第十五章热和能第一节分子热运动.docx
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第十五章热和能第一节分子热运动
第十五章热和能
第一节分子热运动
基础知识
1.物质是由分子组成的.一切物质的分子都在不停地做无规则的运动,分子间存在相互作用的引力和斥力.
2.影响扩散快慢的主要因素是温度,温度越高,扩散越快.
3.热运动:
由于分子运动跟温度有关,所以把物体内部大量分子无规则的运动叫做热运动.
例1.下列现象中,不属于扩散的是（）
A.湿衣服晾干了
B.在公共场所吸烟,污染环境
C.房间几天不打扫,就有一层灰尘
D.腌制咸鸭蛋
例2.下列现象中,不能说明温度越高分子运动越剧烈的是（）
A.腌制咸菜时,放盐后经过较长时间菜才变咸;炒菜时,放盐后菜很快就有了咸味
B.固体的体积随温度的降低而减小
C.洗过的衣服冬天比夏天干的慢
D.气温高时植物生长快
例3.下面物理实验中能证明分子间存在引力的实验是（）
A.两个橡皮碗压紧后,很难拉开
B.用丝绸摩擦过的玻璃棒,能吸引轻小的泡沫塑料小球
C.磁铁吸引铁屑
D.两块接触面锉得很平的铅块,压紧后下面能挂很重的重物,而不被拉开
例4.同学们做作业时,常用透明胶带把错处揭掉,在操作时往往把胶带用力抹一下使之与纸紧贴,才能容易将错处的纸揭掉一层,为什么？
剖析:
要使分子间的引力产生作用,分子间的距离应小到一定的程度（约10-10m）用力抹胶带就可以缩小胶带与纸的分子间距离,使分子之间引力增大,利用分子引力将写了错字的纸揭掉一层.
解答:
用力抹胶带可以缩小胶带分子与纸分子间的距离,使胶带分子与纸分子间产生较大的引力,这种较大的引力可以将错处的纸揭掉一层.
基础练习.
1,分子动理论的内容是:
物质是由组成,分子在地做运动,分子间存在着相互作用的.
2,不同物质在时,彼此的现象,叫做扩散.扩散现象能够发生主要是因为,其次还表明了分子间有.
3,一个物体很难被拉长,表明了分子间存在,相反一个物体也很难被压缩,表明了分子间存在.
4,“花气袭人知骤暖,鹊声穿树喜新晴”,这是南宋诗人陆游诗句.对于前一句,从物理学角度可以理解为:
花朵分泌的芳香分子加快,说明当时周边的气温突然.
5,箱子里放入一些樟脑块,过几天整个箱都充满了樟脑味,这说明了.樟脑块发生的物态变化是.
6,下列现象,说明分子不停地做无规则运动的是（）
A.打开一瓶香水,过一会整个房子充满香水味
B.扫地时,在阳光下看到尘土飞扬C.水向低处流D.风的形成
7,扩散现象说明了（）
A.分子永不停息地做无规则的运动B.分子间有相互作用的引力的斥力
C.分子间没有间隙D.分子的数量太大
8,有这样几种现象:
（a）潮湿的地面变干;
（b）一滴红墨水在清水中慢慢散开;
（c）地面洒了香水,整个房间充满香味,其中属于扩散现象的是（）
A只有（a）和（c）B只有（b）和（c）
C只有（a）和（b）D（a）,（b）,（c）
9,下列现象中属于固体扩散现象的是（）
A.小树一年比一年高B.铁块放久后生了锈
C.打开醋瓶能迅速闻到醋的酸味D.长期放石灰的墙角有相当厚的一层墙壁染上白色
10,以下现象能说明分子间有斥力的是（）
A.一根细铁丝很难被拉断B.沾在物体上的灰尘能被抖掉
C.用浆糊很难把两块木头粘合在一起D.液体很难被压缩
能力拓展.
11,指出下面两句俗语中所包含的物理知识:
破镜不能重圆.
墙内开花墙外香.
12,举一例表明物质分子间有引力:
;
举一例表物质分子间有斥力:
.
13,找一找2分硬币轻轻放入一盆清水的表面,能否使它不沉入水中？
应该怎样放？
为什么水能“托”起它？
探究创新.
14.某大型钢铁公司制造钢铁零件时,为了增加零件表面的硬度,通常把零件的表面放入含碳的渗碳剂中,这样碳分子就可以渗入零件的表面,试用分子动理论的观点解释其中的道理
15,火山是怎样喷发的？
如图151—1,在一个大玻璃杯中倒入冷水,另准备一只小瓶,在小瓶中滴入几滴红墨水,再把热水注入小瓶中.在小瓶的瓶口拴上一根细线,提着细线慢慢地把小瓶沉入玻璃的底部.顿时小瓶中的红墨水就像火山爆发一样,瓶口喷出红色烟云,似火山喷发,缭绕上升,非常好看.小明说:
红色烟云是由于分子热运动产生的,红墨水温度越高,分子热运动剧烈,便向四周扩散,进入清水中,形成了红色烟云,这是扩散现象.犀子说:
红色烟云是由于热传递而形成的,红墨水的温度高,密度小,因而向上运动,下面周围的冷水来补充,就形成了烟云状.这是对流现象.
你认为这是什么物理现象造成的？
16,当盛油的厚壁钢瓶内压强很大,相当于标准大气压的1万～2万倍时,虽然瓶壁无裂痕,瓶外壁却有油珠出现,试从分子角度分析油珠产生的原因.
17.用乳胶粘合木制家具时,为什么要等胶干了后才会结实牢固呢
第二节内能
基础知识
1,物体的内能:
物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和叫物体的内能
2,内能不同于机械能
3,一切物体（无论运动还是静止,高温还是低温）都有内能
4,内能与温度的关系:
同一物体,温度越高,内能越大
5,改变物体内能的方法有热传递和做功两种
热量:
在热传递过程中,传递内能的多少叫热量.单位是焦耳
例1.有关物体内能的说法中,正确的是（）
A.物体的内能与物体的温度有关,温度升高时,物体内能增大
B.物体的内能与温度有关,温度保持不变,物体的内能也一定不变
C.物体的内能与物体的位置有关,物体被举得越高,物体的内能越大
D.物体的内能与物体的速度有关,物体的速度越大,物体的内能越大
剖析:
本题考查的知识点有如下几个方面:
（1）内能,内能是物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和,内能的大小不仅与物体温度有关,还跟分子间的相对位置有关,也就跟物体的体积有关.
（2）物态变化时内能的改变情况,当物态发生改变时,物体的内能一定发生变化,但物态变化时,物体的温度不一定变化,如晶体的熔化,凝固,液体的沸腾,（3）内能是不同于机械能的另一种形式的能量,它的大小与物体的速度大小,物体的位置以及弹性形变的大小无
例2.一个物体温度升高了,表明（）
A.一定对物体做了功
B.物体一定吸收了热量
C.可能对物体做了功,也可能是物体吸收了热量
D.物体的机械能增加
例3.关于温度,热量,内能,下列说法中正确的是（）
A.物体温度越高,所含的热量越多
B.热传递过程中,放热的物体一定比吸热的物体温度高
C.50℃的水一定比10℃的水内能大
D.在0℃时水放热结冰,物体的内能变为零
例４.“钻木取火”和“太阳灶”都能使物体内能增加,这两种获得能量的方法是否相同？
基础练习:
1,物体内部动能和分子的总和叫做物体的内能,物体的内能跟物体的
有关,越高,物体内部越激烈,物体就越大
2,炽热的铁水具有能,当温度降低时内能会随着,冰冷的冰块内能,当温度升高时,内能会随着.
3,判断在下列现象中,物体的内能是增加还是减少.
①一杯水吸收热量,它的内能.
②锯木头,锯条发热,锯条内能.
③用打气筒给自行车胎打气时,胎内空气的内能.
4,说明下列现象中改变内能的方法.
①古人用“钻木取火”的方法产生火..
②一盆热水放在室内,一会儿就凉了
③冬天人们常用嘴手上呵气,手感到暖和..
④双手相互搓擦使手感到热.
⑤铁块在火炉上加热,铁块的温度会升高..
⑥用铁锤多次敲打铁块后,铁块的温度会升高..
5,小蝶在学习中有下列几个想法,请帮他判断是否正确.
（1）一个分子做热运动所具有能,叫做物体的内能.（）
（2）物体内能的改变,只有通过热传递来实现（）
（3）一个木块和一杯水升高相同的温度,增加的内能一定相等.（）
（4）天上飞行的飞机具有机械能,它也有内能.（）
（5）如果物体的内能大,它的机械能也一定大.（）
（6）不停地用锯条锯木头,锯条温度升高到一定程度后就不再升高,这时,对锯来说,热传递和做功都在进行.（）
6,关于内能,下列说法中正确的是（）
A.运动的物体比静止的物体内能大
B.物体内能增大,温度一定升高
C.水在0℃以下就没有内能了
D.物体温度升高,内能增加
7,关于热量,下列说法正确的是（）
A.热水比冷水含的热量多B.一大桶水比一小桶水含热量多
C.一个物体内能越多,它具有的热量越多D.热量是热传递过程中物体内能的改变量
8,一个物体温度升高了,则（）
A.它一定吸收了热量B.一定是别的物体对它做了功
C.它的热量增加了D.它的内能增加了
9,一个木箱从粗糙的斜面上匀速滑下来,则它的（）
A.机械能和内能都增大B.机械能减小,内能增大
C.机械能增大,内能减小D.机械能和内能都不变
能力拓展.
10,木匠师傅在钻孔机给干燥的木材钻孔时,有时我们会看到钻孔内冒烟,甚至有时会冒出火苗,这是为什么？
请用学过的物理知识加以解释.
11,以前,夏天在卖冰棒的时候,用棉垫子把冰棒包裹起来以免化掉,有人说,这样做的目的是不让冷气跑掉.你认为是这样吗？
谈谈自己的看法.
12,假如现在正值严冬季节,你身体感到冷,你可以想出哪些办法使身体暖和起来？
请将这些方法归类.
探究创新.
13,在生活中你可能发生这样的趣事:
在你往保温瓶灌入大半瓶开水后,塞上软木塞,常会听到“砰”的声音,发生“嘣塞”现象,这是为什么？
在你听到此声时还会看到些什么？
请你解释一下你所观察的现象.
14,2003年3月21日俄罗斯“和平号”轨道空间站,完成了历史使命
在地面人员的操作下,降低轨道,通过大气层产生大量热量,使工作舱上的大部分物质在接近地面之前就熔化,残余部分则坠入南太平洋中的无人区.请你分析一下这其中的原因.
15,用打气筒给自行车轮胎打气,过一会儿气筒壁会发热.解释其原因？
16,开启啤酒瓶的瞬间伴有“嘭”的一声,瓶中有一股“白烟”冒出,试解释这一现象.
17,做一个有趣的小实验;找一个瓶子和比瓶口稍小一点的瓶塞.将瓶子水平拿着,然后将塞子从瓶口塞进去到瓶颈的位置.请你将嘴靠近瓶口并向里面的瓶塞用力吹气,力越大越好.有什么现象发生？
尝试解释你观察到的现象.
基础知识
1,比热容的概念:
单位质量的某种物质,温度升高1℃所吸收的热量叫做这种物质的比热容.
2,理解比热容的物理意义:
比热容是描述物质热学特性的物理量,它反映的是物质吸热（或放热）的本领.不同物质比热容一般不同,同种物质在不同状态下其比热容不同.
3,水的比热大.沿海地区与沙漠地区昼夜温差是不同的
例１.下列说法中正确的是（）
A.一杯煤油用去一半,它的比热容减为原来的一半
B.吸收热量多的物质,比热容一定大
C.高温物体放出的热量一定多
D.质量相同的水和煤油,吸收了相同的热量,煤油升高的温度大于水升高的温度
剖析:
比热容是物质的一种特性,与物质的质量,体积和温度等因素无关,故A项是错的,比热容的大小与热量是没有关系的,它的大小取决于物质的种类及状态,但比热容可以根据公式:
c=
反映出它的大小,在不知质量和温度变化的情况下是无法知道比热容的大小.物体放出的热量的多少与物质的比热容,质量及降低的温度有关,而与温度高低无关.质量相同的水和煤油,若升高的温度相同,由于水的比热容大于煤油的比热容,则水吸收的热量比煤油多,显然质量相同的水和煤油,吸收相同的热量,煤油升高的温度大于水升高的温度.
例2.甲,乙两物质的质量之比为3:
2.升高的温度之比为4:
3,吸收的热量之比为5:
2,则它们的比热容之比为（）
A.1:
5B.5:
1C.5:
4D.4:
5
剖析:
比热容是物质的种特性,但是可以根据Q=cmΔt（Δt为温度的变化量）写出它的表示形式c=
题目中所给的已知条件均为甲,乙同名称的物理量比值,因此甲,乙比热容的比值必须借助于比值运算方可求解.（这是一种很好的解题的方法）即:
=
=
×
=
×
×
=
例3.质量相等,初温相同的a和b两种不同的液体,分别用两个相同的电热器加热,加热过程中,温度随时间变化图象如图15—3—3所示,根据图象判断,哪个比热容大一些？
解答:
b液体的比热容大
剖析:
相同的电热器加热,加热相同的时间,a,b两种液体在相同的时间里吸收的热量是相同的,由图像可知吸收相同的热量（加热时间相同）,a液体温度升高得多,b液体温度升高的小,由c=
知,在Q吸,m相同的条件下,△t越大,c越小,由此得出:
b液体的比热容大.
例4.冬天暖气系统中往往用热水慢慢地流过散热器,利用水温度降低时放出的热来取暖,其中选用热水而不选用其它液体的主要原因是（）
A,水比其它液体流动性大
B,水比其它液体价格便宜
C,水比其它液体的比热容大
D,水比其它液体来源广,无污染
剖析:
水的比热容是较大的,其他大部分液体的比热容都比水的比热容小,质量相同的水与其它液体相比,在降低相同的温度时,水比其它液体放出的热量多,取暖效果更好.
基础练习
1,单位质量的某种物质温度吸收的热量,叫做这种物质的比热容.它也等于
质量这种物质温度放出的热量.
2,比热是物质的一种,不同的物质的比热,冰的比热是21×103J/（kg·℃）它表示的意义是.
3,通常用Q表示,c表示,m表示t0表示,t表示,如果物体温度升高,采用公式Q吸=计算其吸收的热量,如果物体温度降低,则采用公式Q放=计算其放出的热量,在国际单位制中,比热容的单位读做.
4,判断下列说法是否正确:
（1）一杯水和一个铁块在温度和质量相同时,吸热能力是相同的.（）
（2）冰和水的比热容是相同的.（）
（3）各种物质都有自己的比热容,比热容是物质的特性之一（）
（4）把一块铁块切割成两块,质量小的铁块比热容就小.（）
（5）两个物体若吸收相等的热量,则比热容小的物体温度高.（）
（6）质量相等的不同物质,升高相同的温度吸收的热量不相等,它们的比热容就不相等.（）
5,杯中有某种液体,倒去一半后,剩下半杯液体发生变化的是（）
A．密度B．质量C．比热容D．温度
6,关于水的比热容,下列说法中正确的是（）
A.1kg水在1℃时的热量是4200J
B.1kg水每升高1℃放出的热量是4200J
C.1kg水每升高1℃吸收的热量是4200J
D.1kg水每降低1℃吸收的热量是4200J
7,2100J的热量能使质量为1kg的下列哪种温度正好升高1℃（）
A.橡胶B．酒精C．煤油D．冰
8,北方农村,常在菜窖里几桶水,由于水的比热容较大,因此（）
A.气温升高时放出的热量较多,使储存的蔬菜不容易冻坏
B.气温降低时放出的热量较多,使储存的蔬菜不容易冻坏
C.气温降低时吸收的热量较少,使储存的蔬菜不容易冻坏
D.气温升高时放出的热量少,使储存的蔬菜不容易冻坏
能力拓展.
9,已知冰的比热容为21×103J/（kg·℃）,08kg的冰在吸收了84×103J的热量后,温度升高到－4℃,求冰的初温度.
10.试利用地理和物理知识解释我国夏季多东南风,冬季多西北风的原因.
11,质量为500g的铝锅中放有2kg的水,把它们从15℃加热到95℃时需要吸收的热量为多少焦耳？
c铝=088×103J/（kg·℃）.
12,小敏在家拿一金属球玩耍时,突然想:
这可能是一种什么金属？
假如现已测出金属球的质量是100g,当它的温度从85℃降到15℃时放出的热量为322×103J,你能否帮小敏得出:
（1）这种金属的比热容是多少？
（2）通过查找资料可知,这是什么金属？
探究创新.
13,下表列出了四种材料的比热容和密度,请你联系生活实际及相关的理论知识及科学常识为一家工厂做出参考意见,选用什么材料生产水壶较为合适？
材料
铝
铜
铁
铅
比热容
J/（kg·℃）
0.88×103
0.39×103
0.46×103
0.13×103
密度kg/m3
27×103
89×103
79×103
113×103
14,有一物理实验小组,为了研究物体温度升高时吸收热量的多少与哪些因素有关系,做了如下四个实验:
如图所示,在四个相同烧杯中分别盛有水和煤油,用同样的加热器加热,下表是他们实验记录的数据,根据实验记录,回答下列问题:
烧杯号
液体
质量（/g）
初温（/℃）
末温（/℃）
加热时间
/min
1
水
200
20
28
8
2
水
100
20
28
4
3
煤油
200
20
28
4
4
煤油
200
20
24
2
（1）比较1,2两烧杯的实验记录,得出结论是:
（2）比较3,4两烧杯的实验记录,得出的结论是:
（3）比较1,3两烧杯的实验记录,得出的结论是:
（4）综合上述结论,物体温度升高时吸收热量的多少与有关系.
16.据专家们估计三峡水电站建成后,将对三峡库区的生态环境起较大的影响,夏季将比以前降低2℃左右,冬季将比以前升高2℃左右,这是为什么？
第四节热机
基础知识
1,内燃机的工作过程是一个往复循环的工作过程,一个工作循环包括四个过程:
吸气冲程,压缩冲程,做功冲程,排气冲程.只有做功冲程使机车获得动力,其他的三个冲程均为辅助冲程.
2,内燃机据燃烧燃料不同分为汽油机和柴油机.汽油机和柴油机在构造上和工作过程中有哪些相同点和不同点？
3,热值是描述燃料性质的物理量,它反映的是1kg的某种燃料完全燃烧放出的热量.
4,热机的效率:
用来做有用功的那部分能量与燃料放出的能量之比,叫热机的效率.
例1.航天工业中的火箭常用液态氢作为燃料,这是因为液态氢与其他气体燃料相比较,液态氢（）
A.易燃性更好B.热膨胀较大
C.不易散失热量D.热值较大
剖析查热值表可知,氢的热值远远大于其他气体的热值,放出同样多的热量,所需燃料的质量小.火箭只是作为一种发射航天器的运载工具.自身的质量越小,才能容易把人造卫星等有效载荷送到空间轨道.
例2.一个单缸四冲程的汽油机飞轮的转速为1800r/min,那么1s内汽油机对外做功多少次？
剖析一个单缸四冲程的汽油机每一个工作循环中包括吸气,压缩,做功,排气四个冲程,完成这四个冲程时活塞往复运动两次,飞轮转两圈,对外做功一次,1800r/min=30r/s,则对外做了15次功.
例3.汽油机的效率往往比柴油机低,这说明（）
A,汽油机的功率比柴油机小B,汽油机做的功比柴油机少
C,柴油机消耗的柴油多D,柴油机的内能转化为机械能的百分比大
基础练习:
1,燃料的燃烧是变化,在燃料的燃烧过程中,燃料的能转化为能.
2,天然气是一种清洁能源,国家“西气东输”重点工程的建设,对保护环境和解决沿海地区能源问题都有重大意义.1m3天然气燃烧约放出87×107J的热量,从新疆吐哈油田往上海每输送100m3的天燃气,相当于输送了J的能量.
3,汽油机工作的四个冲程中,冲程是燃气对活塞做功,此冲程是将能转化为能.
4,关于燃料及其热值,下列说法中正确的是（）
A.燃料完全燃烧时,它的热值最大B.没有燃烧的燃料,热值等于零
C.煤燃烧时放出的热量,一定比计算值小
D.燃料燃烧时,产生的温度越高,放出的热量越多
5,一瓶煤油倒去一半,则留下一半（）
A.密度不变,比热容和热值都变为原来的一半
B.质量,比热容,热值都变为原来的一半
C.比热容不变,质量和热值都变为原来的一半
D.比热容和热值不变,质量变为原来的一半
6,2003年10月15日我国的“神舟五号”载人航天飞船成功地发射到预定轨道,火箭点火后,高温高压燃气迅速膨胀向外喷出,燃气的温度下降,火箭则获得推力快速上升,并达到一定的速度.在这个过程中,下列说法正确的是（）
A.燃气的一部分内能转化为箭身的机械能
B.燃气的全部内能转化为箭身的机械能
C.燃气的一部分机械能转化为内能
D.燃气的全部机械能转化为内能
7,当手扶拖拉机的柴油机出现故障而使转速急剧增加,正常操作已经不能使它停转（俗称飞车）下列应急措施可行的是（）
A.捂住进气口
B.立即找一个隔热的东西,捂住排气口
C.脚踏刹车板,同时手拉制动器
D.让它空转,等油全部耗完就会自动停下
8,内燃机工作的某个冲程,进气门和排气门都关闭,活塞向下运动,由此,可知该冲程为A.吸气冲程B.压缩冲程
C.做功冲程D.排气冲程
9,汽油机在压缩冲程中,气缸中的燃料混合物（）
A.压强增大,温度降低B.压强减小,温度升高
C.压强增大,温度升高D.压强减小,温度降低
能力拓展.
10,内能的利用受到什么条件的限制？
在航天飞机上,为什么不用内燃机作动力机？
11,有一辆功率为92kW的载重汽车,它的发动机要效率为20%,当汽车通过95km的路时,共用去了50kg的汽油,求这辆汽车的速度为多大？
（汽油的热值为46×107J/kg）
12,完全燃烧21g热值为30×107J/kg的酒精,可以放出多少热量？
这些热量可使多少kg的水温度上升50℃.
13.学习了电学和热学以后,小华通过实验得知,用电热壶将20℃15kg的水加热到100℃,需要105元电费,用煤气灶做同样的实验,则需
要消耗042元的煤气,（C水=42×103J/kg℃）.
（1）如果使用煤炉做同样的实验,书籍煤炉燃烧所用无烟煤的热值为34×107J/kg,假设煤炉的热能利用率为20%,无烟煤的价格是034元/kg,则需花费多少钱？
（2）如果某地区可以同时提供电,煤气和煤,从经济和环保角度综合分析,你会建议使用哪种燃料？
请阐明理由.
探究创新.
14,某校学生学习了内能的利用知识后,在老师的指导下,开展了一次社会调查活动,调查的内容包括:
（1）家庭生活中一般是利用哪些燃料获得内能的;
（2）家庭生活用热的方式;（3）近年来生活用热方式有无改进;（4）每月所耗燃料的总量.
以下是同学们调查情况:
（1）农村同学家中用热一般是靠木材和煤炭,少数家里有液化气.城市一般是煤气,天燃气及煤炭,还有一些同学家中安装了太阳能热水器.
（2）有三位同学都是四口之家,一同学家里烧柴,一个月大约消耗150kg干柴;另一位同学家里烧煤,一个月大约需要100kg第三个同学家里有液化气石油气,一个月大约消耗30kg.根据以上调查,回答下列问题:
（1）三位同学都是四口之家,月消耗燃料不同,主要原因是什么？
（2）使用蜂窝煤炉,燃气炉哪一种效果好,说出理由.
（3）太阳能热水器和燃气热水器相比具有哪些优点？
（4）现在家用蜂窝煤炉子的效率还比较低,请你提出改进方法.
15,汽车新燃料——甲醇汽油
甲醇汽油很像汽油,每千克甲醇汽油完全燃烧产生的热量只相当于汽油的一半,但甲醇汽油不像汽油那样“轻”而“暴躁”,“轻”即,“暴躁”即,它在发动机气缸内能耐授较高的压缩,即在压缩冲程将能转化为能较多.做功时,有更多的能转化为能.可以提高汽油机的.因此,只要甲醇与汽油搭配得当,就可取长补短.研究表明:
汽油掺10%～25%的甲醇,不需要改进汽车发动机,就能使用这种混合燃料.
（1）若使用甲醇汽油能使发动机的效率由原来的30%提高2%,原来消耗1t汽油发动机所做的有用功与消耗多少吨甲醇汽油相等？
（甲醇汽油中甲醇与汽油质量比为1:
4）.
（2）可节约多少汽油？
（3）设汽油价格为a元/吨,甲醇的价格为汽油的1/10,则可节约多少钱？
第五节能量的转化和守恒
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