05热机效率计算题-培优提升15题-江苏省2023-2024九年级物理上学期期末突击练习(苏科版)
一、计算题
1.小明学习了热学的有关知识后,知道了水的比热容是4.2×103J/(kg·℃),他想估算自己家所用的天然气灶的效率,他在铁锅中装入3kg水,并将其放在天然气灶上从15℃加热到75℃,加热前后小明观察了天然气表(如图),上面的示数分别为:m3和m3。
(1)天然气表上标有“严禁明火查漏”的警示,请说出原因。
(2)水从15℃升高到75℃吸收了多少热量
(3)若铁锅吸收的热量不考虑,则该天然气灶烧水的效率大约是多少 (q天然气约为3.9×107J/m3)
2.泰州“垃圾分一分,城市美十分”于2021年2月1日正式实行.在一定的条件下,1t某种分类后的垃圾能“榨”出126kg燃料油,该燃料油的热值为4.0×107J/kg。求:
(1)126kg燃料油完全燃烧能放出多少焦的热量;
(2)合理利用(1)中的热量可以变废为宝,请完成以下生活应用;
①如这些热量全部被水吸收,可将多少kg的水从20℃升高到70℃;[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
②如这些热量的30%用来驱动汽车匀速行驶,汽车行驶时受到的阻力为4×103N,则汽车能运动多少m。
3.为检测某汽车发动机的工作性能,现使汽车在平直公路上从静止开始做直线运动,保持发动机输出功率恒定为6×104W,汽车行驶过程中所受阻力大小不变,其v-t图像如图所示,在第10s末开始匀速行驶,经测试,消耗5.8kg的汽油可以使汽车匀速行驶53.36km,汽油完全燃烧放出的热量40%用来驱动汽车行驶,(汽油的热值为4.6×107J/kg),在检测过程中。
(1)前10s发动机做多少功?
(2)汽车受到的阻力多大?
(3)汽车匀速行驶的速度多大?
4.小明家新买了一辆以汽油为燃料的小汽车。细心的小明发现行驶的速度不同时,耗油量不同。当小汽车以90km/h的速度匀速行驶时最省油,此时发动机的功率为25kW,发动机的效率为30%。若小汽车以最省油的速度行驶270km,求在此过程中:
(1) 汽车受到的阻力。
(2) 汽车牵引力做的功。
(3) 消耗汽油的质量(汽油的热值q汽=4.5×107J/kg)。
5.发动机的效率是汽车经济性能指标之一。某品牌汽车厂家提供一款轿车的部分出厂参数如下:①汽车在平直公路匀速行驶100km过程中速度表如图所示,该汽车百公里耗油质量为9kg;②发动机输出功率为30kW。(油的热值是)。根据以上参数计算:
(1)该汽车行驶100km的时间是多少;
(2)发动机所做的有用功;
(3)汽车发动机的效率。
6.2022年北京冬奥会成功举办,带动3亿人爱上冰雪运动。如图所示是一款雪地摩托车,该车发动机为一款单缸四冲程汽油机,它工作时效率为20%,小奥驾驶它在水平雪地上匀速直线运动时所受阻力为1000N,经过200s的风驰电掣行驶了4600m的路程。(已知汽油的热值为q=4.6×107J/kg)。求该过程中:
(1)牵引力做的功;
(2)牵引力做功的功率;
(3)需要燃烧多少千克汽油。
7.如图所示是我国自主研制的新一代喷气式大型客机C919,当发动机以1.2×105 N的推力时,C919在空中沿水平方向匀速飞行,飞行100s通过的路程为9×103 m。在这段时间里,求:
(1)发动机做了多少功?
(2)发动机的功率多大?
(3)若发动机的效率为48%(效率指发动机做的功与消耗燃油完全燃烧放出热量的比值),则消耗燃油的质量是多少(已知q燃油=4.5×107 J/kg)
8.我国自主研制的“红旗HQ3”无人驾驶汽车在某段平直公路上进行测试,汽车以18m/s的速度匀速行驶了10min,已知汽车发动机的牵引力是1000N,发动机的效率是40%,(燃油的热值为4.5×107J/kg)试求:
(1)汽车牵引力所做的功是多少?
(2)发动机消耗燃油是多少?
9.某小组同学用酒精灯给100g的水加热,经过一段时间测得水温升高了60℃、消耗了4.2g酒精。已知:水的比热容为4.2×103J/(kg ℃),酒精的热值为3×107J/kg求:
(1)此过程中水吸收的热量;
(2)此酒精灯加热的效率为多少。
10.一辆小汽车牵引力功率为20kW。若某次在高速公路上以25m/s的速度匀速行驶1h的过程中,消耗了6.4kg汽油(完全燃烧),已知汽油热值(q汽油=4.5×107J/kg),汽车做功效率的定义:汽车行驶过程中所做的有用功与汽油完全燃烧释放的热量之比。求:
(1)汽车牵引力做的功;
(2)该汽车行驶过程中所受到的阻力f;
(3)该汽车在此过程中的做功效率η。
11.有朋自远方来,烧一壶热水,拈几许茶叶,沸水冲泡,这是山东人独有的待客之道。如果用酒精炉烧水,将质量为2kg,温度为10℃的水加热至100℃(1个标准大气压下),需完全燃烧42g酒精,,q酒精=3.0×107J/kg。求:
(1)此过程中水吸收的热量是多少?
(2)42g酒精完全燃烧放出的热量?
(3)酒精炉烧水的效率是多少?
12.太阳能具有环保、可再生等优点,某品牌太阳能热水器在一天的有效照射时间内,将热水器中体积为50L、初温为15℃的水升高到55℃。[水的比热容c水 = 4.2×103 J/(kg·℃)]求:
(1)热水器中水质量m;
(2)热水器中水吸收的热量Q吸;
(3)若改用焦炭来加热这些水,需要完全燃烧多少千克焦炭?(焦炭的热值q=3×107J/kg,设焦炭放出的热量有70%被水吸收)
13.烧水时,把质量为10kg、初温为20℃的水加热到100℃,共燃烧了0.1m3天然气(假设天然气完全燃烧)。已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),天然气的热值为8.4×107J/m3.求:
(1)水吸收的热量;
(2)天然气完全燃烧放出的热量;
(3)燃气灶烧水时的效率。
14.2022年北京冬奥会运营1000多辆氢燃料电池车(如图所示),该车排放物是水,不产生任何污染物,是当前世界新能源汽车重要的发展方向,目前我国部分城市已有多批氢能源公交车投放使用。(已知c水=4.2×103J/(kg℃),q氢=1.4×108J/kg。)问:
(1)质量为1.2kg的氢燃料完全燃烧放出的热量是多少?
(2)若这些热量全部被质量为1吨、温度为15℃的水吸收,水升高的温度是多少?
(3)若这些热量恰好能供某氢能源公交车以140kW的恒定功率匀速行驶10min,则该氢能源公交车的所做的机械功和效率分别是多少?
15.某燃油车以108km/h的速度在高速公路上匀速行驶10min,消耗的汽油的质量为1.8kg。该车匀速行驶时受到的阻力f=1.2×103N,已知汽油的热值q=4.6×107J/kg。求:
(1)该燃油车牵引力所做的功WF牵
(2)汽油完全燃烧放出的热量Q放
(3)该燃油车的效率η
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.(1)天然气遇到明火易发生爆炸;(2)7.56×105J;(3)51%
【详解】解:(1)天然气遇到明火易发生爆炸(答成“被点燃”也可)。
(2)水从15℃升高到75℃吸收热量为
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×3kg×(75℃-15℃)=7.56×105J
(3)加热前后天然气用量
V=1234.605 m3-1234.567 m3=0.038 m3
天然气燃烧放出的热量为
Q放=qV =3.9×107J/m3×0.038 m3=1.482×106J
该天然气灶烧水的效率
答:(1)天然气表上标有“严禁明火查漏”的原因是天然气遇到明火易发生爆炸;
(2)水从15℃升高到75℃吸收的热量是7.56×105J;
(3)该天然气灶烧水的效率大约是51%。
2.(1)5.04×109J;(2)①2. 4 ×104kg,②3.78 ×105m
【详解】解:(1)126kg燃料油完全燃烧能放出多少焦的热量
(2)①水升高的温度
水吸收热量
水的质量
②汽车匀速行驶,汽车的牵引力
汽车对外做功
汽车匀速行驶
答:(1)126kg燃料油完全燃烧能放出5.04×109J的热量;
(2)①如这些热量全部被水吸收,可将2. 4 ×104kg的水从20℃升高到70℃;
②如这些热量的30%用来驱动汽车匀速行驶,汽车行驶时受到的阻力为4×103N,则汽车能运动3.78 ×105m。
3.(1) 6×105J;(2) 2000N;(3) 30m/s。
【详解】(1)前10s发动机做的功
W=Pt=6×104W× 10s=6×105J;
(2)5.8kg的汽油完全燃烧放出的热量
Q=mq=5.8kg×4.6×107J/kg=2.668×108J,
牵引力做的功
W1= Qη=2.668×108J×40%=1.0672×108J,
牵引力
F==2000N,
汽车在该平直的公路上匀速行驶时,汽车受到的阻力与牵引力是一对平衡力,大小相等,阻力
f=F=2000N;
(3)汽车的功率
P==Fv,
汽车匀速行驶的速度
v==30m/s。
答:(1)前10s发动机做功6×105J;
(2)汽车受到的阻力是2000N;
(3)汽车匀速行驶的速度30m/s。
4.(1)1000N;(2)2.7×108J;(3)20kg
【详解】解:(1)汽车匀速行驶,汽车受到的阻力与牵引力平衡,二者大小相等,阻力为
(2)汽车通过270km需要时间为
牵引力做的功为
(3)汽油完全燃烧放出的热量为
消耗的汽油质量为
答:(1)汽车受到的阻力为1000N;
(2)汽车牵引力做的功为;
(3)需消耗汽油20kg。
5.(1)4000s;(2)1.2×108J;(3)26.7%
【详解】解:(1)由图可知汽车的速度为,由公式可知,行驶100千米所用的时间为
(2)在一百公里内发动机做的有用功为
(3)9kg汽油完全燃烧放出的热量
发动机的效率为
答:(1)该汽车行驶100km的时间是4000s;
(2)发动机所做的有用功是1.2×108J;
(3)汽车发动机的效率是26.7%。
6.(1)4.6×106J;(2)2.3×104W;(3)0.5kg
【详解】解:(1)雪地摩托车做匀速直线运动,处于平衡状态,所受的牵引力和阻力是平衡力,牵引力为
F=f=100N
在此过程中雪地摩托车牵引力做的功为
W=Fs=1000N×4600m=4.6×106J
(2)牵引力做功的功率为
(3)汽油完全燃烧释放的热量
这段时间内消耗汽油的质量
答:(1)牵引力做的功4.6×106J;
(2)牵引力做功的功率2.3×104W;
(3)需要燃烧0.5kg汽油。
7.(1)1.08×109J;(2)1.08×107W;(3)50kg
【详解】解:(1)发动机做的功
W=Fs=1.2×105N×9×103m=1.08×109J
(2)发动机的功率
(3)燃油完全燃烧放出热量
消耗燃油的质量
答:(1)发动机做功1.08×109J;
(2)发动机的功率是1.08×107W;
(3)若发动机的效率为48%(效率指发动机做的功与消耗燃油完全燃烧放出热量的比值),则消耗燃油的质量是50kg。
8.(1)1.08×107J;(2)0.6kg
【详解】解:(1)由可得汽车行驶的距离为
汽车牵引力所做的功(有用功)为
(2)由 得燃油完全燃烧放出的热量
由得发动机消耗燃油的质量
答:(1)汽车牵引力所做的功是1.08×107J;
(2)发动机消耗燃油是0.6kg。
9.(1)2.52×104J;(2)20%
【详解】解:(1)水的质量
水吸收的热量
(2)酒精完全燃烧产生的热量
酒精灯烧水时的热效率
答:(1)此过程中水吸收的热量是2.52×104J;
(2)酒精灯烧水时的热效率是20%。
10.(1)7.2×107J;(2)800N;(3)25%
【详解】解:(1)由可得,汽车牵引力做的功
W=Pt=20×103W×3600s=7.2×107J
(2)由
可得,汽车的牵引力
因汽车匀速行驶时处于平衡状态,受到的阻力和牵引力是一对平衡力,所以该汽车行驶过程中所受到的阻力
f=F=800N
(3)汽车在此过程中消耗汽油完全燃烧释放的热量
Q放=mq汽油=6.4kg×4.5×107J/kg=2.88×108J
则该汽车在此过程中的做功效率
答:(1)汽车牵引力做的功为7.2×107J;
(2)该汽车行驶过程中所受到的阻力为800N;
(3)该汽车在此过程中的做功效率为25%。
11.(1)7.56×105J;(2)3.26×106J;(3)60%
【详解】解:(1)将质量为2kg,温度为10℃的水加热至100℃时
(2)完全燃烧42g酒精放出的热量
(3)酒精炉烧水的效率
答:(1)烧水过程中,水吸收的热量是7.56×105J;
(2)完全燃烧42g酒精放出的热量是1.26×106J;
(3)酒精炉烧水的效率是60%。
12.(1)50kg;(2)8.4×106J;(3)0.4kg
【详解】解:(1)热水器中水的体积
V=50L=50dm3=0.05m3
由密度公式可得热水器中水质量
m=ρV=1.0×103kg/m3×0.05m3=50kg
(2)热水器中水吸收的热量
Q吸=c水m(t﹣t0)=4.2×103J/(kg·℃)×50kg×(55℃﹣15℃)=8.4×106J
(3)由可得,焦炭完全燃烧释放的热量
由Q放=mq可得,需要完全燃烧焦炭的质量
答:(1)热水器中水质量为50kg;
(2)热水器中水吸收的热量为8.4×106J;
(3)若改用焦炭来加热这些水,需要完全燃烧0.4kg的焦炭。
13.(1)3.36×106J;(2)8.4×106J;(3)40%
【详解】解:(1)水吸收的热量
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×10kg×(100℃-20℃)=3.36×106J
(2)天然气完全燃烧放出的热量
Q放=Vq=0.1m3×8.4×107J/m3=8.4×106J
(3)燃气灶烧水时的效率
答:(1)水吸收的热量是3.36×106J;
(2)天然气完全燃烧放出的热量是8.4×106J;
(3)燃气灶烧水时的效率是40%。
14.(1);(2)40℃;(3),50%
【详解】解:(1)1.2kg的氢燃料完全燃烧放出的热量
(2)水吸收的热量
水升高的温度
(3)公交车做功
公交车的效率
答:(1)1.2kg的氢燃料完全燃烧放出的热量是;
(2)水升高的温度是40℃;
(3)该氢能源公交车所做的机械功为,机械效率是50%。
15.(1);(2);(3)
【详解】解:(1)该车匀速行驶时,根据二力平衡,牵引力等于阻力,即
匀速行驶10min的路程为
燃油车牵引力所做的功
(2)汽油完全燃烧放出的热量
(3)该燃油车的效率
答:(1)该燃油车牵引力所做的功为;
(2)汽油完全燃烧放出的热量为;
(3)该燃油车的效率为。
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