【变式2】太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一,关于太阳能的利用,下列说法正确的是 (
A
)
A.绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能
B.太阳能热水器通过做功的方式将太阳能转化为水的内能
C.太阳能交通信号灯将太阳能直接转化为信号灯的光能
D.太阳能电池板向蓄电池充电时,化学能转化为电能
答案：2. A
典例3 下列关于能量转化和转移现象的说法中,正确的是 (
D
)
A. 用热水袋取暖时,内能转化为机械能
B. 利用风力发电时,将电能转化为机械能
C. 电动机工作时,机械能转化为电能
D. 给蓄电池充电时,电能转化为化学能
【思路分析】利用热水袋取暖时,热水袋内能减少,人体吸收热量,内能变大,是内能的转移;利用风力发电时,消耗风能,得到电能,是机械能转化为电能;电动机工作时,消耗电能得到机械能,是电能转化为机械能;给蓄电池充电时,消耗电能,得到化学能,是电能转化为化学能.
【答案】
D
答案：3. D
【变式3】如图是我国古代的取火器模型图,把推杆迅速推入牛角套筒时,套筒内空气被压缩,空气的内能
增大
,随后,推杆前端的艾绒立刻燃烧起来.该过程与四冲程汽油机工作循环中的
压缩
冲程类似,把
机械
能转化为
内
能.在能量的转化和转移过程中,能的总量
保持不变
.
答案：3. 增大 压缩 机械 内 保持不变
典例4 装配WS10B矢量发动机的歼-10B战机在某次执行任务时,以1.2马赫的速度匀速飞行了20 min,消耗航空燃油1.02 t,战机所受的平均推力为5×10⁴ N,则发动机的效率是
48%
.(马赫数等于飞行器速度与声速的比值,声速取340 m/s,航空燃油的热值q=5×10⁷ J/kg)
答案：4. 48%
解析：
战机飞行速度：$v = 1.2×340\ \mathrm{m/s} = 408\ \mathrm{m/s}$
飞行时间：$t = 20\ \mathrm{min} = 20×60\ \mathrm{s} = 1200\ \mathrm{s}$
飞行路程：$s = vt = 408\ \mathrm{m/s}×1200\ \mathrm{s} = 489600\ \mathrm{m}$
有用功：$W_{\mathrm{有}} = Fs = 5×10^{4}\ \mathrm{N}×489600\ \mathrm{m} = 2.448×10^{10}\ \mathrm{J}$
燃油质量：$m = 1.02\ \mathrm{t} = 1020\ \mathrm{kg}$
燃油完全燃烧放出的热量：$Q_{\mathrm{放}} = mq = 1020\ \mathrm{kg}×5×10^{7}\ \mathrm{J/kg} = 5.1×10^{10}\ \mathrm{J}$
发动机效率：$\eta=\frac{W_{\mathrm{有}}}{Q_{\mathrm{放}}}×100\%=\frac{2.448×10^{10}\ \mathrm{J}}{5.1×10^{10}\ \mathrm{J}}×100\% = 48\%$
48%
【变式4】(2025·山东济宁三模)天然气的使用可以减少煤和石油的用量,改善环境污染问题.用天然气将5 kg的水从15 ℃加热到95 ℃需要吸收
$1.68×10^{6}$
J的热量;若加热时的热效率为80%,则至少应完全燃烧
0.06
m³的天然气.[c水=4.2×10³ J/(kg·℃),q天然气=3.5×10⁷ J/m³]
答案：$4. 1.68×10^{6} 0.06 $解析：由题意可知，水吸收的热量$Q_{吸}=c_{水}m_{水}(t - t_{0})=4.2×10^{3}J/(kg·℃)×5kg×(95℃ - 15℃)=1.68×10^{6}J；$由$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%$可得，天然气完全燃烧放出的热量$Q_{放}=\frac{Q_{吸}}{\eta}=\frac{1.68×10^{6}J}{80\%}=2.1×10^{6}J，$由$Q_{放}=Vq$可得，至少应完全燃烧天然气的体积$V=\frac{Q_{放}}{q_{天然气}}=\frac{2.1×10^{6}J}{3.5×10^{7}J/m^{3}}=0.06m^{3}。$
解析：
$Q_{吸}=c_{水}m_{水}(t - t_{0})=4.2×10^{3}\ \mathrm{J/(kg·℃)}×5\ \mathrm{kg}×(95℃ - 15℃)=1.68×10^{6}\ \mathrm{J}$
由$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%$得，$Q_{放}=\frac{Q_{吸}}{\eta}=\frac{1.68×10^{6}\ \mathrm{J}}{80\%}=2.1×10^{6}\ \mathrm{J}$
由$Q_{放}=Vq$得，$V=\frac{Q_{放}}{q_{天然气}}=\frac{2.1×10^{6}\ \mathrm{J}}{3.5×10^{7}\ \mathrm{J/m}^{3}}=0.06\ \mathrm{m}^{3}$
$1.68×10^{6}$；$0.06$
