完全燃烧放出的热量，而非对外做功的量，因此C错误；
4. D选项：木炭的热值为$3.4×10^{7}\ \mathrm{J/kg}$，其物理意义就是1kg木炭完全燃烧放出的热量为$3.4×10^{7}\ \mathrm{J}$，因此D正确。
【答案】D
【知识点】燃料的热值、热量与内能的区别
【点评】本题考查对热值概念的基础理解，需准确掌握热值的物理意义，区分热量、内能的概念，避免概念混淆。
【难度系数】0.8
2.(2026鄂州校级模拟)中国航天科技集团全年预计实施100次左右的发射任务，位居世界前列。火箭发射用液氢作燃料，是因为液氢（
A.比热容大
B.含有热量多
C.热值大
D.沸点低
C
）A.比热容大
B.含有热量多
C.热值大
D.沸点低
答案
2. C
解析
【分析】
要解决这道题，需明确火箭燃料选择的核心要求：火箭发射需要燃料燃烧释放大量能量，因此需结合各物理概念的含义分析选项。首先回忆热值、比热容、热量等概念的定义，再逐一排除错误选项，确定正确答案。
【解析】
火箭发射需要燃料燃烧释放大量能量，为火箭提供动力。
选项A：比热容大的物质常用于冷却剂（如汽车发动机用水冷却），不是燃料的选择依据，排除；
选项B：热量是过程量，只能说“吸收或放出热量”，不能表述为“含有热量”，概念错误，排除；
选项C：热值是燃料的特性，单位质量的燃料完全燃烧时放出的热量，热值越大，相同质量的燃料完全燃烧放出的热量越多，液氢作燃料正是因为其热值大，符合要求；
选项D：沸点低与燃料释放能量的能力无关，不是选择液氢作燃料的原因，排除。
【答案】
C
【知识点】
燃料的热值、热量的概念、比热容
【点评】
本题考查燃料热值的应用，属于初中物理基础概念题，需学生明确各物理量的定义及实际应用场景，难度较低。
【难度系数】
0.8
要解决这道题，需明确火箭燃料选择的核心要求：火箭发射需要燃料燃烧释放大量能量，因此需结合各物理概念的含义分析选项。首先回忆热值、比热容、热量等概念的定义，再逐一排除错误选项，确定正确答案。
【解析】
火箭发射需要燃料燃烧释放大量能量，为火箭提供动力。
选项A：比热容大的物质常用于冷却剂（如汽车发动机用水冷却），不是燃料的选择依据，排除；
选项B：热量是过程量，只能说“吸收或放出热量”，不能表述为“含有热量”，概念错误，排除；
选项C：热值是燃料的特性，单位质量的燃料完全燃烧时放出的热量，热值越大，相同质量的燃料完全燃烧放出的热量越多，液氢作燃料正是因为其热值大，符合要求；
选项D：沸点低与燃料释放能量的能力无关，不是选择液氢作燃料的原因，排除。
【答案】
C
【知识点】
燃料的热值、热量的概念、比热容
【点评】
本题考查燃料热值的应用，属于初中物理基础概念题，需学生明确各物理量的定义及实际应用场景，难度较低。
【难度系数】
0.8
3.(2026贵港一模)关于热机与环境保护，下列说法正确的是（
A.热机工作过程中能量不守恒
B.热机的大量使用不会造成环境污染
C.热机中燃料燃烧放出的能量全部用来做功
D.改进热机性能，可以有效利用资源，减少排放污染
D
）A.热机工作过程中能量不守恒
B.热机的大量使用不会造成环境污染
C.热机中燃料燃烧放出的能量全部用来做功
D.改进热机性能，可以有效利用资源，减少排放污染
答案
3. D
解析
【分析】
本题考查热机与环境保护的相关知识，需逐一分析每个选项，结合热机的能量转化规律、对环境的影响等知识点判断对错。
【解析】
逐一分析各选项：
A选项：热机工作过程遵循能量守恒定律，能量只会发生转化或转移，不会凭空消失，只是存在能量损耗，因此A错误；
B选项：热机使用的燃料（如汽油、柴油）燃烧时，会排放大量废气（如二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等），会造成大气污染等环境问题，因此B错误；
C选项：热机中燃料燃烧放出的能量，一部分用于对外做功，还有很大一部分能量通过废气排放、散热、机械摩擦等途径散失，不可能全部用来做功，因此C错误；
D选项：改进热机性能（如提高热机效率、优化燃烧过程等），可以减少能源浪费，有效利用资源，同时降低有害污染物的排放，减少环境污染，因此D正确。
【答案】
D
【知识点】
热机的能量守恒、热机与环境保护
【点评】
本题考查热机相关的基础知识点，侧重热机的能量转化特点和环保意义，属于基础题型，需准确掌握热机的工作特性及对环境的影响即可解答。
【难度系数】
0.8
本题考查热机与环境保护的相关知识，需逐一分析每个选项，结合热机的能量转化规律、对环境的影响等知识点判断对错。
【解析】
逐一分析各选项：
A选项：热机工作过程遵循能量守恒定律，能量只会发生转化或转移，不会凭空消失，只是存在能量损耗，因此A错误；
B选项：热机使用的燃料（如汽油、柴油）燃烧时，会排放大量废气（如二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等），会造成大气污染等环境问题，因此B错误；
C选项：热机中燃料燃烧放出的能量，一部分用于对外做功，还有很大一部分能量通过废气排放、散热、机械摩擦等途径散失，不可能全部用来做功，因此C错误；
D选项：改进热机性能（如提高热机效率、优化燃烧过程等），可以减少能源浪费，有效利用资源，同时降低有害污染物的排放，减少环境污染，因此D正确。
【答案】
D
【知识点】
热机的能量守恒、热机与环境保护
【点评】
本题考查热机相关的基础知识点，侧重热机的能量转化特点和环保意义，属于基础题型，需准确掌握热机的工作特性及对环境的影响即可解答。
【难度系数】
0.8
4.(2026 菏泽鄄城县期末)下列措施可以提高热机效率的是 (
A.燃烧更多的燃料
B.使用热值更大的燃料
C.使燃料燃烧更充分
D.提高热机的功率
C
)A.燃烧更多的燃料
B.使用热值更大的燃料
C.使燃料燃烧更充分
D.提高热机的功率
答案
4. C
解析
【分析】首先明确热机效率的定义：热机效率是热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，比值越大，热机效率越高。接下来分析各选项：A选项，燃烧更多燃料会增加总消耗能量，但有用功不一定同步增加，无法提高效率；B选项，热值是燃料特性，热值大的燃料若燃烧不充分，有效能量少，不能提高效率；C选项，燃料燃烧更充分可减少能量损失，让更多化学能转化为有用机械能，能提高效率；D选项，功率是做功快慢，与效率无关，功率大小不影响效率。
【解析】根据热机效率的定义，逐一判断选项：
1. 选项A：燃烧更多燃料，总能量消耗增大，但有用功与总能量的比值不一定增大，不能提高热机效率，故A错误；
2. 选项B：热值是燃料的固有属性，热值大的燃料若燃烧不充分，释放的有效能量少，无法提高热机效率，故B错误；
3. 选项C：使燃料燃烧更充分，可减少能量浪费，让更多化学能转化为有用的机械能，从而提高热机效率，故C正确；
4. 选项D：功率表示热机做功的快慢，与热机效率（有用功和总能量的比值）是不同物理量，二者无关，故D错误。
综上，答案为C。
【答案】C
【知识点】热机效率、热值、功率
【点评】本题考查热机效率的核心概念及影响因素，需区分效率与功率、热值的不同物理意义，属于基础概念类题目，难度适中。
【难度系数】0.6
【解析】根据热机效率的定义，逐一判断选项：
1. 选项A：燃烧更多燃料，总能量消耗增大，但有用功与总能量的比值不一定增大，不能提高热机效率，故A错误；
2. 选项B：热值是燃料的固有属性，热值大的燃料若燃烧不充分，释放的有效能量少，无法提高热机效率，故B错误；
3. 选项C：使燃料燃烧更充分，可减少能量浪费，让更多化学能转化为有用的机械能，从而提高热机效率，故C正确；
4. 选项D：功率表示热机做功的快慢，与热机效率（有用功和总能量的比值）是不同物理量，二者无关，故D错误。
综上，答案为C。
【答案】C
【知识点】热机效率、热值、功率
【点评】本题考查热机效率的核心概念及影响因素，需区分效率与功率、热值的不同物理意义，属于基础概念类题目，难度适中。
【难度系数】0.6
