力电热学综合比热容热值能量机车运动专题.docx
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力电热学综合比热容热值能量机车运动专题
力、电、热学综合（比热容、热值、能量、机车、运动）
（一）机车
11、一辆汽油和电力混合动力轿车，仅凭汽油动力在平直公路上以v1=90km/h匀速行驶时，输出功率P=50kW．当驾驶员看到前方55m处有超速违章拍照装置（限速70km/h）时，在保持输出功率不变的情况下，立即启动充电装置给电池充电，达到使轿车减速的目的，轿车行驶3s后，速度减为v2=70km/h，在这一段时间内，轿车的平均速度为v=72km/h，发动机输出功率的80%用于充电，充电效率为50%．轿车在上述过程中所受阻力保持不变．
（1）求轿车所受阻力的大小；
（2）通过计算判断轿车是否会因为超速而被拍照；
（3）若将上述过程充电所获电能全部用来维持90km/h匀速行驶，求轿车行驶距离．
12、电动自行车已成为大众化的一种交通工具,小乔对家里的电动自行车进行了测试,他骑车在平直的路面上由静止开始运动,获得如图7所示的速度v和牵引力F随时间t变化的关系图像。
已知匀速行驶时,电动机输入电压48V,输入电流5A,由图可知,7～12s电动自行车受到的摩擦力为N;电动自行车匀速行驶时,电能转化为机械能的效率为%。
1、电动自行车因为具有轻便、快捷和环保等优点备受大家喜爱，下表是某电动自行车的相关数据。
若骑车人的质量是60kg，在10min内连续行驶3km，根据相关信息求：
（1）在行驶过程中，车对地面的压强是多大（g取10N/kg）
（2）该电动自行车的输出功率（3）电动自行车电动机中的电流
8．如图所示的电动观光车，有关技术参数如下表
空车质量
1180kg
电动机额定功率
4kW
满栽乘员
11人
电动机额定电压
48V
满载时轮胎与地接触面积
4×250cm2
最大车速
45km／h
电动机效率
80%
平路续驶里程
≤80km
根据技术参数，求解下列问题：
（g取10N／kg）
（1）设乘员质量均为60kg，求满载时车对水平路面的压强？
（2）电动机以额定功率工作半小时消耗多少电能？
电动机对外做了多少功？
若这一过程中，观光车以36km／h的速度沿水平路面匀速行驶，求车在行驶过程中受到的阻力？
27．（7分）有一种配有风力发电机和太阳能电池板的LED路灯，路灯的额定功率为50W．吹向风力发电机叶片上的风功率与风速之间的关系如下表所示，风能转化为电能的效率为5%，太阳能电池将光能转化为电能的效率为20%．
风速（m/s）
2
4
6
8
10
12
16
风功率（W）
15
125
420
1000
2000
3375
8000
（1）无风的晴天，光照4h，太阳能电池板产生的电能可使路灯正常工作8h，则路灯消耗的电能是多少kW•h？
太阳能电池接收的太阳光辐射功率为多少？
（2）在有风的晴天（风速为8m/s），经2h的光照和风吹，产生的电能可使LED路灯正常工作多少小时？
．我国自主研制的某型新一代战斗机，它具备超音速巡航、电磁隐身、超机动性、超视距攻击等优异性能，该飞机最大起飞质量为37t，最大飞行高度达20000m，最大航行速度达2.5倍声速（合3060km/h），最大载油量为10t，飞机航行时所受阻力的大小与速度的关系见下表：
速度v/（m/s）
100
200
300
400
500
阻力f/N
0.3×104
1.2×104
2.7×104
4.8×104
7.5×104
已知飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是40%，飞机使用的航空燃油的热值为5×107J/kg。
求：
（1）飞机发动机完全燃烧10t燃油获得的能量是多少焦？
（2）当飞机以400m/s的速度巡航时，飞机发动机的输出功率是多少千瓦？
（3）若在飞机油箱中加满燃油，并且以500m/s的速度巡航时，飞机的最大航程约是多少千米？
21．汽油机一个工作循环有4个冲程，如图所示汽油机处于▲冲程；某型号小汽车油箱容积为50L。
已知汽油密度为0.7×103㎏/m3，热值为4.6×107J/㎏.
（1）油箱装满汽油质量为▲㎏，
（2）当汽车以30m/s的速度在高速公路上匀速直线行驶时受到的阻力为1050N，此时牵引力的功率为▲W；（3）若该车效率为30%，加满一箱汽油，以上述速度最多可以直线行驶的距离为▲km。
26．（2分）（2013•雅安）电动自行车已成为大众化的一种交通工具，小乔对家里的电动自行车进行了测试，他骑车在平直的路面上由静止开始运动，获得如图所示的速度v和牵引力F随时间t变化的关系图象．已知匀速行驶时，电动机输入电压48V，输入电流5A，由图可知，7～12s电动自行车受到的摩擦力为 35 N；电动自行车匀速行驶时，电能转化为机械能的效率为 87.5 %．
26.（6分）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.若小汽车行驶的距离为92km，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）匀速行驶时，所受阻力；
（2）发动机所做的功；（3）消耗汽油的质量．
β
第20题
第21题
20．（9分）（2013•梅州）如图甲所示是某生产流水线的产品输送计数装置示意图．其中S为激光源；R2为保护电阻；R1为光敏电阻，每当产品从传送带上通过S与R1之间时，射向光敏电阻的光线会被产品挡住，R1阻值变大，现让水平传送带匀速前进，输送边长为0.1m、质量为0.6kg的正方体产品，光敏电阻两端的电压随时间变化的图象如图乙所示．
（1）求此产品对传送带的压强（g取10N/kg）；
（2）从图中读出每一产品受到激光照射的时间，并求出产品的运动速度；
（3）已知电源电压恒为6V，保护电阻R2的阻值为40Ω，求传送带输送产品过程中光敏电阻1h消耗的电能．
7（13雅安）26．（2分）电动自行车已成为大众化的一种交通工具，小乔对家里的电动自行车进行了测试，他骑车在平直的路面上由静止开始运动，获得如图所示的速度v和牵引力F随时间t变化的关系图象．已知匀速行驶时，电动机输入电压48V，输入电流5A，由图可知，7～12s电动自行车受到的摩擦力为 35 N；电动自行车匀速行驶时，电能转化为机械能的效率为 87.5 %．
21、太阳能电动车，它由太阳能电池提供动力，如图是它的电路简化图，光能转化为电能
储存在太阳能电池中，提供电动机转动需要的动力，可通过改变调速电阻来调节电动机转速．已知太阳能电池电压为600V．请回答以下问题：
（1）当调速电阻的滑片P在最右端时，调速电阻接入电路的阻值为10Ω，闭合开关S，电压表示数为500V，此时电动机的电功率是多少？
（2）当调速电阻的滑片P滑到最左端时，电动机电功率达到18kW，此时电流表示数多大？
（3）1min电动机消耗的电能是多少？
（7分）一辆汽油和电力混合动力轿车，仅凭汽油动力在平直公路上以v1=90km/h匀速行驶时，输出功率P=50kW．当驾驶员看到前方55m处有超速违章拍照装置（限速70km/h）时，在保持输出功率不变的情况下，立即启动充电装置给电池充电，达到使轿车减速的目的，轿车行驶3s后，速度减为v2=70km/h，在这一段时间内，轿车的平均速度为v=72km/h，发动机输出功率的80%用于充电，充电效率为50%．轿车在上述过程中所受阻力保持不变．
（1）求轿车所受阻力的大小；
（2）通过计算判断轿车是否会因为超速而被拍照；
（3）若将上述过程充电所获电能全部用来维持90km/h匀速行驶，求轿车行驶距离．
28.（7分）
电动自行车给人们出行带来了很大的方便，同时具有对环境污染小，节约能源等优点，是人们短途出行较喜爱交通工具之一。
右图
是某品牌电动车，它最大运行速度可达36Km/h，额定电压36V，电动机额定功率200W，最大输出电流10A，净重20Kg，最大载重量100Kg，电池容量“20Ah”。
（1）电动自行车行驶时电动机将电能转化为______能和少量的能。
（2）若车胎与地面的接触面积为20cm2，当电动车最大载重量时对地面的压强是多少？
（3）若质量为40Kg的小明骑着电动车在水平地面上行驶时，电机刚好以额定功率和最大车速行驶，摩擦阻力为总重的1/60，且电源电压恒定不变，则电动车的效率是多大？
此电动车在这样路面上的能行驶的最大
路程是多少？
30．娄新高速已于2012年12月16日正式通车，娄底西出口有100盏风光互补路灯成了一道靓丽的风景，如下图。
风光互补路灯系统同时安装了风力发电机和太阳能电池板，有风时通过风力发电机发电，有阳光时通过太阳能电池板发电，并将电能储存至蓄电池中。
为了节能该路灯采用LED灯照明。
下表为某型号风光互补路灯系统的部分技术参数，其中光电转化效率是指太阳能电池板将光能转化为电能的效率，蓄电池容量是指蓄电池放电电流与放电总时间的乘积，最大输出功率是指风速达到最大限制风速时风力发电机的输出功率。
太阳能电池板
风力发电机
蓄电池
LED灯
电池板的总面积
0.5m2
最大限制风速
12.0m/s
电池容量
150Ah
额定电压
24V
光电转化效率
20%
最大输出功率
400W
额定电压
12V
额定功率
60W
（1）能源的种类繁多，太阳能和风能都属于。
（2分）
A．不可再生能源B.可再生能源C.化石能源D.二次能源
（2）风力发电机利用风力发电时，是将能转化为电能。
（2分）
（3）该型号LED灯正常工作时的电流为多少？
（2分）
（4）当太阳光照射到电池板表面处每平方米的功率为1000W时，太阳能电池板的输出功率为多少？
（2分）
（5）这100盏该型号风光互补路灯，每天正常工作10h，一个月消耗多少电能？
如果用火力发电供电，则一个月需要消耗煤炭多少kg?
（已知火力发电时，发1度电需煤400g，一个月以30天计）
热、力、电综合
2、如图是我国西部某地区风力发电的外景。
该地区空气密度为1.3㎏/m3，一台风车的轮叶转动时可以形成面积为100m2的圆面。
下表给出了在不同风速下一台风车获得的能量。
平均风速（m/s）
5
10
15
20
25
30
1s内获得的能量（×104J）
4
8
12
16
20
24
（1）若某时间内风速为10m/s，一台风车工作1小时所产生的电能供10只“220V100W”灯泡正常工作8h，求这台风车发电的效率。
（2）若此地年平均风速为15m/s，100台这样的风车一年（工作时间按4000h计算）获得的风能相当于完全燃烧多少千克煤？
（煤的热值为3×107J/㎏）
（3）若风速为10m/s，则1min内有多少千克的空气流冲击风车轮叶转动形成的圆面？
21．（6分）空气能热水器是通过吸收空气中的
热量来制造热水的“热量搬运”装置．其工作原理是：
空气能热水器在工作时，吸收空气中的能量为Q，消耗的电能为W，通过热交换使水吸收的热量为Q吸，即
Q吸＝Q＋W，所以它的热效率（的值）可以达到300%～500%．已知某型号空气能热水器的热效率是400%，电功率为1400W，当用此热水器将100kg的水从15℃
加热到55℃时[水的比热容为4．2×103J/（kg·℃），干木柴的
热值为1．2×107J/kg]．求：
（1）水吸收的热量；
（2）水吸收的热量相当于完全燃烧多少
千克的干木柴所放出的热量；
（3）空气能热水器完成上述加热过程所用的时间．
28．（6分）电动自行车是倍受人们青睐
的一种交通工具．电动骑行时，蓄电池对车上电动机供电，电动机为车提供动力．下表是某型号电动自行车主要技术参数．
⑴行驶过程中每个轮胎与地面的接触面积为50cm2，当一个质量为50Kg的中学生骑着该电动自行车在平直的公路上行驶时，地面受到的压强是多大？
（取g=10N/kg）
⑵若蓄电池储存能量的80%用于电动自行车行驶克服阻力做功，电动自行车在平直公路上匀速行驶时受到的平均阻力为40N，蓄电池充满一次电最多能连续电动行驶多远？
⑶从环保的角度，与摩托车相比，电动自行车有什么优缺点？
（各举一条）
21.在新农村建设中很多楼房顶上装有如图20所示的太阳能热水器，图21是内部水箱的结构示意图。
Sl是自动温控开关，当水温低于20℃时闭合，辅助加热电阻R开始加热；当水温高60℃时断开，辅助加热电阻R停止加热。
A、B是水箱中两个相同的实心圆柱体，密度为1.8×103kg／m3，悬挂在水箱顶部的压力传感开关S2上。
当S2受到竖直向下的拉力达到16N时闭合，电动水泵M开始向水箱注水；当拉力小于等于10N时，S2断开，电动水泵M停止注水。
取g=10N／kg。
求：
（1）若水箱内有100kg的水，夜晚在辅助加热系统作用下，水温升高了20℃，水吸收的热量。
[C水=4.2×103J／（kg·℃）]
（2）A、B的体积均为500cm3，A、B的总重力。
（3）正常情况下水箱中的水面最高时，A受到的浮力。
（开关S2下的细绳和A、B间的细绳质量与体积均忽略不计。
）
25．（6分）电动自行车已成为大众化的一种便捷交通工具。
（1）电动车的制造使用到多
种材料。
部分材料的技术指标如下表所示，假如让你设计制造电动车车架，你会选择表中的▲材料，理由是▲。
材料种类
密度/kg·m-3
强度
碳纤维
1.6×103
强
铝合金
3.0
×103
较弱
铁合金
4.5×103
较强
锰钢
7.9×103
强
（2）若电动车质量为150kg，车轮与地面的总接触面积是300cm2，则车对地面的压力和压强分别是多大?
（g取10N/kg）
（3）电动车在水平路面上以6m/s的速度作匀速直线运动，若电动车的输出功率恒为480W，在行驶过程中消耗的电能有75%转化成机械能，此时车受到地面的摩擦力多大？
（不计空气阻力）
29．（8分）人们在使用电动自行车时经常遇到的问题是：
一次性充满电后行驶不能达到说明书上的里程数．为探明原因,小明用家里的电动自行车进行了测试．他骑车在平直的路面上由静止开始运动，获得如图所示的速度和牵引力随时间变化的关系
图像
负重（kg）
60
80
100
120
140
一次充电连续行驶里程（km）
20
16.7
14.3
12.5
11.1
（1）由图可知该电动自行车的运动特点是▲．0-2s它受到的摩擦力为▲N．电动自行车匀速行驶100m克服摩擦力做功是▲J．
（2）小明又在不同负重情况下沿同一路面进行了测试，得到了一次充满电的最大行驶里程如上表，由此可以看出负重与最大行驶里程关系是▲．你认为产生这种现象的原因是▲．
（3）电动机是电动自行车上提供动力的装置，其工作原理是▲．
（4）测试过程中，小明还发现随着刹车、启动的次数增加，其能量转化趋势如图所示，通过分析可知（▲）
A．电能利用效率增大,里程增大
B．电能利用效率降低,里程增大
C．电能利用效率增大,里程减小D．电能利用效率降低,里程减小
（5）除了以上的两个原因外，你认为还有哪些因素会影响电动自行车最大行驶里程
▲（写出一条）．
30．（4分）地铁可以缓解城市公交运输压力，某学校综合实践活动小组的同学们收集到地铁机车和公交汽车在某段运行区间内的相关数据如下：
××型号
地铁机车
地铁电力机车
功率106W
平均速度
60km/h
牵引力
5×104 N
额定载客量
500人
××型号
公交汽车
燃油热值
4×107J/kg
平均速度
15km/h
牵引力
3000N
额定载客量
40人
（1）甲、乙两地铁站相距1.8km，地铁运行需要多长时间？
消耗多少电能？
（2）公交汽车每千米消耗燃油0.3kg，行驶1.8km路程所消耗的燃油完全燃烧放出多少热量？
公交汽车的效率是多少？
29．（8分）人们在使用电动自行车时经常遇到的问题是：
一次性充满电后行驶不能达到说明书上的里程数．为探明原因,小明用家里的电动自行车进行了测试．他骑车在平直的路面上由静止开始运动，获得如图所示的速度和牵引力随时间变化的关系
图像
负重（kg）
60
80
100
120
140
一次充电连续行驶里程（km）
20
16.7
14.3
12.5
11.1
（1）由图可知该电动自行车的运动特点是▲．0-2s它受到的摩擦力为▲N．电动自行车匀速行驶100m克服摩擦力做功是▲J．
（2）小明又在不同负重情况下沿同一路面进行了测试，得到了一次充满电的最大行驶里程如上表，由此可以看出负重与最大行驶里程关系是▲．你认为产生这种现象的原因是▲．
（3）电动机是电动自行车上提供动力的装置，其工作原理是▲．
（4）测试过程中，小明还发现随着刹车、启动的次数增加，其能量转化趋势如图所示，通过分析可知（▲）
A．电能利用效率增大,里程增大
B．电能利用效率降低,里程增大
C．电能利用效率增大,里程减小D．电能利用效率降低,里程减小
（5）除了以上的两个原因外，你认为还有哪些因素会影响电动自行车最大行驶里程
▲（写出一条）．
19．质量为80kg的运动员在某次训练中排汗0.7g，假如汗水均从身上蒸发掉而不没有流掉，这将导致运动员的体温约℃，内能改变了J．人体主要万分是水，可认为人的比热容和水的相等，每千克汗水汽化所要吸收的热量为2.4×106J．
27．（7分）一辆汽油和电力混合轿车，仅凭汽油动力在平直公路上以v1=90km/h匀速行驶时，输出功率P=50kW．当驾驶员
看到前方55m处有超速违章拍照装置（限速70km/h）时，在保持输出功率不变的情况下，立即启动充电装置给电池充电，达到使轿车减速的目的，轿车行驶3s后，速度减为v2=70km/h，在这一段时间内，轿车的平均速度v=72km/h，发动机输出功率的80%用于充电，充电效率为50%．轿车在上述过程中所受的阻力保持不变．
⑴求轿车所受阻力的大小；
⑵通过计算判断轿车是否会因为超速而被拍照；
⑶若将上述过程充电所获得的电能全部用来维持90km/h匀
速行驶，求轿车行驶距离．
图7
图6
12、电动自行车已成为大众化的一种交通工具,小乔对家里的电动自行车进行了测试,他骑车在平直的路面上由静止开始运动,获得如图7所示的速度v和牵引力F随时间t变化的关系图像。
已知匀速行驶时,电动机输入电压48V,输入电流5A,由图可知,7～12s电动自行车受到的摩擦力为N;电动自行车匀速行驶时,电能转化为机械能的效率为%。
26．一种全新的压缩燃烧原理，可使汽油发动机的效率达60%，所谓发动机效率是指发动机牵引汽车前进所需能量与汽油完全燃烧产生内能的比值．当前汽油发动机的最高效率是30%．假期小明全家驾车去某地旅游，在高速公路上匀速行驶225km，所用时间是2.5h，消耗汽油20L（汽油完全燃烧），汽车发动机在这段时间内产生牵引力的功率为20kW．求：
⑴该汽车行驶过程的牵引力是多大？
⑵该汽车发动机的效率是多少？
（已知ρ汽油=0.8×103kg/m3，q汽油=4.5×107J/kg）
⑶假如小明家的汽车采用了全新的压缩燃烧原理，效率达60%，则20L汽油可以让该车以同样的功率和速度行驶多长的距离？
7、目前很多城市已经使用了风光互补路灯系统如图20所示，它具备了风能和太阳能产品的双重优点：
该系统既可以通过太阳能电池组独立发电并储存在蓄电池，也可以通过风力发电机独立发电并储存在蓄电池；在风、光都具备时可以同时发电。
某种型号的风光互补路灯技术参数如下：
风力发电
额定功率
风力发电
额定风速
风力发电机启动风速
路灯额定电压
路灯额定功率
太阳能电池板平均输出功率
260W
8m/s
3m/s
24V
60W
100W
（1）假设路灯每晚工作10h，求路灯正常工作时的电流和每晚消耗的电能。
（2）如果太阳光照射到地面时的辐射功率为800J/（s.m2）（1s辐射在每1m2上的光能为800J），若太阳能电池板的面积为1.25m2，太阳能电池光电转换效率为多大？
（3）在平均风速为8m/s的晚上，风力发电机除了保障路灯正常工作外，同时还给蓄电池充电，如果风力发电机一晚上工作时间为8h，则在这段时间内蓄电池储存电能是多少KW.h？
（4）已知风力发电机的输出电功率P与风速v的平方成正比。
我市沿海风速不低于5m/s的时间每年不少于4000h，试估算这台风光互补路灯系统利用风能的最小年发电量是多少KW.h？
∙空气能热水器是通过吸收空气中的
热量来制造热水的“热量搬运”装置。
其工作原理是：
空气能热水器在工作时，吸收空气中的能量为Q，消耗的电能为W，通过热交换使水吸收的热量为Q吸，即Q吸＝Q＋W，所以它的热效率（的值）可以达到300%～500%。
已知某型号空气能热水器的热效率是400%，电功率为1400W，当用此热水器将100kg的水从15℃
加热到55℃时[水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），干木柴的
热值为1.2×107J/（kg·℃）]。
求：
（1）水吸收的热量；
（2）水吸收的热量相当于完全燃烧多少
千克的干木柴所放出的热量；
（3）空气能热水器完成上述加热过程所用的时间。
23
．（10分）阅读短文，解答问题．
如图甲所示是我国第一艘太阳能混合动力游船“尚德国盛号”。
其最具特色的太阳翼采用高效晶硅异型太阳能电池板拼装而成，整艘船最多可容纳170位旅客，排水量为60吨．“尚德国盛号”驾驶室里有—个GPS（全球卫星定位系统）接收器装置，全船照明均采用节能型灯泡及LED灯，大大降低能源损耗，“尚德国盛号”年发电量可达1.7×104kW·h，相当于每年节约标准煤约6.2×103kg，每年可减少二氧化碳排放量约15.7t．
（1）卫星通过发射_______向GPS接收器传送信息．
（2）如果该船满载乘客从东海驶入黄浦江，游船所受到的浮力将________，船体排开水的体积将______（选填“减小”、“增大”或“不变”）．（已知ρ海水>ρ江水）．
（3）太阳能是_______（选填“可再生”或“不可再生”）能源、清洁无污染；LED灯可以将电能直接转化为光能，小明对LED灯很感兴趣，拆开了自己新买的LED节能手电筒，发现灯头里有2只相同规格的LED灯泡。
请你帮小明判断一下2只LED灯泡是怎样连接的，写出判断方法。
。
（4）某次运行中游船以300kW的恒定功率启动并保持该恒定功率沿直线运行，
行驶过程中所受阻力不变，速度由零逐渐增大至最大值而保持匀速直线运动．运动过程中牵引力F与速度的倒数（1/v）的关系图线如图乙中的实线所示，则游船运动的最大速度为
_______m／s，游船运行过程中所受阻力为_________N.
（5）若仅采用标准煤给“尚德国盛号”提供电能，为使其仍达到现行的年发电量，求完全燃烧标准煤产生的内能转化
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