初中物理内能利用计算题.docx

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初中物理内能利用计算题

初中物理-内能利用-计算题1

一．解答题（共11小题）

1．如图所示，是最新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72km/h的速度在一段平直的公路上匀速行驶了8km时，消耗汽油1.5L．假设燃油完全燃烧，汽油机的效率为30%，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）该汽车的输出功率为多少？

（已知：

汽油的密度为0.8×103kg/m3，汽油的热值为4.5×107J/kg）

2．质量为3t的小型载重汽车，额定功率为l00kW，车上装有6t的砂石．汽车先以lOm/s的速度在平直公路上以20kW的功率匀速行驶了lOmin，消耗汽油1.2kg，然后又以额定功率用了2min的时间，将砂石从山坡底运送到50m高的坡顶施工现场．g取10N/kg．试问：

（1）1.2kg的汽油完全燃烧放出的热量为多少？

（已知汽油的热值为4.5×107J/kg）

（2）汽车在平直公路上匀速行驶时，受到的阻力为多少？

（3）汽车从坡底向坡顶运送砂石的机械效率是多少？

3．莲莲家的汽车尾部上标有“2.0T”的字样，其中“T”就是“涡轮增压”，是利用高温、高压的废气去冲击“废气涡轮”高速旋转，来带动同轴的“进气涡轮”也高速旋转，从而增加吸气冲程的进气量并增大进气气压，使汽油燃烧更充分，燃气压强更大，同时也减少了废气中的有害物质，达到提高发动机效率和减少废气污染的目的．这辆汽车的最低油耗可达0.2kg/（kW•h），已知汽油的热值为4.6×107J/kg．（温馨提示：

最低油耗是指燃烧最少的汽油获得最大有用功的能量；0.2kg/（kW•h）表示获得1kW•h能量消耗0.2kg汽油）．

求：

（1）0.2kg的汽油完全燃烧时放出的热量为多少？

（2）该汽车发动机的效率最高可达多少？

（结果保留整数）

4．我国自行生产的混合动力汽车已经服务于北京奥运．混合动力汽车启动时，内燃机并不工作，蓄电池通过某种方式向车轮输送能量；当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，也可以同时给蓄电池充电；当车辆需要全力加速时，内燃机和蓄电池还可以同时向车轮输送能量．

电压/v

300

功率/w

30

容量/Ah

100

质量/kg

320

（1）根据以上描述，请你说出一种混合动力汽车不同于普通汽车的优点　　　　　　．

（2）表是某台混合动力汽车所用的镍氢蓄电池组的部分参数（其中容量即为电荷量），试求该蓄电池组最多可储存多少电能．

（3）测试人员驾驶该车在平直公路上匀速直线行驶0.5h，观察仪表盘，发现这段时间内汽车内燃机消耗燃油4.475kg，车速为50km/h，蓄电池组储存的电能由最大值的60%增加到80%．从汽车使用技术手册中，测试人员发现该车使用的燃油的热值为4.0×107J/kg，汽车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图所示．

①内燃机若完全燃烧燃油4.475kg能放出多少热量？

②车速为50km/h时汽车发动机的动力有多大？

③试计算该汽车内燃机的效率（不计内燃机外机械传动及充电过程中的能量损失）．

5．某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为30cm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×lO5Pa，飞轮1min转动1800周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），若1min消耗汽油0.01L．汽油的密度ρ=0.8×103kg/m3；汽油的热值为4.6×l07J/kg．求：

（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力；

（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功；

（3）汽油机的功率．

（4）该汽油机的效率．

6．液化石油气的热值高达4.6×107J/kg，一些不法商贩为谋取暴利，常将液化石油气与价格低廉、热值仅为2.9×107J/kg的二甲醚混合装入钢瓶内销售给客户．常州市质监局对某液化石油气站销售的瓶装燃气进行检测：

将质量为100kg、初始温度为31℃的水装入容器内，用高效炉灶燃烧瓶内燃气加热容器中的水直至100℃恰好沸腾，瓶内燃气消耗了0.84kg．通过高效炉灶，水能吸收燃气完全燃烧释放热量的75%．已知水的比热容为c水=4.2×103J/（kg•℃），问：

（1）瓶内燃气的热值是多少？

（2）该液化石油气站销售的瓶装液化石油气有无掺混二甲醚？

7．

（1）地球上海洋的面积约占地球表面积的70～75%，海洋的贮水量约为1.3×1021千克，海水资源极其丰富．当前某些发达国家公然践踏国际规则，肆意排放CO2，引起温室效应．假定由此导致海水的温度升高0.1℃，则海水将多吸收的热量约为　　　　　　焦[设海水的比热为4.2×103焦/（千克•℃）]

（2）淡水资源缺乏是一个全球性难题，世界各国都在倡导节约用水，合理利用水资源．然而生活中常有一些细节被人们所忽略，如水龙头不拧紧会滴水．假设某水龙头没拧紧每秒钟会滴下两滴水，每滴水约为0.05毫升，照此计算，这只水龙头连续滴水一个月（30天）会流失约　　　　　　千克的水．（水的密度ρ水=1.0×103千克/米3）

8．由于降水偏少以及火力发电用煤安排不足等原因，全国大多数省份供电不足，频频跳闸停电，影响居民生活及农业生产．某校为了维持正常教学用电，自购了一台发电机，铭牌上的参数如下表．

型号

200GF

额定功率

50Hz

转速

1500r/min

额定电流

400A

额定功率

200Kw

效率

80%

请回答下列问题：

（1）柴油发电机由柴油机和发电机两部分组合而成，工作时的能量转化是：

柴油燃烧　　　　　　能转变为内能，柴油机　　　　　　冲程中内能转变为机械能，最后通过发电机转化为电能．

（2）发电机的工作原理是（　　　　　　）

A、电流的磁效应；B、电磁感应现象；C、磁场对电流有作用力；D、通电线圈在磁场中转动

（3）到了夏天，全校50个教室，各个教室要增开“220V100W”的电风扇4台，学生公寓、教师办公室要增开“220V0.8kW”的空调机40台，多媒体教室、会议室、计算机房要增开“220V2.5kW”空调机8台．若其他设备总功率为80kW并照常运行．

①试通过计算说明现有发电机能否满足需要．

②柴油发电机对学校的环境会造成哪些影响？

（至少两点）

9．2010年上海世博会使用了一种纯电动节能环保车．这种车使用电池作动力源，走起来比燃油车的响声小得多，同时也不会排放气体．下表是一款纯电动汽车与同型号内燃机汽车对比的测试数据（测试过程可视为匀速直线运动）．

车型

能源

测试距离

牵引力

有用功

百公里耗能

效率

纯电动汽车

电能

100km

600N

7.2×107J

83.3%

内燃机汽车

汽油

100km

600N

3×108J

（1）请通过计算，在表格内填写汽车牵引力做的有用功及内燃机汽车的效率；

（2）根据题目信息，说出这种纯电动汽车节能、环保主要体现在哪几个方面？

10．发动机是汽车的核心部件，发动机的质量决定了整车的性能和品质，现代汽车主要分汽油和柴油两类发动机，其中汽油发动机提供动力的是内燃机的汽缸．若某台以汽油为燃料的汽车，发动机内有四个汽缸，其相关数据如下表所示．

（1）汽车以100km/h速度匀速运动时发动机的输出功率最大，则1min内有用功　　　　　　J．

（2）汽车内燃机一个工作循环包括四个冲程，一个汽缸正常工作四个冲程的顺序是　　　　　　（对甲、乙、丙、丁重新排序），　　　　　　图所示的冲程内燃机给汽车提供动力．

（3）汽车排气量是指发动机气缸的工作容积，汽车排气量越大，功率越大，空燃比是指汽缸内空气和燃油的质量比．

汽车发动机数据表

1min内完成工作循环

2600次

93#汽油

汽缸内汽油和空气的混合密度

1.35kg/m3

排气量

1.8L

热值

4.6×107（J/kg）

发动机最大功率

75（kw）

空燃比

14：

1

当汽车以100km/h速度匀速运动时，根据表中数据求汽车发动机的效率．（计算结果保留一小数）

11．一种正在研制中的太阳能动力车如图，它上面的太阳能接收板的有效面积为S=8m2，天气晴朗、接收板正对着太阳时，每1m2面积上每1s内接收到的太阳能是1.0×103J．正常运行时：

这种车将太阳能转化成机械能的效率可达12%．求：

（1）2h内太阳能动力车接收到的太阳能是多少J？

（2）正常运行时该车的功率可达多少kW？

（3）若该车（含载重）的总质量为160kg，沿水平路面行驶时受到的阻力为总重力的，则它在水平路面上匀速行驶的速度可达多少m/s？

（运算中取g=10N/kg）

初中物理-内能利用-计算题1

参考答案与试题解析

一．解答题（共11小题）

1．（2015•内江）如图所示，是最新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72km/h的速度在一段平直的公路上匀速行驶了8km时，消耗汽油1.5L．假设燃油完全燃烧，汽油机的效率为30%，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）该汽车的输出功率为多少？

（已知：

汽油的密度为0.8×103kg/m3，汽油的热值为4.5×107J/kg）

【考点】热机的效率；功率的计算．

【专题】计算题；比热容、热机、热值；功、功率、机械效率．

【分析】

（1）根据ρ=求出消耗汽油的质量，利用Q放=mq求汽油完全燃烧放出的热量，再利用效率公式η=的变形公式W=ηQ放可求出牵引力做的功．

（2）知道前进的距离，利用求出汽车运动的时间，利用P=即可求出功率．

【解答】解：

（1）由ρ=得消耗汽油的质量为：

m=ρV=0.8×103kg/m3×1.5×10﹣3m3=1.2kg，

汽油完全燃烧放出的热量：

Q放=mq=1.2kg×4.5×107J/kg=5.4×107J；

由η=得，汽油机的有用功：

W=ηQ放=30%×5.4×107J=1.62×107J；

（2）由v=得汽车运动的时间：

t===h=400s；

汽车的输出功率：

P===4.05×104W．

答：

（1）该汽车发动机做的有用功是1.62×107J；

（2）该汽车的输出功率为4.05×104W．

【点评】本题考查了学生功、功率的公式、燃料完全燃烧放热公式的掌握和运用，明确哪些是有用能量、哪些是总能量是本题的关键，要求灵活运用所学公式．

2．（2015•河南）质量为3t的小型载重汽车，额定功率为l00kW，车上装有6t的砂石．汽车先以lOm/s的速度在平直公路上以20kW的功率匀速行驶了lOmin，消耗汽油1.2kg，然后又以额定功率用了2min的时间，将砂石从山坡底运送到50m高的坡顶施工现场．g取10N/kg．试问：

（1）1.2kg的汽油完全燃烧放出的热量为多少？

（已知汽油的热值为4.5×107J/kg）

（2）汽车在平直公路上匀速行驶时，受到的阻力为多少？

（3）汽车从坡底向坡顶运送砂石的机械效率是多少？

【考点】燃料的热值；机械效率的计算；功率计算公式的应用．

【专题】比热容、热机、热值；功、功率、机械效率．

【分析】

（1）利用燃料放热公式，求出放出的热量；

（2）先利用牵引力的功率和时间求出牵引力所做的功，再根据W=Fs求出牵引力，结合二力平衡得到阻力；

（3）先求出有用功，再利用斜面的机械效率公式求出机械效率．

【解答】解：

（1）汽油燃烧放出的热量为：

Q=mq=1.2kg×4.5×107J/kg=5.4×107J；

（2）

由P=可得