2024年中考物理复习10招极速提分法---第3招 热机的计算——公式法

第3招 热机的计算——公式法 人教版 九年级全 例 典 例 剖 析 飞机的发动机是一种热机，通过燃烧航空煤油，从喷口向后高速喷出气体，使飞机获得向前的推力。高空中某飞机获得1.6×105 N的水平推力，以600 km/h的速度沿水平方向匀速航行1 h，需要完全燃烧热值为4×107 J/kg的航空煤油4 000 kg。求1 h内： (1)飞机的航程。 (2)发动机所做的功。 解：飞机的航程s＝vt＝600 km/h×1 h＝600 km。 发动机所做的功W＝Fs＝1.6×105 N×600×103 m＝9.6×1010 J。 (3)航空煤油完全燃烧放出的热量。 (4)发动机的效率。 解：航空煤油完全燃烧放出的热量Q放＝qm＝4×107 J/kg×4 000 kg＝1.6×1011 J。 训练角度 1 热机做功的计算 分 类 训 练 1．绿色办赛，低碳冬奥。北京冬奥会氢燃料新能源汽车吸引了全球观众的目光。氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是21世纪最理想的能源，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)、q氢＝1.4×108 J/kg，求： (1)质量为0.3 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量。 解：0.3 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量Q放＝ m氢q氢＝0.3 kg×1.4×108 J/kg＝4.2×107 J。 (2)若这些热量全部被质量为200 kg，温度为15 ℃的水吸收，则水升高的温度为多少？ (3)某氢能源公交车以140 kW的恒定功率匀速行驶，如果0.3 kg的氢燃料完全燃烧获得热量的焦耳数与公交车所做的功相等，则这些热量能让该公交车匀速行驶多长时间？ 2．根据所学知识，完成填空。 (1)如图所示，该壶嘴上有一个能绕A点活动的金属片，水烧开时，“热气”会将金属片冲开，此时“热气”的内能转化为金属片的________，这与汽油 机的________冲程能量转化过程相同。 机械能 做功 【点拨】 水烧开时，“热气”会将壶嘴上的金属片冲开，“热气”对金属片做功，“热气”的内能转化为金属片的机械能；从能量转化的角度看，这与汽油机的做功冲程能量转化过程相同。 (2)一单缸四冲程汽油机的曲轴转速为600 r/min，对外做功一次约为1 500 J，这台汽油机的功率为________W。 7 500 【点拨】 训练角度 3 热机效率的计算 分 类 训 练 3．北京冬奥会上使用的氢燃料电池汽车，是利用氢与氧发生化学反应产生电能，供给电动机而驱动汽车行驶的。 如图所示，该类型汽车甲在平直公路上从A地出发，以90 km/h的速度行驶1 h到达B地，消耗0.8 kg氢燃料，所产生电能E电的80%用于维持汽车匀速行驶，所受阻力为1 000 N。已知每加注1 kg氢燃料所需的费用为30元。 (1)求A、B两地之间距离。 (2)求此过程中产生的电能E电。 (3)燃油汽车乙也在该公路上从A地出发，以90 km/h的速度匀速行驶。所受阻力与甲车相同，汽油在汽缸内完全燃烧，且燃烧所释放热量的30%用来维持汽车匀速行驶，汽油热值取q＝5×107 J/kg。已知每加注1 kg汽油所需的费用为12元。则在与甲车花费相同燃料费用的情况下： ①求乙车消耗的汽油完全燃烧所放出的热量。 ②请通过计算判断乙车能否到达B地。 4．【2023·牡丹江模拟】一辆汽车以72 km/h的速度匀速行驶10 min，消耗的汽油为1.2 kg。汽车匀速行驶时受到的牵引力F＝1.2×103 N，汽油的热值q＝4.6× 107 J/kg。 (1)汽车在这段时间做的功是多少？ (2)这段时间内汽车的效率是多少？(百分号前保留一位小数) (3)简要分析汽车效率低的原因。(写出两条即可) 解：汽车效率低的原因主要是汽油不能完全燃烧、汽缸散失很多热量、尾气带走许多热量等。 5．小明的爸爸最近购买了一辆汽车，小明利用所学的物理知识对汽车进行了一系列探索与研究： (1)汽车发动机一般是柴油机或汽油机，它把燃料燃烧放出的内能转化为机械能，求完全燃烧0.1 kg的汽油能够获得的能量。(汽油的热值为4.6×107 J/kg) 解：完全燃烧0.1 kg的汽油能够获得的能量Q放＝mq＝0.1 kg×4.6×107 J/kg＝4.6×106 J。 (2)小明阅读了汽车发动机的说明书后，将内燃机的能量流向制成如图所示的图表，由此得出该内燃机的效率是________。 30% (3)汽车行驶时发动机产生的牵引力是F，则燃烧质量为m、热值为q的汽油，写出能使汽车前进的距离的表达式。(用物理量的符号s表示距离) 解题秘方：飞机的航程可用公式s＝vt计算，发动机做的功可用公式W＝Fs计算，航空煤油完全燃烧放出的热量可用公式Q放＝qm计算，发动机的效率可用公式 η＝×100%计算。 发动机的效率η