第十四章　内能的利用 关于内能利用的应用类型专项训练 课件 -2023-2024学年人教版物理九年级上学期

关于内能利用的应用类型 专项训练 第十四章　内能的利用 人教 九年级全一册 1．【2023·柳州】下列关于热机的说法正确的是 (　　) A．热机的效率为100% B．热机只有汽油机和柴油机两种 C．好的热机工作时不排放废气 D．热机工作时都要利用燃料的化学能 D 素养集训 【点拨】在使用热机过程中，燃料不可能完全燃烧，且不可避免地要克服摩擦做额外功，故热机的效率不可能达到100%，故A错误。根据热机的概念，将内能转化为机械能的机械都属于热机，蒸汽机、火箭、柴油机、汽油机等都属于热机，故B错误。热机工作时一般都会排放废气，故C错误。热机是把内能转化为机械能的装置，所以热机工作时都要利用燃料的化学能，故D正确。 2．【2023·商丘期中】如图所示，将水加热至沸腾后，塞子被冲出，此过程的能量转化方式与汽油机的________冲程相同。若单缸四冲程汽油机飞轮转速为1 200 r/min，则1 s内完成________个冲程。 做功 40 【点拨】将水加热至沸腾后，塞子被冲出，在此过程中内能转化为机械能，做功冲程也是把内能转化为机械能。飞轮转速是1 200 r/min＝20 r/s，表示每秒飞轮转动20 r，完成10个工作循环，40个冲程。 3．【2023·黔东南州】2023年2月27日，伴随着一阵山呼海啸般的巨响，长征八号遥二运载火箭搭载着22颗卫星，在我国文昌航天发射场一飞冲天，创造了我国“一箭多星”即单次发射卫星数量最多的纪录，由此开启了我国新的共享火箭“拼车”模式。火箭发动机做功把燃料燃烧的内能转化为________能，若该燃料的热值为1.4×108 J/kg，则完全燃烧500 g该燃料放出的热量是________J。 机械 7×107 【点拨】火箭发动机做功给火箭提供动力，使火箭加速上升，机械能增加，增加的机械能是由燃料的内能转化而来，故火箭发动机做功把燃料燃烧的内能转化为机械能；完全燃烧500 g燃料放出的热量Q放＝mq＝500×10－3 kg×1.4×108 J/kg＝7×107 J。 4．【2023·宁波】单位质量的气体物质，在体积不变的条件下温度升高1 ℃所吸收的热量称为该气体的定容比热，已知氦气的定容比热为3 100 J/(kg·℃)。如图所示，质量为0.02 kg的氦气被密封在圆柱形汽缸内，汽缸内氦气气压与外界大气压相同。用力把活塞AB固定，当氦气的温度从20 ℃升高到30 ℃时，氦气吸收的热量是________J。撤去力，氦气推动活塞做功，这一过程的能量转化形式与四冲程 汽油机的________冲程相同。 620 做功 【点拨】氦气吸收的热量Q吸＝cmΔt＝3 100 J/(kg·℃)×0.02 kg×(30 ℃－20 ℃)＝620 J；撤去力，氦气推动活塞做功，内能转化为机械能，此过程与四冲程汽油机的做功冲程的能量转化相同。 5．根据下表列出的四种燃料的热值，回答下列问题： (1)从表格中提供的数据，可得出的结论是 __________________________。 不同燃料的热值一般不同 酒精/(J/kg) 柴油/(J/kg) 煤油/(J/kg) 氢/(J/kg) 3.0×107 4.3×107 4.6×107 1.4×108 【点拨】(1)由表中数据可以看出，不同燃料的热值一般是不同的。 (2)质量相等的四种燃料完全燃烧后，放出的热量最少的是______________。 酒精 酒精/(J/kg) 柴油/(J/kg) 煤油/(J/kg) 氢/(J/kg) 3.0×107 4.3×107 4.6×107 1.4×108 【点拨】对于不同的燃料，完全燃烧相同的质量，由公式Q＝mq知热值小的放出的热量少。 (3)若质量为4 kg的某种燃料完全燃烧后，放出的热量为1.72×108 J，则这种燃料可能是________。 柴油 酒精/(J/kg) 柴油/(J/kg) 煤油/(J/kg) 氢/(J/kg) 3.0×107 4.3×107 4.6×107 1.4×108 【点拨】这种燃料的热值 查表可知，这种燃料可能是柴油。 6．【2023·济宁】某柴油机工作一段时间后，油箱里的柴油没有发生变化的是________(填序号：①质量；②密度；③比热容；④热值)。完全燃烧10 kg柴油放出的热量Q＝________J。(q柴油＝4.3×107 J/kg) ②③④ 4.3×108 【点拨】某柴油机工作一段时间后，由于一部分柴油燃烧，使得油箱里的柴油的质量减少；密度、比热容、热值的大小与质量无关，所以密度、比热容、热值的大小不变；完全燃烧10 kg柴油放出的热量 Q＝mq柴油＝10 kg×4.3×107 J/kg＝4.3×108 J。 7．【2023·宿迁】自热火锅成为当下一种时尚快餐，很受年轻人喜爱。它里面的发热包在将600 g水从10 ℃加热至沸腾(标准气压下)的过程中，提供给水的热量至少为___________J。如果用酒精灯给600 g水加热升高同样温度，至少需要________g酒精。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q酒精＝3×107 J/kg] 2.268×105 7.56 【点拨】标准大气压下，水的沸点是100 ℃，水吸收的热量Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×600×10－3 kg×(100 ℃－10 ℃)＝2.268×105 J；不计热量损失，酒精完全燃烧放出的热量Q放＝Q吸＝2.268×105 J；由Q放＝mq可知，需要完全燃烧酒精的质量m酒精＝ ＝0.007 56 kg＝7.56 g。 8．【2023·广安】小娟准备测量家中燃气灶正常工作时的效率，于是关闭了其他燃气设备。在标准大气压下，将质量是4 kg，初温是25 ℃的水加热到沸腾，她观察到燃气表的示数，使用前是210.65 m3，使用后是210.77 m3。[水的比热容c＝4.2×103 J/(kg·℃)，天然气的热值q＝4.0×107 J/m3]。求： (1)水吸收的热量。 解：(1)在标准大气压下水的沸点为100 ℃，水吸收的热量 Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×4 kg×(100 ℃－25 ℃) ＝1.26×106 J。 8．【2023·广安】小娟准备测量家中燃气灶正常工作时的效率，于是关闭了其他燃气设备。在标准大气压下，将质量是4 kg，初温是25 ℃的水加热到沸腾，她观察到燃气表的示数，使用前是210.65 m3，使用后是210.77 m3。[水的比热容c＝4.2×103 J/(kg·℃)，天然气的热值q＝4.0×107 J/m3]。求： (2)燃气灶正常工作时的效率。 消耗的天然气的体积V＝210.77 m3－210.65 m3＝0.12 m3， 天然气完全燃烧放出的热量Q放＝Vq＝0.12 m3×4.0×107 J/m3＝4.8×106 J，燃气灶正常工作时的效率 9．一定气压下，某种晶体熔化成同温度液体时所吸收的热量与其质量之比叫该晶体的熔化热，用字母λ表示。在标准大气压下，用一个热效率为40%的酒精炉为热源，将500 g初温为0 ℃的冰全部熔化为0 ℃的水，共燃烧了14 g酒精，酒精的热值为3×107 J/kg。求： (1)冰熔化过程中吸收的热量。 解：(1)14 g酒精完全燃烧放出的热量 Q放＝qm＝3×107 J/kg×14×10－3 kg＝4.2×105 J， 冰熔化成水共吸收的热量 Q吸＝Q放×η＝4.2×105 J×40%＝1.68×105 J。 9．一定气压下，某种晶体熔化成同温度液体时所吸收的热量与其质量之比叫该晶体的熔化热，用字母λ表示。在标准大气压下，用一个热效率为40%的酒精炉为热源，将500 g初温为0 ℃的冰全部熔化为0 ℃的水，共燃烧了14 g酒精，酒精的热值为3×107 J/kg。求： (2)在标准大气压下，冰的熔化热λ冰。 10．【2023·广州】下列选项可能符合汽车热机能量流向的是(　　) D 11．某辆行驶的小轿车，其正常工作时的能量转化情况如图所示，若输入的化学能为2 000 J，输出的动能为300 J，则输出的内能和声能共计________J；输出的有用能量是动能，则小轿车正常工作时的效率为____________。 1 700 15% 12．【2023·杭州模拟】某内燃机运行时各种能量损耗大致为：机械自身消耗能量占25%，废气带走的能量占40%，则它的效率为_______。已知某型号柴油机的效率30%，在柴油机内完全燃烧2 kg柴油能放热________ J，这些热量通过该柴油机的转化，能对 外做有用功__________ J。(柴油的热值为4.3×107 J/kg) 35% 8.6×107 2.58×107 【点拨】各种能量损耗的总和是：25%＋40%＝65%，所以它的效率η＝100%－65%＝35%；完全燃烧2 kg柴油放出的热量Q放＝qm＝4.3×107 J/kg×2 kg＝8.6×107 J；根据η＝ 得该柴油机对外做的有用功 W有＝η′Q放＝30%×8.6×107 J＝2.58×107 J。 13．【2023·南京模拟】某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞面积为30 cm2，汽缸容积为150 mL；满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×105 Pa，飞轮1 min转动1 800 r，当汽油机满负荷工作时(不计摩擦)，若1 min消耗汽油10 g，汽油的热值为4.6×107 J/kg，求： (1)一个做功冲程中燃气对活塞做的功。 解：(1)满负荷工作时做功冲程燃气的平均压力 F＝pS＝9.0×105 Pa×30×10－4 m2＝2 700 N， 汽缸的容积V＝150 mL＝150 cm3， 则活塞运动距离L＝ ＝5 cm＝0.05 m， 则一个做功冲程中燃气对活塞做的功W＝FL＝2 700 N×0.05 m＝135 J。 (2)该汽油机的效率。 因飞轮每转两圈对外做功一次，所以飞轮1 min转动1 800 r， 做功900次，则燃气对活塞做的总功 W总＝W×900＝135 J×900＝1.215×105 J， 1 min消耗的汽油完全燃烧释放的热量 Q放＝mq＝10×10－3 kg×4.6×107 J/kg＝4.6×105 J， (3)若燃气对活塞的平均压强为p，设活塞的面积为S，冲程长为L，汽缸工作容积(单缸排量)为V，如图所示，请推导出一个做功冲程燃气对活塞做的功W＝pV。　 由压强公式p＝ 可知，做功中的平均压力F＝pS， 活塞运动距离L＝ 则一个做功冲程燃气对活塞做的功 14．【2023·锦州】如图所示是我国自行设计研制的AG600全状态新构型灭火飞机。若该飞机以270 km/h的速度匀速直线航行20 min，消耗航空燃油1.35 t，飞机发动机的功率为2.25×107 W。(航空燃油的热值为4×107 J/kg) (1)消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量是多少？ 解：(1)航空燃油完全燃烧放出的热量 Q放＝qm＝4×107 J/kg×1.35×103 kg＝5.4×1010 J。 14．【2023·锦州】如图所示是我国自行设计研制的AG600全状态新构型灭火飞机。若该飞机以270 km/h的速度匀速直线航行20 min，消耗航空燃油1.35 t，飞机发动机的功率为2.25×107 W。 (航空燃油的热值为4×107 J/kg) (2)飞机在航行过程中的阻力是多少？ 飞机匀速航行的速度v＝270 km/h＝75 m/s， 由二力平衡的条件可知飞机在航行过程中的阻力f＝F＝3×105 N。 14．【2023·锦州】如图所示是我国自行设计研制的AG600全状态新构型灭火飞机。若该飞机以270 km/h的速度匀速直线航行20 min，消耗航空燃油1.35 t，飞机发动机的功率为2.25×107 W。 (航空燃油的热值为4×107 J/kg) (3)发动机的效率是多少？ W＝Pt＝2.25×107 W×20×60 s＝2.7×1010 J， 15．【2023·德阳模拟】汽车尾气是大气的重要污染源，而动车组可实现零排放。假设德阳与成都相距60 km，一动车组从德阳站由静止启动后做直线运动，先加速运动2 min，然后以恒定速度匀速运动21 min，最后做减速运动2 min到达成都站停住。 (1)动车组从德阳站到成都站的平均速度是多少？ (2)若动车组的平均牵引力为2.8×105 N，则从德阳站到成都站，动车组牵引力的平均功率是多少？ 动车组牵引力的平均功率 P＝Fv＝2.8×105 N×40 m/s＝1.12×107 W。 (3)如果燃油公共汽车与动车组从德阳站到成都站牵引力所做的功相同，则公共汽车排放气体污染物的质量是多少？(燃油公共汽车每做1 J功排放气体污染物3×10－6 g) 动车组从德阳站到成都站牵引力做的功 W＝Fs＝2.8×105 N×60×1 000 m＝1.68×1010 J。 公共汽车排放气体污染物的质量 m＝1.68×1010×3×10－6 g＝5.04×104 g＝50.4 kg。 ＝ ＝ ， 由P＝＝＝Fv $$