第十二章 内能与热机 专题训练 4. 内能利用效率的计算 课件 2024-2025学年沪粤版物理九年级上册

第十二章　 内能与热机 专题训练 4. 内能利用效率的计算 1．可燃冰是一种新能源，它是水和天然气在高压低温下形成的类似冰状结晶物质，主要成分是甲烷，我国可燃冰的开采技术处于世界领先水平，用燃气锅炉烧水时，将500 kg初温20 ℃的水加热到100 ℃，共燃烧了0.1 m3的可燃冰，这个过程中水吸收的热量为_________J。完全燃烧0.1 m3可燃冰放出的热量为________J，燃气锅炉烧水时的效率为________。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，可燃冰热值q＝6.0×109 J/m3] 返回 1.68×108 6.0×108 28% 2．[2022·荆州]为全面推进“乡村振兴”工程，加快农业农村绿色发展，荆州市大部分农村地区已经使用上了煤气烧水煮饭，小王同学用他家的煤气将体积为2 L、初温为20 ℃的水加热到100 ℃，水吸收的热量是_________ J；若此过程的热效率为40%，则消耗煤气________m3。[水的密度为1.0×103 kg/m3，水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，煤气热值为4.0×107 J/m3] 6.72×105 0.042 返回 3. [立德树人·爱护环境]对生活垃圾进行分类既是当前的一种时尚，更是生态环保的需要。目前某市每天能产生900 t左右的生活垃圾，若进行分类后，除去可回收垃圾和需要特殊处理的垃圾，还有800 t左右的垃圾需要处理。为了处理这些垃圾，某市建成了光大生活垃圾焚烧发电厂，它每天可以焚烧800 t生活垃圾发电，经实践检测每完全燃烧1 t生活垃圾可发电1.08×109 J。设整个发电过程中的效率为30%。 (1)求生活垃圾的热值q。 返回 (2)完全燃烧1 t生活垃圾产生的热量若用来烧开水，其中70%的热量被水吸收，1标准大气压下可烧开多少吨20 ℃的冷水？[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)] 解：η2Q总＝Q水，η2 mq＝c水m水Δt， m水＝ ＝7.5×103 kg＝7.5 t。 【点拨】完全燃烧50 kg柴油产生的热量Q放＝qm ＝4.3×107 J/kg×50 kg＝2.15×109 J； 对外做的有用功W有＝Q放η＝2.15×109J×40%＝8.6×108 J。 4. 如图所示是道路维修时常用的路面钻机(俗称“啄木鸟”)，该机械利用压缩气体推动活塞将钻头打入路面。“啄木鸟”中用到了柴油机，若其机械效率是40%，则完全燃烧50 kg柴油，产生的热量为__________J，对外做的有用功是________J。(柴油的热值是4.3×107 J/kg) 2.15×109 返回 8.6×108 5．我国汽车保有量在迅速增长，目前我国处于使用状态的汽车数量已突破2亿辆，每辆汽车每年耗油1.6 t，汽车内燃机的效率平均取值30% ，如果把内燃机效率提高2%，我国每年可以节约燃油________t，相当于煤炭________t。(燃油的热值为4.5×107 J/kg，煤炭的热值为3.0×107 J/kg) 返回 2×107 3×107 6．某型号汽车整车与驾驶员的总质量是2 060 kg，驾驶员驾驶该汽车在平直公路上匀速行驶进行车型测试，测试过程中消耗汽油的体积为1.5×10－3 m3。(g取10 N/kg，ρ汽油＝0.7×103 kg/m3，q汽油＝4.5×107 J/kg，)求： (1)汽车与驾驶员的总重力。 解：汽车与驾驶员的总重力： G＝mg＝2 060 kg×10 N/kg＝20 600 N。 6．某型号汽车整车与驾驶员的总质量是2 060 kg，驾驶员驾驶该汽车在平直公路上匀速行驶进行车型测试，测试过程中消耗汽油的体积为1.5×10－3 m3。(g取10 N/kg，ρ汽油＝0.7×103 kg/m3，q汽油＝4.5×107 J/kg，)求： (2)测试过程中消耗汽油的质量。 解：测试过程中消耗汽油的质量：m汽油＝ρ汽油V ＝0.7×103 kg/m3×1.5×10－3 m3＝1.05 kg。 6．某型号汽车整车与驾驶员的总质量是2 060 kg，驾驶员驾驶该汽车在平直公路上匀速行驶进行车型测试，测试过程中消耗汽油的体积为1.5×10－3 m3。(g取10 N/kg，ρ汽油＝0.7×103 kg/m3，q汽油＝4.5×107 J/kg，)求： (3)假设汽油完全燃烧，汽油机的效率为40%，汽车在测试过程中做的有用功。 返回 解：汽油完全燃烧放出的热量： Q放＝m汽油q汽油＝1.05 kg×4.5×107 J/kg＝4.725×10 7J， 汽车在测试过程中做的有用功： W有＝Q放η＝4.725×107 J×40%＝1.89×107 J。 7．[2023·合肥四十五中模拟]新能源电动汽车因环保、节能、高效等优势，成为人们日常使用的重要交通工具。如图是国内某型号电动汽车，其装备的蓄电池的电容量相当于储存电能4.32×108 J。当电动机的输出功率为150 kW时，电动汽车以108 km/h的速度做匀速直线运动，在行驶过程中电动汽车所受的阻力大小保持不变(已知汽油的热值q汽油＝4.6×107 J/kg)。求： (1)行驶过程中电动汽车所受的阻力大小。 解：电动汽车的速度v＝108 km/h＝30 m/s， 根据P＝ ＝Fv，电动汽车做匀速直线运动时的牵引 力为F＝ ＝5×103 N， 匀速直线行驶时，电动汽车所受到的阻力大小与牵引力是一对平衡力，大小相等，即f＝F＝5×103 N。 7．[2023·合肥四十五中模拟]新能源电动汽车因环保、节能、高效等优势，成为人们日常使用的重要交通工具。如图是国内某型号电动汽车，其装备的蓄电池的电容量相当于储存电能4.32×108 J。当电动机的输出功率为150 kW时，电动汽车以108 km/h的速度做匀速直线运动，在行驶过程中电动汽车所受的阻力大小保持不变(已知汽油的热值q汽油＝4.6×107 J/kg)。求： (2)已知电动机将电能转化成机械能的效率为80%， 充满电的电动汽车最多可以运动多远？ 解：电动机将电能转化成的机械能： W机械能＝ηW电能＝80%×4.32×108 J＝3.456×108 J， 故电动汽车最多可行驶的距离： s′＝ 如图是国内某型号电动汽车，其装备的蓄电池的电容量相当于储存电能4.32×108 J。当电动机的输出功率为150 kW时，电动汽车以108 km/h的速度做匀速直线运动，在行驶过程中电动汽车所受的阻力大小保持不变(已知汽油的热值q汽油＝4.6×107 J/kg)。求： (3)若将电动汽车换成燃油车，燃油发动机的工作效率约为30%，则匀速行驶第(2)问中同样的距离(所受阻力不变)，燃油车需要消耗多少千克汽油？(结果保留两位小数) 返回 解：燃油车行驶相同的距离需要克服的阻力所做的功W燃油＝W机械能＝3.456×108 J， 燃烧的燃油的质量： m＝ 解：由η1＝＝得q＝＝＝3.6×106 J/kg。 ＝ ＝ ＝ ＝＝6.912×104 m。 ＝＝≈25.04 kg。 $$