第2讲 内能的利用-【培优竞赛·超级课堂】2026-2027学年九年级全一册物理

第2讲 内能的利用 臭情境课堂 可燃冰 可燃冰是一种天然气水合物，是20世纪科学考察中发现的一种新的矿产资源.它是水和天然气在高压 和低温下产生的一种固态物质，外形极像冰雪或固体酒精.全球可燃冰的储量是现有天然气、石油储量的两 倍.我国南海可燃冰的资源量为700亿吨油当量，相当于我国目前陆地上石油、天然气资源量总数的二分之 一.可燃冰使用方便，点火即可燃烧，有“气冰”“固体瓦斯”之称；可燃冰的热值很高，13可燃冰燃烧释放的 能量最多相当于164m3的甲烷气体燃烧释放的能量；可燃冰洁净无污染，是一种储量巨大的新燃料，是21 世纪具有商业开发前景的战略资源， g 典例剖析 类型1能量的转化与守恒 例1公路上使用的“风光互补”照明系统同时安装有风力发电机和太阳能电池板，如图所示.该 系统可以将风力发电机或太阳能电池板提供的电能储存至蓄电池中，供路灯照明使用.下列说法 正确的是( A.风力发电机将电能转化为机械能 B.太阳能电池板将电能转化为太阳能 C.蓄电池供电时将化学能转化为电能 例1图 D,路灯照明时将光能转化为电能 ⑥【学找切入点】能量转化的过程中，必定有一种能量减少，另一种能量增加；分析能量转化时，就看什么能量 减少了，什么能量增加了，总是减少的能量转化为增加的能量 ?变式1(2025·福建中考)抽水蓄能电站被称为“超级充电宝”，用电 上水库 低谷时段利用电网多余电能抽水至上水库，用电高峰时段再放水至下 水库发电，如图所示.关于抽水蓄能电站，下列说法正确的是( 山体 A.用电低谷时，以电能的形式储能 下水库 B.用电高峰时，机械能转化为电能 发电电动机 C.选址时，上、下水库的高度差要小 第1题图 D.存储的能量可以全部转化为电能 ·8· 第2讲内能的利用 类型2热机 例2汽油机是热机的一种，汽油在汽缸内燃烧时将 能转化为 火花塞 能，如图所示是四冲程汽油机工作状态示意图，由图可以看出，此时它 正处在 冲程.若飞轮的转速为3000r/min,则汽油机每秒对外做功 曲轴 次 ⑤【学找切入点】内燃机一个工作循环有四个冲程，分别是吸气、压缩、做功、排气，其中只 例2图 有做功冲程是对外做功.在做功冲程中，燃料在汽缸内燃烧时将燃料的化学能转化为燃气 的内能，而内能又转化为机械能，带动飞轮转动做功.从图中可以看出火花塞点火，进气门和排气门都关闭，同 时活塞向下运动等特征，可以判断该冲程是做功冲程.四冲程内燃机的曲轴和飞轮转一圈，完成两个冲程，而一 个工作循环中包括四个冲程并对外做功一次. 总结与拓展 汽油机与柴油机 汽油机 柴油机 燃料 汽油 柴油 结构 有火花塞 有喷油嘴 不同点 吸气冲程 汽油和空气的混合气体 空气 压缩冲程 气压、温度相对较低 气压、温度相对较高 点火方式 火花塞点燃式 压燃式 工作循环 吸气、压缩、做功、排气四个冲程 相 能量转化 ①压缩冲程：机械能转化为内能；②做功冲程：内能转化为机械能 点 活寒、曲轴运动 每一个工作循环，活塞往复两次，曲轴转动两周，对外做功一次 运动 都需要外力 汽油机比柴油机轻巧，柴油机比汽油机效率高，但两者都带来了 优缺，点 废气和噪声污染 变式23如图所示的汽油机处于 (填“压缩”或“做功”)冲程，这个冲程将 能转 化为 能.某单缸四冲程汽油机的飞轮转动速度是2400r/min,则此汽油机每秒对外做功 次 第2题图 类型3燃料的热值 例3(2024·连云港中考)下列关于燃料热值的说法，正确的是(). ·9· 目)培优竞赛超级课堂 9年级物理 A.燃料燃烧越充分，其热值越大 B.燃料的热值越小，完全燃烧放出的热量越少 C.一瓶酒精用去三分之一，剩余酒精的热值将减小 D.焦炭的热值是3.0×10'J/kg,完全燃烧1kg焦炭能放出3.0×10J的热量 ⑤【学找切入点】热值是燃料的特性，其大小仅与燃料的种类有关，而与燃料的质量和燃烧程度无关；根据 Q#=q分析热值与放出的热量的关系；知道焦炭的热值和质量，根据Q效=mg求出焦炭放出的热量， ?变式3我们把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比叫作这种燃料的热值.下表是一些 燃料的热值.下列选项正确的是( 燃料 热值 燃料 热值 焦炭 3.0X10J/kg 柴油 4.3×107J/kg 酒精 3.0×10J/kg 汽油 4.6×107J/kg A.0.5kg的汽油的热值是2.3×10J/kg B.热值为3.0×10J/kg的燃料一定是酒精 C.燃料越接近完全燃烧，燃料的热值就越大 D.0.5kg的焦炭完全燃烧放出的热量是1.5×10J 总结与拓展 热值是燃料自身的一种特性，所谓物质自身的特性是指只与物质的种类有关，与其他因素无关.燃料质 量的大小、燃烧条件的好坏、燃烧是否充分都不会改变燃料的热值，这与密度、比热容是物质的特性的道理是 一样的. 类型4热效率 例4(2025·苏州中考)用煤气炉将4kg的水从20℃加热到70℃，消耗煤气0.05kg.已知煤 气的热值为4.2×10J/kg,水的比热容为4.2×103J/(kg·℃).求： (1)水吸收的热量 (2)煤气完全燃烧放出的热量： (3)煤气炉加热的效率 ⑤【学找切入点】已知水的比热容、质量和初温、末温，利用Q顾=c水m永(t一to)可以得到吸收的热量；已知煤 气的热值和质量，根据Q做=q煤气得到煤气完全燃烧放出的热量；水吸收的热量与煤气完全燃烧放出的热量之 比就是煤气炉加热的效率。 变式4国家提倡节能减排，各地“煤改气”正在积极进行，某同学计算他家天然气烧水的热效 率，将2kg的水倒人烧水壶中，并测出水温为20℃，在一个标准大气压下，把水刚加热到100℃ 时，测出消耗天然气0.048m3.已知水的比热容c水=4.2×103J/(kg·℃)，天然气的热值约为 q=4×10J/m3.求： (1)将这些水烧开，需要吸收多少热量？ (2)在这种情况下，燃烧的天然气放出了多少热量？ ·10· 第2讲内能的利用 (3)他家天然气灶的效率 总结与拓展 利用内能加热的效率计算 加热时，给加热对象提供的热量或加热对象得到的热量是有效利用的热量，燃料完全燃烧产生的热量是 总热量，有效利用的热量在总热量中所占的比值就是加热的效率.在计算加热效率时先要计算出加热对象获 得的热量，再由Qm9计算燃料越烧产生的热量，求出二者的比值，即)-Q 例5某型号汽车使用乙醇汽油作燃料在水平路面上匀速行驶时，每行驶100km耗油8kg,汽车 牵引力做功为9.2×10J.已知乙醇汽油的热值q=4.6×10J/kg.求： (1)8kg乙醇汽油完全燃烧放出的热量， (2)汽车在行驶过程中受到的牵引力. (3)该汽车将乙醇汽油完全燃烧获得的内能转化为汽车牵引力做功的效率. ⑤【学找切入点】(1)根据Q=g求8kg乙醇汽油完全燃烧放出的热量.(2)根据W=Fs求汽车在行驶过程 中受到的率引方：（③根轻y一晋求该汽车的放桌 变式5发动机的效率是汽车经济性能的重要指标之一，测试其效率的方法之一如下：测量汽车 在平直的公路上以90km/h的速度匀速行驶，测出百公里的耗油量，该耗油量越低，说明它的经 济性能越好，发动机的效率越高.现有一台汽车，按照以上测试方法，测得该车的总质量为1.8t (含驾乘人员)，该车在平宜公路上以测试速度匀速行驶时受到的阻力为车总重的20，该车的耗油 量为8L,使用燃油(95号汽油)的热值为4.6×10J/kg,密度为0.71×103kg/m3.请你根据以上 测试数据计算(g取10N/kg): (1)测试过程中汽车受到的牵引力. (2)测试过程中燃油完全燃烧放出的热量 (3)测试过程中汽车发动机的效率， ·11. 目)培优竞赛超级课堂 9年级物理 总结与拓展 利用内能做功的效率计算 利用内能做功的最典型设备是内燃机： 内燃机的效率是做有用功的那一部分能量与燃料完全燃烧释放的总能量之比，所以计算内燃机的效率 时要利用做功的公式计算内燃机做的有用功，做有用功的这部分能量就是有效利用的能量，它在数值上与内 W 燃机做功的数值相等；由Q=g计算出燃料燃烧释放出的能量，这就是总能量，再由刀一Q计算出内燃机的 效率 类型5热机的功率 例6 台拖拉机的发动机是四个汽缸、四个冲程的柴油机，汽缸的直径为95mm,活塞的冲程 为127mm,第三冲程中气体作用在活塞上的平均压强是196N/cm2,飞轮的转速为1200r/min,这台 发动机的功率是多少？ ®【学找切入点】根据P”求发动机的功率，就需要知道这台发动机在某段时间内所做的总功.根据w=F 可知燃气在汽缸中推动活塞所做的功，而气体对活塞的平均压力F=S,其活塞的面积S=πr2.由于该发动 机是四个汽缸、四个冲程的柴油机，所以它一次做功是单缸、四冲程的柴油机的四倍.再根据飞轮的转速为 1200r/min可知，发动机在1s内曲轴转动20圈，对外做功10次. 变式6单缸、四冲程汽油机活塞的面积为30cm2,一个冲程中活塞在汽缸中移动的距离是 50mm,满负荷工作时做功冲程中燃气的平均压强为9.0×105Pa,飞轮1min转动1800圈，当 汽油机满负荷工作时（不计摩擦），求： (1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力. (2)一个做功冲程中燃气对活塞所做的功. (3)汽油机的功率。 总结与拓展 内燃机对外做的有用功即有效利用的能量通常有四种计算方法： 1.利用W=Fs计算功.这种方法要根据做功冲程中燃气对活塞的平均压强和活塞的面积计算出燃气对 活塞的压力F,再与一个冲程中活塞的行程s结合求出功W. 2.利用W=Pt计算功.这种方法要求在题目条件中给出发动机做功的功率P和工作的时间t 3.对利用内燃机产生动力的车辆，根据车辆的牵引力F和车辆运动的距离s,利用W=Fs求有用功. 4.根据内燃机工作的能量流向图确定有效利用的能量 ·12· 第2讲内能的利用 能力平台 ©培优训练 (建议用时40分钟) A.甲图是压缩冲程，活塞对汽缸内的气体做功，气 1.(2025·湖北中考)如图是液体燃料火箭喷气发动 体的温度升高 机示意图.输送装置将燃料和氧化剂输送到燃烧室 B.由乙图可知，该汽油机的效率是30% 燃烧，产生气体喷出推动火箭前进.下列说法正确 C.汽车尾气中的“汽油味”越浓，燃料燃烧得越不充 的是( 分，这会降低燃料的热值 D.为了节能，冬天汽车都会利用尾气中的余热给车 输送 内供暖，该举措大大提高了燃料的热值 箱 装置 4.(2024·广安中考)内燃机的发明是第二次工业革 命中应用技术领域的一项重大成就.如图所示为单 燃烧室 缸四冲程汽油机的一个冲程示意图，若该汽油机的 喷口， 效率为30%，飞轮每分钟转动1800圈(q汽油=4.6× 第1题图 10J/kg),则下列说法正确的是(). A燃料燃烧时内能转化为化学能 B.燃料箱燃料减少，燃料热值不变 C.燃烧放出的热量越多，燃料热值越大 D.火箭前进时，燃料的化学能全部转化为火箭的机 械能 2.(2024·广元中考)1883年人类发明了汽油机.一台 第4题图 四冲程汽油机的一个冲程中，火花塞点火，燃料猛 A.图中所示冲程是做功冲程 烈燃烧，产生高温高压的气体推动活塞对外做功， B.若该汽油机完全燃烧5kg汽油，则汽油机做的 则该冲程(). 有用功为6.9×10J A.是压缩冲程 C.该汽油机在1s内做功30次 B.气体对外做功，内能转化为机械能 D.汽油机消耗的燃料越少，效率一定越高 C.活塞依靠飞轮的惯性而运动 D.气体对外做功，气体的内能增加 5.(2026·武汉南湖中学模拟)小明利用图1的装置 3.汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，图甲、 研究某燃料热值，他取少量燃料置于燃烧皿中，点 乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图.下列说 燃后对100g的热水加热4min,然后立即将其熄 法正确的是( 灭，测得消耗燃料4.2g,并根据实验数据绘制了水 克服摩擦机械散热 废气带走 热量36% 温随时间变化的图像如图2中a线所示.已知此过 耗能6% 耗能30% 分分 程中燃料均匀燃烧放热，所放出热量只有60%被水 吸收.实验装置和热损失比例均不变，利用该燃料 燃料完全燃烧释放的能量100% 有用 机械能 加热另一杯水绘出了如图2中b线所示图像.水的 能流图 甲 乙 比热容为4.2×103J/(kg·℃)，整个过程中忽略 第3题图 水的质量变化，下列说法中正确的是(). ·13· 目)培优竞赛超级课堂 9年级物理 (2)该火炉烧水的热效率. 温度/℃ 102 99- 96 93￥ 901 01234时间/min 图1 图2 第5题图 A.通过图线a计算得知4min水吸收到的热量为 10.一辆燃油汽车沿平直公路匀速行驶了108km,所 2520J 用时间为1h,消耗汽油10kg,汽车在行驶过程中 B.通过计算得出该燃料的热值为2×10J/kg 所受阻力恒为1380N(汽油的热值q汽油=4.6× C.这种方法计算出的热值比实际的热值偏大 10J/kg).求： D.b线代表的水的质量小于a线代表的水的质量 (1)汽车行驶的速度 6.(2025·西宁中考)小宁家自来水温度为20℃，他 (2)牵引力的功率. 把燃气热水器的温度设定为40℃，洗澡时用了 (3)汽车发动机的效率 20kg的热水，这些水吸收的热量是 J;若 加热效率为84%，则需要完全燃烧 m3的 天然气[c水=4.2X103J/(kg·℃)，9天然气=4.0× 10J/m3]. 7.(2024·日照中考)有一种小型单缸四冲程汽油机， 每个工作循环做功500J,曲轴的转速是300r/min, 每分钟消耗汽油5g.则该内燃机的功率是 W,机械效率是 （9汽油=4.6× 10J/kg). 8.周末，小明用热水为家人热盒装牛奶，他把3盒牛 ⑧竞赛训练 (建议用时40分钟) 奶放入装有温度为90℃、质量为2kg热水的盆 11.(2025·成都石室中学自主招生)动车组列车进站 中，经过一段时间，3盒牛奶的温度都从10℃变成 前的减速过程分为两个阶段进行：第一阶段采用 了45℃，这段时间内每盒牛奶从水中吸收了 “再生刹车”技术，速度从250km/h减至90km/h, J的热量；若盆中热水对牛奶加热的效 这期间停止动力供给，列车依靠惯性继续前行，并 率是50%，则此时盆中水的温度是 ℃.已 带动发电机发电；第二阶段采用机械刹车，速度从 知每盒牛奶的质量为0.25kg,牛奶的比热容 90km/h开始不断减小直至停止.关于列车进站 为4.0×103J/(kg·℃)，水的比热容为4.2× 过程中的能量转化，下列说法中正确的是(). 103J/(kg·℃). A第一阶段减小的动能全部转化为电能，即电能 9.小红一家到某基地露营时，用火炉将质量为2kg、 等于减小的动能 初温为20℃的水加热到60℃，燃烧了100g木炭. B.第一阶段减小的动能有一部分转化为电能，即 已知水的比热容c水=4.2×103J/(kg·℃)，木炭 电能小于减小的动能 的热值q=3.36×10J/kg.求： C.第二阶段减小的动能主要转化为内能，且内能 (1)水吸收的热量. 等于减小的动能 ·14· 第2讲内能的利用 D.第二阶段减小的动能主要转化为内能，且内能 (3)若在飞机油箱中加满燃油，并且以500m/s的 大于减小的动能 速度巡航时，飞机的最大航程约是多少？ 12.有甲、乙两台柴油机，输出功率P甲=5×104W, P2=6×104W,它们的效率分别为7甲=30%， 7z=35%,它们每小时消耗的柴油的质量之比 m甲是( mz A.5:6 B.6:5 C.21:15 D.35:36 13.某车的发动机是单缸、四冲程的柴油机，汽缸的直 径为100mm,活塞冲程为120mm,做功冲程中 气体作用在活塞上的平均压强是200N/cm2,飞 轮的转速为1200r/min,则这台发动机在做功冲 15.(全国初中物理竞赛)汽油发动机工作时，汽油必 程中燃气对活塞的平均推力为】 N,这台发 须和吸进的空气成适当的比例才能形成可以有效 动机的功率约为 kW(计算时取π=3). 燃烧的混合气，这就是空燃比（可燃混合气中空气 14.我国自主研制的新一代战斗机，具备超音速巡航、 质量与燃油质量之比).空燃比是发动机运转时的 电磁隐身、超机动性、超视距攻击等优异性能，飞 一个重要参数，它对尾气排放、发动机的动力性和 机的最大起飞质量为37，最大飞行高度达到 经济性都有很大影响.根据发动机的类型等因素， 20000m,最大航行速度达到2.5倍声速（合 每种发动机的空燃比一般不同.某汽缸总排量 3060km/h),最大载油量为10t,飞机航行时所 为2.0L的四缸发动机所需的空燃比为14：1，混 受阻力的大小与速度的关系见下表。 合燃气的密度为1.35kg/m3,当发动机曲轴每 速度v/(m·g1) 阻力f/N 分钟转速为2600转时，输出功率为65kW.此 100 0.3×104 时该发动机的效率是多少（汽油的热值为4.6× 200 1.2×104 10J/kg)? 300 2.7×104 400 4.8×104 500 7.5×104 已知飞机发动机将燃油完全燃烧的能量转化为机 械能的效率是40%，飞机使用的航空燃油的热值 为5×10J/kg.求： (1)飞机发动机完全燃烧10t燃油获得的能量是 多少焦？ (2)当飞机以600m/s的速度巡航时，飞机发动机 的输出功率是多少千瓦？ ·15·目培优竞赛超级课堂 9年级物理 于杯子升高的温度△t杯=水m△本，所以当采用B C杯m杯 方法时，整杯开水注人第二个杯中，杯子所升高的温 度一定比采用A、C方法高.而杯子升高的温度较高， 就表示杯子吸收开水的热量较多.同理，把开水（现在 变为暖水)从第二个杯子再注入第三个杯子中，则第 三个杯子所升高的温度一定比采用A、C方法的第三 个杯子所升高的温度高.如此类推，可知采用B方法可 以使开水失去较多的热量，也就是降低较大的温度.] 14(1)自下而上(2)b;a(3)低于(4)=；= 「(1)此实验中需要探究水的温度随时间的变化情况， 所以用的测量器材除了烧杯、酒精灯、铁架台、计时 器，还需要的测量仪器是温度计；先安装下面的器材， 再安装上面的器材，便于调节器材间的距离，在固定 石棉网时，因酒精灯火焰的外焰温度最高，所以应处 于酒精灯火焰的外焰加热.(2)不同质量的水的沸点 与比热容均相同，升高相同温度，水的质量越大，需要 吸收的热量越多；水与煤油的比热容不同，质量相同 的水与煤油的沸点不同，则200g水、350g食用油、 400g水的图像分别为b、a、c.(3)由题图乙可知，水 的沸点为96℃，小于1个标准气压下水的沸点100℃， 气压越低，沸点越低，则实验室内大气压低于标准大 气压.(4)b液体和c液体均为水，比热容大小关系为 c6=cc,实验中采用相同加热器加热，加热相同时间， 加热器给出的热量相同，液体吸收的热量相同，则加 热到第9分钟，a液体和b液体吸收热量的大小关系 为Q。=Q6.] 50℃[0.05kg的0℃的冰全部熔化为0℃的水吸 收的热量为Q服=m琳入=0.05kg×3.36×10J/kg= 1.68×10J;0.1kg的30℃的水温度降低到0℃时放出 的热量为Q微=c水m*(t一to)=4.2X103J/(kg·℃)× 0.1kg×(30℃-0℃)=1.26×104J.由此可知 Q吸>Q微，冰没有完全熔化，它们混合后为0℃的冰 水混合物.] 第2讲内能的利用 【典例剖析】 例1C[风力发电机发电时消耗了机械能，获得了电 能，是将机械能转化为电能，故A项错误；太阳能电池 板工作时消耗了太阳能，获得了电能，是将太阳能转 化为电能，故B项错误；蓄电池对外供电时是将储存 的化学能转化为电能，故C项正确；路灯工作时消耗 电能，获取光能，是将电能转化为光能，故D项错误.] 例2化学；内；做功；25 例3D[热值是燃料的特性，其大小仅与燃料的种类有 关，而与燃料的质量和燃烧程度无关，故A项、C项均 错误；根据Q放=q可知在质量相同时，燃料的热值 越小，完全燃烧放出的热量越少，故B项错误；焦炭放 出的热量Q微=mq=1kg×3.0×10'J/kg=3.0× 10J,故D项正确.] 例4(1)8.4×105J(2)2.1×10J(3)40% [(1)水吸收的热量Q最=c水m水(t一t0)=4.2X 103J/(kg·℃)×4kg×(70℃-20℃)=8.4× 105J. (2)煤气完全燃烧放出的热量Q微=mq煤气=0.05kg× 4.2×10J/kg=2.1×10J. (3)煤气灶加热的效率78-84X10】40%.] Q放2.1×106J 例5(1)3.68×108J(2)9.2×102N(3)25% [(1)8kg乙醇汽油完全燃烧放出的热量 Q=mq=8kg×4.6×10J/kg=3.68×108J. (2)汽车在行驶过程中受到的牵引力 F=W-92x10J=9.2X10N s100×103m (3)该汽车的能量转化效率 -晋--5%」 例67.056×104W[活塞的面积S=πr2=3.14× (但5c0）‘=70.85cm,燃气对活塞的压力P=S =196N/cm2×70.85cm2=1.389×10N,每个汽缸 一次对外做功W1=Fs=1.389×104N×0.127m= 1764J,四个汽缸一次对外做功W4=4W1=4×1764J =7056J,根据飞轮的转速为1200r/min可知，发动 机在1s内曲轴转动20圈，对外做功10次.发动机在 1s内对外做功W=10W4=10×7056J=7.056× 10,该发动机的功率P=W_-2056X10'」=7.056× t 1s 104W.] 【变式题组】 1B[用电低谷时，抽水蓄能电站利用电网多余电能抽 水至上水库，把电能转化为水的机械能，是以机械能 的形式储能，故A项错误；用电高峰时，水从上水库放 出到下水库，使水轮机带动发电机发电，是机械能转 化为电能，故B项正确；重力势能的大小与质量和高 度有关，质量越大，高度越高，重力势能越大，故水库的 上、下高度差应大一些，故C项错误；由于能量的损耗， 存储的能量不可能100%转化为电能，故D项错误.] 2压缩；机械；内；20[由题图可知，内燃机两气门都关 闭，活塞向上运动，故可以判断这个冲程是压缩冲程， 此冲程是通过压缩气体做功将机械能转化为内能.汽 油机的转速为2400r/min,说明1s内汽油机曲轴转 动40r,一个工作循环中，曲轴转动两周，对外做功一 次，1s内曲轴转动40r,对外做功20次.] 3D[热值是燃料的一种特性，其大小与其质量大小无 关，所以0.5kg的汽油的热值还是4.6×10J/kg,故 A错误；由表中数据可知，焦炭和酒精的热值相同，为 3.0×10'7J/kg,所以热值为3.0×107J/kg的燃料不 一定是酒精，故B错误；燃料越接近完全燃烧，燃料燃 烧放出的热量越多，1kg(或1m3)某种燃料完全燃烧 时放出的热量等于热值的大小，燃料不完全燃烧时放 出的热量不是热值，故C错误；0.5kg焦炭完全燃烧 放出的热量Q做=mg=0.5kg×3×10'J/kg=1.5× 10J,故D项正确.] 4(1)6.72×105J(2)1.92×10J(3)35% [(1)水吸收的热量Q水=c水m水△t水=4.2× 103J/(kg·℃)X2kg×(100℃-20℃)=6.72X 105J. (2)天然气完全燃烧放出的热量 Q=qV=4×10J/m3×0.048m3=1.92×10°J. (3)他家天然气灶的效率 7-%-62X10】35%.] Q1.92×105J 5(1)900N(2)2.6128×10J(3)34.4% [(1)汽车受到的重力 G车=m车g=1.8×103kg×10N/kg=1.8×104N. 参考答案与提示 汽车匀速行驶时受到的阻力 1 Fa=20C车=20×1.8X10N=9X102N. 汽车受到的牵引力F=F阻=900N. (2)汽油的质量 m=pV=0.71×103kg/m3×8×103m3=5.68kg. 汽油完全燃烧放出的热量 Q=mg=5.68kg×4.6×10J/kg=2.6128×108J. (3)汽车牵引力做的有用功 W有=Fs=900NX100×103m=9X10J. 汽车发动机的效率 W有_9×10J 7=Q-2.6128X1034.4%.] 6(1)2.7×103N(2)135J(3)2025W [(1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力F=S 9×105Pa×30×10-4m2=2.7×103N.(2)一个做功 冲程中燃气对活塞做功W1=Fs=2.7×103N×50× 10-3m=135J.(3)根据飞轮1min转动1800圈可 知，1s内飞轮转动30圈，对外做功15次，P= Γt 15×135J=2025W.] 1 s 【能力平台】 1B[燃料燃烧时是把化学能转化为内能，故A项错 误；热值是燃料的一种特性，只取决于燃料的种类，与 质量和燃烧情况等无关，火箭发射升空的过程中，火 箭中剩余燃料的热值不变，热值与放出热量的多少无 关，故B项正确，C项错误；燃料燃烧产生的内能只有 一部分化成火箭的机械能，还有一部分损失了，故D 项错误.] 2B[一台四冲程汽油机的一个冲程中，火花塞点火， 燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体推动活塞对外做 功，内能减少，将内能转化为机械能，是做功冲程.] 3A[根据题图甲可知，两个气门关闭、活塞上行，为 压缩冲程，活塞对汽缸内的气体做功，机械能转化为 内能，气体的温度升高，故A项正确；热机效率是指有 效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，由 题图乙可知，输出有用功所占比例为100%一36% 30%一6%=28%，即该汽油机的效率为28%，故B项 目培优竞赛超级课堂9年级物理 错误；热值是燃料本身的一种特性，只与燃料本身有 关，和燃料的质量、放出热量的多少、燃烧是否充分、 温度高低无关，故C项、D项均错误.] 4B[由题图可知活塞向上运动，进气门和排气门都关 闭，因此是压缩冲程，故A项错误；完全燃烧5kg的 汽油放出的热量Q微=mq=5kg×4.6×10J/kg=2.3 ×10J,由—可得，有用功W=Q习=23 ×108J×30%=6.9×10J,故B项正确；曲轴每转两 圈对外做功一次，所以1min转动1800圈，要做功 900次，则该汽油机在1s内做功900次=15次，故C 60s 项错误；热机消耗的燃料越少，其做的有用功也可能 少，其效率也不一定就越高，故D项错误.] 5B[由图线a可知，水在加热2min内吸收到的热量 是Q吸=cm△t=4.2X103J/(kg·℃)×0.1kgX (99℃-93℃)=2520J,则4min水吸收到的热量 为Q吸=2520J×2=5040J,故A项错误；4.2g燃 料完全燃烧放出的热量为Q-Q-5040)-8400, 60% 该燃料的热值为g=Q:=，8400J m 4.2X10 kg-2X10 J/kg, 故B项正确；因为燃料燃烧时，有热损失，水吸收的热 量小于燃料完全燃烧放出的热量，所以计算出的燃料 的热值比实际的热值偏小，故C项错误；由题图可知， 0~2min内两杯水吸收的热量相同，温度变化相同， 根据Q=cm凶可知，两杯水的质量相等，故D项错误] 61.68×10;0.05[水从热水器中吸收的热量Q吸= c水m(t-to)=4.2X103J/(kg·℃)×20kg×(40℃ 一20℃)=1.68×10°J;由题知，Q吸=Q放×84%，天 然气完全燃烧释放热量Q做=Q=1.68X10」 84% 2X10J,由Q做=g得需要天然气的体积V=Q啦 9天然气 2×105J 4.0x10'J/m=0.05m3.] 71250:32.6%[单缸四冲程汽油机的一个工作循环 飞轮转2圈，完成4个冲程，做功一次，因此汽油机每 分钟共有=150个工作循环，对外做功150次，则 汽油机工作1min做的功W=150×500J=7.5×10J, 该汽油机的功率P=”_.5X10」-1250W.5g t 60s 汽油完全燃烧释放的热量Q放=四汽油=5×10一3kg× 4.6×10J/kg=2.3×105J,满负荷工作时这种汽油 W7.5×104J 机把内能转化为机械能的效率)一Q.一2.3×10了 ≈32.6%.] 83.5×104;65[Q吸=c牛奶m华奶(t-t0)=4.0× 103J/(kg·℃)×0.25kg×(45℃-10℃)=3.5× 10J:热水放出的热量为Q=3Q厘=3X35X10」 50% 2.1X10J;Q做=c水m*(6-t)=4.2X103J/(kg·℃)× 2kg×(90℃一t')=2.1×105J,解得盆中水的温度 t'=65℃.] 9(1)3.36×103J(2)10% [(1)水吸收的热量 Q吸=c水m水(t-to)=4.2×103J/(kg·℃)X2kgX (60℃一20℃)=3.36×105J. (2)木炭完全燃烧放出的热量 Q做=m*炭q=100×10-3kg×3.36×102J/kg= 3.36×10J,火炉烧水的热效率 7-8-x8%] 10(1)108km/h(2)41400W(3)32.4% [1)汽车行驶的速度=三-108k=1o8km/ (2)汽车沿平直公路匀速行驶，受力平衡，根据二力平 衡条件可知，牵引力F=f=1380N,牵引力做的功 W=Fs=1380N×108×103m=1.4904×103J,牵 引力的功率为P=W_1.490,4X10J=41400W, 1×3600s (3)消耗的汽油完全燃烧放出的热量 Q放=m9*油=10kg×4.6×10'J/kg=4.6×108J, 汽车发动机的效率 W_1.4904×10J=32.4%.] 刃=Q旅=4.6×10丁 门B[第一阶段减速过程中，由于速度变小，所以动能 变小，由于继续行驶并带动发电机发电，故将一部分 动能转化为电能，减小的动能有一部分转化为电能， 即电能小于减小的动能，故A项错误，B项正确；第二 阶段减小的动能有一部分转化为内能，有一部分转化 成了电能，所以内能小于减小的动能，故C项、D项均 错误.] P甲t 2D[根据热机的效率)= 可知，一m年q Q Pz之，则m甲 P甲t Pz,所以理-飞 mz g 7甲9 ,mi= 7z9 mzPz甲 w×说-品1 回15×10,18[缸话的横裁面积为S=(份》 3X(0严）°=75m,则这台发动机在做功冲程中 燃气对活塞的平均推力为F=S=200N/cm2× 75cm2=15000N;燃气推力每次对活塞做功的大小 为W1=Fs=15000N×0.12m=1800J,每分钟做 功的次数为m=1200=600,则这台发动机的功率约 2 为P=W_nW_600X1800J-180o0W=18kW.] t 60s 14(1)5×10J(2)6.48×104kW(3)2.7×103km [(1)10t燃油完全燃烧放出的热量 Q=mg=10×103kg×5×10J/kg=5×101J. (2)由题表中数据可知，飞机的阻力增大倍数与速度 增大倍数的平方成正比，所以当飞机以600m/s的速 度巡锁时，所受阻方为03X10N×(9)°- 1.08×105N,则飞机发动机的输出功率 P=Fv=1.08×105N×600m/s=6.48×104kW. (3)该飞机发动机所做的有用功W有=7Q=40%×5× 101J=2×10J,查题表中数据可知，当v=500m/s 时F=元5x10N=整==27X 105m=2.7×103km.] 因36%[每分钟燃挠汽油的质量网=V-市× 1.35kg/m3X2×103m×2600 2 =0.234kg,汽油 完全燃烧放出的热量Q=mg=4.6×10'J/kg× 0.234kg=1.0764×10J,汽油发动机每分钟做的有 用功W有=Pt=65×103WX60s=3.9×10J,汽油 参考答案与提示 W有_3.9×108J 发动机的效率7=Q=1.0764×10 ≈36%.] 第3讲电流和电路 【典例剖析】 例1B例2B例3A 例4如图所示. S S: 例4图 例5B例6D 【易错误区】 例7C 【变式题组】 1C[摩擦起电的本质是电荷的转移，而不是创造了电 荷，毛巾和塑料丝在摩擦过程中，电子发生了转移，故 A项错误；毛巾和塑料丝在摩擦过程中，一个失去电 子，一个得到电子，所以带上了异种电荷，故B项错 误；摩擦过的塑料丝带上了电，根据带电体能够吸引 轻小物体的性质，它能吸引碎纸屑，故C项正确；塑料 丝彼此张开是因为带上了同种电荷，同种电荷相互排 斥，而不是异种电荷，故D项错误.] 2摩擦起电；从A到B;正 3D[通常情况下，玻璃片、塑料尺和橡皮筋是绝缘体， 不容易导电，将它们接入如题图所示电路的A、B两 点，不能使小灯泡发光，故A项、B项、C项均错误；金 属棒是导体，容易导电，把它接入如题图所示电路的 A、B两点，可使小灯泡发光，故D项正确.] 4如图所示。 第4题图 5D[灯L,发光，说明电路中有电流；但灯L2不发光， 说明没有电流通过灯L2,所以灯L2短路.]