专题突破 02 热学中效率相关的计算1.比热容表达式)(0ttmQc或tmQc单位）（/ kgJ，读作：焦耳每千克摄氏度注意加上括号）2.热量公式：吸热：)(0ttcmQ吸或tcmQ吸放热：)(0ttcmQ放或tcmQ放求质量：tcQm单位：QmtcJkg)/(kgJ3.热值计算公式：qmQ放（固体、液体）变式：qQm单位：QmqJkgkgJ /qVQ放（气体）变式：qQV单位：QVqJ3m3/ mJ4.效率公式：%100qmQ有（适用于液体、固体） 、%100qVQ有（适用于气体）5.常见效率计算烧水效率：公式：放吸水吸收的热量：tcmQ吸；燃料完全燃烧时放出的热量：qVQqmQ放放或力热转化效率： 解决力热综合计算题一般涉及到的物理公式包括速度公式、密度公式、 重力公式、压强公式、浮力公式、机械功和功率、机械效率公式、物体吸热公式、放热公式、热值公式、 热效率公式等： 涉及到的物理规律有二力平衡条件、液体压强规律、 阿基米德原理、杠杆平衡条件以及热平衡方程等公式：放有QW一、选择题1下列关于热机效率的描述，正确的是（）A热机的效率越高，消耗的燃烧越少B热机的效率越高，做的有用功越多C热机的效率越高，燃料的热值越大D热机的效率越高，能量的利用率越大2与汽油机相比较，柴油机（）A气缸顶部无火花塞，吸入气缸的是空气，效率较高B气缸顶部无火花塞，吸入气缸的是柴油，效率较高C气缸顶部有火花塞，吸入气缸的是空气，效率较低D有火花塞，吸入气缸的是柴油和空气的混合燃料，效率高3一台柴油机，一定质量的柴油完全燃烧时，放出了7.5108J 的热量，其中有5.25 108J的能量以各种形式损失掉了，可知该柴油机的效率是（）A30%B40%C48%D60%4某汽车在一段平直的高速公路上匀速行驶15km，消耗汽油2L，发动机实际输出功率为50.4kW，汽油机效率为35%已知 P汽油0.8103kg/m3；q汽油4.5 107J/kg，假设汽油完全燃烧。
通过计算可知，下列结果正确的是（） 消耗的汽油的质量是2kg 消耗的汽油完全燃烧放出的热量是7.2107J 汽车受到的阻力是1680N 汽车行驶速度是120km/hA只有 和B只有 和 C只有 和D只有 和5两台汽油机，甲的功率是乙的1.5 倍，甲的效率为20%，乙的效率为25%，那么甲与乙每小时消耗油量之比为（）A6：5B15：8C5：6D8：156一辆汽车使用的是四冲程内燃机，如图所示是内燃机的一个冲程，该汽车以恒定的功率在水平公路上作直线运动，其速度随时间时间变化的关系如图所示，汽车在行驶过程中所受阻力不变，为4000N内燃机的效率为40%，汽油的热值为4.6 107J/kg下列有关叙述正确的是（）A图甲冲程中内能转化为机械能B汽车一直做匀速直线运动C在 020s内汽车牵引力所做的功为8105JD需要燃烧约0.043kg 汽油才能使汽车完成前10s的运动二、填空题7建筑工地上有一台大型汽车吊，把200t 建筑材料从地面吊到21.5m 高处，汽车吊做的有用功为J在这过程中， 汽车吊消耗柴油的质量为4.0kg，则完全燃烧4.0kg 柴油释放的内能为J，该过程中汽车吊的机械效率为% （g 取 10N/kg ；柴油的热值为q4.3107J/kg）8小明暑假去研学，中间经过了湘江某处大桥。
大桥全程长约为1700m，她坐的小轿车做匀速直线运动通过全程，速度为90km/h，受到阻力恒为220N，通过全程所需的时间为s， 牵引力所做的功为J； 若通过全程消耗了0.02kg 的汽油，汽油机的效率为%（ 已知热值 q汽4.4107J/kg）9如图所示，此时是汽油机的冲程已知汽油的热值是4.6 107J/kg，完全燃烧5g 汽油所释放的内能是J，若汽车获得的机械能是9.2104J，则此汽油机效率为%三、计算题10某辆轮式伞兵突击战车，其满载时总质量为1.6 吨，正以72km/h 的速度在水平地面匀速直线行驶时，发动机的功率为6104W（q汽油4.6 107J/kg）求： （1）战车行驶时，受到的阻力；（2）战车共行驶23min，若汽油机的效率为30%，求消耗汽油的质量11如图是某型号的消防车，其部分相关数据如下表，该车通过柴油发动机提供喷水动力在喷水作业的过程中，（已知柴油的热值为4.0 107J/kg，g10N/kg）求：型号* 消防车整车质量m25t水箱容积V8m3喷嘴横截面积 S4cm2喷水压强p1106Pa（1）喷嘴处喷水时受到的喷水压力是多少？（2）若将满箱水全部喷到50m 高的着火点处，这一过程中克服整箱水的重力做的有用功是多少？（3）若这次消防车喷水效率是10%，此过程需要消耗柴油的质量是多少？12新冠病毒使2020 年春的中国成为了一个没有硝烟的战场，负压救护车（如图所示）则是众多“逆行者”中的一员。
所谓负压就是利用技术手段，使车内气压低于外界大气压，车的医疗舱每小时可换气20 次，能过滤分离病毒率达99.97%，既对车内人员起到防护的作用，也避免了感染车外更多的人1）若车内气压为外界标准大气压的90%，车顶的面积大约为4m2，车顶受到的内外压力差为多少？（标准大气为1.01105Pa） 2） 若汽车的效率为25%， 则平均输出功率50kW 下，速度 90km/h， 该车百公里 （100km）消耗多少汽油？ （结果保留一位小数，汽油的密度为0.70103kg/m3， 热值 4.6107J/kg） 13 2020 年 1 月，陕西迎来了新年的第一场雪大雪后，芳芳同学看见铲雪车在公路上进行铲雪作业，如图所示他用上网查阅到该型号铲雪车的额定功率是100kW ，质量是 4t （g 取 10N/kg ，q柴油4.0 107J/kg，柴油0.8103kg/m3）（1）汽车的轮胎做的宽大是为了；（2）已知铲雪车以额定功率保持20km/h 的速度在一段长5km 的平直路面上铲雪，求这一过程中铲雪车所做的功和受到的阻力大小；（3）该过程中铲雪车共消耗了10L 柴油，则铲雪车的效率是多少？（结果保留到1%）14汽油发动机工作时，汽油必须和吸进的空气成适当的比例，才能形成可以有效燃烧的混合气体，这就是空燃比（可燃混合气体中空气质量与燃油质量之比）。
空燃比是发动机运转时的一个重要参数，它对尾气排放、发动机的动力性和经济性都有很大的影响根据发动机的类型等因素，每种发动机的空燃比一般不同某气缸总排量为2.0L 的 4 缸发动机所需的空燃比14：1（气缸排量指气缸工作容积之和），混合燃气的密度为1.35kg/m3，当发动机曲轴每分钟转速为2400 转时，输出功率为65kW1）每分钟汽油机做的有用功；（2）1min 内，汽油完全燃烧放出的热量（汽油的热值为4.6107J/kg） ；（3）汽油机的效率（结果精确到0.1%） 15一款无人驾驶汽车在测试时以某一速度在平直的公路上匀速行驶了一段距离，消耗汽油1kg汽油机的效率为30%，那么，在这段行驶过程中q汽油4.5107J/kg，c水4.2103J/（kg?）求：（1）1kg 汽油完全燃烧放出的热量是多少？（2）假设该汽车在这次行驶过程中，发动机排出的废气带走的能量占汽油完全燃烧放出的热量的42%，这些废气带走的能量全部被质量50kg、温度为 20的水吸收，水温能升高到多少摄氏度？（气压为1 标准大气压）（3）若汽车在上述路段行驶时受到的阻力是1000N，那么汽车在这段路上行驶的路程是多少千米？16 .好学的小明在学习了热能后，进行了如下的探究和思考。
1）他家的汽车尾部上标有“3.0T”的字样，其中“ T”就是“涡轮增压” ，是利用高温、高压的废气去冲击“废气涡轮”高速旋转，来带动同轴的“进气涡轮”也高速旋转，从而增加冲程的进气量并增大进气气压，使汽油燃烧更充分，燃气压强更大，同时也减少了废气中的有害物质，达到提高发动机效率和减少废气污染的目的，这辆汽车的最低油耗可达0.3kg/kW ?h，已知汽油的热值为4.6107J/kg 【提示：最低油耗是指燃烧最少的汽油获得最大有用功的能量，0.3kg/kW ?h 表示获得 1kW ?h 能量消耗0.3kg 汽油 1kW?h3.6 106J】 求： 0.3kg 的汽油完全燃烧时放出的热量为多少？ 该汽车发动机的效率最高可达多少？（结果保留整数）（2）近几年全球汽车的保有量在迅速增长，他在网上查知截至2017 年底，全球处于使用状态的汽车数量突破13 亿辆， 每辆汽车每年平均耗油2t，汽车内燃机效率的平均值取25%如果能把内燃机效率提高到小明家汽车发动机的效率，请计算全球每年可以节约多少燃油？一、选择题1下列关于热机效率的描述，正确的是（）A热机的效率越高，消耗的燃烧越少B热机的效率越高，做的有用功越多C热机的效率越高，燃料的热值越大D热机的效率越高，能量的利用率越大【解析】热机的效率越高，说明用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量的比值越大，则能量的利用率越大，与消耗的燃料多少、做的有用功多少、燃料的热值无关；故 ABC 错误， D 正确。
故选： D2与汽油机相比较，柴油机（）A气缸顶部无火花塞，吸入气缸的是空气，效率较高B气缸顶部无火花塞，吸入气缸的是柴油，效率较高C气缸顶部有火花塞，吸入气缸的是空气，效率较低D有火花塞，吸入气缸的是柴油和空气的混合燃料，效率高【解析】汽油机顶部有火花塞，柴油机为喷油嘴，汽油机吸入的是空气和汽油的混合物物质，柴油机吸入的空气，柴油机效率高，故BCD 不符合题意，A 符合题意故选： A3一台柴油机，一定质量的柴油完全燃烧时，放出了7.5108J 的热量，其中有5.25 108J的能量以各种形式损失掉了，可知该柴油机的效率是（）A30%B40%C48%D60%【解析】柴油机有效利用的能量为：E有用 7.5108J5.25 108J2.25108J，该柴油机的效率为： 100%100% 30%故选： A4某汽车在一段平直的高速公路上匀速行驶15km，消耗汽油2L，发动机实际输出功率为50.4kW，汽油机效率为35%已知 P汽油0.8103kg/m3；q汽油4.5 107J/kg，假设汽油完全燃烧通过计算可知，下列结果正确的是（） 消耗的汽油的质量是2kg 消耗的汽油完全燃烧放出的热量是7.2107J 汽车受到的阻力是1680N 汽车行驶速度是120km/hA只有 和B只有 和 C只有 和D只有 和【解析】（1）已知消耗汽油的体积V2L2103m3和密度 0.8103kg/m3，由密度公式 ，可求消耗的汽油的质量：m V0.8103kg/m3 2103m31.6kg，故 错；（2）根据消耗汽油的质量m1.6kg 和热值 q汽油4.5107J/kg，由热值公式q，可求耗的汽油完全燃烧放出的热量：Qmq1.6kg4.5107J/kg7.2107J，故 对；（3）根据汽油机效率为35%和汽油完全燃烧放出的热量，由效率公式 ，求出机械功W Q 35%7.2107J 2.52107J，再根据功的计算式W Fs，求出力的大小F1680N，由平衡力的知识求出阻力fF1680N，故 对；（4）根据发动机实际输出功率为50.4kW 和力的大小F1680N，由 PFv 求出汽车行驶速度v 30m/s108km/h ，故 错。
故选： A5两台汽油机，甲的功率是乙的1.5 倍，甲的效率为20%，乙的效率为25%，那么甲与乙每小时消耗油量之比为（）A6：5B15：8C5：6D8：15【解析】设甲的功率为P甲，其效率为甲，乙的功率为P乙，其效率为乙，汽油的热值为 q，做功时间为t，由题意知：1.5，甲在时间t 内做的有用功：W甲P甲t，由 可得，甲在时间t 内消耗的总能量：Q甲，由 Qmq 可得，甲在时间t 内的耗油量： m甲同理可得乙在时间t 内的耗油量的表达式：m乙甲乙两汽油机在相同时间内的耗油量之比： 15：8故选： B6一辆汽车使用的是四冲程内燃机，如图所示是内燃机的一个冲程，该汽车以恒定的功率在水平公路上作直线运动，其速度随时间时。