登录
例2 一辆燃油汽车沿平直公路匀速行驶了15 km，所用时间为600 s，消耗汽油1 kg，汽车在行驶过程中所受阻力恒为1 000 N。已知$ q_{汽油}=4.6×10^7 \, \mathrm{J/kg} $。
（1）求牵引力所做功的大小。
（2）求1 kg汽油完全燃烧放出的热量。
（3）求汽车发动机的效率（结果保留整数）。
解析（1）一辆燃油汽车沿平直公路匀速行驶，所以$ F=F_{阻}=1000 \, \mathrm{N} $，牵引力所做的功$ W=Fs=1000 \, \mathrm{N}×15000 \, \mathrm{m}=1.5×10^7 \, \mathrm{J} $。
（2）已知$ q_{汽油}=4.6×10^7 \, \mathrm{J/kg} $，1 kg汽油完全燃烧放出的热量$ Q_{放}=m_{汽油}q_{汽油}=1 \, \mathrm{kg}×4.6×10^7 \, \mathrm{J/kg}=4.6×10^7 \, \mathrm{J} $。
（3）发动机效率$ \eta=\frac{W}{Q_{放}}=\frac{1.5×10^7 \, \mathrm{J}}{4.6×10^7 \, \mathrm{J}}=33\% $。
答案（1）$ 1.5×10^7 \, \mathrm{J} $ （2）$ 4.6×10^7 \, \mathrm{J} $ （3）33%
规律总结
要区分热机的效率和功率。
热机的效率是指用来做有用功的这部分能量与燃料完全燃烧放出的热量之比，而功率指的是做功快慢。这是两个不同的物理量，两者之间不存在必然的联系。
（1）求牵引力所做功的大小。
（2）求1 kg汽油完全燃烧放出的热量。
（3）求汽车发动机的效率（结果保留整数）。
解析（1）一辆燃油汽车沿平直公路匀速行驶，所以$ F=F_{阻}=1000 \, \mathrm{N} $，牵引力所做的功$ W=Fs=1000 \, \mathrm{N}×15000 \, \mathrm{m}=1.5×10^7 \, \mathrm{J} $。
（2）已知$ q_{汽油}=4.6×10^7 \, \mathrm{J/kg} $，1 kg汽油完全燃烧放出的热量$ Q_{放}=m_{汽油}q_{汽油}=1 \, \mathrm{kg}×4.6×10^7 \, \mathrm{J/kg}=4.6×10^7 \, \mathrm{J} $。
（3）发动机效率$ \eta=\frac{W}{Q_{放}}=\frac{1.5×10^7 \, \mathrm{J}}{4.6×10^7 \, \mathrm{J}}=33\% $。
答案（1）$ 1.5×10^7 \, \mathrm{J} $ （2）$ 4.6×10^7 \, \mathrm{J} $ （3）33%
规律总结
要区分热机的效率和功率。
热机的效率是指用来做有用功的这部分能量与燃料完全燃烧放出的热量之比，而功率指的是做功快慢。这是两个不同的物理量，两者之间不存在必然的联系。
答案
（1）$ 1.5×10^7 \, \mathrm{J} $
（2）$ 4.6×10^7 \, \mathrm{J} $
（3）33%
（2）$ 4.6×10^7 \, \mathrm{J} $
（3）33%
解析
【分析】
首先，汽车沿平直公路匀速行驶时处于平衡状态，牵引力与阻力是一对平衡力，可据此求出牵引力；牵引力做功需用公式$ W=Fs $，注意将路程单位从$ km $换算为$ m $；燃料完全燃烧放热用公式$ Q_{放}=mq $；发动机效率是牵引力做的有用功与汽油完全燃烧放出热量的比值，代入公式计算时需注意结果保留整数。
【解析】
（1）汽车匀速行驶，受力平衡，故牵引力$ F=F_{阻}=1000 \, \mathrm{N} $；行驶路程$ s=15 \, \mathrm{km}=15000 \, \mathrm{m} $，根据功的计算公式，牵引力做功：$ W=Fs=1000 \, \mathrm{N}×15000 \, \mathrm{m}=1.5×10^7 \, \mathrm{J} $；
（2）根据燃料完全燃烧放热公式，1 kg汽油完全燃烧放出的热量：$ Q_{放}=m_{汽油}q_{汽油}=1 \, \mathrm{kg}×4.6×10^7 \, \mathrm{J/kg}=4.6×10^7 \, \mathrm{J} $；
（3）发动机效率为有用功与燃料完全燃烧放热的比值，即：$ \eta=\frac{W}{Q_{放}}×100\%=\frac{1.5×10^7 \, \mathrm{J}}{4.6×10^7 \, \mathrm{J}}×100\%≈33\% $；
【答案】
（1）$ 1.5×10^7 \, \mathrm{J} $；（2）$ 4.6×10^7 \, \mathrm{J} $；（3）33%
【知识点】
功的计算、燃料的热值、热机的效率
【点评】
本题是力学与热学结合的基础计算题，主要考查二力平衡的应用、功的计算、热值及热机效率的计算，步骤清晰，只要掌握基本公式和单位换算即可正确解答，属于常规基础题型，注重核心公式的应用。
【难度系数】
0.7
首先，汽车沿平直公路匀速行驶时处于平衡状态，牵引力与阻力是一对平衡力，可据此求出牵引力；牵引力做功需用公式$ W=Fs $，注意将路程单位从$ km $换算为$ m $；燃料完全燃烧放热用公式$ Q_{放}=mq $；发动机效率是牵引力做的有用功与汽油完全燃烧放出热量的比值，代入公式计算时需注意结果保留整数。
【解析】
（1）汽车匀速行驶，受力平衡，故牵引力$ F=F_{阻}=1000 \, \mathrm{N} $；行驶路程$ s=15 \, \mathrm{km}=15000 \, \mathrm{m} $，根据功的计算公式，牵引力做功：$ W=Fs=1000 \, \mathrm{N}×15000 \, \mathrm{m}=1.5×10^7 \, \mathrm{J} $；
（2）根据燃料完全燃烧放热公式，1 kg汽油完全燃烧放出的热量：$ Q_{放}=m_{汽油}q_{汽油}=1 \, \mathrm{kg}×4.6×10^7 \, \mathrm{J/kg}=4.6×10^7 \, \mathrm{J} $；
（3）发动机效率为有用功与燃料完全燃烧放热的比值，即：$ \eta=\frac{W}{Q_{放}}×100\%=\frac{1.5×10^7 \, \mathrm{J}}{4.6×10^7 \, \mathrm{J}}×100\%≈33\% $；
【答案】
（1）$ 1.5×10^7 \, \mathrm{J} $；（2）$ 4.6×10^7 \, \mathrm{J} $；（3）33%
【知识点】
功的计算、燃料的热值、热机的效率
【点评】
本题是力学与热学结合的基础计算题，主要考查二力平衡的应用、功的计算、热值及热机效率的计算，步骤清晰，只要掌握基本公式和单位换算即可正确解答，属于常规基础题型，注重核心公式的应用。
【难度系数】
0.7
1. 燃料燃烧过程中，
化学
能转化为内
能，质量相等的不同燃料完全燃烧放出的热量不同，物理学中用热值
来表示燃料的这种性质。答案
1. 化学 内 热值
解析
【分析】
要解决这道题，需回忆燃料燃烧的能量转化以及描述燃料放热特性的物理量相关概念：首先明确燃料本身储存的能量形式，再分析燃烧时的能量转化，最后理解用于表示燃料放热特性的物理量。
【解析】
燃料内部储存着化学能，燃烧过程中发生化学反应，将化学能转化为内能；单位质量的某种燃料完全燃烧放出的热量叫做热值，它是用来表示燃料完全燃烧时放热能力的物理量，因此质量相等的不同燃料完全燃烧放出的热量不同，用热值来描述这种性质。
【答案】
化学；内；热值
【知识点】
能量转化、热值
【点评】
本题考查燃料燃烧的能量转化和热值的基本概念，属于基础识记类题目，难度较低，需要准确记忆相关物理概念即可解答。
【难度系数】
0.9
要解决这道题，需回忆燃料燃烧的能量转化以及描述燃料放热特性的物理量相关概念：首先明确燃料本身储存的能量形式，再分析燃烧时的能量转化，最后理解用于表示燃料放热特性的物理量。
【解析】
燃料内部储存着化学能，燃烧过程中发生化学反应，将化学能转化为内能；单位质量的某种燃料完全燃烧放出的热量叫做热值，它是用来表示燃料完全燃烧时放热能力的物理量，因此质量相等的不同燃料完全燃烧放出的热量不同，用热值来描述这种性质。
【答案】
化学；内；热值
【知识点】
能量转化、热值
【点评】
本题考查燃料燃烧的能量转化和热值的基本概念，属于基础识记类题目，难度较低，需要准确记忆相关物理概念即可解答。
【难度系数】
0.9
2. 一盏酒精灯在一直燃烧，酒精的热值为$3×10^7\ \mathrm{J/kg}$，它表示1 kg的酒精
完全
燃烧放出的热量是$3×10^7$
J。酒精越来越少的过程中，酒精的热值不变
，酒精的比热容不变
，酒精的密度不变
。（后三空均填“增大”“减小”或“不变”）答案
2. 完全 $3×10^7$ 不变 不变 不变
解析
【分析】
要解答本题，需明确热值的定义，以及热值、比热容、密度都是物质的固有特性，与物质的质量无关。首先根据热值的定义确定前两空，再根据物质特性判断后三空。
【解析】
1. 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。因此，酒精热值为$3×10^7\ \mathrm{J/kg}$，表示1kg酒精完全燃烧放出的热量是$3×10^7\ \mathrm{J}$。
2. 热值、比热容、密度都是物质的特性，其大小仅由物质的种类和状态决定，与物质的质量多少无关。所以酒精越来越少的过程中，酒精的热值、比热容、密度都不变。
【答案】
完全；$3×10^7$；不变；不变；不变
【知识点】
热值的概念，物质的特性
【点评】
本题考查初中物理中热值、比热容、密度的基础概念，属于识记类题目，难度较低，只要牢记相关定义即可正确解答。
【难度系数】
0.2
要解答本题，需明确热值的定义，以及热值、比热容、密度都是物质的固有特性，与物质的质量无关。首先根据热值的定义确定前两空，再根据物质特性判断后三空。
【解析】
1. 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。因此，酒精热值为$3×10^7\ \mathrm{J/kg}$，表示1kg酒精完全燃烧放出的热量是$3×10^7\ \mathrm{J}$。
2. 热值、比热容、密度都是物质的特性，其大小仅由物质的种类和状态决定，与物质的质量多少无关。所以酒精越来越少的过程中，酒精的热值、比热容、密度都不变。
【答案】
完全；$3×10^7$；不变；不变；不变
【知识点】
热值的概念，物质的特性
【点评】
本题考查初中物理中热值、比热容、密度的基础概念，属于识记类题目，难度较低，只要牢记相关定义即可正确解答。
【难度系数】
0.2
3. 1 L汽油完全燃烧放出的热量是
$q_{\mathrm{汽油}} = 4.6 × 10^7\ \mathrm{J/kg}$，$\rho_{\mathrm{汽油}} = 0.8 × 10^3\ \mathrm{kg/m}^3$。
$3.68×10^7$
J。$q_{\mathrm{汽油}} = 4.6 × 10^7\ \mathrm{J/kg}$，$\rho_{\mathrm{汽油}} = 0.8 × 10^3\ \mathrm{kg/m}^3$。
答案
3. $3.68×10^7$
解析
【分析】
要计算1L汽油完全燃烧放出的热量，需先通过密度公式算出汽油的质量，再结合燃料放热公式求解。步骤为：1. 将体积单位换算为国际单位（立方米）；2. 由密度公式变形计算1L汽油的质量；3. 代入燃料放热公式计算放出的热量。
【解析】
解：体积单位换算：$1\ \mathrm{L}=1×10^{-3}\ \mathrm{m}^3$。
根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}$，得1L汽油的质量：
$m=\rho V=0.8×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×1×10^{-3}\ \mathrm{m}^3=0.8\ \mathrm{kg}$。
汽油完全燃烧放出的热量：
$Q_{\mathrm{放}}=mq=0.8\ \mathrm{kg}×4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}=3.68×10^7\ \mathrm{J}$。
【答案】
$3.68×10^7$
【知识点】
密度公式应用、燃料的热值
【点评】
本题考查密度公式与燃料放热公式的综合应用，核心是体积单位的换算，属于基础计算题，难度较低。
【难度系数】
0.7
要计算1L汽油完全燃烧放出的热量，需先通过密度公式算出汽油的质量，再结合燃料放热公式求解。步骤为：1. 将体积单位换算为国际单位（立方米）；2. 由密度公式变形计算1L汽油的质量；3. 代入燃料放热公式计算放出的热量。
【解析】
解：体积单位换算：$1\ \mathrm{L}=1×10^{-3}\ \mathrm{m}^3$。
根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}$，得1L汽油的质量：
$m=\rho V=0.8×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×1×10^{-3}\ \mathrm{m}^3=0.8\ \mathrm{kg}$。
汽油完全燃烧放出的热量：
$Q_{\mathrm{放}}=mq=0.8\ \mathrm{kg}×4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}=3.68×10^7\ \mathrm{J}$。
【答案】
$3.68×10^7$
【知识点】
密度公式应用、燃料的热值
【点评】
本题考查密度公式与燃料放热公式的综合应用，核心是体积单位的换算，属于基础计算题，难度较低。
【难度系数】
0.7
4. 甲、乙两台柴油机，甲的效率低于乙的效率，意义是 （
A.甲的功率大于乙的功率
B.甲消耗的燃料多于乙消耗的燃料
C.乙将燃料燃烧放出的热量变成有用功的这部分能量的比例比甲的大
D.工作相同时间甲消耗的燃料一定比乙少
C
）A.甲的功率大于乙的功率
B.甲消耗的燃料多于乙消耗的燃料
C.乙将燃料燃烧放出的热量变成有用功的这部分能量的比例比甲的大
D.工作相同时间甲消耗的燃料一定比乙少
答案
4. C
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，反映的是燃料能量的利用率，与表示做功快慢的功率是不同的物理量。接下来逐一分析选项：A选项混淆了效率和功率的概念；B选项未控制变量，无法比较燃料消耗；C选项符合效率的定义；D选项将消耗燃料与效率错误关联。
【解析】热机效率的公式为$\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}$，其中$W_{有用}$是有用功，$Q_{放}$是燃料完全燃烧放出的热量，效率表示有用功占总热量的比例，与功率（做功快慢）无关。对各选项分析：
A. 功率描述做功快慢，与效率无直接关系，效率低不代表功率小，故A错误；
B. 消耗燃料的多少由做功多少、效率等共同决定，未说明相同有用功或总热量时，无法比较燃料消耗，故B错误；
C. 乙的效率高于甲，说明乙将燃料燃烧放出的热量转化为有用功的比例更大，故C正确；
D. 相同时间消耗燃料的多少与功率有关，与效率无关，效率低不代表消耗燃料少，故D错误。
【答案】C
【知识点】热机效率、功率
【点评】本题考查热机效率的基础概念，核心是区分效率与功率的物理意义，理解效率的定义是解题关键，属于初中热学的基础题，需准确掌握概念。
【难度系数】0.7
【解析】热机效率的公式为$\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}$，其中$W_{有用}$是有用功，$Q_{放}$是燃料完全燃烧放出的热量，效率表示有用功占总热量的比例，与功率（做功快慢）无关。对各选项分析：
A. 功率描述做功快慢，与效率无直接关系，效率低不代表功率小，故A错误；
B. 消耗燃料的多少由做功多少、效率等共同决定，未说明相同有用功或总热量时，无法比较燃料消耗，故B错误；
C. 乙的效率高于甲，说明乙将燃料燃烧放出的热量转化为有用功的比例更大，故C正确；
D. 相同时间消耗燃料的多少与功率有关，与效率无关，效率低不代表消耗燃料少，故D错误。
【答案】C
【知识点】热机效率、功率
【点评】本题考查热机效率的基础概念，核心是区分效率与功率的物理意义，理解效率的定义是解题关键，属于初中热学的基础题，需准确掌握概念。
【难度系数】0.7
5. 若某汽车的汽油机在一段时间内所做的有用功为$2.3× 10^7$ J，效率为25%，则该汽油机在这段时间内消耗
2
kg的汽油。汽油的热值取$4.6× 10^7$ J/kg。答案
5. 2 解析 此段时间内汽油完全燃烧放出的热量
$Q_{\mathrm{放}}=\frac{W}{\eta}=\frac{2.3×10^7\ \mathrm{J}}{25\%}=9.2×10^7\ \mathrm{J}$，
消耗的汽油的质量
$m=\frac{Q_{\mathrm{放}}}{q}=\frac{9.2×10^7\ \mathrm{J}}{4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}}=2\ \mathrm{kg}$。
$Q_{\mathrm{放}}=\frac{W}{\eta}=\frac{2.3×10^7\ \mathrm{J}}{25\%}=9.2×10^7\ \mathrm{J}$，
消耗的汽油的质量
$m=\frac{Q_{\mathrm{放}}}{q}=\frac{9.2×10^7\ \mathrm{J}}{4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}}=2\ \mathrm{kg}$。
解析
【分析】
要解决这个问题，需结合热机效率公式和燃料完全燃烧放热公式推导计算。首先，热机效率η是有用功W与燃料完全燃烧放出总热量Q放的比值，即η=W/Q放，可先通过已知的有用功和效率算出总热量；再利用燃料完全燃烧放热公式Q放=mq（m为燃料质量，q为热值），变形后计算消耗汽油的质量。
【解析】
1. 根据热机效率公式η=W/Q放，变形得燃料完全燃烧放出的热量：
$Q_{\mathrm{放}}=\frac{W}{\eta}=\frac{2.3×10^7\ \mathrm{J}}{25\%}=9.2×10^7\ \mathrm{J}$
2. 根据燃料完全燃烧放热公式Q放=mq，变形得消耗汽油的质量：
$m=\frac{Q_{\mathrm{放}}}{q}=\frac{9.2×10^7\ \mathrm{J}}{4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}}=2\ \mathrm{kg}$
【答案】
2
【知识点】
热机效率、热值计算
【点评】
本题是热学中热机效率与热值的基础应用题型，直接考查公式的变形运用，解题思路清晰、步骤明确，属于常规基础计算题。
【难度系数】
0.6
要解决这个问题，需结合热机效率公式和燃料完全燃烧放热公式推导计算。首先，热机效率η是有用功W与燃料完全燃烧放出总热量Q放的比值，即η=W/Q放，可先通过已知的有用功和效率算出总热量；再利用燃料完全燃烧放热公式Q放=mq（m为燃料质量，q为热值），变形后计算消耗汽油的质量。
【解析】
1. 根据热机效率公式η=W/Q放，变形得燃料完全燃烧放出的热量：
$Q_{\mathrm{放}}=\frac{W}{\eta}=\frac{2.3×10^7\ \mathrm{J}}{25\%}=9.2×10^7\ \mathrm{J}$
2. 根据燃料完全燃烧放热公式Q放=mq，变形得消耗汽油的质量：
$m=\frac{Q_{\mathrm{放}}}{q}=\frac{9.2×10^7\ \mathrm{J}}{4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}}=2\ \mathrm{kg}$
【答案】
2
【知识点】
热机效率、热值计算
【点评】
本题是热学中热机效率与热值的基础应用题型，直接考查公式的变形运用，解题思路清晰、步骤明确，属于常规基础计算题。
【难度系数】
0.6
