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11.（聊城中考）随着新能源政策的引导及风力发电、并网等技术的发展，我国风力发电开发走在了世界前列，装机容量居全球第一。某地有一风力发电站，其中一台风力发电机1 s内提供的电能约为$1.8×10^{4}\ \mathrm{J}$，1年内提供的电能约为$4.8×10^{11}\ \mathrm{J}$。求：
（1）若该风力发电机1 s内提供的电能全部转化为内能，并有70%被水吸收，可以使100 g常温下的水升高多少摄氏度$[c_{\mathrm{水}}=4.2×10^{3}\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg·℃)}]$。
（2）若该风力发电机1年内提供的电能改由火力发电机来提供，且火力发电机工作时煤炭燃烧产生的热量约40%转化为电能，则需要完全燃烧多少千克煤炭。（煤炭的热值$q$约$3.0×10^{7}\ \mathrm{J/kg}$）
课后作业 KEHOUZUOYE ★★★★★≡
（1）若该风力发电机1 s内提供的电能全部转化为内能，并有70%被水吸收，可以使100 g常温下的水升高多少摄氏度$[c_{\mathrm{水}}=4.2×10^{3}\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg·℃)}]$。
（2）若该风力发电机1年内提供的电能改由火力发电机来提供，且火力发电机工作时煤炭燃烧产生的热量约40%转化为电能，则需要完全燃烧多少千克煤炭。（煤炭的热值$q$约$3.0×10^{7}\ \mathrm{J/kg}$）
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答案
11. (1) 根据题意得,一台风力发电机1 s内提供的电能约为$1.8×10^{4}\ \mathrm{J}$,1 s内所产生的电能有70%被水吸收,则$Q_{吸}=70\%W_{电}=70\%×1.8×10^{4}\ \mathrm{J}=1.26×10^{4}\ \mathrm{J}$, 由$Q_{吸}=cm\Delta t$ 可得 $\Delta t=\frac{Q_{吸}}{cm}=\frac{1.26×10^{4}\ \mathrm{J}}{4.2×10^{3}\ \mathrm{J/(kg·℃)}×0.1\ \mathrm{kg}}}=30\ \mathrm{℃}$
(2) 一台风力发电机1年内提供的电能约为$4.8×10^{11}\ \mathrm{J}$,火力发电机工作时煤炭燃烧产生的热量约40%转化为电能,$Q_{火}=\frac{W_{电}}{40\%}=\frac{4.8×10^{11}\ \mathrm{J}}{0.4}=1.2×10^{12}\ \mathrm{J}$;煤炭质量$m=\frac{Q_{火}}{q}=\frac{1.2×10^{12}\ \mathrm{J}}{3.0×10^{7}\ \mathrm{J/kg}}=4×10^{4}\ \mathrm{kg}$
(2) 一台风力发电机1年内提供的电能约为$4.8×10^{11}\ \mathrm{J}$,火力发电机工作时煤炭燃烧产生的热量约40%转化为电能,$Q_{火}=\frac{W_{电}}{40\%}=\frac{4.8×10^{11}\ \mathrm{J}}{0.4}=1.2×10^{12}\ \mathrm{J}$;煤炭质量$m=\frac{Q_{火}}{q}=\frac{1.2×10^{12}\ \mathrm{J}}{3.0×10^{7}\ \mathrm{J/kg}}=4×10^{4}\ \mathrm{kg}$
解析
【分析】
本题围绕风力发电的能量转化展开，分两小问考查公式的应用：第(1)问需先确定水吸收的热量（电能的70%），再用吸热公式计算温度变化；第(2)问需先根据发电效率算出煤炭燃烧需释放的总热量，再用热值公式计算煤炭质量，核心是理清能量转化的比例关系。
【解析】
(1) 1s内风力发电机提供的电能$W_{电}=1.8×10^{4}\ \mathrm{J}$，水吸收的热量为电能的70%，则：
$Q_{吸}=70\%W_{电}=0.7×1.8×10^{4}\ \mathrm{J}=1.26×10^{4}\ \mathrm{J}$
水的质量$m=100\ \mathrm{g}=0.1\ \mathrm{kg}$，由吸热公式$Q_{吸}=c_{水}m\Delta t$变形得：
$\Delta t=\frac{Q_{吸}}{c_{水}m}=\frac{1.26×10^{4}\ \mathrm{J}}{4.2×10^{3}\ \mathrm{J/(kg·℃)}×0.1\ \mathrm{kg}}=30\ \mathrm{℃}$
(2) 1年内风力发电机提供的电能$W_{电}'=4.8×10^{11}\ \mathrm{J}$，火力发电效率为40%，则煤炭燃烧需释放的总热量：
$Q_{放}=\frac{W_{电}'}{40\%}=\frac{4.8×10^{11}\ \mathrm{J}}{0.4}=1.2×10^{12}\ \mathrm{J}$
由热值公式$Q_{放}=mq$变形得需完全燃烧煤炭的质量：
$m_{煤}=\frac{Q_{放}}{q}=\frac{1.2×10^{12}\ \mathrm{J}}{3.0×10^{7}\ \mathrm{J/kg}}=4×10^{4}\ \mathrm{kg}$
【答案】
(1) $30\ \mathrm{℃}$；(2) $4×10^{4}\ \mathrm{kg}$
【知识点】
热量计算、热值计算、效率应用
【点评】
本题结合新能源实际场景，考查效率、吸热公式、热值公式的综合应用，属于中考基础题型，需学生明确能量转化的对应关系，熟练运用公式变形计算。
【难度系数】
0.6
本题围绕风力发电的能量转化展开，分两小问考查公式的应用：第(1)问需先确定水吸收的热量（电能的70%），再用吸热公式计算温度变化；第(2)问需先根据发电效率算出煤炭燃烧需释放的总热量，再用热值公式计算煤炭质量，核心是理清能量转化的比例关系。
【解析】
(1) 1s内风力发电机提供的电能$W_{电}=1.8×10^{4}\ \mathrm{J}$，水吸收的热量为电能的70%，则：
$Q_{吸}=70\%W_{电}=0.7×1.8×10^{4}\ \mathrm{J}=1.26×10^{4}\ \mathrm{J}$
水的质量$m=100\ \mathrm{g}=0.1\ \mathrm{kg}$，由吸热公式$Q_{吸}=c_{水}m\Delta t$变形得：
$\Delta t=\frac{Q_{吸}}{c_{水}m}=\frac{1.26×10^{4}\ \mathrm{J}}{4.2×10^{3}\ \mathrm{J/(kg·℃)}×0.1\ \mathrm{kg}}=30\ \mathrm{℃}$
(2) 1年内风力发电机提供的电能$W_{电}'=4.8×10^{11}\ \mathrm{J}$，火力发电效率为40%，则煤炭燃烧需释放的总热量：
$Q_{放}=\frac{W_{电}'}{40\%}=\frac{4.8×10^{11}\ \mathrm{J}}{0.4}=1.2×10^{12}\ \mathrm{J}$
由热值公式$Q_{放}=mq$变形得需完全燃烧煤炭的质量：
$m_{煤}=\frac{Q_{放}}{q}=\frac{1.2×10^{12}\ \mathrm{J}}{3.0×10^{7}\ \mathrm{J/kg}}=4×10^{4}\ \mathrm{kg}$
【答案】
(1) $30\ \mathrm{℃}$；(2) $4×10^{4}\ \mathrm{kg}$
【知识点】
热量计算、热值计算、效率应用
【点评】
本题结合新能源实际场景，考查效率、吸热公式、热值公式的综合应用，属于中考基础题型，需学生明确能量转化的对应关系，熟练运用公式变形计算。
【难度系数】
0.6
12. 生活中的“热”含义非常丰富，在物理学中，“天气很热”的“热”是指
温度
（温度/内能/热量，下同）。“摩擦生热”的“热”是指内能
。答案
12. 温度 内能
解析
【分析】要解决本题，需明确物理学中“热”在不同场景下的物理含义：“天气很热”描述的是环境的冷热程度，对应温度的概念；“摩擦生热”是通过做功改变物体的内能，这里的“热”指内能。解题时需结合具体场景，区分温度、内能的核心定义。
【解析】“天气很热”中的“热”表示物体的冷热程度，物理学中用温度来衡量物体的冷热程度，因此此处的“热”指温度；“摩擦生热”是通过克服摩擦做功，将机械能转化为物体的内能，使物体内能增加，此处的“热”指内能。
【答案】温度 内能
【知识点】温度 内能
【点评】本题考查生活中“热”的不同物理含义，属于初中物理基础概念题，需准确区分温度与内能的概念，是常考的概念辨析类题目。
【难度系数】0.8
【解析】“天气很热”中的“热”表示物体的冷热程度，物理学中用温度来衡量物体的冷热程度，因此此处的“热”指温度；“摩擦生热”是通过克服摩擦做功，将机械能转化为物体的内能，使物体内能增加，此处的“热”指内能。
【答案】温度 内能
【知识点】温度 内能
【点评】本题考查生活中“热”的不同物理含义，属于初中物理基础概念题，需准确区分温度与内能的概念，是常考的概念辨析类题目。
【难度系数】0.8
13. 我国嫦娥五号返回器用类似“打水漂”的方式着陆地球，其着陆过程的部分轨迹简化为
，AB段返回器的动能
，AB段返回器的动能变小
；BC段返回器的机械能不变
，采用这样方式着陆的目的是不断减小飞行器的机械能或减小飞行器落地时的动能
。答案
13. 变小 不变 不断减小飞行器的机械能或减小飞行器落地时的动能
解析
【分析】
要解答本题，需分阶段分析返回器的受力与能量变化：①AB段：返回器在大气层外运动，仅受地球引力，从A到B时远离地球，引力对其做负功，根据动能定理，动能会减小；②BC段：返回器在该阶段运动时，主要受引力作用，空气阻力的影响可忽略，只有引力做功，因此机械能守恒；③这种“打水漂”的着陆方式，是通过在大气层内外的运动，逐步消耗飞行器的能量，最终减小落地时的动能，保障安全着陆。
【解析】
1. AB段：返回器从A到B，远离地球，引力方向与速度方向夹角大于90°，引力做负功，合外力做功为负，根据动能定理，动能变小；
2. BC段：返回器在BC段运动时，仅受地球引力，属于保守力做功，机械能（动能+引力势能）守恒，因此机械能不变；
3. 采用该方式着陆的目的：不断减小飞行器的机械能，从而减小落地时的动能，防止返回器因速度过大而受损，实现安全着陆。
【答案】
变小 不变 不断减小飞行器的机械能或减小飞行器落地时的动能
【知识点】
动能变化、机械能守恒、能量转化
【点评】
本题结合航天实际场景，考查力学中动能、机械能的变化规律，需要学生能结合受力分析判断能量变化，是物理知识在科技领域的应用，难度适中。
【难度系数】
0.5
要解答本题，需分阶段分析返回器的受力与能量变化：①AB段：返回器在大气层外运动，仅受地球引力，从A到B时远离地球，引力对其做负功，根据动能定理，动能会减小；②BC段：返回器在该阶段运动时，主要受引力作用，空气阻力的影响可忽略，只有引力做功，因此机械能守恒；③这种“打水漂”的着陆方式，是通过在大气层内外的运动，逐步消耗飞行器的能量，最终减小落地时的动能，保障安全着陆。
【解析】
1. AB段：返回器从A到B，远离地球，引力方向与速度方向夹角大于90°，引力做负功，合外力做功为负，根据动能定理，动能变小；
2. BC段：返回器在BC段运动时，仅受地球引力，属于保守力做功，机械能（动能+引力势能）守恒，因此机械能不变；
3. 采用该方式着陆的目的：不断减小飞行器的机械能，从而减小落地时的动能，防止返回器因速度过大而受损，实现安全着陆。
【答案】
变小 不变 不断减小飞行器的机械能或减小飞行器落地时的动能
【知识点】
动能变化、机械能守恒、能量转化
【点评】
本题结合航天实际场景，考查力学中动能、机械能的变化规律，需要学生能结合受力分析判断能量变化，是物理知识在科技领域的应用，难度适中。
【难度系数】
0.5
14. 0.5 kg汽油完全燃烧后放出热量的42%被质量为100 kg、初温为25 ℃的水吸收，可使水温升高
23
℃。燃料在热机内不完全燃烧时，它的热值是不变
(不变/变小)，一台汽油机飞轮的转速为3 600 r/min，在1 min内汽油机对外做了1 800
次功；下列措施不能提高热机效率的是：②
(填序号)。① 尽量使燃料充分燃烧；② 尽量选用功率更大的发动机；③ 尽量减少废气带走的热量；④ 尽量减少热机部件间的摩擦损耗。[$q_{汽油}=4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}$，$c_{水}=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}$]答案
14. 23 不变 1 800 ②
解析
【分析】
本题需分四个模块解答：1. 计算水升高的温度，需先求汽油完全燃烧的放热量，再算水吸收的热量，最后利用热量公式推导温度变化；2. 明确热值是燃料的固有特性，与燃烧是否完全无关；3. 掌握四冲程汽油机飞轮转速与做功次数的对应关系（每2转做功1次）；4. 理解热机效率的影响因素，判断无法提升效率的措施。
【解析】
1. 计算水温升高值：
汽油完全燃烧放出的热量：$Q_{放}=m_{汽油}q_{汽油}=0.5\ \mathrm{kg}×4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}=2.3×10^7\ \mathrm{J}$；
水吸收的热量：$Q_{吸}=42\%Q_{放}=0.42×2.3×10^7\ \mathrm{J}=9.66×10^6\ \mathrm{J}$；
由热量公式$Q_{吸}=c_{水}m_{水}\Delta t$，得水温升高值：$\Delta t=\frac{Q_{吸}}{c_{水}m_{水}}=\frac{9.66×10^6\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×100\ \mathrm{kg}}=23\ \mathrm{℃}$。
2. 热值是燃料的固有属性，仅由燃料种类决定，与是否完全燃烧无关，故不完全燃烧时热值不变。
3. 四冲程汽油机每完成1个工作循环，飞轮转2圈，对外做功1次；飞轮转速为$3600\ \mathrm{r/min}$，则1min内飞轮转3600圈，对外做功次数为$\frac{3600}{2}=1800$次。
4. 热机效率是有用功与燃料完全燃烧放热的比值：①充分燃烧可减少能量浪费，提升效率；②功率表示做功快慢，与效率无直接关联；③减少废气热量损失、④减少摩擦损耗均能降低能量损耗，提升效率，故不能提高效率的是②。
【答案】
23 不变 1800 ②
【知识点】
热值、热量计算、热机效率
【点评】
本题综合考查热学核心知识点，涵盖热值、热量计算、汽油机工作规律及热机效率，需学生掌握基础概念与公式，理解物理量间的逻辑关系，是热学部分的典型综合题。
【难度系数】
0.6
本题需分四个模块解答：1. 计算水升高的温度，需先求汽油完全燃烧的放热量，再算水吸收的热量，最后利用热量公式推导温度变化；2. 明确热值是燃料的固有特性，与燃烧是否完全无关；3. 掌握四冲程汽油机飞轮转速与做功次数的对应关系（每2转做功1次）；4. 理解热机效率的影响因素，判断无法提升效率的措施。
【解析】
1. 计算水温升高值：
汽油完全燃烧放出的热量：$Q_{放}=m_{汽油}q_{汽油}=0.5\ \mathrm{kg}×4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}=2.3×10^7\ \mathrm{J}$；
水吸收的热量：$Q_{吸}=42\%Q_{放}=0.42×2.3×10^7\ \mathrm{J}=9.66×10^6\ \mathrm{J}$；
由热量公式$Q_{吸}=c_{水}m_{水}\Delta t$，得水温升高值：$\Delta t=\frac{Q_{吸}}{c_{水}m_{水}}=\frac{9.66×10^6\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×100\ \mathrm{kg}}=23\ \mathrm{℃}$。
2. 热值是燃料的固有属性，仅由燃料种类决定，与是否完全燃烧无关，故不完全燃烧时热值不变。
3. 四冲程汽油机每完成1个工作循环，飞轮转2圈，对外做功1次；飞轮转速为$3600\ \mathrm{r/min}$，则1min内飞轮转3600圈，对外做功次数为$\frac{3600}{2}=1800$次。
4. 热机效率是有用功与燃料完全燃烧放热的比值：①充分燃烧可减少能量浪费，提升效率；②功率表示做功快慢，与效率无直接关联；③减少废气热量损失、④减少摩擦损耗均能降低能量损耗，提升效率，故不能提高效率的是②。
【答案】
23 不变 1800 ②
【知识点】
热值、热量计算、热机效率
【点评】
本题综合考查热学核心知识点，涵盖热值、热量计算、汽油机工作规律及热机效率，需学生掌握基础概念与公式，理解物理量间的逻辑关系，是热学部分的典型综合题。
【难度系数】
0.6
