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1. 小明的奶奶使用干木柴烧火做饭,一个月共使用干木柴56 kg.这些干木柴完全燃烧可释放的热量是多少?(干木柴的热值取 $1.2×10^7\ \mathrm{J/kg}$)
(1)如果用天然气代替干木柴烧火做饭,释放相同热量,那么需要完全燃烧多少立方米的天然气?(天然气的热值取 $4.2×10^7\ \mathrm{J/m}^3$)
(2)若天然气完全燃烧释放的热量全部被水吸收,则可以使多少千克的水从 $20°\mathrm{C}$ 升温至 $100°\mathrm{C}$? $[c_{\mathrm{水}}=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}]$
(1)如果用天然气代替干木柴烧火做饭,释放相同热量,那么需要完全燃烧多少立方米的天然气?(天然气的热值取 $4.2×10^7\ \mathrm{J/m}^3$)
(2)若天然气完全燃烧释放的热量全部被水吸收,则可以使多少千克的水从 $20°\mathrm{C}$ 升温至 $100°\mathrm{C}$? $[c_{\mathrm{水}}=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}]$
答案
解:干木柴完全燃烧放出的热量
$Q_{\mathrm{放}}=m_{\mathrm{干木柴}}q_{\mathrm{干木柴}}=56\ \mathrm{kg}×1.2×10^7\ \mathrm{J/kg}=6.72×10^8\ \mathrm{J}$
(1)已知56 kg干木柴完全燃烧共释放出$6.72×10^8\ \mathrm{J}$的热量,由$Q_{\mathrm{放}}=qV$可得,若用天然气代替干木柴加热,释放相同热量需要完全燃烧天然气的体积
$V=\frac{Q_{\mathrm{放}}}{q_{\mathrm{天然气}}}=\frac{6.72×10^8\ \mathrm{J}}{4.2×10^7\ \mathrm{J/m}^3}=16\ \mathrm{m}^3$
(2)由于天然气完全燃烧释放的热量全部被水吸收,所以水吸收的热量$Q_{\mathrm{吸}}=Q_{\mathrm{放}}=6.72×10^8\ \mathrm{J}$
根据$Q_{\mathrm{吸}}=cm(t-t_0)$可知,水的质量$m=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{c_{\mathrm{水}}(t-t_0)}=\frac{6.72×10^8\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×(100\ ℃-20\ ℃)}=2\ 000\ \mathrm{kg}$
$Q_{\mathrm{放}}=m_{\mathrm{干木柴}}q_{\mathrm{干木柴}}=56\ \mathrm{kg}×1.2×10^7\ \mathrm{J/kg}=6.72×10^8\ \mathrm{J}$
(1)已知56 kg干木柴完全燃烧共释放出$6.72×10^8\ \mathrm{J}$的热量,由$Q_{\mathrm{放}}=qV$可得,若用天然气代替干木柴加热,释放相同热量需要完全燃烧天然气的体积
$V=\frac{Q_{\mathrm{放}}}{q_{\mathrm{天然气}}}=\frac{6.72×10^8\ \mathrm{J}}{4.2×10^7\ \mathrm{J/m}^3}=16\ \mathrm{m}^3$
(2)由于天然气完全燃烧释放的热量全部被水吸收,所以水吸收的热量$Q_{\mathrm{吸}}=Q_{\mathrm{放}}=6.72×10^8\ \mathrm{J}$
根据$Q_{\mathrm{吸}}=cm(t-t_0)$可知,水的质量$m=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{c_{\mathrm{水}}(t-t_0)}=\frac{6.72×10^8\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×(100\ ℃-20\ ℃)}=2\ 000\ \mathrm{kg}$
解析
【分析】
要解决本题，需掌握燃料完全燃烧放热公式（固体/液体燃料：$Q_{\mathrm{放}}=mq$；气体燃料：$Q_{\mathrm{放}}=qV$）和热量吸收公式（$Q_{\mathrm{吸}}=cm\Delta t$）。第一步先计算干木柴完全燃烧释放的总热量，该热量是后续两小问的已知条件；接着（1）利用天然气释放热量与干木柴相同，结合天然气热值，通过公式变形求天然气体积；（2）利用热量全部被水吸收（$Q_{\mathrm{吸}}=Q_{\mathrm{放}}$），再通过热量吸收公式变形求水的质量。
【解析】
解：干木柴完全燃烧放出的热量：
$Q_{\mathrm{放}}=m_{\mathrm{干木柴}}q_{\mathrm{干木柴}}=56\ \mathrm{kg}×1.2×10^7\ \mathrm{J/kg}=6.72×10^8\ \mathrm{J}$
(1) 已知天然气释放热量与干木柴完全燃烧的热量相同，由$Q_{\mathrm{放}}=qV$可得，需要完全燃烧天然气的体积：
$V=\frac{Q_{\mathrm{放}}}{q_{\mathrm{天然气}}}=\frac{6.72×10^8\ \mathrm{J}}{4.2×10^7\ \mathrm{J/m}^3}=16\ \mathrm{m}^3$
(2) 天然气完全燃烧释放的热量全部被水吸收，故水吸收的热量$Q_{\mathrm{吸}}=Q_{\mathrm{放}}=6.72×10^8\ \mathrm{J}$。
根据$Q_{\mathrm{吸}}=c_{\mathrm{水}}m_{\mathrm{水}}(t-t_0)$，可得水的质量：
$m_{\mathrm{水}}=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{c_{\mathrm{水}}(t-t_0)}=\frac{6.72×10^8\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×(100℃-20℃)}=2000\ \mathrm{kg}$
【答案】
干木柴完全燃烧释放的热量为$6.72×10^8\ \mathrm{J}$；(1)需要完全燃烧天然气的体积为$16\ \mathrm{m}^3$；(2)可以使2000千克的水从$20℃$升温至$100℃$。
【知识点】
燃料的热值、热量的计算
【点评】
本题是热值与热量计算的基础应用题，核心考查相关公式的灵活应用，只要牢记公式并准确代入数值即可解答，属于常规基础题。
【难度系数】
0.6
要解决本题，需掌握燃料完全燃烧放热公式（固体/液体燃料：$Q_{\mathrm{放}}=mq$；气体燃料：$Q_{\mathrm{放}}=qV$）和热量吸收公式（$Q_{\mathrm{吸}}=cm\Delta t$）。第一步先计算干木柴完全燃烧释放的总热量，该热量是后续两小问的已知条件；接着（1）利用天然气释放热量与干木柴相同，结合天然气热值，通过公式变形求天然气体积；（2）利用热量全部被水吸收（$Q_{\mathrm{吸}}=Q_{\mathrm{放}}$），再通过热量吸收公式变形求水的质量。
【解析】
解：干木柴完全燃烧放出的热量：
$Q_{\mathrm{放}}=m_{\mathrm{干木柴}}q_{\mathrm{干木柴}}=56\ \mathrm{kg}×1.2×10^7\ \mathrm{J/kg}=6.72×10^8\ \mathrm{J}$
(1) 已知天然气释放热量与干木柴完全燃烧的热量相同，由$Q_{\mathrm{放}}=qV$可得，需要完全燃烧天然气的体积：
$V=\frac{Q_{\mathrm{放}}}{q_{\mathrm{天然气}}}=\frac{6.72×10^8\ \mathrm{J}}{4.2×10^7\ \mathrm{J/m}^3}=16\ \mathrm{m}^3$
(2) 天然气完全燃烧释放的热量全部被水吸收，故水吸收的热量$Q_{\mathrm{吸}}=Q_{\mathrm{放}}=6.72×10^8\ \mathrm{J}$。
根据$Q_{\mathrm{吸}}=c_{\mathrm{水}}m_{\mathrm{水}}(t-t_0)$，可得水的质量：
$m_{\mathrm{水}}=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{c_{\mathrm{水}}(t-t_0)}=\frac{6.72×10^8\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×(100℃-20℃)}=2000\ \mathrm{kg}$
【答案】
干木柴完全燃烧释放的热量为$6.72×10^8\ \mathrm{J}$；(1)需要完全燃烧天然气的体积为$16\ \mathrm{m}^3$；(2)可以使2000千克的水从$20℃$升温至$100℃$。
【知识点】
燃料的热值、热量的计算
【点评】
本题是热值与热量计算的基础应用题，核心考查相关公式的灵活应用，只要牢记公式并准确代入数值即可解答，属于常规基础题。
【难度系数】
0.6
2. 传统文化技术发明 我国古代青铜剑铸造水平在当时世界领先，铸造青铜剑所用的燃料主要是木炭.已知木炭的热值为$3.4×10^7$ J/kg,铸剑师需要把5 kg初温为20 ℃的青铜剑坯加热到1 040 ℃才能进行加工.若不考虑热量损失,求需要完全燃烧木炭的质量是多少? [$c_{青铜}=0.38×10^3$ J/(kg·℃)]
(1)实际过程消耗木炭的质量为1.9 kg,则该过程熔炉的热效率是多少?
(2)若将木炭燃烧得更充分一些,可将该熔炉的热效率再提高2%,此时可节约木炭的质量是多少?
(1)实际过程消耗木炭的质量为1.9 kg,则该过程熔炉的热效率是多少?
(2)若将木炭燃烧得更充分一些,可将该熔炉的热效率再提高2%,此时可节约木炭的质量是多少?
答案
解:由$Q_{\mathrm{吸}}=cm(t-t_0)$可知,青铜剑坯吸收的热量
$Q_{\mathrm{吸}}=c_{\mathrm{青铜}}m(t-t_0)=0.38×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×5\ \mathrm{kg}×(1\ 040\ ℃-20\ ℃)=1.938×10^6\ \mathrm{J}$
不考虑热量损失,即$Q_{\mathrm{吸}}=Q_{\mathrm{放}}$
需要完全燃烧木炭的质量
$m_{\mathrm{木炭}}=\frac{Q_{\mathrm{放}}}{q}=\frac{1.938×10^6\ \mathrm{J}}{3.4×10^7\ \mathrm{J/kg}}=0.057\ \mathrm{kg}$
(1)木炭燃烧放出的热量
$Q_{\mathrm{放}}{'}=m_{\mathrm{木炭}}{'}q=1.9\ \mathrm{kg}×3.4×10^7\ \mathrm{J/kg}=6.46×10^7\ \mathrm{J}$
熔炉的热效率
$\eta=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{Q_{\mathrm{放}}{'}}=\frac{1.938×10^6\ \mathrm{J}}{6.46×10^7\ \mathrm{J}}=0.03=3\%$
(2)若将热效率再提高2%,则此时热效率
$\eta'=\eta+2\%=3\%+2\%=5\%$
此时木炭燃烧放出热量
$Q_{\mathrm{放}}''=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{\eta'}=\frac{1.938×10^6\ \mathrm{J}}{5\%}=3.876×10^7\ \mathrm{J}$
此时需要完全燃烧木炭的质量
$m_{\mathrm{木炭}}''=\frac{Q_{\mathrm{放}}''}{q}=\frac{3.876×10^7\ \mathrm{J}}{3.4×10^7\ \mathrm{J/kg}}=1.14\ \mathrm{kg}$
故可以节约木炭的质量
$m_{\mathrm{节}}=m_{\mathrm{木炭}}{'}-m_{\mathrm{木炭}}''=1.9\ \mathrm{kg}-1.14\ \mathrm{kg}=0.76\ \mathrm{kg}$
$Q_{\mathrm{吸}}=c_{\mathrm{青铜}}m(t-t_0)=0.38×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×5\ \mathrm{kg}×(1\ 040\ ℃-20\ ℃)=1.938×10^6\ \mathrm{J}$
不考虑热量损失,即$Q_{\mathrm{吸}}=Q_{\mathrm{放}}$
需要完全燃烧木炭的质量
$m_{\mathrm{木炭}}=\frac{Q_{\mathrm{放}}}{q}=\frac{1.938×10^6\ \mathrm{J}}{3.4×10^7\ \mathrm{J/kg}}=0.057\ \mathrm{kg}$
(1)木炭燃烧放出的热量
$Q_{\mathrm{放}}{'}=m_{\mathrm{木炭}}{'}q=1.9\ \mathrm{kg}×3.4×10^7\ \mathrm{J/kg}=6.46×10^7\ \mathrm{J}$
熔炉的热效率
$\eta=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{Q_{\mathrm{放}}{'}}=\frac{1.938×10^6\ \mathrm{J}}{6.46×10^7\ \mathrm{J}}=0.03=3\%$
(2)若将热效率再提高2%,则此时热效率
$\eta'=\eta+2\%=3\%+2\%=5\%$
此时木炭燃烧放出热量
$Q_{\mathrm{放}}''=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{\eta'}=\frac{1.938×10^6\ \mathrm{J}}{5\%}=3.876×10^7\ \mathrm{J}$
此时需要完全燃烧木炭的质量
$m_{\mathrm{木炭}}''=\frac{Q_{\mathrm{放}}''}{q}=\frac{3.876×10^7\ \mathrm{J}}{3.4×10^7\ \mathrm{J/kg}}=1.14\ \mathrm{kg}$
故可以节约木炭的质量
$m_{\mathrm{节}}=m_{\mathrm{木炭}}{'}-m_{\mathrm{木炭}}''=1.9\ \mathrm{kg}-1.14\ \mathrm{kg}=0.76\ \mathrm{kg}$
解析
【分析】
解题思路：首先利用吸热公式计算青铜剑坯升温吸收的热量；不考虑热量损失时，木炭燃烧放出的热量等于青铜吸收的热量，结合热值公式算出所需木炭质量；第(1)问先计算实际木炭燃烧放出的总热量，再根据热效率公式（有用热量与总放出热量的比值）求熔炉热效率；第(2)问先算出提高后的热效率，再根据有用热量不变，算出此时需要的总热量，进而求出所需木炭质量，最后用实际消耗的木炭质量减去新的质量得到节约的质量。
【解析】
解：
1. 青铜剑坯吸收的热量：
$Q_{\mathrm{吸}}=c_{\mathrm{青铜}}m(t-t_0)=0.38×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×5\ \mathrm{kg}×(1040\ ℃-20\ ℃)=1.938×10^6\ \mathrm{J}$
不考虑热量损失，$Q_{\mathrm{吸}}=Q_{\mathrm{放}}$，由$Q_{\mathrm{放}}=mq$得需要完全燃烧木炭的质量：
$m_{\mathrm{木炭}}=\frac{Q_{\mathrm{放}}}{q}=\frac{1.938×10^6\ \mathrm{J}}{3.4×10^7\ \mathrm{J/kg}}=0.057\ \mathrm{kg}$
(1) 实际消耗木炭质量为1.9kg时，木炭燃烧放出的热量：
$Q_{\mathrm{放}}{'}=m_{\mathrm{木炭}}{'}q=1.9\ \mathrm{kg}×3.4×10^7\ \mathrm{J/kg}=6.46×10^7\ \mathrm{J}$
熔炉的热效率：
$\eta=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{Q_{\mathrm{放}}{'}}×100\%=\frac{1.938×10^6\ \mathrm{J}}{6.46×10^7\ \mathrm{J}}×100\%=3\%$
(2) 热效率提高2%后，新的热效率：
$\eta'=\eta+2\%=3\%+2\%=5\%$
此时木炭燃烧需要放出的热量：
$Q_{\mathrm{放}}''=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{\eta'}=\frac{1.938×10^6\ \mathrm{J}}{5\%}=3.876×10^7\ \mathrm{J}$
此时需要完全燃烧木炭的质量：
$m_{\mathrm{木炭}}''=\frac{Q_{\mathrm{放}}''}{q}=\frac{3.876×10^7\ \mathrm{J}}{3.4×10^7\ \mathrm{J/kg}}=1.14\ \mathrm{kg}$
节约木炭的质量：
$m_{\mathrm{节}}=m_{\mathrm{木炭}}{'}-m_{\mathrm{木炭}}''=1.9\ \mathrm{kg}-1.14\ \mathrm{kg}=0.76\ \mathrm{kg}$
【答案】
需要完全燃烧木炭的质量是0.057kg；(1)熔炉的热效率是3%；(2)可节约木炭的质量是0.76kg。
【知识点】
热量计算、热值、热效率
【点评】
本题为热学综合应用题，结合吸热公式、热值公式与热效率计算，考查学生对热学核心公式的应用能力，解题关键是明确各物理量的对应关系，尤其是热效率的含义，步骤清晰，难度适中。
【难度系数】
0.6
解题思路：首先利用吸热公式计算青铜剑坯升温吸收的热量；不考虑热量损失时，木炭燃烧放出的热量等于青铜吸收的热量，结合热值公式算出所需木炭质量；第(1)问先计算实际木炭燃烧放出的总热量，再根据热效率公式（有用热量与总放出热量的比值）求熔炉热效率；第(2)问先算出提高后的热效率，再根据有用热量不变，算出此时需要的总热量，进而求出所需木炭质量，最后用实际消耗的木炭质量减去新的质量得到节约的质量。
【解析】
解：
1. 青铜剑坯吸收的热量：
$Q_{\mathrm{吸}}=c_{\mathrm{青铜}}m(t-t_0)=0.38×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×5\ \mathrm{kg}×(1040\ ℃-20\ ℃)=1.938×10^6\ \mathrm{J}$
不考虑热量损失，$Q_{\mathrm{吸}}=Q_{\mathrm{放}}$，由$Q_{\mathrm{放}}=mq$得需要完全燃烧木炭的质量：
$m_{\mathrm{木炭}}=\frac{Q_{\mathrm{放}}}{q}=\frac{1.938×10^6\ \mathrm{J}}{3.4×10^7\ \mathrm{J/kg}}=0.057\ \mathrm{kg}$
(1) 实际消耗木炭质量为1.9kg时，木炭燃烧放出的热量：
$Q_{\mathrm{放}}{'}=m_{\mathrm{木炭}}{'}q=1.9\ \mathrm{kg}×3.4×10^7\ \mathrm{J/kg}=6.46×10^7\ \mathrm{J}$
熔炉的热效率：
$\eta=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{Q_{\mathrm{放}}{'}}×100\%=\frac{1.938×10^6\ \mathrm{J}}{6.46×10^7\ \mathrm{J}}×100\%=3\%$
(2) 热效率提高2%后，新的热效率：
$\eta'=\eta+2\%=3\%+2\%=5\%$
此时木炭燃烧需要放出的热量：
$Q_{\mathrm{放}}''=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{\eta'}=\frac{1.938×10^6\ \mathrm{J}}{5\%}=3.876×10^7\ \mathrm{J}$
此时需要完全燃烧木炭的质量：
$m_{\mathrm{木炭}}''=\frac{Q_{\mathrm{放}}''}{q}=\frac{3.876×10^7\ \mathrm{J}}{3.4×10^7\ \mathrm{J/kg}}=1.14\ \mathrm{kg}$
节约木炭的质量：
$m_{\mathrm{节}}=m_{\mathrm{木炭}}{'}-m_{\mathrm{木炭}}''=1.9\ \mathrm{kg}-1.14\ \mathrm{kg}=0.76\ \mathrm{kg}$
【答案】
需要完全燃烧木炭的质量是0.057kg；(1)熔炉的热效率是3%；(2)可节约木炭的质量是0.76kg。
【知识点】
热量计算、热值、热效率
【点评】
本题为热学综合应用题，结合吸热公式、热值公式与热效率计算，考查学生对热学核心公式的应用能力，解题关键是明确各物理量的对应关系，尤其是热效率的含义，步骤清晰，难度适中。
【难度系数】
0.6
3. (黑白卷改编)边防战士们会驾驶巡逻车在边境巡逻.某次战士们驾驶巡逻车在平直的公路上以5 m/s的速度巡逻1 h,巡逻车匀速行驶时所受阻力为$8×10^3$ N.则巡逻车行驶的路程是多少?
(1)若此过程中,巡逻车消耗燃油7.2 kg,则巡逻车所消耗的燃油完全燃烧放出的热量是多少? ($q_{燃油}=5×10^7$ J/kg)
(2)该巡逻车的热机效率是多少?
(1)若此过程中,巡逻车消耗燃油7.2 kg,则巡逻车所消耗的燃油完全燃烧放出的热量是多少? ($q_{燃油}=5×10^7$ J/kg)
(2)该巡逻车的热机效率是多少?
答案
解:巡逻车行驶的路程
$s=vt=5\ \mathrm{m/s}×1×3\ 600\ \mathrm{s}=18\ 000\ \mathrm{m}=18\ \mathrm{km}$
(1)燃油完全燃烧放出的热量
$Q_{\mathrm{放}}=mq_{\mathrm{燃油}}=7.2\ \mathrm{kg}×5×10^7\ \mathrm{J/kg}=3.6×10^8\ \mathrm{J}$
(2)巡逻车在平直的公路上做匀速直线运动,水平方向受力平衡,则牵引力$F=f=8×10^3\ \mathrm{N}$
牵引力做的有用功
$W_{\mathrm{有用}}=Fs=8×10^3\ \mathrm{N}×18×10^3\ \mathrm{m}=1.44×10^8\ \mathrm{J}$
巡逻车的热机效率
$\eta=\frac{W_{\mathrm{有用}}}{Q_{\mathrm{放}}}=\frac{1.44×10^8\ \mathrm{J}}{3.6×10^8\ \mathrm{J}}=0.4=40\%$
$s=vt=5\ \mathrm{m/s}×1×3\ 600\ \mathrm{s}=18\ 000\ \mathrm{m}=18\ \mathrm{km}$
(1)燃油完全燃烧放出的热量
$Q_{\mathrm{放}}=mq_{\mathrm{燃油}}=7.2\ \mathrm{kg}×5×10^7\ \mathrm{J/kg}=3.6×10^8\ \mathrm{J}$
(2)巡逻车在平直的公路上做匀速直线运动,水平方向受力平衡,则牵引力$F=f=8×10^3\ \mathrm{N}$
牵引力做的有用功
$W_{\mathrm{有用}}=Fs=8×10^3\ \mathrm{N}×18×10^3\ \mathrm{m}=1.44×10^8\ \mathrm{J}$
巡逻车的热机效率
$\eta=\frac{W_{\mathrm{有用}}}{Q_{\mathrm{放}}}=\frac{1.44×10^8\ \mathrm{J}}{3.6×10^8\ \mathrm{J}}=0.4=40\%$
解析
【分析】
要解决这道题，分三步梳理思路：
1. 求巡逻车行驶的路程：利用速度公式$s=vt$，注意时间单位需统一，将1小时换算为秒（$1h=3600s$），代入速度$v=5m/s$计算即可。
2. 求燃油完全燃烧放出的热量：直接使用热值公式$Q_{放}=mq_{燃油}$，代入燃油质量和燃油热值计算。
3. 求热机效率：先根据匀速运动的受力平衡得出牵引力等于阻力，再用$W_{有用}=Fs$计算有用功，最后根据热机效率公式$\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}$，代入有用功和总热量计算效率。
【解析】
解：
巡逻车行驶的路程：
时间$t=1h=3600s$，根据速度公式$s=vt$，代入数据得：
$s=5\ \mathrm{m/s}×3600\ \mathrm{s}=18000\ \mathrm{m}=18\ \mathrm{km}$
(1) 燃油完全燃烧放出的热量：
根据热值公式$Q_{放}=mq_{燃油}$，代入数据得：
$Q_{放}=7.2\ \mathrm{kg}×5×10^7\ \mathrm{J/kg}=3.6×10^8\ \mathrm{J}$
(2) 巡逻车的热机效率：
巡逻车匀速行驶时，水平方向受力平衡，故牵引力$F=f=8×10^3\ \mathrm{N}$；
牵引力做的有用功$W_{有用}=Fs$，代入数据得：
$W_{有用}=8×10^3\ \mathrm{N}×18×10^3\ \mathrm{m}=1.44×10^8\ \mathrm{J}$；
热机效率$\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}$，代入数据得：
$\eta=\frac{1.44×10^8\ \mathrm{J}}{3.6×10^8\ \mathrm{J}}=0.4=40\%$
【答案】
巡逻车行驶的路程是18 km；(1)燃油完全燃烧放出的热量是$3.6×10^8\ \mathrm{J}$；(2)巡逻车的热机效率是40%
【知识点】
速度公式应用、热值计算、热机效率计算
【点评】
本题是力学与热学结合的基础计算题，核心考查公式应用和单位换算，解题步骤清晰，只要掌握相关公式并注意单位统一，即可顺利解答，属于常规基础题型。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，分三步梳理思路：
1. 求巡逻车行驶的路程：利用速度公式$s=vt$，注意时间单位需统一，将1小时换算为秒（$1h=3600s$），代入速度$v=5m/s$计算即可。
2. 求燃油完全燃烧放出的热量：直接使用热值公式$Q_{放}=mq_{燃油}$，代入燃油质量和燃油热值计算。
3. 求热机效率：先根据匀速运动的受力平衡得出牵引力等于阻力，再用$W_{有用}=Fs$计算有用功，最后根据热机效率公式$\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}$，代入有用功和总热量计算效率。
【解析】
解：
巡逻车行驶的路程：
时间$t=1h=3600s$，根据速度公式$s=vt$，代入数据得：
$s=5\ \mathrm{m/s}×3600\ \mathrm{s}=18000\ \mathrm{m}=18\ \mathrm{km}$
(1) 燃油完全燃烧放出的热量：
根据热值公式$Q_{放}=mq_{燃油}$，代入数据得：
$Q_{放}=7.2\ \mathrm{kg}×5×10^7\ \mathrm{J/kg}=3.6×10^8\ \mathrm{J}$
(2) 巡逻车的热机效率：
巡逻车匀速行驶时，水平方向受力平衡，故牵引力$F=f=8×10^3\ \mathrm{N}$；
牵引力做的有用功$W_{有用}=Fs$，代入数据得：
$W_{有用}=8×10^3\ \mathrm{N}×18×10^3\ \mathrm{m}=1.44×10^8\ \mathrm{J}$；
热机效率$\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}$，代入数据得：
$\eta=\frac{1.44×10^8\ \mathrm{J}}{3.6×10^8\ \mathrm{J}}=0.4=40\%$
【答案】
巡逻车行驶的路程是18 km；(1)燃油完全燃烧放出的热量是$3.6×10^8\ \mathrm{J}$；(2)巡逻车的热机效率是40%
【知识点】
速度公式应用、热值计算、热机效率计算
【点评】
本题是力学与热学结合的基础计算题，核心考查公式应用和单位换算，解题步骤清晰，只要掌握相关公式并注意单位统一，即可顺利解答，属于常规基础题型。
【难度系数】
0.6
