第14章 专题训练(二) 热量的综合计算 正文-【七彩作业】2024-2025学年九年级物理上册同步习题课件（人教版）河北专版

九年级上册 2024 物理 人教版 2 第十四章　内能的利用 专题训练(二) 热量的综合计算 1. 某品牌无人驾驶汽车在一段平直的公路上匀速行驶了6.9 km，用时345 s，消耗燃油1.5 kg。已知汽车的牵引力是2 000 N，燃油 的热值为4.6×107 J/kg，假设燃油完全燃烧，求： (1)消耗的燃油完全燃烧放出的热量。 解：(1)消耗的燃油完全燃烧放出的热量Q放＝mq＝1.5 kg×4.6×107 J/kg ＝6.9×107 J。 1 2 3 4 5 6 7 8 专题训练(二) 热量的综合计算 (2)汽车牵引力做功的功率。 解：(2)汽车牵引力做的功W＝Fs＝2 000 N×6.9×103 m＝1.38×107 J， 汽车牵引力做功的功率P＝＝＝4×104 W。 (3)汽车发动机的效率。 解：(3)汽车发动机的效率η＝＝＝20％。 1 2 3 4 5 6 7 8 专题训练(二) 热量的综合计算 2. “运－20”是我国自主研制的大型运输机，它的发动机是一种热机，利用在汽缸中燃烧航空煤油，同时从喷口向后高速喷出燃气，使发动机获得向前的推力。如果“运－20”在高空中飞行时所受的恒定水平推力为F，在推力F的作用下，以720 km/h的速度沿水平方向匀速航行 1 h，需要燃烧航空煤油4.8 t。已知飞机发动机提供的机械功率是3.2×107 W，航空煤油的热值为4×107 J/kg。求： 1 2 3 4 5 6 7 8 专题训练(二) 热量的综合计算 (1)在上述1 h内，完全燃烧的航空煤油释放的热量。 解：(1)航空煤油完全燃烧放出的热量Q放＝mq＝4.8×103 kg×4×107 J/kg＝1.92×1011 J。 (2)在上述航行过程中，发动机所获得水平推力F大小。 解：(2)飞机发动机提供的机械功率为3.2×107 W，v＝720 km/h＝200 m/s，根据P＝＝＝Fv可知，水平推力F＝＝＝1.6×105 N。 1 2 3 4 5 6 7 8 专题训练(二) 热量的综合计算 (3)在上述航行过程中，该飞机发动机的效率。 解：(3)飞机发动机做的有用功W有＝Pt＝3.2×107 W×3 600 s＝1.152×1011 J，该飞机发动机的效率η＝＝＝60％。 1 2 3 4 5 6 7 8 专题训练(二) 热量的综合计算 3. 某物理兴趣小组的同学，用煤炉给8 kg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象。若在4 min内完全燃烧了 0.14 kg的煤，水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，煤的热值约为3×107 J/ kg。求： 1 2 3 4 5 6 7 8 专题训练(二) 热量的综合计算 (1)经过4 min的加热，水所吸收的热量。 解：(1)由题图可知，加热4 min，水所吸收的热量 Q吸＝c水m水(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×8 kg×(70 ℃－20 ℃)＝1.68×106 J。 1 2 3 4 5 6 7 8 专题训练(二) 热量的综合计算 (2)在4 min内煤炉烧水时的热效率。 解：(2)在4 min内煤完全燃烧放出的热量Q放＝m煤q ＝0.14 kg×3×107 J/kg＝4.2×106 J，煤炉烧水时的 热效率η＝＝＝40％。 1 2 3 4 5 6 7 8 专题训练(二) 热量的综合计算 4. 某家庭用的燃气热水器，将20 kg的水从10 ℃加热到60 ℃，完全燃烧 了0.21 m3的天然气。已知水的比热容为4.2×103 J/(kg· ℃)，天然气的 热值为4×107 J/m3。 (1)天然气完全燃烧放出的热量是多少？ 解：(1)天然气完全燃烧放出的热量Q放＝V天然气q天然气＝0.21 m3×4×107 J/m3＝8.4×106 J。 1 2 3 4 5 6 7 8 专题训练(二) 热量的综合计算 (2)水吸收的热量是多少？该热水器烧水的效率是多少？ 解：(2)水吸收的热量Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×20 kg×(60 ℃ －10 ℃)＝4.2×106 J，该热水器烧水的效率η＝＝＝50％。 (3)如果将完全燃烧0.21 m3煤气放出的热量的70％用来对轿车做功，以 1 000 N的动力进行牵引，可使轿车行驶多远？(煤气的热值为3.2×107 J/m3。) 1 2 3 4 5 6 7 8 专题训练(二) 热量的综合计算 解：(3)完全燃烧0.21 m3煤气放出的热量Q放'＝V煤气q煤气＝0.21 m3×3.2× 107 J/m3＝6.72×106 J，根据η＝可得，对轿车做的功W＝ηQ放'＝70％×6.72×106 J＝4.704×106 J，根据W＝Fs可知，轿车行驶的距离s＝＝＝4 704 m。 1 2 3 4 5 6 7 8 专题训练(二) 热量的综合计算 5. 如图甲所示的是一艘完全依靠太阳能驱动的船，该船长30米，宽15米，排水量为65吨，船的表面安装有太阳能电池板，接收太阳能的功率为1.6×105 W。若接收的太阳能只用来驱动船前进，在一次航行中，从某一时刻开始，太阳能船受到水平方向的牵引力F随时间t的变化关系如图乙所示，船的运动速度v随时间t的变化关系如图丙所示。(g取 10 N/kg，太阳能物理量符号用E表示)求： 1 2 3 4 5 6 7 8 专题训练(二) 热量的综合计算 (1)满载时太阳能船和所载货物的总重力。 解：(1)太阳能船满载时，处于漂浮状态，排开水的重力等于太阳能船 和所载货物的总重力，即G总＝G排＝mg＝65×103 kg×10 N/kg＝ 6.5×105 N。 1 2 3 4 5 6 7 8 专题训练(二) 热量的综合计算 (2)第60 s到第80 s内牵引力做的功。 解：(2)第60 s到第80 s内，由题图丙可知，v＝0.5 m/s，则行驶的路程s ＝vt＝0.5 m/s×(80 s－60 s)＝10 m，由题图乙可知，此时牵引力F＝ 8×104 N，牵引力做的功W＝Fs＝8×104 N×10 m＝8×105 N。 1 2 3 4 5 6 7 8 专题训练(二) 热量的综合计算 (3)第50 s到第100 s的运动过程中，太阳能船的效率。 解：(3)第50 s到第100 s的运 动过程中，t1＝100 s－50 s ＝50 s，太阳能电池板接收 的太阳能E＝Pt1＝1.6×105 W×50 s＝8×106 J；由题 图丙可知，第50 s 到第100 s，v＝0.5 m/s，行驶的路程s1＝vt1＝0.5m/s×50 s＝25 m，此时牵引力F＝8×104 N，牵引力做的功 W有＝Fs1＝8×104N× 25 m＝2×106 N，太阳能船的效率η＝＝＝25％。 1 2 3 4 5 6 7 8 专题训练(二) 热量的综合计算 6. 小华的爸爸最近购买了一辆轿车，小华利用所学的物理知识对轿车进 行了一系列探索与研究活动：小华阅读了轿车发动机的说明书后，制得 内燃机的能量流向图如图甲所示，汽油的热值为4.6×107 J/kg，冷却水 的比热容为 4.2×103 J/(kg·℃)，请根据给出 的信息，回答下列问题。 (1)根据图甲中的信息，请计算该轿车完全燃 烧0.21 kg汽油能够使11.5 kg、15 ℃的冷却水升高的温度。 1 2 3 4 5 6 7 8 专题训练(二) 热量的综合计算 解：(1)完全燃烧0.21 kg的汽油放出的热量Q放＝m汽油q＝0.21 kg×4.6×107 J/kg＝9.66×106 J，冷却水吸收的热量Q吸＝ 30％×Q放＝30％×9.66×106 J＝2.898×106 J，由Q吸＝cmΔt可得，冷却水升高的温度Δt ＝＝＝60 ℃。 1 2 3 4 5 6 7 8 专题训练(二) 热量的综合计算 (2)若轿车以恒定的功率在平直公路上做直线运动，该轿车做匀速直线 运动时所受阻力保持不变，大小为2 000 N，运动的速度v与时间t的关系 如图乙所示。请计算轿车发动机在 0～10 s内对外做的功。 1 2 3 4 5 6 7 8 专题训练(二) 热量的综合计算 解：(2)由题图乙可知，轿车做匀速直线运动时的速度v＝30 m/s，则轿车发动机的功率P＝＝＝Fv＝2 000 N×30 m/s＝6×104 W。在0～10 s内，轿车发动机对外做的功W＝Pt＝6×104 W×10 s＝6×105 J。 1 2 3 4 5 6 7 8 专题训练(二) 热量的综合计算 (3)小华星期天随父母从家中出发开车去某风景区游玩，到达目的地后 发现轿车消耗了10 kg汽油，热机的效率恒定不变，若旅途中发动机的 牵引力始终为2.5×103 N，请计算小华家到该风景区的距离。 1 2 3 4 5 6 7 8 专题训练(二) 热量的综合计算 解：(3)由题图甲可知，发动机的效率η＝ 100％－30％－30％－5％＝35％，完全 燃烧10 kg的汽油放出的热量Q放’＝ m汽油'q＝10 kg×4.6×107 J/kg＝4.6× 108 J，则所做的有用功W有＝ηQ放'＝35％×4.6×108 J＝1.61×108 J，小华家到该风景区的距离s'＝＝＝6.44×104 m。 1 2 3 4 5 6 7 8 专题训练(二) 热量的综合计算 7. (2023·山东聊城)高能聚合油是一种安全、清洁、可再生的新型环保燃料。某次用高能聚合油灶具将10 kg的水从25 ℃加热到100 ℃。已知水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)，高能聚合油的热值约为4.2×107 J/kg。求： (1)这些水吸收的热量。 解：(1)水吸收的热量Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×10 kg×(100 ℃－25 ℃)＝3.15×106 J。 1 2 3 4 5 6 7 8 专题训练(二) 热量的综合计算 (2)若该高能聚合油灶具烧水的热效率为75％，则燃烧了多少千克高能 聚合油？ 解：(2)高能聚合油完全燃烧放出的热量Q放＝＝＝4.2×106 J，完全燃烧高能聚合油的质量m'＝＝＝0.1 kg。 1 2 3 4 5 6 7 8 专题训练(二) 热量的综合计算 8. (2023·辽宁本溪)某款环保能源汽车——氢能重卡，它满载时总质量为50 t，车轮总着地面积为0.8 m2，采用氢燃料发动机获得动力。若某次运输过程中，汽车以300 kW的输出功率，在水平公路上匀速直线行驶了20 min，汽车发动机的效率为75％。(g取10 N/kg，q柴油取4×107 J/kg)求： (1)汽车满载静止在水平地面上时，对地面的压强。 解：(1)因为汽车静止在水平地面上，所以汽车受力平衡，汽车对地面的压力等于汽车的重力，F＝G＝mg＝50×103 kg×10 N/kg＝5×105 N，汽车对地面的压强p＝＝＝6.25×105 Pa。 1 2 3 4 5 6 7 8 专题训练(二) 热量的综合计算 (2)这次行驶过程中，汽车消耗的氢能为多少焦耳？ 解：(2)由P＝得，这次行驶过程中，汽车所做的功W＝Pt＝300×103 W ×20×60 s＝3.6×108 J，由η＝得，汽车消耗的氢能Q氢＝＝＝4.8×108 J。 1 2 3 4 5 6 7 8 专题训练(二) 热量的综合计算 (3)若这次行驶过程中消耗的氢能由柴油来提供，至少需要完全燃烧柴 油多少千克？ 解：(3)若这次行驶过程中消耗的氢能由柴油来提供，则Q柴油＝Q氢＝4.8 ×108 J，由Q＝mq得，燃烧柴油的质量m柴油＝＝＝12 kg。 1 2 3 4 5 6 7 8 专题训练(二) 热量的综合计算 $$