第十二章机械能和内能计算题（专项训练）-2025-2026学年苏科版物理九年级上册

第十二章 机械能和内能 计算题（专项训练） 1．氢燃料具有清洁、效率高等优点，被认为是理想的能源之一，目前我国部分城市已有多批氢能源公交车投放使用。已知c水=4.2×103J/（kg℃），q氢=1.4×108J/kg。若一辆公交车满乘客时总质量是6000kg，匀速行驶中公交车受到的平均阻力为车重的0.05倍，求满载时： （1）公交车以10m/s的速度匀速直线行驶，牵引力做功的功率是多少？ （2）质量为0.6kg的燃料完全燃烧放出的热量是多少？ （3）若这些热量全部被质量为500kg、温度为15℃的水吸收，水升高的温度是多少？ （4）若这些热量恰好能供某气能源公交车以1.4×105W的恒定功率行驶5min，则该氢能源公交车的效率是多少？ 2．我国自主品牌汽车通过技术革新和品质提升，越来越受到消费者的青睐。某国产品牌汽车自重为 1.4×104N，该汽车匀速行驶时受到的阻力是自身重力的0.1倍，发动机的效率为40%，汽油的热值为4.6×107J/kg，汽油的密度为0.7×103kg/m3，汽车行驶一百公里消耗燃油的体积称之为百公里油耗。在汽车匀速行驶200km的过程中，求： （1）汽车牵引力所做的功； （2）消耗的燃油完全燃烧释放的热量； （3）百公里油耗。 3．如图为单缸小四轮拖拉机，师傅驾驶该拖拉机以30kW的额定功率在平直耕地上工作2h，匀速前进14.4km（g取10N/kg，q柴油=4.3×107J/kg），求： (1)师傅驾驶拖拉机在平直耕地上的速度是多少m/s? (2)师傅驾驶拖拉机工作时拖拉机受到的阻力是多少? (3)若拖拉机工作2小时消耗柴油12kg，则此次拖拉机发动机的效率是多少? 4．如图所示的电动观光车，有关技术参数如表。根据技术参数，求解下列问题：（g取10N/kg） 空车质量 1180kg 电动机额定功率 4kW 满载成员 11人 电动机额定电压 48V 满载时轮胎与地接触面积 4×250cm2 最大车速 45km/h 电动机效率 80% 平路续驶里程 80km （1）设乘员质量均为60kg，求满载时车对水平路面的压强； （2）电动机以额定功率工作半小时消耗多少电能？电动机对外做了多少功？ （3）若上述过程中，观光车以36km/h的速度沿水平路面匀速行驶，求该车在行驶过程中受到的阻力； （4）若观光车用效率为30%的汽油发动机来驱动，在上述过程中需要多少汽油？ （汽油热值取4.0×107J/kg） 5．如图所示，这是某折叠卡式炉，采用丁烷气体作为燃料。水壶中装入质量为、初温为20℃的水，用卡式炉加热至沸腾，消耗了丁烷气体。[当地气压为标准大气压，，丁烷的热值为]求， (1)水吸收的热量； (2)消耗的丁烷气体完全燃烧放出的热量； (3)卡式炉的加热效率。 6．小华尝试估测该热水器的热效率，以核对铭牌上的数值是否准确。他把家里的自动洗衣机的“水量”设置为40L，用热水器输出的热水注入洗衣机，当注入水的体积达到40L时洗衣机便会自动停止注水。再从热水器放出的水就是凉的了。已知当时自来水的温度是15℃，热水器输出的热水的温度为40℃，注水前天然气表的示数是2365.89m3，注水后变为2366.05m3。天然气的热值为3.2×107J/m3，水的密度ρ=1×103kg/m3。求： （1）这些天然气完全燃烧产生的热量； （2）所加热的水的质量； （3）这些水吸收的热量； （4）热水器的热效率。 7．将质量为2kg的温度为20℃的冷水与质量为800g温度为90℃的热水混合，形成温水。 (1)求温水的温度t（不计热量损失，水的比热容是c水=4.2×103J/（kg·℃）； (2)实际上温水的温度会 （选填“大于”、“等于”或“小于”）（1）小题中的温度。 8．食物营养的热量计量单位“卡路里”定义为在1个标准大气压下，将1g水温度升高1℃所需要的热量。已知。求： (1)1卡路里相当于多少焦耳的热量； (2)成年人每天的基础代谢热量约为卡路里，这些热量的90%由热值是的焦炭来提供，则需要完全燃烧的焦炭质量是多少。 9．国家能源局发布的《中国天然气发展报告（2022）》指出，我国天然气消费快速增长，在一次能源结构中占比稳步提升。若某燃气灶的烧水效率为80%，则10m3的天然气完全燃烧，可将多少kg的水从20℃升高到100℃？（天然气的热值为8.4×107J/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）） 10． 用燃气灶将5kg的20℃的水加热到100℃，消耗了0.14m3的天然气。天然气的热值 q=3×107J/m3，水的比热容 c=4.2×103J/(kg⋅°C)，试求： (1)水吸收的热量为多少? (2)0.14m3的天然气完全燃烧放出的热量是多少? (3)燃气灶烧水的效率为多少? (4)如果将燃气灶的效率提升到70%，还将5kg的20℃的水加热到100℃，可以节省多少天然气? 11．如图所示为某太阳能汽车，能将太阳能转化为电能储存起来供汽车行驶，真正实现了零排放。若该太阳能汽车行驶时受到的阻力恒为900N，某天接收到的太阳能（用字母E表示）为，可供汽车以36km/h的速度匀速行驶50min。求： （1）该太阳能汽车匀速行驶过程中牵引力做功的功率； （2）该太阳能汽车太阳能转化为机械能的效率； （3）相比较效率为30%的汽油车，牵引力做相同的功需要燃烧汽油多少千克？（计算结果保留两位小数）（汽油热值为） 12．氢能是新能源利用的新潮流，加快氢能产业发展成为实现“碳达峰、碳中和”的重要举措，一大批氢能自行车、氢能汽车相继问世。（） (1)完全燃烧0.01kg的氢气放出的热量是多少； (2)若这些热量的20％被3.4kg的液体吸收，使其温度升高20℃，求该液体的比热容。 13．国庆假期期间，小莉一家去长寿湖看烟花。汽车通过连接长寿城区与江南片区的长寿长江大桥，大桥全长约，用时，消耗的汽油，汽车通过大桥时牵引力做的有用功为。（汽油的热值）求： (1)汽车通过大桥的平均速度； (2)完全燃烧汽油放出的热量； (3)汽车通过大桥时发动机的效率η。 14．标准大气压下，用天然气灶将一壶质量为、温度为的水加热至沸腾，此过程中天然气完全燃烧释放的热量中有42%被水吸收。（已知，天然气的热值为）求此过程中： (1)水吸收的热量； (2)消耗天然气的体积。 15．今年上初三的小雨同学对物理非常感兴趣，在学习了效率相关知识后她想测量家用燃气灶效率，上周末她和爸爸在家对燃气灶烧水的效率展开研究。通过测量发现：将2kg的水，从25℃加热到75℃的过程中，消耗天然气0.01m3，已知天然气的热值为，求： （1）此次消耗的天然气完全燃烧放出的热量； （2）此次实验中燃气灶烧水的效率； （3）实验后爸爸提出，高效燃气灶不仅可以节约燃料，还可以减少气体排放，有利于环境保护。小雨想通过技术改进来提高燃气灶的热效率，请你结合所学知识给她提供一些建议。 16．如图所示，是最新一款无人驾驶汽车原型图。汽车自动驾驶时使用雷达传感器，以及激光测距器来了解周围的交通状况。该款车以72km/h的速度在一段平直的公路上匀速行驶了8km时，消耗汽油1.5L。假设燃油完全燃烧，汽油机的效率为30%，那么，在这段运动过程中，求： （1）该汽车这段时间内消耗汽油的质量是多少？ （2）该汽车发动机做的有用功是多少？ （3）该汽车的输出功率为多少？ （已知：汽油的密度为0.8×103kg/m3，汽油的热值为4.5×107J/kg） 17．为了实现节能减排，我市很多出租车都换成了燃气汽车。一辆出租车气罐中充有10kg 的压缩天然气，天然气的热值为4.4 107J/kg 。求：出租车气罐中的天然气完全燃烧后产生的热量 Q； 18．把一金属块第一次加热到100℃，然后投入到15℃的一杯水中，水的温度升高到20℃。第二次把这块金属块放到火炉里加热很长的时间后，此时水的温度已降到17℃，拿出金属块再投到那杯水中，水的温度从17℃升高到52℃。求火炉内的温度。 19．随着科技的发展，无人驾驶时代已经到来。如图所示为一辆5G无人驾驶智能汽车，汽车的质量2.3t，该汽车的效率为50%；此次测试中汽车以72km/h的速度沿平直公路匀速行驶10km，汽车行驶时受到的阻力是汽车自重的0.2倍。（取，汽油的热值）求： (1)在这段时间内汽车的功率？ (2)需要汽油的质量？ 20．为了节能减排，近年来无锡市除了增加电动出租车投放外，还对已有的燃油出租车进行改造，换成燃气出租车。如图是某种型号的燃气出租车，它将天然气加压后装在汽车燃气瓶内作为燃料。若该型号出租车在平直的高速公路上以25m/s的速度匀速行驶了33min，消耗3kg天然气，行驶中发动机的功率保持25kW不变，天然气的热值q=4.4×107J/kg。则该过程中： （1）天然气完全燃烧放出的热量是多少？ （2）发动机的牵引力是多大？ （3）发动机的效率是多少？ 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《第十二章 机械能和内能 计算题（专项训练）-2025-2026学年物理九年级上册苏科版（2024）》参考答案 1．（1）；（2）；（3）40℃；（4）50% 【详解】解：（1）公交车满载时的总重为 公交车匀速行驶过程中，牵引力为 根据功率推导公式可计算出牵引力做功的功率为 （2）质量为0.6kg的燃料完全燃烧放出的热量是 （3）根据可得水升高的温度为 （4）公交车行驶5min做功为 氢能源公交车的效率为 答：（1）（1）公交车以10m/s的速度匀速直线行驶，牵引力做功的功率是。 （2）质量为0.6kg的燃料完全燃烧放出的热量是。 （3）若这些热量全部被质量为500kg、温度为15℃的水吸收，水升高的温度是40℃。 （4）若这些热量恰好能供某气能源公交车以1.4×105W的恒定功率行驶5min，则该氢能源公交车的效率是50%。 2．（1）；（2）；（3） 【详解】解：（1）汽车受到的牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等，所以，牵引力大小为 汽车牵引力所做的功为 （2）消耗的燃油完全燃烧释放的热量为 （3）汽车匀速行驶200km消耗的燃油质量为 消耗的燃油体积为 百公里油耗为 答：（1）汽车牵引力所做的功为； （2）消耗的燃油完全燃烧释放的热量为； （3）百公里油耗为。 3．(1)2m/s (2)1.5×104N (3)41.9% 【详解】（1）师傅驾驶拖拉机在平直耕地上的速度 7.2km/h=2m/s （2）师傅驾驶拖拉机工作时拖拉机受到的牵引力 物体做匀速直线运动，阻力 f=F=1.5x104N （3）拖拉机发动机做的有用功 拖拉机消耗的柴油产生的总热量 拖拉机效率 4．（1）1.84×105Pa；（2）5.76×106J；（3）320N；（4）0.48kg 【详解】解：（1）满载时车对地的压力 F＝G＝mg＝（m1+m2）g＝（1180kg+11×60kg）×10N/kg＝1.84×104N 满载时车对水平路面的压强 （2）消耗电能 W＝Pt＝4kW×0.5h＝2kW•h＝7.2×106J 电动机对外做 W外＝ηW＝80%×7.2×106J＝5.76×106J （3）由可知，电动车半小时行驶的路程 s＝vt＝36km/h×0.5h＝18km 由W＝Fs可知，电动机的牵引力 电动车匀速行驶过程中，电动车的牵引力与受到的阻力是一道平衡力，根据二力平衡条件可知，电动车受到的阻力 f＝F牵＝320N （4）由可知，汽油完全燃烧放出的热量 由Q放＝mq可知，需要汽油的质量 答：（1）设乘员质量均为60kg，满载时车对水平路面的压强为1.84×105Pa； （2）电动机以额定功率工作半小时消耗了7.2×106J的电能；电动机对外做了5.76×106J的功； （3）若上述过程中，观光车以36km/h的速度沿水平路面匀速行驶，该车在行驶过程中受到的阻力为320N； （4）若观光车用效率为30%的汽油发动机来驱动，在上述过程中需要0.48kg汽油。 5．(1)8.4×105J (2)1.2×106J (3)70% 【详解】（1）标准大气压下，水的沸点为100℃，所以当水沸腾时，水升高的温度为 所以水沸腾时吸收的热量为 （2）完全燃烧25g丁烷气体放出的热量为 （3）卡式炉的加热效率为 6．（1）5.12×106J；（2）40kg；（3）4.2×106J；（4）82% 【详解】解：（1）消耗天然气的体积 V气=2366.05m3-2365.89m3=0.16m3 天然气完全燃烧放出的热量 Q放=V气q=0.16m3×3.2×107J/m3=5.12×106J （2）水的体积 V水=40L=40dm3=0.04m3 由可得，水的质量 m=ρV水=1.0×103kg/m3×0.04m3=40kg （3）水吸收的热量 Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×40kg×(40℃-15℃)=4.2×106J （4）该热水器的热效率 答：（1）这些天然气完全燃烧产生的热量为5.12×106J； （2）所加热的水的质量为40kg； （3）这些水吸收的热量为4.2×106J； （4）热水器的热效率约为82%。 7．(1)40℃ (2)小于 【详解】（1）不计热量损失，热水放出的热量等于冷水吸收的热量，则有 即 代入数据可得 解得t=40℃，即温水的温度是40℃。 （2）冷水、热水混合的过程中会向周围的环境中放出一定的热量，导致实际上温水的温度会小于（1）小题中的温度。 8．(1)4.2J (2)1.89×10-2kg 【详解】（1）1卡路里相当的热量 （2）完全燃烧的焦炭放出的热量为 则需要完全燃烧的焦炭质量是 9．2000kg 【详解】解：10m3的天然气完全燃烧放出的热量 Q放＝Vq＝10m3×8.4×107J/m3＝8.4×108J 由可知，水吸收的热量 Q吸＝ηQ放＝80%×8.4×108J＝6.72×108J 由Q吸＝cm（t﹣t0）可知，水的质量 答：10m3的天然气完全燃烧，可将2000kg的水从20℃升高到100℃。 10．(1)1.68×106J (2)4.2×106J (3)40% (4)0.06m3 【详解】（1）水吸收的热量为 （2）天然气完全燃烧放出的热量是 （3）燃气灶烧水的效率为 （4）若将燃气灶的效率提升到70%，需要天然气放出的热量为 需要燃烧天然气的体积为 节省天然气的体积为 11．（1）；（2）；（3）1.96kg 【详解】解：（1）该太阳能汽车匀速行驶过程中牵引力做功的功率为 （2）该太阳能汽车匀速行驶过程中牵引力做的功为 该太阳能汽车太阳能转化为机械能的效率为 （3）效率为30%的汽油车，牵引力做相同的功，汽油需要放出的热量为 需要燃烧汽油的质量为 答：（1）该太阳能汽车匀速行驶过程中牵引力做功的功率为； （2）该太阳能汽车太阳能转化为机械能的效率为； （3）相比较效率为30%的汽油车，牵引力做相同的功需要燃烧汽油。 12．(1) (2) 【详解】（1）完全燃烧0.01kg的氢气放出的热量为 （2）液体吸收热量为 则该液体的比热容为 13．(1) (2) (3) 【详解】（1）汽车通过大桥的平均速度 （2）汽油质量 完全燃烧汽油放出的热量 （3）的汽油完全燃烧放出的热量 发动机的效率 14．(1) (2) 【详解】（1）水吸收的热量为 （2）由可知，天然气燃烧释放的总热量为 由得，消耗天然气的体积为 15．（1）8.4×105J；（2）50％；（3）见解析 【详解】解：（1）此次消耗的天然气完全燃烧放出的热量 （2）水吸收的热量为 此次实验中燃气灶烧水的效率 （3）提高燃气灶的热效率可以在烧水过程中，给锅加盖，减少水蒸气蒸发带走热量，减少热量损失；使天然气与氧气充分接触，使天然气充分燃烧。 答：（1）此次消耗的天然气完全燃烧放出的热量8.4×105J； （2）此次实验中燃气灶烧水的效率50％。 16．（1）1.2kg；（2）；（3） 【详解】解：（1）该汽车这段时间内消耗汽油的质量 （2）汽油完全燃烧放出热量为 有用功 （3）汽车运动的时间 该汽车输出功率 答：（1）消耗了1.2kg的汽油； （2）该汽车发动机做的有用功是； （3）该汽车的输出功率为。 17． 【详解】解：出租车气罐中的天然气完全燃烧后产生的热量为 Q=mq=10kg×4.4×107 J / kg=4.4×108J 答：出租车气罐中的天然气完全燃烧后产生的热量Q为4.4×108J。 18． 【详解】金属块第一次放入水中，放出的热量等于水吸收的热量，即 由得 即 则 第二次把这块金属块放到火炉里加热很长的时间后，金属块的温度与炉内的温度相同，拿出金属块再投到那杯水中，金属块放出的热量仍等于水吸收的热量，此时有 则 19．(1) (2)2kg 【详解】（1）汽车所受的重力 因为汽车匀速行驶，所以汽车的牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等，汽车行驶时受到的牵引力 汽车的功率 （2）汽车行驶的距离 汽车行驶过程中做的有用功 汽油完全燃烧放出的热量 需要汽油的质量 20．（1）1.32×108J；（2）1000N；（3）37.5% 【详解】解：（1）天然气完全燃烧放出的热量为 Q放=qm=4.4×107J/kg×3kg=1.32×108J （2）发动机的功率为 P=25kW=25000W 行驶的速度为 v=90km/h=25m/s 由 可知发动机的牵引力为 （3）发动机牵引力做的功为 W=Pt=25000W×33×60s=4.95×107J 发动机的效率为 答：（1）天然气完全燃烧，放出的热量是1.32×108J； （2）发动机的牵引力是1000N； （3）发动机的效率是37.5%。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $