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1[中]人们通常用砖砌成炉灶烧煤来加热水（如图甲），小明同学将普通的炉灶壁改装成装水的容器，这样在给水壶内的水加热时，也加热了炉灶壁内的水（如图乙）。这样做有利于（
A.提高煤的热值
B.煤的充分燃烧
C.提高炉灶的效率
D.水壶内的水吸收热量
C
）A.提高煤的热值
B.煤的充分燃烧
C.提高炉灶的效率
D.水壶内的水吸收热量
答案
C 【解析】
A 热值是燃料的一种特性,只与燃料的种类有关,煤的种类不变,所以其热值不变,A 错误
B、C、D 图乙所示炉灶相对于图甲所示普通炉灶,在给壶内水加热时,还可将炉灶壁内的水加热,减少了能量的损失,提高了炉灶的效率,但对煤的燃烧程度没有影响,也不影响水壶内的水吸收热量,BD 错误,C 正确
A 热值是燃料的一种特性,只与燃料的种类有关,煤的种类不变,所以其热值不变,A 错误
B、C、D 图乙所示炉灶相对于图甲所示普通炉灶,在给壶内水加热时,还可将炉灶壁内的水加热,减少了能量的损失,提高了炉灶的效率,但对煤的燃烧程度没有影响,也不影响水壶内的水吸收热量,BD 错误,C 正确
2[2026湖北黄石期中,中]小丽为了测试汽车发动机的效率,开车以60 km/h的速度行驶了120 km,用去汽油30 L,已知汽油的密度为$0.7×10^3$ kg/m³,热值为$4.6×10^7$ J/kg,发动机的功率为34.5 kW,则该汽车发动机的效率约为 (
A.25.7%
B.28.8%
C.36.5%
D.38%
A
)A.25.7%
B.28.8%
C.36.5%
D.38%
答案
A 【解析】汽车行驶的速度 v = 60 km/h,由$v=\frac{s}{t}$可得,汽车行驶时间 $t=\frac{s}{v}=\frac{120\ \mathrm{km}}{60\ \mathrm{km/h}}=$
2 h = 7 200 s,发动机做的功 $W = Pt = 34.5×$
$10^3\ \mathrm{W}×7\ 200\ \mathrm{s}=2.484×10^8\ \mathrm{J}$,汽油完全燃烧
放出的热量 $Q_{放}=mq=\rho Vq=0.7×10^3\ \mathrm{kg/m^3}×$
$30×10^{-3}\ \mathrm{m^3}×4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}=9.66×10^8\ \mathrm{J}$,汽车
发动机的效率 $\eta=\frac{W}{Q_{放}}=\frac{2.484×10^8\ \mathrm{J}}{9.66×10^8\ \mathrm{J}}\approx25.7\%$。
故选 A。
2 h = 7 200 s,发动机做的功 $W = Pt = 34.5×$
$10^3\ \mathrm{W}×7\ 200\ \mathrm{s}=2.484×10^8\ \mathrm{J}$,汽油完全燃烧
放出的热量 $Q_{放}=mq=\rho Vq=0.7×10^3\ \mathrm{kg/m^3}×$
$30×10^{-3}\ \mathrm{m^3}×4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}=9.66×10^8\ \mathrm{J}$,汽车
发动机的效率 $\eta=\frac{W}{Q_{放}}=\frac{2.484×10^8\ \mathrm{J}}{9.66×10^8\ \mathrm{J}}\approx25.7\%$。
故选 A。
3[2025广东佛山期末,中]某汽油机的能量流向如图所示,下列说法正确的是 (
A.有用机械能所占比例为35%
B.废气带走的能量占比最大
C.该汽油机的效率为25%
D.减少机械摩擦可以提高汽油机效率
D
)A.有用机械能所占比例为35%
B.废气带走的能量占比最大
C.该汽油机的效率为25%
D.减少机械摩擦可以提高汽油机效率
答案
D 【解析】由图乙知,有用机械能占比为
100%-35%-25% = 40%,即该汽油机的效率
为40%;废气带走的能量占比为35%,小于有
用机械能的占比,故 A、B、C 错误;减少机械摩
擦能提高汽油机效率,故 D 正确。故选 D。
100%-35%-25% = 40%,即该汽油机的效率
为40%;废气带走的能量占比为35%,小于有
用机械能的占比,故 A、B、C 错误;减少机械摩
擦能提高汽油机效率,故 D 正确。故选 D。
4[2026辽宁抚顺模拟,中]为了节能环保,将秸秆回收再利用,可以生产出沼气。完全燃烧0.07 m³的沼气,产生的热量为
$1.4×10^6$
J,若用这些热量来烧水,恰好能将质量为2 kg、初温为50 ℃的水加热到沸腾(一个标准大气压下),则烧水的效率是$30\%$
。[$q_{沼气}=2×10^7\ \mathrm{J/m}^3$, $c_{水}=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}$]答案
$1.4×10^6$ 30% 【解析】沼气完全燃烧放出
的热量: $Q_{放}=Vq_{沼气}=0.07\ \mathrm{m^3}×2×10^7\ \mathrm{J/m^3}=$
$1.4×10^6\ \mathrm{J}$; 一标准大气压下水的沸点为
100 ℃,水的质量 m = 2 kg,水吸收的热量:
$Q_{吸}=c_{水}\ m\ (t-t_0)=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×$
$2\ \mathrm{kg}×(100\ ℃-50\ ℃)=4.2×10^5\ \mathrm{J}$,烧水的效
率: $\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%=\frac{4.2×10^5\ \mathrm{J}}{1.4×10^6\ \mathrm{J}}×100\%=30\%$。
的热量: $Q_{放}=Vq_{沼气}=0.07\ \mathrm{m^3}×2×10^7\ \mathrm{J/m^3}=$
$1.4×10^6\ \mathrm{J}$; 一标准大气压下水的沸点为
100 ℃,水的质量 m = 2 kg,水吸收的热量:
$Q_{吸}=c_{水}\ m\ (t-t_0)=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×$
$2\ \mathrm{kg}×(100\ ℃-50\ ℃)=4.2×10^5\ \mathrm{J}$,烧水的效
率: $\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%=\frac{4.2×10^5\ \mathrm{J}}{1.4×10^6\ \mathrm{J}}×100\%=30\%$。
5[2026广东湛江质检，中]太阳能是一种清洁、无污染的能源。已知某太阳能热水器在有效日照时段里，可将水箱中50 kg水的温度从20 ℃升高到70 ℃[$c_{水}=4.2×10^3 J/(kg·℃)$]。
(1)求水箱中50 kg水温度从20 ℃升高到70 ℃吸收的热量；
(2)若这段时间太阳能热水器接收到的太阳辐射热量为$2.8×10^7 J$，求该太阳能热水器的效率；
(3)若用天然气提供$2.8×10^7 J$热量，求需要完全燃烧天然气的体积($q_{天然气}=4.0×10^7 J/m^3$)。
@刷素养 走向重高
(1)求水箱中50 kg水温度从20 ℃升高到70 ℃吸收的热量；
(2)若这段时间太阳能热水器接收到的太阳辐射热量为$2.8×10^7 J$，求该太阳能热水器的效率；
(3)若用天然气提供$2.8×10^7 J$热量，求需要完全燃烧天然气的体积($q_{天然气}=4.0×10^7 J/m^3$)。
@刷素养 走向重高
答案
5.【解】(1)水吸收的热量: $Q_{吸}=c_{水}\ m\ (t-t_0)=$
$4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×50\ \mathrm{kg}×(70\ ℃-20\ ℃)=$
$1.05×10^7\ \mathrm{J}$;
(2)该太阳能热水器的效率: $\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{总}}×100\%=$
$\frac{1.05×10^7\ \mathrm{J}}{2.8×10^7\ \mathrm{J}}×100\%=37.5\%$;
(3)由 $Q_{放}=q_{天然气}\ V$ 得,需完全燃烧的天然气体
积 $V=\frac{Q_{放}}{q_{天然气}}=\frac{2.8×10^7\ \mathrm{J}}{4.0×10^7\ \mathrm{J/m^3}}=0.7\ \mathrm{m^3}$。
$4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×50\ \mathrm{kg}×(70\ ℃-20\ ℃)=$
$1.05×10^7\ \mathrm{J}$;
(2)该太阳能热水器的效率: $\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{总}}×100\%=$
$\frac{1.05×10^7\ \mathrm{J}}{2.8×10^7\ \mathrm{J}}×100\%=37.5\%$;
(3)由 $Q_{放}=q_{天然气}\ V$ 得,需完全燃烧的天然气体
积 $V=\frac{Q_{放}}{q_{天然气}}=\frac{2.8×10^7\ \mathrm{J}}{4.0×10^7\ \mathrm{J/m^3}}=0.7\ \mathrm{m^3}$。
6 核心素养 科学思维[2026湖南岳阳调研,偏难]小明同学看到爸爸启动汽车时,发动机的转速表如图所示。转速表中的示数反映了发动机曲轴每分钟的转动次数。若汽车用的是单缸四冲程汽油机,一个工作循环对外做功为1 200 J,则根据图中信息可知,此时发动机每分钟做功
$1.2×10^6$
J。截至2024年底,我国燃油汽车保有量约为3.5亿辆。假设每辆汽车每年耗油0.64 t,汽车内燃机的效率平均值取30%,如果能把内燃机效率提高2%,这些汽车每年可以节约$1.4×10^7$
t燃油。答案
6. $1.2×10^6$ $1.4×10^7$ 【解析】由图可知,该汽
车发动机转速为 2 000 r/min,即 1 min 对外做
功 1 000 次,一个工作循环对外做功 1 200 J,
对外做功一次,则每分钟做功 $W_0=1\ 000×$
$1\ 200\ \mathrm{J}=1.2×10^6\ \mathrm{J}$。因为内燃机效率提高
2%,所以 $\eta_2=\eta_1+2\%=30\%+2\%=32\%$,因为
$\eta=\frac{W}{Q}=\frac{W}{mq}$,所以 $W=\eta mq$; 由题意知内燃机效
率提高后有用功是相同的,所以 $\eta_1m_1q=$
$\eta_2m_2q$,所以 $m_2=\frac{\eta_1m_1}{\eta_2}$,则每辆汽车每年节约
燃油 $\Delta m=m_1-m_2=m_1-\frac{\eta_1}{\eta_2}m_1=(1-\frac{\eta_1}{\eta_2})m_1=$
$(1-\frac{30\%}{32\%})×0.64\ \mathrm{t}=0.04\ \mathrm{t}$; 所以这些汽车每年
可以节约的燃油质量为: $\Delta m_{总}=n\Delta m=3.5×$
$10^8×0.04\ \mathrm{t}=1.4×10^7\ \mathrm{t}$。
车发动机转速为 2 000 r/min,即 1 min 对外做
功 1 000 次,一个工作循环对外做功 1 200 J,
对外做功一次,则每分钟做功 $W_0=1\ 000×$
$1\ 200\ \mathrm{J}=1.2×10^6\ \mathrm{J}$。因为内燃机效率提高
2%,所以 $\eta_2=\eta_1+2\%=30\%+2\%=32\%$,因为
$\eta=\frac{W}{Q}=\frac{W}{mq}$,所以 $W=\eta mq$; 由题意知内燃机效
率提高后有用功是相同的,所以 $\eta_1m_1q=$
$\eta_2m_2q$,所以 $m_2=\frac{\eta_1m_1}{\eta_2}$,则每辆汽车每年节约
燃油 $\Delta m=m_1-m_2=m_1-\frac{\eta_1}{\eta_2}m_1=(1-\frac{\eta_1}{\eta_2})m_1=$
$(1-\frac{30\%}{32\%})×0.64\ \mathrm{t}=0.04\ \mathrm{t}$; 所以这些汽车每年
可以节约的燃油质量为: $\Delta m_{总}=n\Delta m=3.5×$
$10^8×0.04\ \mathrm{t}=1.4×10^7\ \mathrm{t}$。
