2021-2022学年人教版 物理九年级全一册14.pdf
14.2热机的效率计算专项练习1.已知煤气的热值为3.6x l 0 7j/m 3,0.2 8 m 3 的煤气完全燃烧放出的热量是多少？若这些热量的5 0%被温度为2 0 C,质量为3 0 k g 的水吸收，则水温升高多少？c 木=4.2 x 1 03J/(k g-)2 .现代家庭装修中浴室大多用燃气热水器提供热水，小芳家安装了燃气热水器。已知水进入热水器前的温度是1 0 C,洗澡时热水器输出热水的温度设定为4 0；水的密度p*=1.0 X 1 03k g/m3,水的比热容c*=4.2 X 1 03J/(k g,),如果小芳洗一次澡用热水0.0 5 m3(1求：(1)所用热水的质量为多少？(2)水从热水器中吸收多少热量？(3)若天然气完全燃烧释放热量的70%被水吸收，需要消耗多少n?的天然气？(天然气的热值q=4 X 1 0 7j/m 3,气体完全燃烧放出的热量的公式。为 匕 式中夕表示燃烧气体的体积)3 .如图所示是一款无人驾驶汽车原型图。汽车自动驾驶时使用雷达传感器，以及激光测距器来了解周围的交通状况。该款车以2 0 m/s的速度在一段平直的公路上匀速行驶了3 k m 时，消耗汽油0.4 k g。假设汽油完全燃烧，汽油的热值为4.5 x l 0 7j/k g,汽油机的效率为3 0%,那么在这段运动过程中，求：(1)该汽车发动机做的有用功是多少？(2)汽车行驶中受到的阻力多大？4.某中学为学生供应开水，将 2 0 0 k g 的水从2 5 加热到1 0 0,燃烧了 6 k g 的无烟煤。水的比热容是4.2 x 1 0 3 j/(k g-),无烟煤的热值是3.5 x l()7j/k g。求：(1)锅炉内的水吸收的热量是多少？(2)无烟煤完全燃烧放出的热量是多少?(3)此锅炉的效率是多少5.新能源电气混合公交车已经在我市“登陆”.公交车满载时总质量为83输出功率为 72 k W.(g 取 1 0 N/k g,天然气的热值 q=4 x l()7j/m 3)(1)公交车在l O m i n 内行驶了 9 k m 求行驶的平均速度.(2)公交车满载静止在水平地面上，对地面的压强是2 x l 0 5 p a,求轮胎与地面接触的总面积.(3)公交车匀速行驶lO m in,完全燃烧天然气2.7m 3,求发动机的效率.6.一款无人驾驶汽车在测试时以72km/h的速度，在平直的公路上匀速行驶了 4.5km,消耗汽油1kg,汽油机的效率为30%,废气带走的能量占汽油完全燃烧放出的热量的42%,那么，在这段行驶过程中，(,汽油=4.5x107 j/kg)求：(1)在 1标准大气压下，假如这些废气带走的能量全部被质量50kg、温度为20的水吸收，水温能升高到多少摄氏度？(2)汽车在上述路段行驶时，发动机的输出功率为多少kW?7.我国新型气垫登陆船，该船满载后的总质量为160to(1)气垫船入水后，启动柴油发动机，通过向下喷气将船身匀速抬高1.075m,若整个过程中没有能量损失，则抬高一次需要消耗多少克的柴油？(柴油的热值qM=4.3xl()7j/kg)(2)气垫船以10m/s的速度匀速直线运动时，向前的推力始终为7.2X104N,那么推力的功率为多少？8.一辆汽车为某高速公路做通车测试.汽车以120km/h的速度匀速通过60km的水平路段,消耗汽油3kg,发动机的效率是30%.求：(g取 lON/kg,汽油的热值4.6x107J/kg)(1)汽车行驶时间；(2)汽油完全燃烧释放的热量:(3)汽车牵引力做功的功率.9.2 0 2 0 年 1 月，陕西迎来了新年的第一场雪。大雪后，芳芳同学看见铲雪车在公路上进行铲雪作业，如图所示。他用手机上网查阅到该型号铲雪车的额定功率是1 0 0 k W,质量是 4 t o (g 取 1 ON/k g,q ；|i1=4.0 x 1 07J/k g,p%泡=O.8 x l O3 k g/m )(1)已知铲雪车以额定功率保持2 0 k m/h 的速度在一段长5 k m 的平直路面上铲雪，求这一过程中铲雪车所做的功和受到的阻力大小；(2)该过程中铲雪车共消耗了 1 0 L 柴油，则铲雪车的效率是多少？(结果保留到1%)1 0.如今太阳能热水器已走进了千家万户，某家庭太阳能热水器某天内接收太阳能的总热量为2.5 2 x l O7j,使质量为8 0 k g、初温为2 0 的水温度升高到5 0 ,求：(1)已知干木柴的热值为g n l Z x K f j/k g,若由燃烧干木柴来提供2.5 2 x l 0 7j 的热量需要完全燃烧多少千克干木柴？(2)这天该太阳能热水器中的水吸收的热量是多少？水的比热容为c=4.2 x l O3J/(k g-)(3)该太阳能热水器的效率是多少？答案1.40 试题分析：己知：煤气的热值为q=3.6 x l()7j/m 3,煤气的体积V=0.2 8 m 3,水的质量m=3 0 k g,水的比热c=4.2 x l O3J/(k g )求：煤气完全燃烧放出的热量Q *?;水升高的温度解：煤气完全燃烧放出的热量：Q K=V q=0.2 8 m3x 3.6 x 1 07J/m3=l .0 0 8 x 1 07J；水吸收的热量：Q ,=n Q =5 0%x l.0 0 8 x l 07J=5.0 4 x l 06J,V Q=c m A t 水升高的温度：理=_5.0 4 X 1 0 6 J _=4(r c.C I D 4.2 X 1 03J/(k g D X 3 0 k g2.(l)5 0 k g；(2)6.3 X 1 06J；(3)0.2 2 5 m3【详解】(1)所用热水的质量为m=pV=1x103kg/m3 x 0.05m3=50kg(2)水从热水器中吸收热量为=cmAt=4.2x103J/(kg )x50kgx30=6.3xlO6J(3)天然气完全燃烧释放热量为=6.3x1 Q6J n 70%=9X106J需要消耗的天然气为 _。放=9xl()6jq 4 x 107 J/m3=0.225m3答：所用热水的质量为5 0 k g；(2)水从热水器中吸收热量为6.3 x l 0 6 j；(3)需要消耗多少0.2 2 5 m3的天然气。3.(l)5.4 x l O6J；(2)1 8 0 0 N【详解】解：(1)汽油完全燃烧放出的热量为0=?q =O.4 k g x 4.5 x l()7j/k g=1.8 x l()7j该汽车发动机做的有用功W 什 川=。怂=3 0%x 1.8 x l O7J=5.4 x l O6J(2)因为W=Fs,所以发动机的牵引力为代 上 -I 叫=800Ns 3 0 0 0 m汽车匀速运动，受到的牵引力和阻力是平衡力，由二力平衡可知，阻力片厂=1 8 0 0 N答：(1)该汽车发动机做的有用功是5.4 x l 0 6 j；(2)汽车行驶中受到的阻力为1 8 0 0 N 4.(1)6.3 x l O7J；(2)2.1 x l O8J；(3)3 0%。【详解】(1)锅炉内2 0 0 k g 的水吸收的热量：Q吸=c m 1 Q -0)=4.2 x 1 ()3 j/(k g.C)x 2 0 0 k g x (1 0 0 -2 5 )=6.3 x l O7J(2)6 k g 无烟煤完全燃烧放出的热量：。放=m煤 q=6 k g x 3.5 x l 07 J/k g =2.1 x 1 0“(3)此锅炉的效率：=4 x 1 0 0%=x 1 0 0%=3 0%。放 2.1 x J答：(1)锅炉内的水吸收的热量是6.3 x l()7 j；(2)无烟煤完全燃烧放出的热量是2 1 x l O 8 j；(3)此锅炉的效率是3 0%。5.(1)1 5 m/s；(2)0.4 m2；(3)4 0%【详解】(1)公交车行驶的平均速度：9 k ms v=1 0 ,=5 4 k m/h；t h6 0(2)公交车满载时对地面的压力：F=G=mg=8 又 1 03k g x 1 0 N/k g=8 x 1 04N,P 2 v 1 04 N轮胎与地面接触的总面积：s=-=&V=0.4 m2；P 2 x l O5P a(3)天然气燃烧放热：。故=W=2.7 m 3 x 4 x 1 07J/m3=1.0 8 x 1 08J,公交车在lOmin内牵引力做功：W=Pt=72x 103Wx 10X60s=4.32X 107J,发动机的效率：=/W一 =上4 17 x二i n7 1T=40%.。放 1.08x106.(1)100；(2)60kW【详解】(1)1kg汽油完全燃烧放出的热量 放=坷=1kg x 4.5 x 1 O,J/kg=4.5 x 1 O 7 j水吸收的热量为。吸=42%X4.5X107J=1.89X107J水升高的温度,=0 L =_ L89XOJ_=go。cm 4.2xl03J/(kg-C)x50kg1标准大气压下水的沸点是100C,故温度为20 的水吸收这些热量后，水温能升高到100C。(2)汽油机的效率为3 0%,则汽油机对汽车做的有用功%用=70放=30%X4.5X107J=1.35X107J汽车在平直的公路上匀速行驶时间s _ 4.5kmv 72km/h=0.0625h=225s则汽车发动机的输出功率为P=-=135x1 J=6oooow=60kWt 225s答：(1)在 1 标准大气压下，假如这些废气带走的能量全部被质量5 0 k g、温度为2 0 c 的水吸收，水温能升高到1 0 0 C;(2)汽车在上述路段行驶时，发动机的输出功率为6 0 k W。7.(1)4 0 g；(2)7.2 x 1 05W【详解】解：(1)气垫船满载时的总重G总=m&g=60 x 1000kg x 1 ON/kg=1.6xlO6N将船身抬高一次需要做的功W=G总 A=1.6x 1()6 N x 1.075m=1.72 xlO6J整个过程中没有能量损失，则柴油燃烧放出的热量。放=%由。放=应得需要消耗的柴油质量m=&_=q1.72xio6j4.3x1()7 j/kg=0.04kg=40g(2)推力的功率P=Fv=7.2xl04N xl0m/s=7.2xl05Wt t答：(1)抬高一次需要消耗4 0 g 柴油；(2)推力的功率为7.2 x l 0 5 w。8.(l)0.5 h；(2)1.3 8 X 1 08J；(3)2.3 X 1 04W【详 解】(1)汽车通过这段路程所需的时间：s 60kmt =-=0.5 h；v 120km/h(2)汽油完全燃烧释放的热量：C=m=3 k g X 4.6 X 1 07J/k g=1.3 8 X 1 08J；(3)牵引力所做的功：%=Q=3 0%x 1.3 8X1 08J=4.1 4X1 07J；汽车牵引力做功的功率：片 丝=3 2 2 =2.3 3t 0.5 x3600s答：汽 车 行 驶 时 间 为0.5 h.(2)汽 油 完全 燃 烧 释 放 的 热 量 为1.3 8 X 1 0 8 J；(3)汽车牵引力做功的功率为2.3 x l 0 4 w.9.(l)9 x l O7J；l.8 x l 04N；(2)2 8%【详 解】(1)铲雪车行驶的速度v5 km20 km/h=0.25h=900s铲雪车在这一过程中所做的功JV=Pt=X00 xi 03WX900S=9X 107J铲雪车受到的牵引力=3电=1.8 x 1 0 3v 2 0 x-一-m/s3.6铲雪车做匀速直线运动，牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等，阻力大小/=F=1.8X104N(2)柴油的质量m=0 些油忆=0.8 1 07J /k g x 8 k g=3.2 义 1 0*J铲雪车的效率W 9X107Jn =x l 0 0%=-xl00%28%Q 3.2 x l OsJ答：(1)铲雪车做的功是9 x l()7 j,铲雪车受到的阻力是L8X1()4N；(2)该过程中，铲雪车的效率是2 8%。1 0.(l)2.1 k g；(2)1.0 0 8 x 1 0 ；4 0%【详解】(1)需要完全燃烧干木柴的质量是。放 2.52X107J.tn=-=2.1 k gq 1.2 x l O7J/k g(2)水吸收的热量是Q =cmt=4.2 x 1(P j/(k g -)x 8 0 k g x(5 0-2 0)=1.0 0 8 x l O7J(3)该太阳能热水器的效率是0_=1.0 0 8 x 1 0(2.52X107J=4 0%答：(1)需要完全燃烧干木柴的质量是2.1 k g；(2)水吸收的热量是1.0 0 8 x I O J；(3)该太阳能热水器的效率是4 0%。
