热机效率计算题专项练习 --2024-2025学年沪科版物理九年级上学期

九年级物理热机效率计算题专项练习 一．计算题（共10小题） 1．如图所示是一台手扶双轮压路机，质量为550kg，水箱容积为15L。在一次压路作业中，在水平路面上匀速行驶120m，行驶过程中受到的平均阻力是总重的0.4倍。求：（g取10N/kg，柴油的热值取4×107J/kg） （1）柴油在燃烧时将 　 　能转化为内能，燃烧过程中，柴油的质量减少，剩余柴油的热值 　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 （2）水箱装满水是为了降低发动机的温度，确保发动机正常工作，当满水箱的水从20℃上升到80℃时可以吸收多少热量？[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）]。 （3）压路机在这次压路作业中牵引力做的功是多少？ （4）若发动机的效率为30%，这次作业要消耗多少千克柴油？ 2．设计汽车发动机时，既要考虑能量的利用效率，也要考虑发动机的冷却问题。某单缸四冲程汽油机在工作时为了防止温度过高，用水的循环来降低发动机温度。实验测得行驶时该发动机消耗了0.03kg的汽油，能克服阻力做功为5×105J，冷却系统中5kg的水升高了40℃（q汽油＝5×107J/kg）。求： （1）求制冷却系统中的水所吸收的热量是多少J？ （2）汽油完全燃烧放出的热量是多少J？ （3）该汽油机此次工作的效率约为多少？ 3．随着科技的发展，无人驾驶技术日趋成熟。如图所示是利用5G网络远程驾驶的纯电动汽车，其质量为1.5t，车轮与路面接触的总面积为750cm2，该车在水平路面上匀速直线行驶12km，用时10min，行驶过程中汽车受到的阻力为车重的0.08倍。（汽车匀速行驶过程中功率恒定；汽油热值q＝4.5×107J/kg，g取10N/kg））求： （1）该车静止在水平路面上时对路面的压强。 （2）这段时间内牵引力所做的功和功率。 （3）该车百公里消耗电能1.8×108J，若这些能量完全由燃烧汽油来获得，相当于完全燃烧汽油多少千克？ 4．某汽车在水平地面上匀速行驶15000m，汽车发动机产生的牵引力所做的功为3×107J，消耗汽油1kg（假设汽油在发动机气缸内完全燃烧，q汽油＝5×107J/kg，g＝10N/kg）。针对这一过程，求： （1）汽车的牵引力； （2）汽车发动机的效率； （3）若这些汽油完全燃烧放出的热量有84%被20℃、100kg的水吸收，则可使水的温度升高多少摄氏度？（1个标准大气压下）。 5．质量为3t的载重汽车，额定功率为100kW，车上装有6t的砂石。汽车先以10m/s的速度在平直公路上以20kW的功率匀速行驶了10min，消耗汽油1.2kg，然后又以额定功率用了2min的时间，将砂石从山坡底运送到50m高的坡顶施工现场。g取10N/kg。试问： （1）1.2kg的汽油完全燃烧放出的热量为多少？（已知汽油的热值为4.5×107J/kg） （2）汽车在平直公路上匀速行驶时，受到的阻力为多少？ （3）汽车从坡底向坡顶运送砂石的机械效率是多少？ 6．氢燃料被公认为是21世纪最理想的能源之一，如图所示是上汽大通汽车有限公司生产的氢燃料新能源汽车，假设其满载时的重力为4×104N，某次满载后匀速直线运行24km从A地到B地，用时20min。此过程中，该新能源汽车所受阻力是2100N。（氢的热值是1.4×108J/kg，g取10N/kg）请计算： （1）从A地到B地该新能源汽车牵引力所做的功？ （2）从A地到B地该新能源汽车牵引力的功率多少W？ （3）若此过程中，该新能源汽车消耗氢燃料0.75kg，求该新能源汽车发动机的效率。 7．环境保护是我国一项基本国策，当前国家正在推广新能源汽车。据有关资料显示，天然气汽车和汽油车相比较，尾气中的有害气体排放明显减少，无粉尘排放。其他信息如表所示： 热值 密度 汽油 q1＝4.6×107J/kg ρ1＝0.7×103kg/m3 天然气 q2＝3.5×107J/m3 ρ2＝0.75kg/m3 某型号汽油发动机小汽车，在某次测试中，车的总质量为1750kg，以某速度在平直路面上匀速行驶23km，车受到的阻力是车重的0.08倍，消耗汽油2L。g取10N/kg，求： （1）这辆车以该速度匀速行驶时受到的阻力； （2）这些汽油完全燃烧放出的热量； （3）若汽车发动机输出的有用功全部用来克服汽车所受阻力做功，该汽油发动机的效率为多大？ （4）若该段测试中消耗的能量都由天然气来提供，则需要天然气多少立方米？ 8．2022年11月8日至13日，第十四届中国航展在珠海国际航展中心举行。我国具有完全自主知识产权的新一代大型喷气式客机C919已完成首次航展试飞，若C919以200m/s的速度匀速直线航行100s，消耗航空燃油3.5×103kg，飞机发动机的功率为9.8×108W。（航空燃油的热值为4×107J/kg）求： （1）消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量是多少？ （2）飞机航行100s牵引力做功是多少？ （3）发动机的效率是多少？ （4）飞机在航行过程中的阻力是多少？ 9．一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动，其v﹣t图像如图所示，在第10s时速度达到15m/s，通过的路程为80m。求： （1）设汽车在匀速行驶过程中所受阻力不变，大小为f＝4000N，则汽车匀速行驶时的功率； （2）在0～10s内汽车发动机产生的牵引力所做的功。 （3）若发动机的转化效率为40%，则0∼10s内需要完全燃烧多少千克汽油才能使发动机做这么多功？（已知汽油的热值大约为6×107J/kg） 10．随着环保和节能理念的不断普及，太阳能热水器已经成为了一种受欢迎的热水设备。某款太阳能热水器可装120kg的水，其光热转化效率为30%，水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃），某时段热水器内的120kg水吸热后从20℃升高到70℃，求： （1）这部分水需要吸收多少热量？ （2）若使用燃烧焦炭来获得（1）中的热量，则需要多少千克的焦炭？（q焦炭＝3×107J/kg） （3）该时段内太阳能热水器共吸收了多少光能？ 热机效率计算题专项练习 参考答案与试题解析 一．计算题（共10小题） 1．如图所示是一台手扶双轮压路机，质量为550kg，水箱容积为15L。在一次压路作业中，在水平路面上匀速行驶120m，行驶过程中受到的平均阻力是总重的0.4倍。求：（g取10N/kg，柴油的热值取4×107J/kg） （1）柴油在燃烧时将 　化学　能转化为内能，燃烧过程中，柴油的质量减少，剩余柴油的热值 　不变　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 （2）水箱装满水是为了降低发动机的温度，确保发动机正常工作，当满水箱的水从20℃上升到80℃时可以吸收多少热量？[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）]。 （3）压路机在这次压路作业中牵引力做的功是多少？ （4）若发动机的效率为30%，这次作业要消耗多少千克柴油？ 【答案】（1）化学；不变； （2）当满水箱的水从20℃上升到80℃可以吸收的热量为3.78×106J； （3）压路机在这次压路作业中牵引力做的功是2.712×105J； （4）若发动机效率为30%，这次作业要消耗柴油的质量为0.0226kg。 2．设计汽车发动机时，既要考虑能量的利用效率，也要考虑发动机的冷却问题。某单缸四冲程汽油机在工作时为了防止温度过高，用水的循环来降低发动机温度。实验测得行驶时该发动机消耗了0.03kg的汽油，能克服阻力做功为5×105J，冷却系统中5kg的水升高了40℃（q汽油＝5×107J/kg）。求： （1）求制冷却系统中的水所吸收的热量是多少J？ （2）汽油完全燃烧放出的热量是多少J？ （3）该汽油机此次工作的效率约为多少？ 【答案】见试题解答内容 3．随着科技的发展，无人驾驶技术日趋成熟。如图所示是利用5G网络远程驾驶的纯电动汽车，其质量为1.5t，车轮与路面接触的总面积为750cm2，该车在水平路面上匀速直线行驶12km，用时10min，行驶过程中汽车受到的阻力为车重的0.08倍。（汽车匀速行驶过程中功率恒定；汽油热值q＝4.5×107J/kg，g取10N/kg））求： （1）该车静止在水平路面上时对路面的压强。 （2）这段时间内牵引力所做的功和功率。 （3）该车百公里消耗电能1.8×108J，若这些能量完全由燃烧汽油来获得，相当于完全燃烧汽油多少千克？ 【答案】（1）该车静止在水平路面上时对路面的压强为2×105Pa； （2）这段时间内牵引力所做的功为1.44×107J；牵引力的功率为2.4×104W； （3）该车百公里消耗电能1.8×108J，若这些能量完全由燃烧汽油来获得，相当于完全燃烧汽油4千克。 4．某汽车在水平地面上匀速行驶15000m，汽车发动机产生的牵引力所做的功为3×107J，消耗汽油1kg（假设汽油在发动机气缸内完全燃烧，q汽油＝5×107J/kg，g＝10N/kg）。针对这一过程，求： （1）汽车的牵引力； （2）汽车发动机的效率； （3）若这些汽油完全燃烧放出的热量有84%被20℃、100kg的水吸收，则可使水的温度升高多少摄氏度？（1个标准大气压下）。 【答案】（1）汽车的牵引力为2000N； （2）汽车发动机的效率为60%； （3）水吸收的热量可使水的温度升高80℃。 5．质量为3t的载重汽车，额定功率为100kW，车上装有6t的砂石。汽车先以10m/s的速度在平直公路上以20kW的功率匀速行驶了10min，消耗汽油1.2kg，然后又以额定功率用了2min的时间，将砂石从山坡底运送到50m高的坡顶施工现场。g取10N/kg。试问： （1）1.2kg的汽油完全燃烧放出的热量为多少？（已知汽油的热值为4.5×107J/kg） （2）汽车在平直公路上匀速行驶时，受到的阻力为多少？ （3）汽车从坡底向坡顶运送砂石的机械效率是多少？ 【答案】见试题解答内容 6．氢燃料被公认为是21世纪最理想的能源之一，如图所示是上汽大通汽车有限公司生产的氢燃料新能源汽车，假设其满载时的重力为4×104N，某次满载后匀速直线运行24km从A地到B地，用时20min。此过程中，该新能源汽车所受阻力是2100N。（氢的热值是1.4×108J/kg，g取10N/kg）请计算： （1）从A地到B地该新能源汽车牵引力所做的功？ （2）从A地到B地该新能源汽车牵引力的功率多少W？ （3）若此过程中，该新能源汽车消耗氢燃料0.75kg，求该新能源汽车发动机的效率。 【答案】（1）从A地到B地该新能源汽车牵引力所做的功为5.04×107J； （2）从A地到B地该新能源汽车牵引力的功率4.2×104W （3）该新能源汽车发动机的效率48%。 7．环境保护是我国一项基本国策，当前国家正在推广新能源汽车。据有关资料显示，天然气汽车和汽油车相比较，尾气中的有害气体排放明显减少，无粉尘排放。其他信息如表所示： 热值 密度 汽油 q1＝4.6×107J/kg ρ1＝0.7×103kg/m3 天然气 q2＝3.5×107J/m3 ρ2＝0.75kg/m3 某型号汽油发动机小汽车，在某次测试中，车的总质量为1750kg，以某速度在平直路面上匀速行驶23km，车受到的阻力是车重的0.08倍，消耗汽油2L。g取10N/kg，求： （1）这辆车以该速度匀速行驶时受到的阻力； （2）这些汽油完全燃烧放出的热量； （3）若汽车发动机输出的有用功全部用来克服汽车所受阻力做功，该汽油发动机的效率为多大？ （4）若该段测试中消耗的能量都由天然气来提供，则需要天然气多少立方米？ 【答案】（1）这辆车以该速度匀速行驶时受到的阻力为1400N； （2）这些汽油完全燃烧放出的热量为6.44×107J； （3）若汽车发动机输出的有用功全部用来克服汽车所受阻力做功，该汽油发动机的效率为50%； （4）若该段测试中消耗的能量都由天然气来提供，则需要天然气为1.84m3。 8．2022年11月8日至13日，第十四届中国航展在珠海国际航展中心举行。我国具有完全自主知识产权的新一代大型喷气式客机C919已完成首次航展试飞，若C919以200m/s的速度匀速直线航行100s，消耗航空燃油3.5×103kg，飞机发动机的功率为9.8×108W。（航空燃油的热值为4×107J/kg）求： （1）消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量是多少？ （2）飞机航行100s牵引力做功是多少？ （3）发动机的效率是多少？ （4）飞机在航行过程中的阻力是多少？ 【答案】（1）消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量是1.4×1011J； （2）飞机航行100s牵引力做功是9.8×1010J； （3）发动机的效率是70%。 （4）飞机在航行过程中的阻力是4.9×106N； 9．一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动，其v﹣t图像如图所示，在第10s时速度达到15m/s，通过的路程为80m。求： （1）设汽车在匀速行驶过程中所受阻力不变，大小为f＝4000N，则汽车匀速行驶时的功率； （2）在0～10s内汽车发动机产生的牵引力所做的功。 （3）若发动机的转化效率为40%，则0∼10s内需要完全燃烧多少千克汽油才能使发动机做这么多功？（已知汽油的热值大约为6×107J/kg） 【答案】（1）该汽车的恒定功率为6×104W； （2）在0～10s内汽车发动机产生的牵引力所做的功是6×105J； （3）需要燃烧0.025kg汽油才能使发动机做这么多功。 10．随着环保和节能理念的不断普及，太阳能热水器已经成为了一种受欢迎的热水设备。某款太阳能热水器可装120kg的水，其光热转化效率为30%，水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃），某时段热水器内的120kg水吸热后从20℃升高到70℃，求： （1）这部分水需要吸收多少热量？ （2）若使用燃烧焦炭来获得（1）中的热量，则需要多少千克的焦炭？（q焦炭＝3×107J/kg） （3）该时段内太阳能热水器共吸收了多少光能？ 【答案】（1）这部分水需要吸收2.52×107J热量； （2）若使用燃烧焦炭来获得（1）中的热量，则需要0.84千克的焦炭； （3）该时段内太阳能热水器共吸收了8.4×107J光能。 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$