进阶中考内能热量综合计算提升练习题.docx
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进阶中考内能热量综合计算提升练习题
内能热量（综合计算）提升练习
1．汽车已进入百姓家庭，汽车发动机性能的好坏倍受人们关注。
在汽车发动机的设计过程中，既要考虑能量的有效利用，又要考虑发动机的冷却问题。
（汽油热值为4.6×107J/kg，汽油密度为0.7×103kg/m3）
（1）为了防止发动机过热，汽车的冷却系统常用水的循环来降低发动机的温度。
5kg水在冷却系统中温度升高50℃，所吸收的热量是多少？
（2）10L汽油在汽车发动机汽缸内燃烧30min，可以释放出多少能量（假设汽油完全燃烧）？
若发动机输出的功率是6×104W，则此汽车发动机的效率是多少？
（汽车发动机效率的计算结果精确到1％）
2．如图是迈凯伦车队推出的全新F1赛车，由于采用铝镁合金材质，全车质量仅有540kg。
比赛时燃油发动机平均输出功率为400kW，在4.8km的环形赛道上跑完一圈只需80s（g=10N/kg）。
求：
（1）若车轮与地面接触的总面积为1000cm2，该车静止在水平地面上时对地面的压强是多大？
（2）赛车在赛道上行驶一圈的平均速度为多少km/h？
（3）赛车在赛道上行驶一圈消耗燃油2kg，则赛车发动机的效率是多少（燃油热值q=4.6×107J/kg）？
3．质量为6×103㎏的四轮汽车在平直的公路上以10m/s的速度匀速行驶，在行驶过程中受到的阻力等于车重的0.08倍，每个轮胎与地面的接触面积为0.05m2，g取10N/kg．求：
（1）汽车所受重力的大小；
（2）汽车在１min内通过的路程；
（3）汽车牵引力在１min内做的功；
（4）汽车静止在水平地面上时对地面的压强．
4．某一型号的汽车质量为5×103kg，轮胎与地面接触面积为4×250cm2，在一段平直公路上用0.5小时匀速行驶了54km，车受到的阻力为车重的0.1倍。
求：
（1）该汽车的行驶速度；
（2）该汽车对地面的压强；
（3）该汽车牵引力所做的功；
（4）已知这一过程消耗燃油1.5×10-2m3，求汽车发动机在这一过程中消耗的总能量及该汽车的效率。
（假设燃油完全燃烧，燃油密度ρ为0.8×103kg/m3，燃油热值q为4.5×107J/kg，g取10N/kg）
5．人类的祖先钻木取火，为人类文明揭开了新的一页。
钻木取火的一种方法如图所示，将削尖的木棒伸到木板的洞里，用力压住木棒来回拉动钻弓。
木棒在木板的洞里转动时，板与棒互相摩擦，机械能转化为内能，而热集中在洞内，不易散发，提高了木棒尖端的温度，当达到约260℃时木棒便开始燃烧。
因木头是热的不良导体，故受热厚度很薄，木棒受热部分的质量只有0.25g。
已知：
来回拉一次钻弓需1.0s，弓长为s=0.25m，人拉弓的力为16N，木头比热c=2×103J／（kg·℃），室温为20℃。
问：
（1）人来回拉一次钻弓克服摩擦力所做的功为多少？
（2）人克服摩擦力做功使机械能转化为内能，若其中有25％被木棒尖端吸收，则1s内可使木棒尖端温度提高多少℃？
（3）请你估算用多长时间才能使木棒燃烧起来？
6．去年10月，广西首批远海钢质灯光渔船和拖网渔船在北海铁山港石头埠开工建造，今年9月样板船将可下水进行测试，渔船长71m，宽11m，高5.2m，设计最大的吃水深度为4m，采用额定功率为680kW的发动机进行捕捞作业．
（1）当渔船在海里达到了最大的吃水深度时，求船底离海面4m深处受到的海水的压强为多大？
（ρ海水=1.0×103kg/m3）
（2）渔船在岸上建造，为了便于在完工后推到海里，一小组同学讨论所用方法是：
在船底适当的位置上安装钢轮，并铺设了通到海里的滑行轨道，若下水测试渔船及所装物品的总重力为2.8×107N，安装的全部钢轮与轨道的总接触面积为1.4m2，求渔船在水平轨道上时对轨道的压强是多大？
（3）若样板船的柴油发动机正常工作时效率为30%，假设柴油完全燃烧，求发动机正常工作时每分钟要燃烧多少柴油？
（计算结果保留1位小数，柴油的热值为4.3×107J/kg）
7．今年长江中下游遭遇了50年以来最长时间的干旱，各地都在抽水抗旱。
如图所示是某村抽水抗旱的示意图，水泵的流量为180m3/h（每小时流出管口的水的体积），抽水高度H为12m。
（1）水泵的轴心距水面的高度h最大为多少?
（2）该机械装置所做有用功的功率为多少?
（3）带动水泵的动力装置为柴油机，每小时燃烧的柴油为1.25L。
则整个机械装置的效率为多少?
8．汽车发动机效率η是指发动机牵引汽车前进所做的功与汽油完全燃烧产生内能的比值，一辆小汽车在高速公路上匀速行驶200km，所用时间是2h，消耗汽油14L（汽油完全燃烧），若此汽车汽油发动机的效率η是25%，汽油密度ρ汽油=0.8×103kg/m3，汽油热值q汽油=4.5×107J/kg．
（1）求该汽车在高速公路上行驶这段时间内的牵引力和牵引力功率的大小．
（2）汽车驶出高速公路后，进入某国道，如图为此国道某直线路段的一处测速仪，测速仪内有能发射和接受超声波的传感器．在汽车以某一速度v远离测速仪某段距离L＝64m时，测速仪发出超声波经汽车反射后接收到超声波信号的时间为0.4s．已知此路段限速为80km/h，超声波的速度为340m/s．试计算并说明汽车在此路段是否超速？
9．湛徐高速，使得从湛江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湛江市“一小时生活圈”．
今年“五·一”期间，爸爸开车带着李兵从湛江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1.8×103kg，车轮与地面的总接触面积为0.09m2，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）若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？
答案
1．汽车已进入百姓家庭，汽车发动机性能的好坏倍受人们关注。
在汽车发动机的设计过程中，既要考虑能量的有效利用，又要考虑发动机的冷却问题。
（汽油热值为4.6×107J/kg，汽油密度为0.7×103kg/m3）
（1）为了防止发动机过热，汽车的冷却系统常用水的循环来降低发动机的温度。
5kg水在冷却系统中温度升高50℃，所吸收的热量是多少？
（2）10L汽油在汽车发动机汽缸内燃烧30min，可以释放出多少能量（假设汽油完全燃烧）？
若发动机输出的功率是6×104W，则此汽车发动机的效率是多少？
（汽车发动机效率的计算结果精确到1％）
答案：
（1）1.05×106J
（2）3.22×108J34%
2．如图是迈凯伦车队推出的全新F1赛车，由于采用铝镁合金材质，全车质量仅有540kg。
比赛时燃油发动机平均输出功率为400kW，在4.8km的环形赛道上跑完一圈只需80s（g=10N/kg）。
求：
（1）若车轮与地面接触的总面积为1000cm2，该车静止在水平地面上时对地面的压强是多大？
（2）赛车在赛道上行驶一圈的平均速度为多少km/h？
（3）赛车在赛道上行驶一圈消耗燃油2kg，则赛车发动机的效率是多少（燃油热值q=4.6×107J/kg）？
答案：
（1）5.4×104Pa
（2）216km/h（3）35％
3．质量为6×103㎏的四轮汽车在平直的公路上以10m/s的速度匀速行驶，在行驶过程中受到的阻力等于车重的0.08倍，每个轮胎与地面的接触面积为0.05m2，g取10N/kg．求：
（1）汽车所受重力的大小；
（2）汽车在１min内通过的路程；
（3）汽车牵引力在１min内做的功；
（4）汽车静止在水平地面上时对地面的压强．
答案：
（1）
（2）
（3）
∵匀速∴
（4）
4．某一型号的汽车质量为5×103kg，轮胎与地面接触面积为4×250cm2，在一段平直公路上用0.5小时匀速行驶了54km，车受到的阻力为车重的0.1倍。
求：
（1）该汽车的行驶速度；
（2）该汽车对地面的压强；
（3）该汽车牵引力所做的功；
（4）已知这一过程消耗燃油1.5×10-2m3，求汽车发动机在这一过程中消耗的总能量及该汽车的效率。
（假设燃油完全燃烧，燃油密度ρ为0.8×103kg/m3，燃油热值q为4.5×107J/kg，g取10N/kg）
答案：
（1）108km/h
（2）5×105Pa
（3）f=0.1G=0.1×5×104N=5×103N，s=54km=5.4×104m
因为匀速行驶，所以F=f=5×103N
该汽车牵引力所做的功W=Fs=5×103N×5.4×104m=2.7×108J
（4）燃油的质量m=ρV=0.8×103kg/m3×1.5×10-2m3=12kg
这一过程中消耗的总能量Q=mq=12kg×4.5×107J/kg=5.4×108J
该汽车的效率50%
5．人类的祖先钻木取火，为人类文明揭开了新的一页。
钻木取火的一种方法如图所示，将削尖的木棒伸到木板的洞里，用力压住木棒来回拉动钻弓。
木棒在木板的洞里转动时，板与棒互相摩擦，机械能转化为内能，而热集中在洞内，不易散发，提高了木棒尖端的温度，当达到约260℃时木棒便开始燃烧。
因木头是热的不良导体，故受热厚度很薄，木棒受热部分的质量只有0.25g。
已知：
来回拉一次钻弓需1.0s，弓长为s=0.25m，人拉弓的力为16N，木头比热c=2×103J／（kg·℃），室温为20℃。
问：
（1）人来回拉一次钻弓克服摩擦力所做的功为多少？
（2）人克服摩擦力做功使机械能转化为内能，若其中有25％被木棒尖端吸收，则1s内可使木棒尖端温度提高多少℃？
（3）请你估算用多长时间才能使木棒燃烧起来？
答案：
（1）8J
（2）4℃（3）60s
6．去年10月，广西首批远海钢质灯光渔船和拖网渔船在北海铁山港石头埠开工建造，今年9月样板船将可下水进行测试，渔船长71m，宽11m，高5.2m，设计最大的吃水深度为4m，采用额定功率为680kW的发动机进行捕捞作业．
（1）当渔船在海里达到了最大的吃水深度时，求船底离海面4m深处受到的海水的压强为多大？
（ρ海水=1.0×103kg/m3）
（2）渔船在岸上建造，为了便于在完工后推到海里，一小组同学讨论所用方法是：
在船底适当的位置上安装钢轮，并铺设了通到海里的滑行轨道，若下水测试渔船及所装物品的总重力为2.8×107N，安装的全部钢轮与轨道的总接触面积为1.4m2，求渔船在水平轨道上时对轨道的压强是多大？
（3）若样板船的柴油发动机正常工作时效率为30%，假设柴油完全燃烧，求发动机正常工作时每分钟要燃烧多少柴油？
（计算结果保留1位小数，柴油的热值为4.3×107J/kg）
答案：
（1）4×104Pa
（2）2×107Pa（3）3.2kg
7．今年长江中下游遭遇了50年以来最长时间的干旱，各地都在抽水抗旱。
如图所示是某村抽水抗旱的示意图，水泵的流量为180m3/h（每小时流出管口的水的体积），抽水高度H为12m。
（1）水泵的轴心距水面的高度h最大为多少?
（2）该机械装置所做有用功的功率为多少?
（3）带动水泵的动力装置为柴油机，每小时燃烧的柴油为1.25L。
则整个机械装置的效率为多少?
答案：
（1）由P0=ρ水ghmax得
hmax=
=
=10m
（2）1小时机械装置所做有用功：
W1=GH=ρ水VgH=1×103kg/m3×180m3×10N/kg×12m=2.16×107J
有用功率：
P有=
=
=6000W
（3）1.25L柴油完全燃烧产生的热量：
Q=qm=qρ柴油V=4.0×107J/kg×0.8×103kg/m3×1.25×10-3m3=4×107J
整个机械装置的效率为：
η=
=
×100%=54%
8．汽车发动机效率η是指发动机牵引汽车前进所做的功与汽油完全燃烧产生内能的比值，一辆小汽车在高速公路上匀速行驶200km，所用时间是2h，消耗汽油14L（汽油完全燃烧），若此汽车汽油发动机的效率η是25%，汽油密度ρ汽油=0.8×103kg/m3，汽油热值q汽油=4.5×107J/kg．
（1）求该汽车在高速公路上行驶这段时间内的牵引力和牵引力功率的大小．
（2）汽车驶出高速公路后，进入某国道，如图为此国道某直线路段的一处测速仪，测速仪内有能发射和接受超声波的传感器．在汽车以某一速度v远离测速仪某段距离L＝64m时，测速仪发出超声波经汽车反射后接收到超声波信号的时间为0.4s．已知此路段限速为80km/h，超声波的速度为340m/s．试计算并说明汽车在此路段是否超速？
答案：
（1）630N1.75×104W
（2）不超速
9．湛徐高速，使得从湛江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湛江市“一小时生活圈”．
今年“五·一”期间，爸爸开车带着李兵从湛江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1.8×103kg，车轮与地面的总接触面积为0.09m2，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）若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？
答案：
（1）汽车静止时对地面的压力F=G=mg=1.8×103kg×10N／kg=1.8×104N
汽车静止时对地面的压强p＝
＝
＝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η＝
＝
得，全程往返约250km需要汽油的质量为：
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