初中物理计算题提高训练比热容热量和热机效率.docx

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初中物理计算题提高训练比热容热量和热机效率

初中物理计算题提高训练〔比热容、热量和热机效率〕

1、质量为2kg的某种物质，吸收8.4×104J的热量，温度升高20℃，它的比热容为多少J/（kg·℃）？

2、某太阳能热水器中装有质量为50kg的水，在阳光的照射下，该热水器中水的温度从25℃升高到45℃。

求这些水吸收的热量。

[水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）]

3、随着人们生活水平的日益提高，小汽车越来越多地走进了百姓人家。

一辆使用汽油为燃料的小汽车，以72km/h的速度在水平路面上匀速行驶时，发动机的实际功率为20kW。

假设小汽车行驶的距离为100km，汽油的热值q＝4.6×107J/kg，小汽车发动机的效率为25％。

求小汽车在这段路程中：

〔1〕运动的时间；〔2〕发动机所做的功；〔3〕消耗汽油的质量。

4、某某首辆油电混合动

力公交车于今年3月28日正式上路，这

种公交车比普通公交车节能30%以上，百公里仅消耗柴油26kg，这些柴

油完全燃烧放出的热量是多少？

〔柴油的热值q＝3.3×107J/kg〕

5、如下列图是家庭中所用的一种电水壶的外形与其铭牌，请你根据图中所提供的信息完成以下问题：

〔1〕图乙中观察壶内水位的玻璃管利用原理来工作。

〔2〕壶中装满水时水位高为10cm，此时水对水壶底的压强是多少？

〔3〕把初温为20℃的一满壶水在一个标准大气压下烧开，水需要吸收多少热量?

〔4〕在不计热量损失的情况下，电水壶正常工作时烧开一满壶水需要多长时间？

（c水=4.2×103J/〔kg·℃〕、g=10N/kg）

6、据估计，全国一年可产生城市生活垃圾约5.6×108t，燃烧生活垃圾释放的热量为我所用，是综合利用垃圾的一种方法。

假设燃烧1t生活垃圾可以放出1.176×1010J的热量，〔ρ水=1.0×1

03kg／m3，c水=4.2×103J／（kg·℃），q焦碳=3.0×107J／kg〕问：

〔1〕1.176×1010J的热量相当于完全燃烧多少焦碳产生的热量?

〔2〕1.176×1010J的热量可以在一个标准大气压下将多少体积的水由20℃加热到沸腾?

7、肥胖是人类健康的大敌，跳绳是减肥的方法之一。

某人的质量为80kg，跳起时重心升高的平均高度约为5厘米。

在晨练中，他在10分钟内跳了800次，〔每千克脂肪提供的能量是

J，可用

表示，g=10N/kg〕请问在10分钟时间内：

〔1〕人克制重力所做的功是多少？

〔2〕人克制重力做功的平均功率是多少？

〔3〕假设人克制重力做功而消耗的能量只由脂肪提供，在理论上可以消耗

多少脂肪？

8、小丽家

电热淋浴器的额定功率为2000W，水箱最多可容纳50kg水，注满水的淋浴器连续正常加热40min，淋浴器上温度示数由22℃上升到42℃。

求：

c水×103J/kg·℃

〔1〕此过程中水箱中水吸收的热量；

〔2〕该电热淋浴器加热时的热效率。

9、去冬今春以来，由于干旱少雨，我国多个地区发生了森林火灾，防火形势十分严重。

近期在某地发生的山火中，部队与时出动直升机进展扑救，有效地抑制了火情的蔓延。

直升机灭火主要靠外挂吊桶，直升机吊桶一次装满水后，飞到火头上空，把水洒下去，可直接将火头熄灭。

〔1〕假设飞机将1.5吨水竖直提升50m，水平飞行2km，飞机对水做了多少功？

〔2〕用水灭火的过程中，水要吸收大量的热量。

假设1.5吨水，温度从20℃升高到100℃，能吸收多少热量？

10、婷婷家有一电热水壶，铭牌如下表所示。

求：

〔1〕电热水壶正常工作时的电阻是多少?

〔2〕壶中装有质量为lkg，温度为20℃的水，l标准大气压下，将壶中水加热至沸腾，水需要吸收的热量是多少?

[c水=4.2×103J／（kg·℃）]

〔3〕当电热水壶接入电路中且正常工作时，她家标有“3000r／kW·h〞的电能表在1min内转了60r，请你通过计算说明婷婷家是否还有其它用电器在同时工作?

11、3的天然气，使100kg的水从20℃升高到70℃。

水的比热容为c=4.2×103J/〔kg•℃〕，天然气的热值为q=7.0×107J/m3。

求：

3天然气完全燃烧放出的热量Q放；

〔2〕水吸收的热量Q吸；

〔3〕燃气灶的效率η。

12、小明家利用天然气灶烧水，把质量为1kg的20℃的水烧开〔在标准大气压下〕。

【水的比热容c水＝4.2×103J/〔kg·℃〕】

〔1〕通过观察天燃气表得知消耗了1m3的天然气，如果天然气的密度为3，烧水时消耗天然气多少千克？

〔2〕在此过程中水需要吸收多少热量？

〔3〕用额定功率是800W的电热壶在220V额定电压下，烧开同样质量的水，假设电能转化为内能的效率是84%，如此通电时间是多少？

13、前些日子，小亮的妈妈买了一个“天际〞牌自动电热水壶送给爷爷，其铭牌如右表。

小亮为了给爷爷说明电热水壶的使用方法，他接水至800ml刻度，然后把壶放在加

热座上，拨开开关，5min后水烧开，水壶自动断电．水的初温为20℃。

〔1〕这壶水吸收的热量为多少?

〔2〕烧水时家中电压为220V，求电热水壶的热效率．

〔3〕在用电顶峰，电路中的实际电压降为198V，这时电热水壶的实际功率为多大?

14、一辆汽车，总重为1.2×1042，该车在平直公路上匀速行驶1h，消耗汽油10L，汽油完全燃烧放出的热量有30％转化为机械能。

（汽油的热值为4.6×107J／kg，密度为0.7×103kg／m3，g=10N／kg）求：

〔1〕该车静止在水平路面上时，对路面的压强是多少?

〔2〕10L汽油完全燃烧放出的热量是多少?

〔3〕这段时间内该汽车发动机的功率是多少kW?

（功率的计算结果保存小数点后一位）

15、如下列图，是一种煲汤用的电热锅工作原理图，调节切换开关可以使电热锅处于“关、高温、自动、保温〞四种工作状态，温控器的作用是当水沸腾后能自动断电一段时间，其中R1=605Ω，R,2=96.8Ω，电热锅的局部参数如下表所示。

容积

4L

额定电压

220V

加热额定功率

500W

保温额定功率

80W

〔1〕电热锅处于保温挡正常工作时，锅内的水温度始终不变，如此该电热锅的散热功率是多少？

〔2〕电热锅处于高温挡（切换开关接“1〞）正常工作，在标准大气压下高温加热2kg的水，10min内消耗多少电能？

设散热功率不变，水的初温为75℃，如此加热10min后水的最终温度是多少？

16、某种电热饮水机有加热和保温两种工作状态〔由机内温控开关S0自动控制〕，从它的说明书上收集到如下数据与图所示的简化电路原理图．

热水箱容量

1L

额定电压

220V

加热功率[来源:

学_科_网]

1000W

保温功率

44W

〔1〕当S闭合，S0断开时，饮水机处于〔填“加热〞或“保温〞〕状态．

〔2〕求：

①一满热水箱水的质量；②保温时的电流．〔1L=1×10﹣3m3〕

〔3〕将一满热水箱的水从20℃加热到80℃需要吸收多少热量？

假设加热效率为90%，需要加热多长时间？

[c水=4.2×103J/〔kg•℃〕，ρ水=1.0×103kg/m3]．

17、随着低碳理念的普与，学校科技小组的同学拟设计一种以太阳能电池驱动的汽车．通过查阅资料得知：

某某地区太阳光垂直照射时，每平方米太阳能电池板最大可提供150W的电功率．拟设计的太阳能汽车质量是500kg，它在平直路面上最快每秒可行驶15m，行驶过程中所受的平均阻力是车重的0.02倍．该汽车的驱动电机能够将90%的电功率转化为牵引汽车前进的机械功率．假设该车在平直路面上以最高速度行驶，试通过计算回答如下问题〔g取10N/kg〕：

〔1〕驱动电机提供的推力是多少牛？

〔2〕驱动电机提供的机械功率是多少瓦？

〔3〕该车的太阳能电池板面积约为多大？

〔计算结果小数点后保存一位数字〕

18、图甲是一种常见的电热水袋，图乙是它的简化电路图。

其性能指标如下表：

〔1〕由题意可知，指示灯L的电阻比发热体R的电阻要_____〔填“大〞或“小〞〕得多。

〔2〕假设热水袋内的水温是15℃，在额定电压下加热10min指示灯就熄灭了，此过程中水吸收的热量是多少？

[c水×103J/〔kg·℃〕]

〔3〕电热水袋的电能转化为水的内能的效率是多少？

〔4〕当实际电压为200V时，该电热水袋的实际功率约为多少？

19、从2006年开始，我国就参与了国际科研合作项目《国际热核聚变实验堆联合实施协定》，研究可控核聚变技术。

该技术可用氢的同位素氘和氚聚合发生核聚变释放能量，并不会产生放射性污染，如图甲所示。

而氘可以从海水中提取，从1L

的海水中提取的氘参与核聚变反响放出的能量相当于300L优质汽油完全燃烧放出的热量。

假设这些核能用来发电的效率可以达到50%，所产生的电能可供如图乙所示的电力机车牵引功率为4800kW的“和谐号〞电力动车组以252km/h的运营速度匀速行驶多少km？

〔计算结果保存一位小数〕〔汽油密度：

0.71×103kg/

m3；汽油热值：

4.6×107J/kg〕

20、某型号电热水壶的额定电压为220V，正常工作时的电流为5A，壶中装有2kg温度为20℃的水。

c水＝4.2×103J/〔kg·℃〕。

求：

〔1〕该电热水壶正常工作时的电功率。

〔2〕将这壶水加热到100℃，水吸收的热量。

21、小理对家里的电磁炉进展研究，电磁炉的功率调节X围是120W～2200W，

W•h的电能．水吸收的热量是多少？

这时电磁炉的效率是多少？

〔2〕小理用电磁炉煮粥．先用大火将水开，后用小火煮．这段时间电功率随时间变化如下列图问第8分钟通过电磁的电流是多少？

[水的比热是4.2×103J/〔kg•℃〕，家庭电路的电压为220V]．

22、为了利用太阳能资源，节约经营本钱，崇左市某大型宾馆在楼顶安装了10台一样的太阳能热水器，每台热水器的水箱容积为200L。

在夏季光照条件下，一满箱15℃的水经白天太阳能加热，温度可达到65℃。

水的比热容为4.2×103J/〔kg·℃〕，天然气的热值为8.4×107J/kg。

求：

〔1〕10台热水器装满水时，温度从15℃升高到65℃吸收了多少热量？

〔3分〕

〔2〕假设这些热量由完全燃烧的天然气提供，需要多少千克天然气？

〔2分〕

23、2010年12月30日通车的湛徐高速，使得从某某市区到徐闻县海安港口全程只需约1个小时，从而使雷州半岛的居民从此真正进入某某市“一小时生活圈〞．

今年“五·一〞期间，爸爸开车带着李兵从某某市区出发沿湛徐高速到徐闻参观“大汉三墩〞景点，汽车（包括车上的人和物品）质量为1.8×103kg2，当汽车以90km/h的速度在平直路面上匀速行驶时，汽车发动机牵引力为1000N，效率为30％，汽油的热值为4．6×107J／kg（假设汽油完全燃烧，g取10N／kg）．求：

〔1〕汽车静止时对路面的压强；

〔2〕汽车以90km/h的速度匀速行驶时，牵引力的功率；

〔3〕假设汽车按照这种方式行驶，这次旅行全程往返250km，牵引力做的功是多少？

李兵应该提醒爸爸至少要加汽油多少kg？

24、如下表与图所示，是某电热饮水机说时书的一些数据和电路原理图，该电热饮水机有加热和保温两种工作状态〔由机内的温控开关S0控制〕。

求：

〔1〕当开关S闭合，开关S0断开时，饮水机的功率是多大？

〔2〕保温电阻R2的阻值是多少？

〔3〕假设正常工作时，该电热器加热的效率为90％，将满热水箱的水从20℃加热到95℃需要多长时间？

〔C水=4.2×103J/kg·℃〕

25、一电饭锅铭牌上标有“220V1100W〞字样。

〔1〕电饭锅正常工作时，它的电阻是多少Ω？

〔2〕在电饭锅内倒入质量为2kg、温度为20℃的水，假设把这些水加热到80℃，水最少需要吸收多少热量？

[c水=4.2×103J/〔kg℃〕]

〔3〕为了加热这些水，电饭锅正常工作了10min，它产生了多少热量？

〔4〕是什么原因导致〔2〕与〔3〕中两个热量值不相等？

〔说出一条即可〕

26、如图是某太阳能热水器，向其中注入50kg的水，阳光照射一段时间后，水温从10℃升高到50℃。

水的比热容是4.2×103J／（kg·℃）。

试求：

（1）这段时间该热水器中的水吸收的热量是多少?

（2）如果这段时间该太阳能热水器接收到太阳辐射的热量是2.8×107J，如此这段时间该热水器的效率是多少?

（3）假设用煤燃烧来提供2.8×107J的热量，需完全燃烧多少千克煤?

〔煤的热值约为3.5×l07J／kg〕

参考答案：

1、解析：

根据Q吸=cmΔt可得，它的比热容为c=Q吸/mΔt=8.4×104J/2kg×20℃=2.1×103J/〔kg·℃〕。

2、解析：

Q吸=cm〔t-t0〕=4.2×103J/（kg·℃）×50kg×〔45-25〕℃=4.2×106J

3、解析：

〔1〕小汽车的速度v＝72km/h＝20m/s，运动的时间t=s/v=100×103m/20m/s=5×103s。

〔2〕发动机做的功W=Pt=20×103W×5×103s=1×108J。

〔3〕汽油完全燃烧放出的热量Q=mq，又因为Q=W/η，故

m=Q/q=W/ηq=1×108J/〔25％×4.6×107J/kg〕。

4、解析：

Q放=mq=26kg×3.3×107J/kg=8.58×108J，即这些柴

油完全燃烧放出的热量是8.58×108J。

5、解析：

〔1〕壶内水位的玻璃管是根据连通器的原理来工作的．

〔2〕水对壶底的压强：

P=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1.0×103Pa．

〔3〕装满水时水的质量：

m=ρV=1.0×103kg/m3×1.2×10﹣3m3，烧开水吸收的热量：

Q=cm〔t﹣t0〕=4.2×103J/〔kg•℃〕×1.2kg×〔100℃﹣20℃〕=4.032×105J．

〔4〕烧开一满壶水的时间：

t=

=

≈269s。

6、解析：

〔1〕

〔2〕根据Q=c水mΔt可得，1.176×1010J的热量可以在一个标准大气压下将多少kg的水由20℃加热到沸腾

，根据m=ρ水V可得，被加热水的体积为

。

7、解析：

〔1〕人的重力：

G=mg=80kg×10N/kg=800N，人克制重力做的总功：

W=nGh=800×800N×0.05m=32000J。

〔2〕人做功的平均功率：

P=

=

。

〔3〕由题知，人克制重力做功而消耗的能量只由脂肪提供，

即：

Q=W=32000J，理论上消耗脂肪质量：

m=

=

．

8、解析：

〔1〕Q吸=c水mΔt=c水m〔t-t0〕×103J/kg·℃×50kg×〔42℃-22℃〕×106J，即此过程中水箱中水吸收的热量为4.2×106J。

〔2〕该过程消耗的电能为W=Pt=2000W×40×60s=4.8×106J，该电热淋浴器加热时的热效率：

η=

。

9、解析：

此题考查对重力做功、热量计算相关问题的理解，一定要理解做功的必要条件，即物体要受到力，而且要在力的方向上通过一定的距离。

10、解析：

〔1〕电热水壶正常工作电阻

〔2〕水需要吸收的热量是Q吸=c水m〔t1﹣t0〕=4.2×103J/〔kg•℃〕×1kg×〔100℃﹣20℃〕=3.36×105J．

〔3〕1min转60r消耗总电能：

，

t=1min=60s，此时消耗总功率

，

电热水

壶正常工作：

P壶=P额=1100W，因为P总＞P壶，所以电路中有其它用电器在工

作．

11、解析：

〔1〕3天然气完全燃烧放出的热量Q放=qV=7.0×107J/m3×3=3.5×107J/m3。

〔2〕水吸收的热量Q吸=cmΔt=4.2×103J/〔kg•℃〕×100kg×〔70℃-20℃〕=2.1×107J。

〔3〕燃气灶的效率η=Q吸/Q放=2.1×107J/3.5×107J/m3=6

0%。

12、解析：

〔1〕消耗天然气的质量m=ρV=0.7kg/m33。

〔2〕水需要吸收的热量Q吸=cm〔t－t0〕=4.2×103J/〔kg·℃〕×1kg×〔100℃-20℃〕=3.36×105J。

〔3〕电能转化为内能的效率η=84%，即η=

=84%，可得Q吸=ηQ放；而电热壶放出Q放=Pt；综合以上关系

13、解析：

〔1〕水的质量m=

V=1g/cm3×800cm3，水吸收的热量为

Q

吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg·℃）×0.8kg×〔100℃—20℃〕=2.7×105J。

〔2〕电热水壶消耗的电能是W=Pt=1100W×300s=3.3×105J，电热水壶的热效率为

η=Q吸/W电=2.7×105J/3.3×105J=81.8%。

〔3〕电热水壶的电阻R=U2/P=〔220V〕2/1100W=44Ω，当家庭电路中的实际电压降为198V时，电热水壶的实际功率为

P实=U2/R=（198V）2/44Ω=891W。

式可得：

Q吸=ηPt，故通电时间t=

=

=500s。

14、解析：

〔1〕知道汽车总重，又在水平路面上，可求汽车对路面的压力，又知道受力面积，利用压强公式求汽车对路面的压强。

∵汽车静止在水平路面

上，∴汽车对路面的压力：

F=G=1.2×104N，汽车对路面的压强：

〔2〕〕知道汽油的体积和汽油的密度，利用密度公式求汽油的质量，再利用燃料完全燃烧公式Q放=mq求10L汽油完全燃烧放出的热量。

V3，汽油的质量：

m=ρV=0.7×103kg/m33=7kg，汽油完全燃烧放出的热量：

Q放=mq=7kg×4.6×107J/kg=3.22×108J。

〔3〕根据“汽油完全燃烧放出的热量有30%转化为机械能〞求出有用能量〔发动机做的功〕，再利用功率公式求汽车发动机的功率。

发动机做的有用功：

W=Q放×30%=3.22×108J×30%=9.66×107J，汽车发动机的功率：

答：

〔1〕该车静止在水平路面上时，对路面的压强是1×105Pa；〔2〕10L汽油完全燃烧放出的热量是3.22×108J；〔3〕这段时间内该汽车发动机的功率是。

点评：

此题是力学和热学的综合题，考查了学生对密度公式、压强公式、燃料完全燃烧放热公式、功率公式、效率公式的掌握和运用，利用所学知识，计算解决实际问题，

学以致用！

15、解析：

〔1〕因锅内水的温度始终不变，所以电热锅发热功率与散热功率相等，即P散=80W。

〔2〕电热锅10min内消耗的电能W=P加t=500W×10×60s=3×105J；设水温变化了△t，根据能量守恒得（P加-P散）t=cm△t，代入数据有：

〔500W一80W〕×10×60s=4.2×103J/（kg.℃）×2kg×△t，解得：

△t=30℃，t=t0+△t=105℃，由此可知，水最终沸腾，即水的最终温度是l00℃。

16、解析：

此题考察电功率的计算、密度公式的应用和热量的计算等知识。

〔1〕当S闭合，S0断开时，电路中只有电阻R2，电阻相对较大，电功率较小，处于保温状态，当两开关都闭合时，两电阻并联，此时电路电阻最小，电功率最大，处于加热状态．

〔2〕①一箱水的质量m=ρV=103kg/m3×1×10﹣3m3=1kg；②由P=UI得

。

〔3〕Q吸=cm△t=4.2×103J/〔kg•℃〕×1kg×〔80℃﹣20℃〕=2.52×105J，∵Q吸=ηW=ηPt，

∴

．

点评：

此题考查质量、电流、吸收热量、时间等的计算，关键是公式与其变形的灵活运用，难点是开关断开与闭合时电路的情况，要学会从题目所给信息中找到有用的数据。

17、解析：

〔1〕驱动电机提供的推力F=f=0.02G=0.02mg=0.02×500kg×10N/kg=100N．

〔2〕驱动电机提供的机械功率是P=Fv=100N×15m/s=1

500W．

〔3〕电功率转化率η=

=

=90%，所以该车的太阳能电池板面积约

为2．

点评：

此题考查推力、功率、面积等的计算，关键是公式与其变形的灵活运用，此题还告诉我们一定要广泛应用太阳能，太阳能不但节省能源，还可以环保．

18、〔1〕大〔2〕2.1×105J〔3〕87.5%〔4〕

19、解析：

先计算出300L优质汽油完全燃烧放出的热量，再计算出其转化的电能，电能和电力机车牵引功率可计算出行驶时间，最后根据公式s=vt计算出行驶路程。

由由ρ=m／V可得汽油质量：

m汽油=ρ汽油V汽油=0.71×103kg/m3×300×10-3m3=213kg，汽油完全燃烧放出热量：

Q=qm汽油=4.6×107J/kg×213kg=9.798×109J，产生的电能：

W=50%Q=4.899×109J。

由P=W/t可得产生的电能可供动车组行驶时间：

t=W/P=4.899×109J×106，动车组行驶速度：

v=252km/h=70m/s，由v=s／t可得，动车组行驶路程：

s=vt。

20、解析：

〔1〕正常工作时的电功率P=UI=220V×5A=1100W。

〔2〕水吸收的热量Q水吸=c水m水〔t－t0〕=4.2×103J/〔kg·℃〕×2kg×〔100℃－20℃〕=6.72×105J

21、解析：

〔1〕水吸收的热量：

Q吸=cm△t=4.2×103J/〔kg•℃〕×2kg×〔100℃﹣20℃〕=6.72×105J，

消耗的电能：

W=0.22kW•h=0.22×3.6×106J=7.92×105J，

电磁炉的效率：

η=

=

≈84.8%。

〔2〕由图知，第8分钟电磁炉的电功率P=800W，∵P=UI，∴通过电磁炉的电流：

I=

=

．

点评：

此题是一道电学与热学的综合计算题，考查了热量的计算、电磁炉的效率、电功率公式P=UI的应用，记住是kW•h电功的单位以与与焦耳〔J〕的关系1kW•h=3.6×106J，能从P﹣t图象得出相关信息是解此题的关键之一。

22、解析：

〔1〕一台热水器的水箱能容纳的水的质量为m=ρ水V=×103kg/m3×200×10-3m3=200kg，

1台热水器装满水时，温度从15℃升高到65℃，所吸收的热量为

Q吸=c水m（t2－t1）=4.2×103J/〔kg·℃〕×200kg×〔65℃-15℃〕=4.2×107J，

那么，10台热水器装满水时，温度从15℃升高到65℃吸收的热量为Q总=10Q吸=4.2×108J。

〔2〕设10台热水器获得的太阳能相当于质量为M的天然气完全燃烧放出的热量，如此Mq=Q总，所以，M=

。

即假设这些热量由完全燃烧的天然气提供，需要5千克天然气。

23、解析：

〔1〕汽车静止时对地面的压力为F=G=mg=1.8×103kg×10N／kg=1.8×104N，汽车静止时对地面的压强为

2×105Pa。

〔2〕汽车以90km/h的速度匀速行驶时，牵引力的功率P=Fv=1000N×25m/s=2.5×104W。

〔3〕全程往返约250km牵引力所做的功W=Fs=1000N×2.5×105m=2.5×108J，

由

得，全程往返约250km需要汽油的质量为：

。

答：

〔1〕汽车静止时对在地面的压强2×105Pa．〔2〕汽车以90km/h的速度匀速行驶时，牵引力的功率2.5×104W．〔3〕全程往返约250km牵引力所做的功2.5×108J；全程往返约250km需要汽油的质量为．

24、解析：

〔1〕由图可知，当开关S闭合，开关S0断开时，只有R2工作，饮水机处于保温状态，如此它的功率是50W。

〔2〕保温功率P保=50W，电压U=220V，

。

〔3〕满箱水的体积V=1L=1×10-3m3，满