第十章《机械能、内能及其转化》热机效率计算专题训练 2023-2024学年北师大版九年级全册

第十章《机械能、内能及其转化》热机效率计算专题训练 1．图示的柴油高空作业车经常用来进行路灯维修、外墙维护、广告牌悬挂等作业，该高空作业车在最大安全工作载荷时总重3×104N，其与地面的总接触面积为0.2m2。某次该作业车将总质量为100kg的维修人员和材料送到12m的高空处进行作业，用时40s。（g取10N/kg，柴油的热值取4.0×107J/kg） （1）该作业车以最大安全载荷静止在水平地面上时，对地面的压强是多少？ （2）该作业车在输送过程中克服维修人员和材料的重力做功的功率是多少？ （3）若该高空作业车在输送过程中消耗了0.004kg柴油，热机效率为30%，则作业车在该过程中输出的机械能是多少？ 2．今年“五一”期间，爸爸开车带着小刚去旅游，汽车（包括车上的人和物品）质量为1.6×103kg，静止时轮胎与地面接触的总面积为0.2m2，汽车以72km/h的速度在一段平直公路上匀速行驶23s，所受的平均阻力是汽车总重的0.05倍，汽车发动机的效率为25%，汽油的热值是4.6×107J/kg。 （1）汽车静止时对地面的压强？ （2）汽车在这段平直公路上行驶的过程中牵引力做了多少功？ （3）汽车在这段平直公路上消耗汽油多少千克？ 3．某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在6min内完全燃烧了2kg的煤，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），煤的热值约为3×107J/kg。求： （1）煤完全燃烧产生的热量； （2）经过6min时间加热，水所吸收的热量； （3）煤炉烧水时的热效率。 4．根据《中国传统燃油车退出时间表研究》报告显示，综合中国汽车产业发展趋势和排放目标，预计有望在2050年以前实现全面取消燃油汽车，如图是某型号的燃油汽车，其整车质量2000kg，当该汽车静止在水平地面上时，车轮与地面的总接触面积为80cm2，最高车速200km/h，综合油耗每百公里9L汽油，已知汽油热值为q汽油＝4.6×107J/kg，汽油密度为ρ汽油＝0.7×103kg/m3，水的比热容为c水＝4.2×103J/（kg•℃），g取10N/kg。 （1）某次测试过程中，该汽车以最高速度行驶20公里，所用时间是多少分钟？ （2）该汽车静止在水平地面上时对地面的压强是多少？ （3）该汽车每百公里消耗的汽油完全燃烧放出的热量，能使质量为多少千克的水温度升高23℃？不计热量损失。 5．图示是李华家新装的天然气热水器，其铭牌如表所示。国家规定能效等级为2级的热水器，其热效率值不低于88%。李华想通过洗澡来估测一下这款燃气热水器的能效等级是否达标，于是他将燃气热水器的温度设定在40℃（即水从热水器流出的温度），他家所用的花洒出水量为6kg/min，洗澡用时15min，洗澡前后查看燃气表上显示的余气量分别为165.5m3和165.3m3。已知进入热水器的冷水温度为5℃[水的比热容。c＝4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值q＝7.0×107J/m3]，求： （1）求消耗的天然气完全燃烧放出的热量。 （2）该款热水器的额定产热水能力是指每分钟最多让6kg的水升高50℃。当水的初温和花洒出水量与李华测试时相同，求从热水器中流出的水能达到的最高温度。 （3）通过计算判定该款热水器能效等级是否达标。 型号 JSQ25﹣HT1pro 气源 天然气 额定产热水 6kg/min（Δt＝50℃） 能效等级 2级 6．2022年2月27日，伴随着一阵巨响，长征八号遥二运载火箭搭载着22颗商业卫星，在西昌卫星发射中心文昌航天发射场一飞冲天，创造了我国单次发射卫星数量最多的纪录。长征八号遥二运载火箭采用无毒无污染以液氢/液氧为推进剂。[已知c水＝4.2×103J/（kg•℃），q液氢按1.68×108J/kg计算] 求：（1）若要获得6.72×10⁸J的热量，完全燃烧液态氢为多少kg？ （2）若上述这些热量的一部分被水吸收，水的质量为2.56×103kg，水的温度升高50℃，热效率是多少？ （3）若某氢能源公交车以140kW的恒定功率做匀速直线行驶，（1）中的这些热量和公交车所做的功相等，能让该公交车匀速行驶多长时间？ 7．随着人们生活水平的逐渐提高，小轿车已经走进了千家万户。前不久，小明家也新买回来了一辆小汽车，好奇的小明找出了小汽车如表列出的有关数据： 小汽车的质量1200kg 小汽车的额定功率2.5×104W 汽油的密度0.7×103kg/m3 100km耗油量8L 求：（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。8kg水在冷却系统中温度升高50℃，所吸收的热量是多少？ （2）汽车以额定功率在水平路面上以车速100km/h匀速行驶100km，汽