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10 小明学习了燃料的热值后，设计了一个实验来比较煤油和菜籽油的热值的大小关系。他们组装了如图所示的装置进行实验，装有少量的煤油和菜籽油的两盏灯，分别给两杯温度和质量相同的水加热。
（1）实验前装入灯中的煤油和菜籽油的
（2）实验过程中，点燃两盏灯，在燃料
（3）在燃料燃烧过程中，如果两个烧杯中的水均已沸腾，则该实验
（4）该实验也可以粗略测出燃料的热值，与标准的热值相比，该实验测得的热值
（1）实验前装入灯中的煤油和菜籽油的
质量
必须相同。（2）实验过程中，点燃两盏灯，在燃料
全部燃烧
（填“燃烧相同时间”或“全部燃烧”）后，比较温度计示数
（填“加热时间”或“温度计示数”）来比较燃料燃烧放出的热量，从而比较两种燃料的热值的大小。（3）在燃料燃烧过程中，如果两个烧杯中的水均已沸腾，则该实验
不能
（填“能”或“不能”）比较两种燃料热值的大小。（4）该实验也可以粗略测出燃料的热值，与标准的热值相比，该实验测得的热值
偏小
（填“偏大”或“偏小”），其主要原因：燃料不能完全燃烧并且热量有散失
。答案
(1)质量 (2)全部燃烧 温度计示数 (3)不能 (4)偏小 燃料不能完全燃烧并且热量有散失
解析
【分析】
要比较煤油和菜籽油的热值，需结合热值的定义（单位质量燃料完全燃烧放出的热量），利用控制变量法设计实验。首先需控制燃料的质量相同，才能通过燃烧放热多少比较热值；需让燃料完全燃烧，通过相同质量的水升高的温度判断放热多少；若水沸腾后温度不变，无法通过温度变化比较放热，就不能比较；实际实验中燃料无法完全燃烧，且热量会散失，导致测得的热值偏小。
【解析】
（1）根据控制变量法，比较不同燃料的热值时，需控制燃料的质量相同，因此实验前装入灯中的煤油和菜籽油的质量必须相同。
（2）热值的定义是单位质量燃料完全燃烧放出的热量，所以需让燃料全部燃烧；相同质量的水，吸收热量越多，温度升高越多，因此通过比较温度计示数（水升高的温度）来判断燃料放出热量的多少，进而比较热值大小。
（3）水沸腾时温度保持不变，若两个烧杯中的水均已沸腾，即使燃料燃烧放热，温度计示数也不再变化，无法通过温度变化判断燃料放出热量的多少，因此不能比较两种燃料热值的大小。
（4）实验过程中，燃料无法完全燃烧，且燃烧放出的热量会有一部分散失到空气中，没有全部被水吸收，导致测得的水吸收的热量小于燃料实际完全燃烧放出的热量，根据热值公式$q=\frac{Q_{放}}{m}$，计算出的热值会偏小。
【答案】
(1)质量 (2)全部燃烧 温度计示数 (3)不能 (4)偏小 燃料不能完全燃烧并且热量有散失
【知识点】
热值、控制变量法、热传递
【点评】
本题是探究燃料热值的典型实验题，考查了实验控制变量的原则、热值定义的理解以及实验误差分析，需要学生明确实验原理，理解实验操作和现象的意义，难度适中。
【难度系数】
0.5
要比较煤油和菜籽油的热值，需结合热值的定义（单位质量燃料完全燃烧放出的热量），利用控制变量法设计实验。首先需控制燃料的质量相同，才能通过燃烧放热多少比较热值；需让燃料完全燃烧，通过相同质量的水升高的温度判断放热多少；若水沸腾后温度不变，无法通过温度变化比较放热，就不能比较；实际实验中燃料无法完全燃烧，且热量会散失，导致测得的热值偏小。
【解析】
（1）根据控制变量法，比较不同燃料的热值时，需控制燃料的质量相同，因此实验前装入灯中的煤油和菜籽油的质量必须相同。
（2）热值的定义是单位质量燃料完全燃烧放出的热量，所以需让燃料全部燃烧；相同质量的水，吸收热量越多，温度升高越多，因此通过比较温度计示数（水升高的温度）来判断燃料放出热量的多少，进而比较热值大小。
（3）水沸腾时温度保持不变，若两个烧杯中的水均已沸腾，即使燃料燃烧放热，温度计示数也不再变化，无法通过温度变化判断燃料放出热量的多少，因此不能比较两种燃料热值的大小。
（4）实验过程中，燃料无法完全燃烧，且燃烧放出的热量会有一部分散失到空气中，没有全部被水吸收，导致测得的水吸收的热量小于燃料实际完全燃烧放出的热量，根据热值公式$q=\frac{Q_{放}}{m}$，计算出的热值会偏小。
【答案】
(1)质量 (2)全部燃烧 温度计示数 (3)不能 (4)偏小 燃料不能完全燃烧并且热量有散失
【知识点】
热值、控制变量法、热传递
【点评】
本题是探究燃料热值的典型实验题，考查了实验控制变量的原则、热值定义的理解以及实验误差分析，需要学生明确实验原理，理解实验操作和现象的意义，难度适中。
【难度系数】
0.5
11 (2024·苏州中考)如图所示为某折叠卡式炉，采用丁烷气体作为燃料.水壶装入2 L初温为25 ℃的水，用卡式炉加热至100 ℃，消耗了25 g丁烷气体[水的比热容为$4.2×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}·℃)$，丁烷的热值为$4.8×10^7\ \mathrm{J}/\mathrm{kg}$].求：
(1)壶中水的质量；
(2)水吸收的热量；
(3)卡式炉的加热效率.
(1)壶中水的质量；
(2)水吸收的热量；
(3)卡式炉的加热效率.
答案
(1)2 kg (2)$6.3×10^5\ \mathrm{J}$ (3)52.5%
[解析](1)由$\rho=\frac{m}{V}$变形可得，壶中水的质量为$m_{\mathrm{水}}=\rho_{\mathrm{水}}\ V_{\mathrm{水}}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m^3}×2×10^{-3}\ \mathrm{m^3}=2\ \mathrm{kg}$.
(2)水吸收的热量为$Q_{\mathrm{吸}}=c_{\mathrm{水}}\ m_{\mathrm{水}}\ \Delta t_{\mathrm{水}}=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×2\ \mathrm{kg}×(100-25)\ ℃=6.3×10^5\ \mathrm{J}$.
(3)25 g 丁烷气体完全燃烧放出的热量为$Q_{\mathrm{放}}=m_{\mathrm{丁烷}}\ q_{\mathrm{丁烷}}=0.025\ \mathrm{kg}×4.8×10^7\ \mathrm{J/kg}=1.2×10^6\ \mathrm{J}$，卡式炉的加热效率为$\eta=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{Q_{\mathrm{放}}}×100\%=\frac{6.3×10^5\ \mathrm{J}}{1.2×10^6\ \mathrm{J}}×100\%=52.5\%$.
[解析](1)由$\rho=\frac{m}{V}$变形可得，壶中水的质量为$m_{\mathrm{水}}=\rho_{\mathrm{水}}\ V_{\mathrm{水}}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m^3}×2×10^{-3}\ \mathrm{m^3}=2\ \mathrm{kg}$.
(2)水吸收的热量为$Q_{\mathrm{吸}}=c_{\mathrm{水}}\ m_{\mathrm{水}}\ \Delta t_{\mathrm{水}}=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×2\ \mathrm{kg}×(100-25)\ ℃=6.3×10^5\ \mathrm{J}$.
(3)25 g 丁烷气体完全燃烧放出的热量为$Q_{\mathrm{放}}=m_{\mathrm{丁烷}}\ q_{\mathrm{丁烷}}=0.025\ \mathrm{kg}×4.8×10^7\ \mathrm{J/kg}=1.2×10^6\ \mathrm{J}$，卡式炉的加热效率为$\eta=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{Q_{\mathrm{放}}}×100\%=\frac{6.3×10^5\ \mathrm{J}}{1.2×10^6\ \mathrm{J}}×100\%=52.5\%$.
解析
【分析】
本题为热学综合计算题，分三小问依次求解。解题思路：(1)已知水的体积，利用密度公式变形计算水的质量，注意体积单位换算；(2)根据水的比热容、质量和温度变化，用吸热公式计算水吸收的热量；(3)先将丁烷质量单位换算为千克，利用热值公式计算丁烷完全燃烧放出的热量，再根据效率公式求出加热效率，核心是公式的正确应用和单位统一。
【解析】
(1) 水的体积：$V_{\mathrm{水}}=2\ \mathrm{L}=2×10^{-3}\ \mathrm{m^3}$，
由$\rho=\frac{m}{V}$得，水的质量：
$m_{\mathrm{水}}=\rho_{\mathrm{水}}V_{\mathrm{水}}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m^3}×2×10^{-3}\ \mathrm{m^3}=2\ \mathrm{kg}$；
(2) 水升高的温度：$\Delta t=100\ \mathrm{℃}-25\ \mathrm{℃}=75\ \mathrm{℃}$，
水吸收的热量：
$Q_{\mathrm{吸}}=c_{\mathrm{水}}m_{\mathrm{水}}\Delta t=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×2\ \mathrm{kg}×75\ \mathrm{℃}=6.3×10^5\ \mathrm{J}$；
(3) 丁烷的质量：$m_{\mathrm{丁烷}}=25\ \mathrm{g}=0.025\ \mathrm{kg}$，
丁烷完全燃烧放出的热量：
$Q_{\mathrm{放}}=m_{\mathrm{丁烷}}q_{\mathrm{丁烷}}=0.025\ \mathrm{kg}×4.8×10^7\ \mathrm{J/kg}=1.2×10^6\ \mathrm{J}$，
加热效率：
$\eta=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{Q_{\mathrm{放}}}×100\%=\frac{6.3×10^5\ \mathrm{J}}{1.2×10^6\ \mathrm{J}}×100\%=52.5\%$；
【答案】
(1)$2\ \mathrm{kg}$；(2)$6.3×10^5\ \mathrm{J}$；(3)$52.5\%$
【知识点】
密度公式应用、热量计算、热效率计算
【点评】
本题是中考常见的热学基础计算题，考查学生对密度、吸热、热值及效率公式的掌握，需注意单位换算，难度适中，适合中等水平学生解答。
【难度系数】
0.7
本题为热学综合计算题，分三小问依次求解。解题思路：(1)已知水的体积，利用密度公式变形计算水的质量，注意体积单位换算；(2)根据水的比热容、质量和温度变化，用吸热公式计算水吸收的热量；(3)先将丁烷质量单位换算为千克，利用热值公式计算丁烷完全燃烧放出的热量，再根据效率公式求出加热效率，核心是公式的正确应用和单位统一。
【解析】
(1) 水的体积：$V_{\mathrm{水}}=2\ \mathrm{L}=2×10^{-3}\ \mathrm{m^3}$，
由$\rho=\frac{m}{V}$得，水的质量：
$m_{\mathrm{水}}=\rho_{\mathrm{水}}V_{\mathrm{水}}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m^3}×2×10^{-3}\ \mathrm{m^3}=2\ \mathrm{kg}$；
(2) 水升高的温度：$\Delta t=100\ \mathrm{℃}-25\ \mathrm{℃}=75\ \mathrm{℃}$，
水吸收的热量：
$Q_{\mathrm{吸}}=c_{\mathrm{水}}m_{\mathrm{水}}\Delta t=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×2\ \mathrm{kg}×75\ \mathrm{℃}=6.3×10^5\ \mathrm{J}$；
(3) 丁烷的质量：$m_{\mathrm{丁烷}}=25\ \mathrm{g}=0.025\ \mathrm{kg}$，
丁烷完全燃烧放出的热量：
$Q_{\mathrm{放}}=m_{\mathrm{丁烷}}q_{\mathrm{丁烷}}=0.025\ \mathrm{kg}×4.8×10^7\ \mathrm{J/kg}=1.2×10^6\ \mathrm{J}$，
加热效率：
$\eta=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{Q_{\mathrm{放}}}×100\%=\frac{6.3×10^5\ \mathrm{J}}{1.2×10^6\ \mathrm{J}}×100\%=52.5\%$；
【答案】
(1)$2\ \mathrm{kg}$；(2)$6.3×10^5\ \mathrm{J}$；(3)$52.5\%$
【知识点】
密度公式应用、热量计算、热效率计算
【点评】
本题是中考常见的热学基础计算题，考查学生对密度、吸热、热值及效率公式的掌握，需注意单位换算，难度适中，适合中等水平学生解答。
【难度系数】
0.7
12 传统文化 “温本温酒”的习俗 曹操青梅煮酒论英雄，苦辣酸甜都在喉.某省有些地方还保留着“温本温酒”的习俗.若将 30 kg 的某白酒由$3\ °\mathrm{C}$“温”到$43\ °\mathrm{C}$，直接用天然气燃烧加热，若不计热量损失，至少需要
0.08
$\mathrm{m}^3$ 的天然气.[该白酒的比热容为$2.8×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}·°\mathrm{C})$，天然气的热值为$4.2×10^7\ \mathrm{J}/\mathrm{m}^3$]答案
0.08
[解析]白酒吸收的热量$Q_{\mathrm{吸}}=cm(t-t_0)=2.8×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×30\ \mathrm{kg}×(43\ ℃-3\ ℃)=3.36×10^6\ \mathrm{J}$，不考虑热量损失，如果用天然气燃烧加热白酒，天然气完全燃烧的热量$Q_{\mathrm{放}}=Q_{\mathrm{吸}}=3.36×10^6\ \mathrm{J}$，由$Q_{\mathrm{放}}=Vq$可知，需要完全燃烧天然气的体积$V=\frac{Q_{\mathrm{放}}}{q}=\frac{3.36×10^6\ \mathrm{J}}{4.2×10^7\ \mathrm{J/m^3}}=0.08\ \mathrm{m^3}$.
[解析]白酒吸收的热量$Q_{\mathrm{吸}}=cm(t-t_0)=2.8×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×30\ \mathrm{kg}×(43\ ℃-3\ ℃)=3.36×10^6\ \mathrm{J}$，不考虑热量损失，如果用天然气燃烧加热白酒，天然气完全燃烧的热量$Q_{\mathrm{放}}=Q_{\mathrm{吸}}=3.36×10^6\ \mathrm{J}$，由$Q_{\mathrm{放}}=Vq$可知，需要完全燃烧天然气的体积$V=\frac{Q_{\mathrm{放}}}{q}=\frac{3.36×10^6\ \mathrm{J}}{4.2×10^7\ \mathrm{J/m^3}}=0.08\ \mathrm{m^3}$.
解析
【分析】
本题是结合生活场景的热学计算题，解题思路为：首先利用吸热公式计算白酒升温吸收的热量；由于不计热量损失，天然气完全燃烧放出的热量等于白酒吸收的热量；最后根据热值公式变形，计算需要的天然气体积。
【解析】
1. 计算白酒吸收的热量：
根据吸热公式 $ Q_{\mathrm{吸}} = cm(t - t_0) $，代入数据得：
$ Q_{\mathrm{吸}} = 2.8×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)} × 30\ \mathrm{kg} × (43\ \mathrm{℃} - 3\ \mathrm{℃}) = 3.36×10^6\ \mathrm{J} $。
2. 确定天然气燃烧放出的热量：
不计热量损失，天然气完全燃烧放出的热量 $ Q_{\mathrm{放}} = Q_{\mathrm{吸}} = 3.36×10^6\ \mathrm{J} $。
3. 计算天然气体积：
根据热值公式 $ Q_{\mathrm{放}} = Vq $，变形得 $ V = \frac{Q_{\mathrm{放}}}{q} $，代入数据得：
$ V = \frac{3.36×10^6\ \mathrm{J}}{4.2×10^7\ \mathrm{J/m^3}} = 0.08\ \mathrm{m^3} $。
【答案】
0.08
【知识点】
热量的计算、热值的应用
【点评】
本题以传统习俗为背景，考查比热容和热值的基础计算，核心是理解“不计热量损失时 $ Q_{\mathrm{放}} = Q_{\mathrm{吸}} $”的关系，属于热学常规基础题，注重公式的实际应用。
【难度系数】
0.8
本题是结合生活场景的热学计算题，解题思路为：首先利用吸热公式计算白酒升温吸收的热量；由于不计热量损失，天然气完全燃烧放出的热量等于白酒吸收的热量；最后根据热值公式变形，计算需要的天然气体积。
【解析】
1. 计算白酒吸收的热量：
根据吸热公式 $ Q_{\mathrm{吸}} = cm(t - t_0) $，代入数据得：
$ Q_{\mathrm{吸}} = 2.8×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)} × 30\ \mathrm{kg} × (43\ \mathrm{℃} - 3\ \mathrm{℃}) = 3.36×10^6\ \mathrm{J} $。
2. 确定天然气燃烧放出的热量：
不计热量损失，天然气完全燃烧放出的热量 $ Q_{\mathrm{放}} = Q_{\mathrm{吸}} = 3.36×10^6\ \mathrm{J} $。
3. 计算天然气体积：
根据热值公式 $ Q_{\mathrm{放}} = Vq $，变形得 $ V = \frac{Q_{\mathrm{放}}}{q} $，代入数据得：
$ V = \frac{3.36×10^6\ \mathrm{J}}{4.2×10^7\ \mathrm{J/m^3}} = 0.08\ \mathrm{m^3} $。
【答案】
0.08
【知识点】
热量的计算、热值的应用
【点评】
本题以传统习俗为背景，考查比热容和热值的基础计算，核心是理解“不计热量损失时 $ Q_{\mathrm{放}} = Q_{\mathrm{吸}} $”的关系，属于热学常规基础题，注重公式的实际应用。
【难度系数】
0.8
13 中国首次火星探索任务“天问一号”探测器的成功发射，是我国综合国力和创新能力提升的重要标志，如图所示是某火箭发射时的场景，目前运载火箭一般使用液态氢作为燃料，液态氧作为助燃剂，液态氢的热值$q_{氢}=1.4×10^{8}\ \mathrm{J/kg}$。
(1)某火箭发射时携带$6×10^{4}\ \mathrm{kg}$液态氢燃料，这些燃料完全燃烧放出的热量是多少？
(2)若第一问放出的热量只有20%被水吸收，能将$5×10^{6}\ \mathrm{kg}$、初温为$10\ °\mathrm{C}$的水加热至多少摄氏度？$[c_{水}=4.2×10^{3}\mathrm{J}/(\mathrm{kg}·\ °\mathrm{C})$，已知当地大气压为1标准大气压$]$
(3)氢能源车的发动机工作时氢气在汽缸中燃烧，某次测试中，一辆氢能源车以70 kW的功率匀速行驶20 min，消耗了1.5 kg燃料，求该发动机的效率。
(1)某火箭发射时携带$6×10^{4}\ \mathrm{kg}$液态氢燃料，这些燃料完全燃烧放出的热量是多少？
(2)若第一问放出的热量只有20%被水吸收，能将$5×10^{6}\ \mathrm{kg}$、初温为$10\ °\mathrm{C}$的水加热至多少摄氏度？$[c_{水}=4.2×10^{3}\mathrm{J}/(\mathrm{kg}·\ °\mathrm{C})$，已知当地大气压为1标准大气压$]$
(3)氢能源车的发动机工作时氢气在汽缸中燃烧，某次测试中，一辆氢能源车以70 kW的功率匀速行驶20 min，消耗了1.5 kg燃料，求该发动机的效率。
答案
(1)$8.4×10^{12}\ \mathrm{J}$ (2)$90\ ℃$ (3)$40\%$
[解析](1)这些燃料完全燃烧放出的热量$Q_{\mathrm{放}}=m_{\mathrm{氢}}\ q_{\mathrm{氢}}=6×10^4\ \mathrm{kg}×1.4×10^8\ \mathrm{J/kg}=8.4×10^{12}\ \mathrm{J}$.
(2)水吸收的热量$Q_{\mathrm{吸}}=\eta Q_{\mathrm{放}}=20\%×8.4×10^{12}\ \mathrm{J}=1.68×10^{12}\ \mathrm{J}$，水升高的温度$\Delta t=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{c_{\mathrm{水}}\ m_{\mathrm{水}}}=\frac{1.68×10^{12}\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×5×10^6\ \mathrm{kg}}=80\ ℃$，水的末温$t=t_0+\Delta t=10\ ℃+80\ ℃=90\ ℃＜100\ ℃$，所以水被加热到了$90\ ℃$.
(3)该发动机做的有用功$W=Pt=70×10^3\ \mathrm{W}×20×60\ \mathrm{s}=8.4×10^7\ \mathrm{J}$，1.5 kg 燃料完全燃烧放出的热量$Q'_{\mathrm{放}}=m'_{\mathrm{氢}}q_{\mathrm{氢}}=1.5\ \mathrm{kg}×1.4×10^8\ \mathrm{J/kg}=2.1×10^8\ \mathrm{J}$，该发动机的效率$\eta'=\frac{W}{Q'_{\mathrm{放}}}×100\%=\frac{8.4×10^7\ \mathrm{J}}{2.1×10^8\ \mathrm{J}}×100\%=40\%$.
[解析](1)这些燃料完全燃烧放出的热量$Q_{\mathrm{放}}=m_{\mathrm{氢}}\ q_{\mathrm{氢}}=6×10^4\ \mathrm{kg}×1.4×10^8\ \mathrm{J/kg}=8.4×10^{12}\ \mathrm{J}$.
(2)水吸收的热量$Q_{\mathrm{吸}}=\eta Q_{\mathrm{放}}=20\%×8.4×10^{12}\ \mathrm{J}=1.68×10^{12}\ \mathrm{J}$，水升高的温度$\Delta t=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{c_{\mathrm{水}}\ m_{\mathrm{水}}}=\frac{1.68×10^{12}\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×5×10^6\ \mathrm{kg}}=80\ ℃$，水的末温$t=t_0+\Delta t=10\ ℃+80\ ℃=90\ ℃＜100\ ℃$，所以水被加热到了$90\ ℃$.
(3)该发动机做的有用功$W=Pt=70×10^3\ \mathrm{W}×20×60\ \mathrm{s}=8.4×10^7\ \mathrm{J}$，1.5 kg 燃料完全燃烧放出的热量$Q'_{\mathrm{放}}=m'_{\mathrm{氢}}q_{\mathrm{氢}}=1.5\ \mathrm{kg}×1.4×10^8\ \mathrm{J/kg}=2.1×10^8\ \mathrm{J}$，该发动机的效率$\eta'=\frac{W}{Q'_{\mathrm{放}}}×100\%=\frac{8.4×10^7\ \mathrm{J}}{2.1×10^8\ \mathrm{J}}×100\%=40\%$.
解析
【分析】
本题为热值、热量计算与热机效率的综合题，解题思路如下：
1. 第(1)问：利用燃料完全燃烧放热公式$Q_{放}=mq$，代入液态氢的质量和热值，计算总放热量；
2. 第(2)问：先根据热效率算出被水吸收的热量，再用热量公式$Q_{吸}=c_{水}m_{水}\Delta t$求水升高的温度，结合初温算末温，需注意标准大气压下水的沸点为100℃，判断末温是否合理；
3. 第(3)问：先通过$W=Pt$计算发动机做的有用功，再算出消耗燃料的总放热量，最后根据热机效率公式$\eta=\frac{W}{Q'_{放}}×100\%$计算效率，注意单位统一（功率转瓦、时间转秒）。
【解析】
(1) 液态氢完全燃烧放出的热量：
$Q_{放}=m_{氢}q_{氢}=6×10^4\ \mathrm{kg}×1.4×10^8\ \mathrm{J/kg}=8.4×10^{12}\ \mathrm{J}$；
(2) 水吸收的热量：
$Q_{吸}=\eta Q_{放}=20\%×8.4×10^{12}\ \mathrm{J}=1.68×10^{12}\ \mathrm{J}$，
水升高的温度：
$\Delta t=\frac{Q_{吸}}{c_{水}m_{水}}=\frac{1.68×10^{12}\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×5×10^6\ \mathrm{kg}}=80\ ℃$，
水的末温：
$t=t_0+\Delta t=10\ ℃+80\ ℃=90\ ℃$，因$90\ ℃＜100\ ℃$（标准大气压下水的沸点），故水被加热至90℃；
(3) 发动机做的有用功：
$W=Pt=70×10^3\ \mathrm{W}×20×60\ \mathrm{s}=8.4×10^7\ \mathrm{J}$，
1.5 kg燃料完全燃烧放出的热量：
$Q'_{放}=m'_{氢}q_{氢}=1.5\ \mathrm{kg}×1.4×10^8\ \mathrm{J/kg}=2.1×10^8\ \mathrm{J}$，
发动机的效率：
$\eta'=\frac{W}{Q'_{放}}×100\%=\frac{8.4×10^7\ \mathrm{J}}{2.1×10^8\ \mathrm{J}}×100\%=40\%$。
【答案】
(1)$8.4×10^{12}\ \mathrm{J}$；(2)$90\ ℃$；(3)$40\%$
【知识点】
热值计算、热量计算、热机效率
【点评】
本题是基础公式的综合应用，需熟练掌握热值、比热容、热机效率的相关公式，注意单位换算和实际物理情境（如水的沸点），难度适中，考查学生的综合应用能力。
【难度系数】
0.6
本题为热值、热量计算与热机效率的综合题，解题思路如下：
1. 第(1)问：利用燃料完全燃烧放热公式$Q_{放}=mq$，代入液态氢的质量和热值，计算总放热量；
2. 第(2)问：先根据热效率算出被水吸收的热量，再用热量公式$Q_{吸}=c_{水}m_{水}\Delta t$求水升高的温度，结合初温算末温，需注意标准大气压下水的沸点为100℃，判断末温是否合理；
3. 第(3)问：先通过$W=Pt$计算发动机做的有用功，再算出消耗燃料的总放热量，最后根据热机效率公式$\eta=\frac{W}{Q'_{放}}×100\%$计算效率，注意单位统一（功率转瓦、时间转秒）。
【解析】
(1) 液态氢完全燃烧放出的热量：
$Q_{放}=m_{氢}q_{氢}=6×10^4\ \mathrm{kg}×1.4×10^8\ \mathrm{J/kg}=8.4×10^{12}\ \mathrm{J}$；
(2) 水吸收的热量：
$Q_{吸}=\eta Q_{放}=20\%×8.4×10^{12}\ \mathrm{J}=1.68×10^{12}\ \mathrm{J}$，
水升高的温度：
$\Delta t=\frac{Q_{吸}}{c_{水}m_{水}}=\frac{1.68×10^{12}\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×5×10^6\ \mathrm{kg}}=80\ ℃$，
水的末温：
$t=t_0+\Delta t=10\ ℃+80\ ℃=90\ ℃$，因$90\ ℃＜100\ ℃$（标准大气压下水的沸点），故水被加热至90℃；
(3) 发动机做的有用功：
$W=Pt=70×10^3\ \mathrm{W}×20×60\ \mathrm{s}=8.4×10^7\ \mathrm{J}$，
1.5 kg燃料完全燃烧放出的热量：
$Q'_{放}=m'_{氢}q_{氢}=1.5\ \mathrm{kg}×1.4×10^8\ \mathrm{J/kg}=2.1×10^8\ \mathrm{J}$，
发动机的效率：
$\eta'=\frac{W}{Q'_{放}}×100\%=\frac{8.4×10^7\ \mathrm{J}}{2.1×10^8\ \mathrm{J}}×100\%=40\%$。
【答案】
(1)$8.4×10^{12}\ \mathrm{J}$；(2)$90\ ℃$；(3)$40\%$
【知识点】
热值计算、热量计算、热机效率
【点评】
本题是基础公式的综合应用，需熟练掌握热值、比热容、热机效率的相关公式，注意单位换算和实际物理情境（如水的沸点），难度适中，考查学生的综合应用能力。
【难度系数】
0.6
