【物理】物理热学问题的专项培优易错试卷练习题(含答案)及答案

一、初中物理热学问题求解方法
1．煤、石油、天然气的过量开采使人类面临能源危机．某县在冬季利用地热能为用户取暖．县内有一口自喷状态地热井，出水温度为90℃，出水流量为150m3/h．
（1）每小时流出的水是多少kg?
（2）求每小时流出的地热水温度降低到50℃，所放出的热量．
（3）这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热，且天然气蒸汽锅炉的热效率为90%，则利用上述地热能供暖一小时可以节约多少天然气?[ρ水=1.0×103kg/m3，c水=4.2× 103J](kg•℃)，天然气的热值为4×107J/m3]
【答案】(1) 1.5×l05kg；(2) 2.52×1010J；(3)700m3
【解析】
【详解】
(1)每小时流出水的质量
m=ρV=1.0×103kg/m3×150m3=1.5×l05kg；
(2)水放出的热量
Q水放=cmΔt=4.2×103J/（kg•℃）×1.5×105kg×（90℃-50℃）=2.52×1010J；
(3)这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热，则
Q有用=Q水放=2.52×1010J，
天然气需要放出的热量
Q放=
10
2.5210J
90%
Q
η
⨯
=
有用=2.8×1010J，
天然气的体积
V=
10
73
2.810J
410J/m
Q
q
⨯
=
⨯
放=700m3.
答：(1)每小时流出的水是1.5×l05kg；
(2)每小时流出的地热水温度降低到50℃所放出的热量为2.52×1010J；
(3)利用地热能供暖一小时可以节约700m3的天然气。

2．如图甲所示，是“探究物质的熔化规律”的实验装置。

实验时先将固体物质和温度计分别放入试管内，再放入大烧杯的水中，观察固体的熔化过程。

（1）固体熔化图象如图丙所示，物质在熔化过程中，温度_____，此时温度如图乙所示，
读数方法正确的是_____（填“A”“B”或“C”），该物质是_____（填“晶体”或“非晶体”）。

（2）实验时若温度计的玻璃泡碰到试管底部，则测得试管内物质的温度值偏_____。

【答案】保持不变 B 晶体 高 【解析】 【详解】
(1)[1][2][3]由图乙知，A 俯视，读数会偏大，C 仰视，读数会偏小，B 读数方式正确；由于该物质在熔化过程中，温度保持不变，所以是晶体；
(2)[4]实验时若温度计的玻璃泡碰到试管底部，温度计的示数会受烧杯底部的影响，则测得试管内物质的温度值偏高。

3．如图所示是“比较不同物质吸热情况”的实验装置。

实验中需加热质量相同的水和食用油，使它们升高相同的温度，比较它们吸收热量的多少，看看这两种物质的吸热情况是否存在差异。

（1）实验中除了图中所给的器材，还需要的测量工具有：天平和___________。

（2）实验中通过比较__________来比较不同物质吸收热量的多少。

（3）根据实验数据，小明作出了水和食用油的温度随时间变化的图象，由图象可知食用油的比热容为____________。

【答案】秒表 加热时间 3
J 2.810/kg (℃) 【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]在“比较不同物质吸热情况”实验中需要测量加热时间和质量，则需要秒表和天平； (2)[2]由于相同加热器加热相同时间表示液体吸收热量相同，故通过比较加热时间来比较不同物质吸收热量多少；
(3)[3]当水和食用油均由10℃加热到30℃时，变化温度相同，图中加热时间为3min 和4.5min ，由于水的比热容大于食用油，升高相同温度吸收热量更多，加热时间更长，则a 图线为水，b 图线为食用油，又由于相同加热器加热相同时间表示液体吸收热量相同，则：
4.5min 3
3min 2
Q Q =
=水吸油吸
则由Q cm Δt =可得当液体质量与升高温度相同时，比热容之比等于吸收热量之比，故食
用油的比热容为：
3
2
c Q c Q =
=水水吸油
油吸
解得：
332J 2
4.210/kg 2.810/kg 3
J 3c c ⨯⨯===⨯⨯油水(℃)(℃)
4．为了比较水和食用油的吸热能力，小明用两个相同的装置做了如图所示的实验，实验数据记录如下：
（1）在安装、调整实验器材时，科学合理的顺序是（甲图中）：先调整固定______的位置，再调整固定另一个的位置（选填“A”或“B”）；
（2）为保证实验结论的可靠，关于实验时“应控制两套装置中相同的量”的说法中，不必要的是______
A ．食用油和水的质量相等
B ．两套装置中的烧杯相同
C ．两酒精灯的火焰大小相同
D ．两酒精灯内酒精的质量相等
（3）实验中食用油和水从20℃升温至45℃，______（水/食用油）所需时间较长，_____（水/食用油）吸收的热量较多，由此可见， _____（水/食用油）吸热能力较强． （4）实验中，加热相同的时间，水吸收的热量______（大于/小于/等于）食用油吸收的热量，______（水/食用油）升高的温度较多，______（水/食用油）吸热能力较强． 【答案】B D 水 水 水 等于 食用油 水 【解析】
(1)在安装、调整如图（甲）的实验器材时，应先固定B ，再调整固定A ，因为底部的距离应是固定的，而上部可以根据下部的情况进行灵活调节；（2）为保证实验结论的可靠，实
验时应控制两套装置中相同的量有：酒精灯中火焰的大小、水和食用油（ρ水>ρ食用油）的质量和初温度、烧杯等，酒精灯中的酒精多少不一定相同，D错误；（3）食用油和水从20℃升温至45℃，水所需时间较长，说明水吸收的热量较多，由此可见，水吸热能力较强．（4）加热相同的时间，水吸收的热量等于食用油吸收的热量，食用油升高的温度较多，说明水吸热能力较强．
5．为了比较水和沙子吸热本领的大小，小明在两个相同的烧杯中分别装入水和沙子，用两个相同的酒精灯对其加热。

(1)在实验前要控制水和沙子的____和____相同；
(2)比较水和沙子吸热升温快慢的方法有两种：
方法一：加热时间相同比较它们各自升高的温度；
方法二：______________；
(3)用两个相同的酒精灯对其加热的目的是____；
(4)如果加热相同的时间，质量相同的水和沙子，____（填“沙子”或“水”）升高的温度更高；
(5)实验中有些同学发现：刚开始加热时，情况与(4)结论不符，可能的原因是____；
(6)小丽家住市中心，奶奶嫌城市夏天太热不住她家，这激发了她探究城乡温差原因的兴趣。

她利用双休日时间和同学们一起在中午同一时刻测量了各个测试点的气温，并以此绘制出如图所示的“区域—温度”坐标图。

(a)从图中你发现____的温度比较高，这种现象我们称为“城市热岛效应”；
(b)请结合图中数据以及你的经验，找出一个造成热岛效应的原因：____；
(c)如何减少城市环境的热污染，请你提出一条合理化建议：____。

【答案】质量初温升高相同的温度比较它们的加热时间使水和沙子在相同的时间内吸收的热量相同沙子沙子受热不均匀市中心水泥、混凝土的比热容小多植树、建人工湖
【解析】
【分析】
，物体吸收热量的多少与物体的质量和升高的温度有关，所以实验过程(1)根据Q cmΔt
中需控制沙子和水的质量和初温度相等；
(2)比较物体吸热本领的方法：吸收相同的热量，比较升高的温度；升高相同的温度，比较吸收的热量；
(3)实验中需控制水和沙子的受热情况相同，所以要选择两个相同的酒精灯；
=，沙子比热容小，升温就高；
(4)质量相同，加热相同的时间，根据Q cmΔt
(5)水可以进行对流，水的导热性较好；
(6)对于产生“城市热岛效应”原因可以从城市和农村的不同来分析，包括建筑物和道路；减少热污染要植树造林，多建绿地。

【详解】
(1)[1][2]实验前要控制水和沙子的质量和初温相同；
(2)[3]比较水和沙子升温的速度，可使水和沙子升高相同的温度，比较加热时间；也可给水和沙子加热相同的时间，比较升高的温度；
(3)[4]相同的酒精灯在相同的时间内放出的热量是相同的，为保证水和沙子在相等的时间内吸收的热量相同，需使用两个相同的酒精灯；
=，沙子比(4)[5]相同质量的水和沙子加热相同时间，说明吸收的热量相等，根据Q cmΔt
热容小，升温就高些；
(5)[6]由于水的导热性能比沙子的导热性能好，所以刚开始加热时，水升温快；
(6)[7](a)由统计数据可以看出，城市的温度较高；
[8](b)“城市热岛效应”主要是城市建筑多为砖瓦建筑，道路多为水泥路面，水泥道路和建筑物，它们的比热小，升温高；另外，城市汽车排放尾气多，尾气的热量也对空气升温起了作用；
[9](c)要解决“城市热岛效应”就要在城市中心多植树、建人工湖。

6．小明在探究某种物质在熔化前后其温度随加热时间变化的规律时，得到如下表的实验记录。

时间/min0123456789101112
温度/℃60677380808080808080848893
(1)请按上述实验数据在坐标格中作出温度随时间变化的图像____________。

(2)2.5min时该物质是________态。

6min时该物质是________态。

(3)熔化过程进行的时间大约是________min。

(4)根据上述数据，可以归纳出该物质在熔化过程中的特点是________。

(5)该物质的熔点是________。

【答案】固固、液混合 5 吸热但温度不变
80℃
【解析】
【分析】
(1)按表中数据在坐标格中先画点，再描线。

(2)晶体在熔化前为固态，熔化时为固液共存态，熔化完为液态。

(3)熔化过程是指物质开始熔化到完全熔化完，据此判断熔化时间。

(4)分析数据及图像得出物质在熔化过程中的特点：不断吸热，但温度保持不变。

(5)物质在熔化过程中的温度，叫做熔点。

【详解】
(1)[1]根据表格中的实验数据，在坐标格中以横坐标为时间，纵坐标为温度，然后通过描点法在坐标格中描出对应时间的温度，最后将各点用平滑曲线连接起来，得到温度随时间的变化的图像：
；
(2)[2]由图像知，该物质在2.5min时，还没有开始熔化，所以为固态。

[3]在第6min时，处于熔化过程当中，所以为固、液混合态。

(3)[4]由表格中数据及图像可知，该物质从第5min开始熔化，到第10min完全熔化完，所以熔化过程经历了
10min-5min=5min
(4)[5]由图像及数据知，该物质在熔化过程不断吸热，但温度保持不变。

(5)[6]由数据知，该物质在熔化过程温度保持80℃不变，是晶体，所以熔点为80℃。

7．在探究热现象的实验中，小明用烧杯、试管、温度计、圆底烧瓶等器材进行了如下实
验．
（1）小明用图甲所示的装置“探究冰熔化时温度的变化规律”，根据实验数据绘制了温度随时间变化的图象，如图乙所示，比较图乙中BC段与CD段可知，该物质在BC段处于
__________(选填“固态”“液态”或“固液共存”)状态，此过程中物质的温度______(选填“增加”“减少”或“不变”)
（2）在“观察水的沸腾”的实验中：
①装如图丙的实验装置时，对M、N两个铁圈高度的定位，_______（选填：需要/不需要）点燃酒精灯，先固定铁圈_________（选填M或N），再固定另一铁圈的高度；
②你指出图丙中实验操作错误之处是___________，改正错误后，继续实验.当水温升高到90℃时，每隔1min记录一次水的温度，直到水沸腾后再持续几分钟为止．数据记录如表：
时间/min012345678
温度/℃9092949898989898
③第3min温度计示数如图丁所示，此时水的温度是_____℃；上面戊图中的______（填“a”或“b”）是水在沸腾时的情况；
④在沸腾过程中，温度将_______(填“升高”、“降低”或“不变”)，有同学认为为了方便读出温度计的示数，将温度计从沸水中拿出来进行观察读数，则会导致所测温度偏
________(填“高”或“低”)；
（3）生活中使用的电烙铁的烙铁头是一种合金．所谓合金就是不同金属(也包括一些非金属)在熔化过程中形成的一种融合物或冷却后的固态．如表列出了几种金属的熔点和沸点(在标准大气压下)，其中难以与表中其他金属形成合金的是__________________．
金属铁铜锌银金
熔点/℃153********．59621064
沸点/℃2750256790722122807
【答案】固液共存 不变 需要 N 温度计的玻璃泡碰到了容器底部 96 a 不变 低 锌 【解析】 【详解】
(1)[1]该物质在BC 段处于固液共存状态，是熔化过程； [2]晶体熔化过程中，继续吸热，但温度不变，内能增加；
(2)①[3] [4]因要使酒精灯的外焰正好能给烧杯加热，所以需要先点燃酒精灯，组装实验仪器时，应根据酒精灯及其火焰的高度先固定铁圈N ，再固定铁圈N 上面的部分，这样可以避免重复调整；
②[5]由图知，温度计的玻璃泡接触了烧杯的底部，会导致测量结果偏高；
③[6]温度计的分度值是1℃，此时是零上，液柱上表面对准了90℃上面第6个小格处，读作96℃；
[7]a 中气泡在上升过程中，体积逐渐增大，是因为水沸腾时上下温度一致，气泡在深度大的水中受到的压强比在深度小的水中受到的压强大造成的，所以是沸腾时的现象，b 中气泡在上升过程中体积逐渐减小，是因为下面的水比上面的水温度高，热胀冷缩的缘故，所以是沸腾前的现象．
④[8]液体沸腾时，不断吸收热量，温度保持不变；
[9]温度计从水中取出读数，由于空气温度低于液体温度，所以示数会下降，导致所测温度偏低；
(3)[10]由于金属锌的沸点低，小于其它金属的熔点，因此锌和其它金属无法完成液态时混合．
8．如图甲是一款便携式电火锅，图乙是其简化电路图。

R 1、R 2均为电热丝，电火锅有加热和保温两个档，加热功率为440W ，保温功率为110 W 。

求：
(1)加热档工作时，电路中的电流是多少？ (2)电热丝R 2的阻值是多少？
(3)若不计热量损失，该电火锅正常工作，把质量为0.55 kg 、初温为20℃的水加热到100℃，需要多少秒？[()3
4.210J/kg c ⋅=⨯水℃]
【答案】(1)2A ；(2)330Ω；(3)420s 【解析】 【分析】 【详解】
(1)根据2
U P R
=可知，当电阻较小时，电功率较大，这是加热档，从图乙可以看到，开关
连接1，电路中的电流是
440W 2A 220V
P I U ===加热加热
(2)根据2
U P R
=可知，电热丝R 1阻值大小是
()2
2
1220V 110Ω440W
U R P ===加热
当开关连接2时，R 1、R 2串联接在电路，这是保温档，根据2
U P R
=可知，电路中的总电
阻是
()2
2
220V 440Ω110W
U R P ===总保温
可知电热丝R 2的阻值是
21-440Ω-110Ω330ΩR R R ===总
(3)根据Q cm Δt =可知，水吸收的热量是
()()354.210J/kg 0.55kg 100-20 1.84810J Q c m t =∆=⨯⋅⨯⨯=⨯吸水℃℃℃
不计热量损失，那么Q Q =吸放，该电火锅正常工作需要的时间是
51.84810J 420s 440W
Q t P ⨯=
==放加热
答：(1)加热档工作时，电路中的电流是2A ；(2)电热丝R 2的阻值是330Ω；(3)若不计热量损失，该电火锅正常工作，把质量为0.55 kg 、初温为20℃的水加热到100℃，需要时间是
420s 。

9．图是小明和小华在观察“水的沸腾”实验中的情景，对水加热了很长时间后水才沸腾，他们记录的数据如下
时间/min … 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
水温/℃ (909192939495969798989898)
（1）在组装器材时，是按照由________到 ______的顺序。

（2）请指出他们在实验中操作错误之处： _____________。

（答一点即可）
（3）在纠正错误后他们继续实验，观察到水沸腾时的现象如上图中的 ______（甲/乙）图，水沸腾时吸收热量，温度___（升高/不变/降低）。

（4）本次实验中水沸腾时的温度为 _________ ℃。

（5）根据记录在图中画出水的沸腾图像。

（_________）
（6）水沸腾时，杯口附近出现大量“白气”，“白气”是杯中的水蒸气 _______（填物态变化名称）形成的，该过程要_____（吸热/放热）
（7）实验中发现，水从开始加热到沸腾的这段时间过长，造成这种现象的原因可能是：_______。

（给出一种原因即可）
【答案】下上温度计接触容器底（或视线未与温度计中液面相平）乙不变 98
液化放热水的初始温度太低或质量太大
【解析】
【详解】
(1)[1][2]在组装器材时应该由下到上的顺序组装；
(2)[3]由图可知有一处错误是温度计读数时视线没有与液面的最低处相平；
(3)[4][5]水沸腾时气泡越来越大，最后到达液面破裂，故水沸腾时的现象为图乙所示。

由记录的实验表格可知水在沸腾时吸收热量温度不变;
(4)[6]由记录的实验表格可知水额沸点为98℃;
(5)[7]根据表格数据描点连线得水沸腾时的图像如图所示：
；
(6)[8][9]杯口附近出现大量“白气”，“白气”是杯中的水蒸气遇冷液化而成的。

液化需要放热；
(7)[10]水从开始加热到沸腾的这段时间过长，造成这种现象的原因可能是水的初始温度太低或水的质量太大。

10．李明有一只温度计，虽然它的玻璃管的内径和刻度都是均匀的，但标度却不准确，它在冰水混合物中的读数是﹣7℃，在沸水中的读数是103℃。

（1）这只温度计1格表示的温度是是多少？(保留一位小数） （2）当它指示温度是15℃时，实际温度是多少？ （3）当它实际气温是45℃时指示温度是多少？ 【答案】(1)0.9℃；(2)20℃；(3)42.5℃ 【解析】 【详解】
(1)该温度计的分度值1t 是：
11000.9103-0-(-7)
t =
=℃℃
℃℃℃
(2)当它指示温度是15℃时，实际温度t 实是：
10
-(-7)=]=[011
125t ⨯
实℃℃℃℃ (3)当它实际气温是45℃时，指示温度t 时，则有：
10
=
[t -(-7)45]11
⨯℃℃℃℃ 解得=42.5t ℃
答：(1)这只温度计1格表示的温度是0.9℃ (2)当它指示温度是15℃时，实际温度是20℃ (3)当它实际气温是45℃时指示温度是42.5℃
11．受新型冠状病毒的影响，一“罩”难求。

一般医用口罩至少要有三层，外层需要阻挡外界空气中的灰层、细菌、唾沫等飞溅物，中间层经过静电处理，可以阻挡细菌等微小颗粒（潮湿环境中会失去静电），内层要吸收佩戴者呼出的水汽、飞沫等。

某口罩的构造如图所示。

下列说法正确的是（ ）
A ．口罩潮湿后防护能力降低
B ．佩戴口罩时应该使白色吸水无纺布朝外
C ．口罩的中间层静电熔喷布能吸引小磁针
D ．佩戴口罩后内层潮湿是呼出的水蒸气升华
形成 【答案】A 【解析】
【分析】 【详解】
A ．潮湿环境中会失去静电，口罩潮湿后，会失去静电，中间层不可以阻挡细菌等微小颗粒, 口罩防护能力降低，A 正确；
B ．由题意可知，内层要吸收佩戴者呼出的水汽、飞沫等，那么白色吸水无纺布应该是内层，有吸水能力，佩戴口罩时应该使白色吸水无纺布朝内，B 错误；
C ．带电体能吸引轻小物体，所以中间层静电熔喷布能吸引细菌等微小颗粒，但它不是磁体，不能吸引小磁针，C 错误；
D ．佩戴口罩后内层潮湿是呼出的水蒸气液化形成的，D 错误。

故选A 。

12．假期爸爸妈妈带着丽丽开车旅行，已知小轿车的总质量约为2t ，最大功率为120kW ，小轿车在牵引力的作用下沿水平公路做匀速直线运动，行驶时所受阻力为车总重的0.2倍。

（g =10N/kg ，汽油的热值取4×107J/kg ）求：
(1)若轮胎与地面的总接触面积为0.2m 2，静止时轿车对水平地面的压强为多少？ (2)轿车在5min 内匀速行驶了3km ，此时轿车的实际功率为多少？
(3)若汽油机的效率为30%，那么当轿车以最大功率行驶10min 消耗汽油的质量为多少？ 【答案】(1)1×105Pa ；(2)4×104W ；(3)6kg 【解析】 【详解】 (1)轿车的总重力
34210kg 10N /kg 210N G mg ==⨯⨯=⨯
轿车静止时对水平地面的压力
4210N F G ==⨯
则轿车静止时对水平地面的压强
452
210N =110Pa 0.2m
F p S ⨯==⨯ (2)由题意可知，轿车匀速行驶时所受阻力
430.20.2210410N N f G ==⨯⨯=⨯
因为轿车沿平直公路匀速行驶，所以轿车受到的牵引力和阻力是一对平衡力，即
34N 10F f ==⨯牵；
轿车在5min 内牵引力做的功
374103000m 1.1N J 20W F s ==⨯⨯=⨯牵；
则轿车的实际功率
74J 1.210410560s
W W P t ⨯===⨯⨯。

(3)该车以最大输出功率行驶10min ，做的有用功
37
W 120101060s 7.21J 0W P t '==⨯⨯⨯=⨯有用最大
， 由100%W Q η=
⨯有用放
得，汽油完全燃烧放出的热量
787.210 2.410J 0%
J
3W Q η
⨯=
==⨯有用
放，
由Q mq =放得，需要完全燃烧汽油的质量
872.4106kg 410/kg
J J Q m q ⨯=
==⨯汽汽放油油
答：(1)静止时轿车对水平地面的压强为1×105Pa 。

(2)此时轿车的实际功率为4×104W 。

(3)那么当轿车以最大功率行驶10min 消耗汽油的质量为6kg 。

13．如图甲所示为超市一款电饭煲，在额定电压为220V 的电路中能正常工作，工作原理如图乙所示，R 2=160Ω，其加热功率与保温功率之间的关系为P 加热=5P 保温，试求：
(1)电阻R 1的阻值；
(2)用电高峰时段，电源电压变为200V ，此时电饭煲的保温功率为多少；
(3)电源电压为200V 时，标准气压下将3L 的汤从20℃加热至100℃，需要20min ，电饭煲
的加热效率是多少。

（3
1.010ρ=⨯汤kg/m 3，34.010c =⨯汤J/（kg ·℃））
【答案】(1)40Ω；(2)200W ；(3)80% 【解析】 【分析】 【详解】
(1)由图乙可知，当闭合S 、1S 拨至2时，电路为1R 的简单电路，当闭合S 、1S 拨至1时，
电阻1R 与2R 串联，根据P =2
U R
可知，电阻越小，功率越大，可知当闭合S 、1S 拨至2
时，是加热档位，当闭合S 、1S 拨至1时，是保温档位，由P ＝UI 、I ＝
U R
得 P 加热＝21U R ，P 保温＝2
12
U R R +
则加热功率与保温功率之比为
P P 加热保温＝121R R R +＝51
电阻R 1的阻值
R 1＝
14R 2＝1
4
×160Ω＝40Ω (2)电源电压变为200V ，此时电饭煲的保温功率为
P '保温＝
212U R R +＝()2200V 40Ω160Ω
+＝200W (3)加热功率
P '加热＝21U R ＝()2
200V 40Ω
＝1000W 由P ＝
W
t
得，20min 电饭煲消耗的电能 W 电＝P '加热t ＝1000W ×20×60s ＝1.2×106J 由ρ＝
m
V
得水的质量 m ＝ρV ＝1.0×103kg/m 3×3×10-3m 3＝3 kg
水吸收的热量
Q 吸＝cm (t -t 0)＝4.0×103J/(kg ℃)⨯3kg (⨯100-℃20℃)＝9.6×105J
电饭煲的加热效率
η＝Q W 吸电＝569.610J 1.210J
⨯⨯＝80% 答：(1)电阻R 1的阻值为40Ω。

(2)电饭煲的保温功率为200W 。

(3)电饭煲的加热效率为80%。

14．随着人们生活水平的提高，轿车已逐步进入普通家庭．若某轿车以20kW 的功率在平直公路上以20m/s 的速度匀速行驶1000s ，消耗汽油2L ．[已知ρ油＝0.7×103kg/m 3、q 油＝4.6×107J/kg ，c 水=()3
4.210J/kg ⨯⋅℃]．求：
（1）轿车做的功；
（2）汽油机的效率；（保留一位小数）
（3）如果汽油完全燃烧产生的热量中有4.2%被水箱中的质量为7kg 初温为20℃的水吸
收，能使水的温度大约升高多少℃（1个标准大气压）？ 【答案】(1)7210J ⨯；(2)31.1%；(3)80℃ 【解析】 【详解】
(1)由题意可知，轿车做的功为
720kW 1000s 210J W Pt ==⨯=⨯
(2)消耗汽油的质量为
33-330.710kg/210m 1.4k m g m V ρ==⨯=⨯⨯油油油
消耗汽油2L 放出的热量为
774.610J/kg 1.4kg 6.4410J Q q m ==⨯⨯=⨯油油放
汽油机的效率为
77210J 100%100%31.1%6.4410J
W Q η⨯=⨯=⨯≈⨯放
(3)设能使水的温度大约升高t ∆，由题意可知
4.2%Q c m t =∆水水放
可求得
()73
4.2% 4.2% 6.4410J
924.210J/kg 7kg
Q t c m ⨯⨯∆=
==⨯⋅⨯放水水℃℃ 由于这是在1个标准大气压下，水的最高温度为100℃，所以能使水的温度大约升高
100-2080=℃℃℃
答：(1)轿车做的功为7210J ⨯；(2)汽油机的效率为31.1%；(3)如果汽油完全燃烧产生的热量中有4.2%被水箱中的质量为7kg 初温为20℃的水吸收，能使水的温度大约升高80℃．
15．如图是某款有加热和保温功能的电热饮水机电路原理图，机内有温控开关S 0。

该饮水机的部分参数已知：额定电压为220V ，加热时的总功率为880W ，保温时的功率为40W ，R 1、R 2为加热电阻丝（不考虑温度对电阻丝阻值的影响）。

求：
(1)当S 和S 0闭合时，电路中的总电流；
(2)加热时效率为80%，将0.5kg 的水从30℃加热到100℃需要多少时间？ (3)电阻丝R 2的阻值。

【答案】(1)4A ；(2)208.8s ；(3)1210Ω 【解析】 【分析】
(1)由电路图可知，当S 和S 0闭合时，R 1与R 2并联，电路中的总电阻最小，根据2
U P R
=
可知电路总功率最大，据此判断饮水机所处的状态，根据P UI =求出此时电路中的总电流。

(2)知道水的质量和初温、末温以及比热容，根据()0Q cm t t =-吸求出水吸收的热量，根
据吸Q W
η=求出消耗的电能，利用W
P t =求出需要的加热时间。

(3)由电路图可知，开关S 闭合、S 0断开时，电路为R 2的简单电路，电路中的总电阻最大，
根据2U P R =可知电路总功率最小，据此判断饮水机所处的状态，根据2
U P R
=求出电阻
R 2的阻值。

【详解】
(1)由电路图可知，当S 和S 0闭合时，R 1与R 2并联，电路中的总电阻最小，由2
U P R
=可
知，电路总功率最大，饮水机处于加热状态；由P UI =可得，此时电路中的总电流
880W
4A 220V
P I U =
==加热 (2)水吸收的热量
()()354.210J/kg 0.5kg 10030 1.4710J Q cm t =∆=⨯⋅⨯⨯-=⨯吸℃℃℃
由吸
Q W
η=
可得，消耗的电能 551.4710J
1.837510J 80%
Q W η⨯===⨯吸
由W
P t
=
可得，需要的加热时间 51.837510J 208.8s 880W
W t P ⨯'==≈加热
(3)由电路图可知，开关S 闭合、S 0断开时，电路为R 2的简单电路，电路中的总电阻最大，
电路总功率最小，饮水机处于保温状态，保温时的功率为40W ；由2
U P R
=可得，电阻R 2
的阻值
()2
2
2220V 1210Ω40W
U R P ===加热
答：(1)当S 和S 0闭合时，电路中的总电流为4A ；(2)加热时效率为80%，将0.5kg 的水从30℃加热到100℃需要208.8s ；(3)电阻丝R 2的阻值为1210Ω。

【点睛】
重点是电功率的相关计算，牢记公式2
U P R
=，另外要读懂电路图，知道两个开关都闭合
时为高温档，闭合一个开关时为低温档。

16．某小型汽油发电机外形如图所示，其实质是利用一个汽油机带动一个发电机来发电．该发种电机铭牌部分数据如下表所示，根据表中的数据求： 发动机（汽油机） 发电机
型号 XGQF5.0
型号
XGQF5.0
额定功率8.3kW 额定输出功率5kW 噪声
73db 额定输出电压220V 连续运行时间8h 额定频率 50Hz
强制水冷四冲程
自动电压保护
（1）在允许的连续运行时间内，发电机以额定功率输出，能够提供的电能是多少度？ （2）已知汽油的热值是q ＝4.6×l07J/kg ，密度是0.71×103kg/m 3，设该汽油机的效率为35%，则该汽油发电机油箱的容积至少需要多大？ （3）汽油发电机将内能转化为电能的效率是多少？ 【答案】（1）40（2）20.9L （3）21.1% 【解析】 【分析】
(1)已知发电机的额定功率和连续工作时间，根据公式W
P t
=的变式，可求发电机能够提供的电能；
(2)已知汽油的热值和效率，根据公式100%100%P t W Q Vq
ηρ=⨯=⨯机有用
放可求消耗的汽油体积；
(3)先计算出1小时产生的电能，已知产生的电能和机械能，二者之比就是汽油发电机将内
能转化为电能的效率。

【详解】
(1)发电机能够提供的电能
5kW 8h 40kW h 40W P t ==⨯=⋅=电电度
故能够提供的电能是40度。

(2)根据W
P t =
，m V
ρ= ，Q mq =放得，汽油机的效率 100%100%P t W Q Vq
ηρ=
⨯=⨯机有用
放 则油箱的最小容积：
33
337
8.310W 83600s 0.0209m 20.9L 0.7110kg/m 35% 4.610J/kg
P t
V q ρη⨯⨯⨯====⨯⨯⨯⨯机 故油箱的最小容积为20.9L 。

(3)汽油发电机将内能转化为电能的效率
-33337
100%100%5000W 83600s
100%20.910m 0.7110kg/m 4.610J/kg 21.1%
W Q P t Vq
ηρ=
⨯=⨯⨯⨯=
⨯⨯⨯⨯⨯⨯=电
放
电
则汽油发电机将内能转化为电能的效率为21.1%。

答：(1)在允许的连续运行时间内，发电机以额定功率输出，能够提供的电能是40度； (2)该汽油发电机油箱的容积至少需要20.9L ； (3)汽油发电机将内能转化为电能的效率是21.1%。

17．某工厂科研人员研制生产的四冲程汽车专用柴油发动机，采用了很多新技术，这种柴油发动机有8个气缸，活塞面积为12000mm 2，活塞行程为135mm ，当转速为2500r/min 时，发动机功率为220kW ，最低油耗可达260g/（kW ·h ），（1kW ·h ＝3.6×106J ），柴油的热值为4.3×107J/kg 。

请回答下列问题： (1)该柴油发动机的效率最高可达多少？ (2)在做功冲程中气缸内的平均压强是多少？ 【答案】(1)32.2%；(2)8.15×105Pa 。

【解析】 【详解】
(1)每1kW·h 耗油260g ，完全燃烧释放热量为：
Q 放=mq =0.26kg×4.3×107J/kg=1.118×107J
W =1kW·
h=3.6×106J。