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15. (10分)如图C-10-6所示,甲、乙、丙三图中的装置完全相同,烧杯内液体的质量和初温均相同。
(1)为了比较不同燃料的热值大小,应选用图C-10-6______中的两个实验装置进行实验。组装实验器材时,应按照______(选填“自上而下”或“自下而上”)的顺序组装。
(2)为了比较不同燃料的热值大小,应保证两装置燃烧皿中燃料的______相等。燃料燃烧放出的热量多少是通过______(选填“温度计示数升高的多少”或“加热时间的长短”)来反映的,这种实验方法叫______。
(1)为了比较不同燃料的热值大小,应选用图C-10-6______中的两个实验装置进行实验。组装实验器材时,应按照______(选填“自上而下”或“自下而上”)的顺序组装。
(2)为了比较不同燃料的热值大小,应保证两装置燃烧皿中燃料的______相等。燃料燃烧放出的热量多少是通过______(选填“温度计示数升高的多少”或“加热时间的长短”)来反映的,这种实验方法叫______。
答案：
(1)甲、乙 自下而上
(2)质量 温度计示数升高的多少 转换法
(1)甲、乙 自下而上
(2)质量 温度计示数升高的多少 转换法
16. (8分)运-20是我国自主研制的大型运输机,它是通过航空煤油在燃烧室中燃烧,从喷口向后高速喷出气体,使发动机获得向前的推力的。若运-20在$1.25×10^{5}\ N$的恒定牵引力作用下,以$720\ km/h$的速度在高空水平匀速飞行,最远可飞行$360\ km$。已知该运输机发动机的效率为$60\%$,航空煤油的热值$q = 4.0×10^{7}\ J/kg$。
(1)完成一次最远飞行,该运输机的发动机做的有用功是多少？
(2)完成一次最远飞行,该运输机的油箱至少需要储存多少千克的航空煤油？
(3)若这些航空煤油完全燃烧放出的热量有$42\%$被水吸收,则可以使多少千克的水从$20\ ℃升高到45\ ℃$？[已知水的比热容为$4.2×10^{3}\ J/(kg·℃)$]
(1)完成一次最远飞行,该运输机的发动机做的有用功是多少？
(2)完成一次最远飞行,该运输机的油箱至少需要储存多少千克的航空煤油？
(3)若这些航空煤油完全燃烧放出的热量有$42\%$被水吸收,则可以使多少千克的水从$20\ ℃升高到45\ ℃$？[已知水的比热容为$4.2×10^{3}\ J/(kg·℃)$]
答案：
(1)4.5×10¹⁰J
(2)1.875×10³kg
(3)3×10⁵kg
解析
(1)该运输机的发动机做的有用功$W_{有}=F_{牵}s=1.25×10⁵N×3.6×10⁵m=4.5×10¹⁰J。$
(2)航空煤油完全燃烧放出的热量$Q_{放}= \frac{W}{\eta} = \frac{4.5×10¹⁰J}{60\%}=7.5×10¹⁰J，$
完全燃烧航空煤油的质量$m= \frac{Q_{放}}{q} = \frac{7.5×10¹⁰J}{4.0×10⁷J/kg}=1.875×10³kg,$所以完成一次最远飞行,该运输机的油箱至少需要储存1.875×10³kg的航空煤油。
(3)若这些航空煤油完全燃烧放出的热量有42%被水吸收,水吸收的热量$Q_{吸}=η₁Q_{放}=42\%×7.5×10¹⁰J=3.15×10¹⁰J，$
水的质量$m'= \frac{Q_{吸}}{c_{水}\Delta t} = \frac{3.15×10¹⁰J}{4.2×10³J/(kg·℃)×(45℃-20℃)}=3×10⁵kg。$
(1)4.5×10¹⁰J
(2)1.875×10³kg
(3)3×10⁵kg
解析
(1)该运输机的发动机做的有用功$W_{有}=F_{牵}s=1.25×10⁵N×3.6×10⁵m=4.5×10¹⁰J。$
(2)航空煤油完全燃烧放出的热量$Q_{放}= \frac{W}{\eta} = \frac{4.5×10¹⁰J}{60\%}=7.5×10¹⁰J，$
完全燃烧航空煤油的质量$m= \frac{Q_{放}}{q} = \frac{7.5×10¹⁰J}{4.0×10⁷J/kg}=1.875×10³kg,$所以完成一次最远飞行,该运输机的油箱至少需要储存1.875×10³kg的航空煤油。
(3)若这些航空煤油完全燃烧放出的热量有42%被水吸收,水吸收的热量$Q_{吸}=η₁Q_{放}=42\%×7.5×10¹⁰J=3.15×10¹⁰J，$
水的质量$m'= \frac{Q_{吸}}{c_{水}\Delta t} = \frac{3.15×10¹⁰J}{4.2×10³J/(kg·℃)×(45℃-20℃)}=3×10⁵kg。$
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