专题06 机械能与化学能转化的效率计算问题 -【常考必刷】 2022中考物理常考计算题之经典模型培优练习

专题06 机械能与化学能的转化模型 1．“运20”是我国自主研发的大型运输机，它的发动机是一种热机，通过航空煤油在气室中燃烧，从喷口向后高速喷出气体，使发动机获得向前的推力，若“运20”在高空中飞行时，在恒定的水平推力F作用下，以200m/s的速度沿水平方向匀速航行1h，需要燃烧航空煤油4800kg，已知飞机发动机提供的机械功率是3.2×107W，航空煤油的热值为q＝4.0×107J/kg。则在这1h内： （1）航空煤油完全燃烧放出的热量是多少？ （2）该发动机的热机效率是多大？ 【答案】（1）1.92×1011J；（2）60% 【详解】 解（1）由题干已知消耗航空煤油的质量为4800kg，航空煤油的热值为4.0×107J/kg，则航空煤油完全燃烧放出的热量是为 Q放＝mq＝4800kg×4.0×107J/kg＝1.92×1011J （2）飞机发动机所做的有用功为 W＝Pt＝3.2×107W×1×3600s＝1.152×1011J 该发动机的热机效率为 答：（1）航空煤油完全燃烧放出的热量是1.92×1011J； （2）该发动机的热机效率是60%。 2．随着重视环境，新能源车开始普及。某品牌纯电动汽车续航里程约为500km，电池容量为。普通家用充电桩充电功率为7kW。另一品牌燃油车油箱容积为80L，匀速行驶时能提供的牵引力大约是2000N，加满一箱汽油大约能匀速行驶400km。 （1）若使用普通家用充电桩，给上述纯电动汽车充满一次电需要多长时间？ （2）上述燃油车加满一箱油，油的质量是多少？（汽油密度取0.7×103kg/m3） （3）上述燃油车一箱汽油完全燃烧能释放多少热量？（汽油的热值取4.5×107J/kg） （4）上述燃油车的热机效率大约是多少？（小数点后保留1位小数） 【答案】（1）；（2）；（3）；（4） 【详解】 解：（1）根据可得，使用普通家用充电桩，给上述纯电动汽车充满一次电需要的时间 （2）燃油车加满一箱油，油的质量是 （3）油车一箱汽油完全燃烧能释放的热量 （4）燃油车烧完一箱油做的有用功 燃油车的热机效率大约是 答：（1）使用普通家用充电桩，给纯电汽车充满一次电需要； （2）上述燃油车加满一箱油，油的质量是； （3）上述燃油车一箱汽油完全燃烧能释放的热量为； （4）上述燃油车的热机效率大约是。 3．新能源汽车取代传统燃油汽车已是发展趋势。某品牌纯电汽车续航里程约为500km，电池容量为76kW·h。普通家用充电桩充电功率为8kW。同类型号的燃油车油箱容积为60L，匀速行驶时能提供的牵引力大约是500N，加满一箱汽油能匀速行驶800km。（汽油密度取0.7×103kg/m3，汽油的热值为4.5×107J/kg） （1）若使用普通家用充电桩，给上述纯电汽车充满一次电需要多长时间？ （2）上述燃油车的热机效率大约是多少？ （3）计算两种汽车的百公里能耗，并说明能耗不同的主要原因。 【答案】（1）9.5h；（2）21.2%；（3）纯电汽车百公里能耗5.472×107J、燃油车百公里能耗2.3625×108J，电动汽车的效率高于燃油汽车 【详解】 解：（1）纯电汽车充满一次电需要的时间为 （2）燃油车加满一箱油的质量 m=ρV=0.7×103kg/m3×60×10-3m3=42kg 一箱汽油完全燃烧释放的热量 Q放=mq=42kg×4.5×107J/kg=1.89×109J 消耗一箱汽油燃油车做的功 W=Fs=500N×800×103m=4×108J 燃油车的热机效率 （3）纯电汽车百公里能耗 燃油车百公里能耗 能耗不同的主要原因是电动汽车的效率高于燃油汽车。 答：（1）若使用普通家用充电桩，给上述纯电汽车充满一次电需要9.5h； （2）上述燃油车的热机效率大约是21.2%； （3）纯电汽车百公里能耗5.472×107J、燃油车百公里能耗2.3625×108J，电动汽车的效率高于燃油汽车。 4．如图所示为某种型号的多功能洒水车，它空载时的质量为3t，配备了一个内深为1m的大容量水箱，底部有一个面积为0.003m2的放水孔。若多功能洒水车在水平地面上匀速行驶时受到的阻力恒为总重的0.08倍，某次该车满载（装满）后由静止开始在水平面上启动，在启动（加速）过程中，发动机消耗100g柴油。测得汽车牵引力的功率及其瞬时速度随时间的变化情况分别如图甲和图乙所示。已知g=10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3，q柴油=4.0×107J/kg，燃油完全燃烧。求： （1）该洒水车满载时，若用质量不计的小钢片从外部堵住放水孔，则需对小钢片施加的外力至少是多少N？ （2）该洒水车在启动（加速）过程中热机效率是多少？ （3）该洒水车水箱的容积是多少m3？ 【答案】（1）30N；（2）45%；（3）7m3 【详解】