专题2 热机与热机效率计算（重难点培优专题）-2026-2027学年人教版物理九年级全一册

专项02 热机与热机效率计算专题 题型1：内燃机工作循环的计算 题型2：做功次数的计算 题型3：冲程个数的计算 题型4：固体和液体的热值计算 题型5：气体的热值计算 题型6：热机的效率公式与计算 A组 基础过关 B组 提升拔高 C组 思维创新 题型一：内燃机工作循环的计算 1．汽油机飞轮转速是3600r/min，在1s内汽油机内能转化为机械能的次数及完成的冲程个数为（　　） A．15次，60个 B．18次，120个 C．30次，120个 D．900次，30个 【答案】C 【解答】解： 汽油机的转速是3600r/min，即60r/s，因一个工作循环，曲轴转两圈，对外做功一次，所以，该汽油机每秒可以做功30次，完成120个冲程。 故选：C。 2．若汽油机1s内对外做功15次，则其曲轴的转速为 　1800　 r/min。为了降低汽油机汽缸的温度，汽缸外有一个水箱体，使汽缸被水包围着，这是通过 　热传递　 的方式减少汽缸的内能。 【答案】1800；热传递。 【解答】解： （1）四冲程内燃机的曲轴转2圈，完成4个冲程，并对外做功1次； 汽油机每秒内对外做功15次，曲轴转30圈，则每分钟对外做功900次，曲轴转1800圈，因此曲轴的转速为1800r/min； （2）汽油机工作时，气缸温度升高，汽缸把热量传递给水箱中的水，来达到降温的效果，所以这是通过热传递的方式减少汽缸内能的。 故答案为：1800；热传递。 题型二．做功次数的计算 1．一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速1200r/min，则它的气缸内燃气每秒钟对外做功（　　） A．20次 B．10次 C．600次 D．1200次 【答案】B 【解答】解：飞轮转速1200r/min，则气缸内燃气每秒钟飞轮转的圈数为 一个工作循环，飞轮转2圈，对外做功1次，故它的气缸内燃气每秒钟完成10个工作循环，对外做功10次。 故选：B。 2．×小昕看到爸爸启动摩托车时，转速表如图所示，如果该车使用的是单缸四冲程汽油机，请根据图中信息计算此时发动机4秒内对外做功的次数为（　　） A．25 B．32 C．50 D．100 【答案】A 【解答】解：在四冲程汽油机中，完成一个工作循环，飞轮转2圈，对外做功1次。已知转速表显示0.75×1000r/min＝750r/60s＝12.5r/s，则4秒内飞轮转动的圈数为12.5×4＝50圈。因为每2圈对外做功1次，所以4秒内对外做功的次数为50÷2＝25次。故答案为25次。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选：A。 题型三：冲程个数的计算 1．某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞面积为30cm2，一个冲程活塞在汽缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×105Pa，飞轮1min转动1800周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），下列说法中正确的是（　　） A．汽油机每秒内完成30个冲程 B．汽油机的功率为2025W C．做功冲程中燃气对活塞的平均压力为3600N D．一个做功冲程中燃气对活塞做的功为1.35×105J 【答案】B 【解答】解：A、当飞轮lmin转动1800周，即每秒钟转动30周，完成60个冲程，故A错误； BCD．汽油机的汽缸活塞面积为S＝30cm2＝3×10﹣3m2， 燃气对活塞的平均压力为F＝pS＝9.0×105Pa×3×10﹣3m2＝2700N， 一个冲程活塞在汽缸中移动的距离为s＝50mm＝0.05m， 一个做功冲程中燃气对活塞做的功W＝Fs＝2700N×0.05m＝135J， 飞轮每转两圈对外做功一次，所以飞轮转动1800周，要对外做功900次，燃气对活塞做的总功为 W总＝900×W＝900×135J＝121500J， 汽油机的功率为 ，故B正确，CD错误。 故选：B。 2．某汽油机飞轮转速是2400r/min，则它1s内汽油机内能转化为机械能的次数及完成的冲程个数为（　　） A．30次，60个 B．20次，80个 C．30次，120个 D．15次，60个 【答案】B 【解答】解： 汽油机的转速是2400r/min，即40r/s，因一个工作循环，曲轴转两圈，对外做功一次，所以，该汽油机每秒可以做功20次，完成80个冲程。 故选：B。 题型四．固体和液体的热值计算 1．如图所示，甲、乙、丙的三套装置完全相同，燃料质量、液体质量及液体初温均相同，不考虑热量损失，点燃后燃料稳定燃烧直至尽，同一套装置中液体单位时间内吸热相等，三套装置烧杯中液体升高的温度随时间变化的图像如图丁所示，下列判断正确的是（　　） A．两种液体的比热容之比ca：cb＝1：2 B．两种燃料的热值之比q1：q2＝3：4 C．0∼t1时间段甲、乙液体吸收的热量之比Q甲：Q乙＝1：1 D．0∼t2时间段乙中液体a与0∼t1时间段丙中液体b吸收的热量之比Q乙：Q丙＝1：1 【答案】A 【解答】A．对比甲、丙两个实验可知，实验所用燃料相同，两种液体a、b加热相同的时间吸收的热量相同，由图丁可知，0∼t1时间段内，液体b的温度变化为Δtb＝T0，液体a的温度变化为Δta＝2T0，a升高的温度是b升高温度的2倍，根据c可知，，即液体b的比热容是液体a的两倍，故A正确； B．对比甲、乙两个实验可知，实验所用液体种类、质量、初温都相同，燃料不相同，燃料完全燃烧提供的热量都被液体a吸收，燃料1时液体a升高的温度为Δta＝2T0，燃料2时液体a升高的温度为Δta′＝1.5T0，两种燃料的热值之比，故B错误； C.0∼t1时间段，甲、乙、丙装置中燃料的种类不同，加热液体的种类和质量相同，相同时间液体升高的温度不同，则0～t1时间内甲丙烧杯中液体吸收热量相等并且都大于乙烧杯中液体吸收热量，Q甲：Q乙≠1：1，故C错误； D．0∼t2时间段，乙中液体a吸收的热量Q乙＝cam×1.5T0，0∼t1时间段，丙中液体b吸收的热量Q丙＝cbmT0， 0∼t2时间段乙中液体a与0∼t1时间段丙中液体b吸收的热量之比，故D错误。 故选：A。 2．如图甲所示是一艘完全依靠太阳能驱动的船，电池板接收太阳能的功率为1.6×105W。假设接收的太阳能只用来驱动船前进，在一次航行中，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，航行速度如图丙。（海水密度约为1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求： （1）若船吃水深度为1m，则船底受到水的压强是多大？ （2）第50s至100s，牵引力在这段时间内做的功？ （3）第50s至100s，若船接收的太阳能全部改由燃烧柴油提供，则需要消耗柴油的质量是多少？（q柴油＝4.0×107J/kg） 【答案】（1）若船吃水深度为1m，则船底受到水的压强是1×104Pa； （2）第50s至100s，牵引力在这段时间内做的功为2×106J； （3）第50s至100s，若船接收的太阳能全部改由燃烧柴油提供，则需要消耗柴油的质量是0.2kg。 【解答】解：（1）若船吃水深度为1m，船底受到水的压强为： p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×1m＝1×104Pa； （2）由图丙可知，第50s至100s船行驶的速度为0.5m/s，船行驶的距离为： s＝vt＝0.5m/s×50s＝25m； 由图乙可知，第50s至100s内船受到的牵引力为F＝8×104N，则牵引力在这段时间内做的功为： W＝Fs＝8×104N×25m＝2×106J； （3）第50s至100s，船接收的太阳能为： W'＝Pt＝1.6×105W×50s＝8×106J， 若船接收的太阳能全部改由燃烧柴油提供，即Q放＝W'＝8×106J，则需要消耗柴油的质量为： m0.2kg。 答：（1）若船吃水深度为1m，则船底受到水的压强是1×104Pa； （2）第50s至100s，牵引力在这段时间内做的功为2×106J； （3）第50s至100s，若船接收的太阳能全部改由燃烧柴油提供，则需要消耗柴油的质量是0.2kg。 3．新能源汽车具有节能减排、保护环境等优点。某新能源汽车厂家采用电能、氢燃料等非常规能源作为动力来源。测试员在测试一款新车时开车在一水平地面上匀速行驶了5km，消耗0.15kg的氢燃料，汽车的牵引力为1260N。（）求： （1）汽车发动机牵引力做的功； （2）0.15kg的氢燃料完全燃烧放出的热量是多少？若这些热量全部用来加热水，可以将多少千克的水温度从20℃加热到70℃。 【答案】（1）汽车发动机牵引力做的功是6.3×106J； （2）0.15kg的氢燃料完全燃烧放出的热量是2.1×107J，若这些热量全部用来加热水，可以将100kg的水温度从20℃加热到70℃。 【解答】解：（1）汽车发动机牵引力做的功： W＝Fs＝1260N×5×103m＝6.3×106J； （2）0.15kg的氢燃料完全燃烧放出的热量： Q放＝mq氢＝0.15kg×1.4×108J/kg＝2.1×107J， 若这些热量全部用来加热水，水吸收的热量Q吸＝Q放＝2.1×107J， 由Q吸＝cmΔt得水的质量： 。 答：（1）汽车发动机牵引力做的功是6.3×106J； （2）0.15kg的氢燃料完全燃烧放出的热量是2.1×107J，若这些热量全部用来加热水，可以将100kg的水温度从20℃加热到70℃。 4．某小组同学在实验室中做“水的沸腾”实验，他们在烧杯中装了质量为1kg、初温为76℃的水，用酒精灯给烧杯中的水加热，并每隔2min记录一次温度计的示数，直到水沸腾一段时间后停止读数，记录的数据如表所示。[c水＝4.2×103J/（kg•℃），q酒精＝3×107J/kg]求： 时间/min 0 2 4 6 8 10 12 14 温度/℃ 76 80 84 88 92 96 96 96 （1）将这些水从76℃加热到刚好沸腾时，水吸收的热量。 （2）若酒精完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则把这些水从76℃加热到刚好沸腾时，需要完全燃烧的酒精的质量。 【答案】（1）这些水从76℃加热到刚好沸腾时所吸收的热量为8.4×104J。 （2）需要完全燃烧的酒精质量为2.8g。 【解答】解：（1）从表格数据可知，从第10min开始水的温度就保持96℃不再改变，所以水的沸点为96℃。 这些水从76℃加热到刚好沸腾时所吸收的热量为： Q吸＝c水m水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（96℃﹣76℃）＝8.4×104J， （2）酒精燃烧放出的热量全部被水吸收，所以Q放＝Q吸＝8.4×104J； 由Q＝qm得，需要完全燃烧的酒精质量： m2.8×10﹣3kg＝2.8g。 答：（1）这些水从76℃加热到刚好沸腾时所吸收的热量为8.4×104J。 （2）需要完全燃烧的酒精质量为2.8g。 5．为保障今年夏粮丰收增产，我市部分县区利用植保无人机对小麦开展“一喷三防”喷洒作业。如图所示。某品牌植保无人机，加满农药和汽油后总质量为20kg，底部支架与水平地面的接触面积为50cm2。在某次喷洒作业中，该无人机以5m/s的水平速度匀速喷洒3min，消耗汽油71g。已知汽油的热值为4.6×107J/kg，g取10N/kg。求无人机： （1）起飞前对水平地面的压强； （2）3min内飞行的水平路程； （3）3min内消耗的汽油完全燃烧放出的热量。 【答案】（1）起飞前对水平地面的压强是4×104Pa； （2）3min内飞行的水平路程是900m； （3）3min内消耗的汽油完全燃烧放出的热量是3.266×106J。 【解答】解：（1）飞机对地面的压力：F＝G＝mg＝20kg×10N/kg＝200N， 对水平地面的压强：p4×104Pa； （2）3min内飞行的水平路程：s＝vt＝5m/s×3×60s＝900m； （3）消耗的汽油的质量为：m＝71g＝0.071kg； 3min内消耗的汽油完全燃烧放出的热量： Q放＝qm＝4.6×107J/kg×0.071kg＝3.266×106J。 答：（1）起飞前对水平地面的压强是4×104Pa； （2）3min内飞行的水平路程是900m； （3）3min内消耗的汽油完全燃烧放出的热量是3.266×106J。 题型五：气体的热值计算 1．如图所示为我国研制的四座氢燃料内燃机飞机验证机，该飞机使用氢为燃料，高压储氢罐可储氢5kg，最大起飞质量可达1.5×103kg。已知该飞机静止在水平地面上时，轮胎与地面的总接触面积为0.2m2；该飞机在空中以180km/h的速度匀速直线巡航时，前置螺旋桨为飞机提供的牵引力为2.1×103N。已知氢的热值为1.4×108J/kg。求：（g取10N/kg） （1）发动机未工作前，飞机静止在水平地面上，达到最大起飞质量时对地面的压强为多少？ （2）高压储氢罐内5kg的氢完全燃烧放出的热量为多少？ （3）飞机以180km/h的速度匀速直线巡航0.2h，前置螺旋桨为飞机提供的牵引力做的功为多少？ 【答案】（1）发动机未工作前，飞机静止在水平地面上，达到最大起飞质量时对地面的压强为7.5×104Pa； （2）高压储氢罐内5kg的氢完全燃烧放出的热量为7×108J； （3）飞机以180km/h的速度匀速直线巡航0.2h，前置螺旋桨为飞机提供的牵引力做的功为7.5×107J。 【解答】解：（1）飞机静止在水平地面上时的压力： F＝G＝mg＝1.5×103kg×10N/kg＝1.5×104N， 飞机静止时对水平地面的压强： ； （2）氢完全燃烧放出的热量： ； （3）由 可得，飞机匀速巡航的路程： s＝vt＝180km/h×0.2h＝36km＝36000m， 牵引力做的功： 。 答：（1）发动机未工作前，飞机静止在水平地面上，达到最大起飞质量时对地面的压强为7.5×104Pa； （2）高压储氢罐内5kg的氢完全燃烧放出的热量为7×108J； （3）飞机以180km/h的速度匀速直线巡航0.2h，前置螺旋桨为飞机提供的牵引力做的功为7.5×107J。 2．为了减少环境污染，共建绿水青山的美好生态，我县部分农村地区已经用上了天然气烧水煮饭，设天然气热值为4.2×107J/kg。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] （1）求完全燃烧0.2kg天然气放出的热量？ （2）若这些热量被50kg、30℃的水吸收，能使水的温度升高到多少？ 【答案】（1）完全燃烧0.2kg天然气放出的热量为8.4×106J； （2）（2）若这些热量被50kg、30℃的水吸收，能使水的温度升高到70℃。 【解答】解： （1）完全燃烧0.2kg天然气放出的热量： Q放＝m天然气q＝0.2kg×4.2×107J/kg＝8.4×106J； （2）由题知，水吸收的热量：Q吸＝Q放＝8.4×106J； 由Q吸＝cmΔt得，水升高的温度： Δt40℃， 水的末温：t＝t0+Δt＝30℃+40℃＝70℃。 答：（1）完全燃烧0.2kg天然气放出的热量为8.4×106J； （2）（2）若这些热量被50kg、30℃的水吸收，能使水的温度升高到70℃。 3．李华家新装的燃气热水器铭牌上标注能效等级为2级。国家规定能效等级为2级的热水器，其热效率值不低于88%。李华想通过洗澡来估测一下这款燃气热水器的能效等级是否达标，于是他将燃气热水器的温度设定在40℃（即水从热水器流出的温度），某次洗澡用了水90kg，用了天然气0.2m3。已知进入热水器的冷水温度为5℃，求：[水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值q＝7.0×107J/m3] （1）0.2m3天然气完全燃烧放出的热量； （2）水吸收的热量； （3）通过计算判定该款热水器能效等级是否达标。 【答案】（1）消耗的天然气完全燃烧放出的热量为1.4×107J； （2）水吸收的热量为1.323×107J；该款热水器能效等级达标。 【解答】解：（1）这些天然气完全燃烧放出的热量：Q放＝qV＝7.0×107J/m3×0.2m3＝1.4×107J； （2）水吸收的热量：Q吸＝cm水Δt＝4.2×103J/（kg•℃）×90kg×（40℃﹣5℃）＝1.323×107J； 热水器的热效率：η100%100%＝94.5%＞88%，因此该款热水器能效等级达标。 答：（1）消耗的天然气完全燃烧放出的热量为1.4×107J； （2）水吸收的热量为1.323×107J；该款热水器能效等级达标。 题型六：热机的效率公式与计算 1．《哪吒之魔童闹海》全球热映。电影中哪吒和敖丙能够联手冲破天元鼎，用水火之力生成蒸汽冲破巨鼎的封印过程中的能量转化与汽油机中 　做功　 冲程相同。某国产摩托车的发动机是一台单缸四冲程汽油机，其效率为30%，该车在某段平直公路上匀速行驶10min，燃烧汽油0.5kg，则该汽油机的功率是 　1.15×104　 W；若该汽油机飞轮转速为2400r/min，则汽油机每秒对外做功 　20　 次。（汽油的热值为4.6×107J/kg） 【答案】做功；1.15×104；20。 【解答】解：（1）水火之力生成蒸汽冲破巨鼎封印过程中是内能转换为机械能，该过程中能量转化与汽油机中做功冲程相同； （2）0.5kg汽油完全燃烧放出的热量为：Q＝qm＝4.6×107J/kg×0.5kg＝2.3×107J， 有用功为W＝ηQ＝30%×2.3×107J＝6.9×106J， 功率为P1.15×104W； 飞轮转速为2400r/min可知，飞轮1min转动2400圈；四冲程汽油机的每个工作循环中，飞轮转动2圈，对外做功1次，因此1min对外做功1200次；每秒对外做功次数为20次。 故答案为：做功；1.15×104；20。 2．诗句“锄禾日当午，汗滴禾下土。谁知盘中餐，粒粒皆辛苦”描述了农民辛勤劳作的情景，勉励我们日常生活中要节约粮食。随着科技的发展，利用无人机技术监测农作物生长、喷洒农药，大大减轻了农民的工作负担，提高了农业生产的效率。机械迷小华对无人机进行了项目化研究。 （1）喷洒农药功能 如图所示，喷洒作业时，以无人机为参照物，田里的小麦是　运动　 （选填“运动”或“静止”）的；沿水平直线匀速喷洒农药的过程中，无人机的动能　减小　 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 （2）对地面的压强 喷洒完农药后，无人机静止在水平地面时对地面的压强为2.5×104Pa，与地面的总接触面积为80cm2，则无人机的质量是多少？（g取10N/kg） （3）汽油机的效率 在某次喷洒农药作业时，无人机以2m/s的速度和9kW的恒定功率沿水平方向匀速直线飞行，为了覆盖一片面积为1000m2的小麦田，无人机消耗汽油0.1kg，则无人机的汽油机的效率是多少？（假设无人机的喷洒宽度为5m，q汽油＝4.5×107J/kg） 【答案】（1）运动；减小； （2）无人机的质量是20kg； （3）无人机的汽油机的效率是20%。 【解答】解：（1）如图所示，喷洒作业时，以无人机为参照物，田里的小麦的位置发生变化，是运动的； 沿水平直线匀速喷洒农药的过程中，无人机的质量变小，速度不变，动能减小。 （2）喷洒完农药后，无人机静止在水平地面时对地面的压强为2.5×104Pa，与地面的总接触面积为80cm2，则无人机的重力G＝F压＝pS＝2.5×104Pa×80×10﹣4m2＝200N， 质量m20kg； （3）无人机飞行的路程s200m， 飞行时间t100s， 有用功W＝Pt＝9000W×100s＝900000J， 汽油完全燃烧放出的热量Q放＝q汽油m＝4.5×107J/kg×0.1kg＝4.5×106J， 该车发动机的效率为η20%。 答：（1）运动；减小； （2）无人机的质量是20kg； （3）无人机的汽油机的效率是20%。 3．“六代机”，即第六代喷气式战斗机，是军事航空领域中新一代战机的概念，代表了未来空战技术和战术的发展方向。强说该飞机最大飞行距离达到8000km，该飞机的发动机0.5h内能以恒定的牵引力飞行2000km，输出功率达4×105W，消耗了40kg的航空燃油，已知燃油的热值q燃油＝4.5×107J/kg。求： （1）40kg航空燃油完全燃烧放出的热量； （2）飞机发动机的效率。 【答案】（1）40kg航空燃油完全燃烧放出的热量为1.8×109J； （2）飞机发动机的效率为40%。 【解答】解：（1）40kg航空燃油完全燃烧放出的热量为：Q放＝mq燃油＝40kg×4.5×107J/kg＝1.8×109J； （2）飞机的发动机做的有用功：W有＝Pt＝4×105W×0.5×3600s＝7.2×108J； 飞机发动机的效率为：η40%。 答：（1）40kg航空燃油完全燃烧放出的热量为1.8×109J； （2）飞机发动机的效率为40%。 4．如图所示的雾炮车，既可喷洒药液消毒，也可喷洒水雾对街道进行除尘，在一次作业中，雾炮车沿水平地面10min内匀速行驶3km到达作业区域，消耗燃油0.5kg，行驶过程中受到的牵引力恒为2000N，若燃油的热值为3×107J/kg，求雾炮车在该过程中： （1）行驶的速度； （2）牵引力做的功； （3）0.5kg的燃油完全燃烧放出的热量； （4）发动机的热机效率。 【答案】（1）行驶的速度为18km/h； （2）牵引力做的功为6×106J； （3）0.5kg的燃油完全燃烧放出的热量为1.5×107J； （4）发动机的热机效率为40%。 【解答】解： （1）雾炮车沿水平地面匀速行驶3km所用的时间，则炮雾车行驶的速度 ； （2）炮雾车行驶过程中受到的牵引力F＝2000N，在力的作用下形式的路程s＝3km＝3000m，则牵引力做的功W＝Fs＝2000N×3000m＝6×106J； （3）0.5kg的燃油完全燃烧放出的热量 ； （4）发动机的热机效率 ； 答：（1）行驶的速度为18km/h； （2）牵引力做的功为6×106J； （3）0.5kg的燃油完全燃烧放出的热量为1.5×107J； （4）发动机的热机效率为40%。 5．今年春节期间沈阳遭遇暴雪，对交通造成了一定的影响。如图是一台柴油除雪车清除路面积雪时的场景。已知该除雪车的额定功率是1.2×105W，总质量是6×103kg，除雪车车轮与水平地面的总接触面积为0.3m2。（g取10N/kg，柴油的热值取4×107J/kg）求： （1）除雪车对水平地面的压强。 （2）当除雪车以额定功率进行除雪作业时，在平直的路面以上1.5m/s的速度匀速前进了1500m，则除雪车所受阻力。 （3）若除雪车的效率为30%，上述除雪过程需要消耗柴油的质量。 【答案】（1）除雪车对水平地面的压强为2×105Pa； （2）当除雪车以额定功率进行除雪作业时，在平直的路面以上1.5m/s的速度匀速前进了1500m，则除雪车所受阻力为80000N； （3）若除雪车的效率为30%，上述除雪过程需要消耗柴油的质量为10kg。 【解答】解：（1）除雪车对水平地面的压力为：F＝G＝mg＝6×103kg×10N/kg＝6×104N； 除雪车对水平地面的压强为：p2×105Pa； （2）所受牵引力F′80000N； 当除雪车以额定功率进行除雪作业时，在平直的路面以上1.5m/s的速度匀速前进，处于平衡状态，所受阻力f＝F′＝80000N； （3）牵引力所做的功W＝F′s＝80000N×1500m＝1.2×108J， 若除雪车的效率为30%，柴油完全燃烧放出的热量Q放4×108J， 上述除雪过程需要消耗柴油的质量m10kg。 答：（1）除雪车对水平地面的压强为2×105Pa； （2）当除雪车以额定功率进行除雪作业时，在平直的路面以上1.5m/s的速度匀速前进了1500m，则除雪车所受阻力为80000N； （3）若除雪车的效率为30%，上述除雪过程需要消耗柴油的质量为10kg。 6．如图所示是我国自行设计研制的AG600水陆两栖飞机，最大起飞质量为53.5t，最大航程为4500km，飞机发动机的额定功率为2.25×107W，航空燃油的热值为4×107J/kg，g取10N/kg。试问： （1）飞机以最大起飞质量漂浮在水面上时，所受的浮力是多少？ （2）起飞之后，若该飞机在额定功率下以300km/h的速度匀速直线航行10min，则行驶的路程是多少？ （3）题（2）过程中，若飞机发动机的效率为50%，不计能量损失，则飞机消耗的航空燃油的质量为多少？ 【答案】（1）飞机以最大起飞质量漂浮在水面上时，所受的浮力是5.35×105N。（2）起飞之后，若该飞机在额定功率下以300km/h的速度匀速直线航行10min，则行驶的路程是50km； （3）题（2）过程中，若飞机发动机的效率为50%，不计能量损失，则飞机消耗的航空燃油的质量为675kg。 【解答】解：（1）飞机在最大起飞质量时受到的重力： G＝mg＝53.5×103kg×10N/kg＝5.35×105N。 当该飞机以最大起飞质量漂浮在水面时，受到的浮力： F浮＝G＝5.35×105N。 （2）起飞之后，若该飞机在额定功率下以300km/h的速度匀速直线航行10min，则行驶的路程是s＝vt＝300km/h50km； （3）有用功W＝Pt＝2.25×107W×10×60s＝1.35×1010J， 航空燃油完全燃烧放出的热量Q放2.7×1010J， 飞机消耗的航空燃油的质量m′675kg。 答：（1）飞机以最大起飞质量漂浮在水面上时，所受的浮力是5.35×105N。（2）起飞之后，若该飞机在额定功率下以300km/h的速度匀速直线航行10min，则行驶的路程是50km； （3）题（2）过程中，若飞机发动机的效率为50%，不计能量损失，则飞机消耗的航空燃油的质量为675kg。 基础通关练（测试时间：10分钟 1．用打气筒打气时，气筒壁会发热，这主要是因为活塞对筒内气体 （选填“做功”或“热传递”），使筒内气体内能增大，温度升高，此过程中的能量转化与四冲程汽油机 冲程的能量转化相同。 【答案】 做功 压缩 【来源】2025年甘肃省武威市、嘉峪关市、临夏州中考物理真题 【详解】[1][2]改变物体内能有两种方法：做功、热传递；用打气筒打气时，活塞对筒内气体做功，使气体的内能增大，温度升高，此过程中机械能转化成内能；汽油机压缩冲程中，活塞对汽缸内的气体做功，机械能转化成内能，打气筒打气的能量转化与四冲程汽油机压缩冲程相同。 2．如图所示，试管内的水沸腾后，塞子受到水蒸气的压力而冲出去，这个过程中能量转化的情况与汽油机 冲程能量转化的情况相同；课前准备时，给酒精灯添加酒精，闻到了酒精味，这是 现象。 【答案】 做功 扩散 【来源】2025年四川省乐山市中考物理真题 【详解】[1]试管内的水沸腾后，水蒸气内能增加，塞子受到水蒸气的压力冲出去，所以水蒸气的内能转换为塞子的机械能，而汽油机的做功冲程的内能转化是内能转化为机械能，能量转化情况与汽油机的做功冲程的能量转化情况相同。 [2]向酒精灯内添加酒精时，闻到了酒精味，这是酒精的扩散现象，表示分子在永不停息地做无规则运动。 3．如图所示为内燃机的 冲程，该过程是将 转化为机械能。 【答案】 做功 内能 【来源】2025年四川省自贡市中考物理试题 【详解】[1][2]如图所示，两气门都关闭，活塞下行，是做功冲程，该冲程中燃气推动活塞，对活塞做功，内能转化为机械能。 4．晓凤同学提出问题：收割机用四冲程柴油机提供动力，其中压缩冲程过程中，柴油机汽缸内气体（　　） A．质量变大 B．内能减小 C．体积变大 D．温度升高 【答案】D 【来源】2025年广东省深圳市中考物理试题 【详解】四冲程柴油机中的压缩冲程，活塞向上移动，汽缸内气体体积变小，气体质量不变，压缩冲程将机械能转化为内能，内能变大，温度升高，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 5．如图是单缸四冲程汽油机工作循环中的一个冲程，它是（   ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【答案】B 【来源】2025年江苏省扬州市中考物理试题 【详解】由图可知，进气门和排气门均关闭，活塞向上运动，压缩汽缸内气体，火花塞未点火，即为压缩冲程，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 6．一台单缸四冲程汽油机的飞轮的转速是2400r/min，则此汽油机每秒完成的冲程个数和对外做功次数分别是（　　） A．完成80个冲程，对外做功20次 B．完成80个冲程，对外做功40次 C．完成40个冲程，对外做功10次 D．完成40个冲程，对外做功40次 【答案】A 【来源】2025年黑龙江省龙东地区中考物理试题 【详解】四冲程内燃机一个工作循环，活塞往复两次、飞轮转两周，完成四个冲程，对外做功一次，当飞轮的转速是2400r/min，即40r/s时，每秒内完成80个冲程，对外做功20次，故A正确，BCD错误。 故选A。 提升拔高突破练（测试时间：15分钟） 7．一台四冲程内燃机的飞轮转速为1800 r/min，则下列说法正确的是(      ) A．1 min飞轮转3600圈，完成1800个冲程 B．1 min完成900个冲程，做功450次 C．1 s飞轮转30圈，完成60个冲程 D．1 s完成30个冲程，做功15次 【答案】C 【详解】A. 飞轮转速为1800 r/min，即1 min飞轮转1800圈，完成3600个冲程，故A错误； B. 飞轮转动两周一个工作循环，所以1 min完成900个工作循环，做功900次，故B错误； C. D. 飞轮转速为1800 r/min，即30 r/s，所以1 s飞轮转30圈，每圈有两个冲程，所以1 s完成60个冲程，做功15次，故C正确，D错误； 故选C． 8．光发动机可用于卫星的能源补充，其工作原理如图所示，密闭气室中在光照下会分解，使气室气压增大，推动活塞右移，无光条件下发生逆反应，连杆推动活塞左移，控制光照即可实现活塞往复运动。如图中，四冲程汽油机的冲程的能量转化情况与活塞左移过程中的能量转化情况相同的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】当太阳光照射时，反应室内发生化学反应，导致室内气压增大，这时将化学能转化为机械能，从而推动活塞移动，相当于汽油机的做功冲程；而在无光条件下发生逆反应，连杆推动活塞左移，该过程中将机械能转化为内能，相当于汽油机的压缩冲程； A．图中进气门、排气门都关闭，活塞向上运动是压缩冲程，该过程中将机械能转化为内能，故A符合题意； B．图中进气门关闭，排气门打开，是排气冲程，故B不符合题意； C．图中进气门、排气门都关闭，火花塞点燃，活塞向下运动是做功冲程，该过程中将内能转化为机械能，故C不符合题意； D．图中进气门打开，排气门关闭，是吸气冲程，故D不符合题意。 故选A。 9．学家发明了一款单缸六冲程内燃机，它每一个工作循环的前四个冲程与单缸四冲程内燃机相同，在第四冲程结束后，立即向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速汽化成高温高压水蒸气，推动活塞再次做功，水蒸气温度 （选填“升高”“降低”或“不变”），这样燃烧同样多的燃料获得了更多的机械能，提高了热机的效率.为进入下一个工作循环，这款内燃机的第六冲程是 冲程. 【答案】 降低 排气 【详解】[1]在第四冲程结束后，立即向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功，使水蒸气的内能减小，温度降低； [2]一个工作循环最后一个冲程是排气冲程，所以为进入下一个工作循环，这款内燃机的第六冲程是排气冲程． 10．如图，小华发现家中蒸蛋器在使用时会通过上方小孔喷出蒸汽，于是小心地将自制的风车放在小孔附近，成功的让风车转了起来，蒸汽推动风车时能量转化与汽油机 冲程的能量转化相同；某单缸四冲程汽油机工作时，飞轮转速为3000r/min，则其1s内对外做功 次；若缸内燃气对活塞平均推力为2000N，活塞向下运动的距离为0.05m，则功率是 W。 【答案】 做功 25 2.5×103 【详解】[1]高温的水蒸气推动风车转动，将水蒸气的内能转化成了风车的机械能，与汽油机的做功冲程的能量转化相同。 [2]四冲程汽油机飞轮转速3000r/min即50r/s，即汽油机飞轮每秒转50圈，由于四冲程内燃机一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次，所以1s内该汽油机对外做功25次。 [3]汽缸内燃气推动活塞一次所做的功 由于1s内该汽油机对外做功25次，则做功一次所用的时间 汽油机的功率为 综合拓展练（测试时间：15分钟） 11．有甲、乙两台汽油机，在相同的时间内，它们所做的有用功之比是，消耗汽油的质量之比是，那么它们的效率之比是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】在热机中，用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫热机的效率；根据求出燃料完全燃烧放出的热量，则它们的效率之比为 故选D。 12．汽油机甲，飞轮每分钟转2400转，汽油机的汽缸容积为150cm3，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为2.0×106Pa，且甲汽油机一分钟消耗25g汽油。汽油机甲与汽油机乙的效率比值为5∶4，汽油机甲的功率是乙的2.5倍，则汽油机甲的功率和甲、乙汽油机相同时间的油耗之比为（　　）（汽油的热值为4.8×107J/kg） A．3.6×106W；2∶1 B．6000W；2∶1 C．3.6×106W；1∶2 D．6000W；1∶2 【答案】B 【详解】根据题意知道，一个做功冲程中燃气对活塞做的功 曲轴每转两圈对外做功一次，所以1min转动2400转，完成1200个工作循环，对外做功1200次，则1min对外做的总功 汽油机甲的热功率 甲的功率为P甲，乙的功率为P乙，效率为η甲，效率为η乙，汽油的热值为q，做功时间为t，甲在时间t内做的有用功 W甲=P甲t 则由题意知道，汽油机甲的功率是乙的2.5倍，汽油机甲与汽油机乙的效率比值为5:4，则甲在时间t内消耗的总能量 甲在时间t内的耗油量 同理可以得到乙在时间t内的耗油量的表达式 甲、乙两汽油机在相同时间内的耗油量之比就等于两表达式之比 故B正确。 故选B。 13．现有两个使用同一种燃料的加热器，用它们分别对甲、乙两种不同的物质加热。已知甲物质的比热是乙物质的2倍，甲物质的质量是乙物质的，当甲物质升高的温度是乙物质的时（甲、乙物质的物态都不发生改变），加热甲物质所用燃料是加热乙物质的，则两加热器利用热能的效率之比是（　　） A．3:4 B．1:1 C．3:2 D．2:1 【答案】B 【详解】由题意可知，，，，由Q吸=cm△t可得，甲、乙物质吸收的热量之比是 两加热器的燃料都相同，那么燃料的热值是相同的，加热甲物质所用燃料是加热乙物质的，也就是说甲、乙两物质消耗燃料的质量关系是，由Q放=qm可得，两加热器消耗燃料完全燃烧释放的热量之比是 由热机效率公式可知道，两加热器利用热能的效率之比是 两加热器利用热能的效率之比是1∶1。 故选B。 14．物理兴趣小组用煤炉给10kg的水加热，同时绘制了加热过程中水温随时间变化的曲线，如图所示。若6min内共燃烧了0.6kg的煤，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），煤的热值取3×107J/kg。假设单位时间内燃烧煤的质量相同，下列判断正确的是（　　） A．煤的热值表示煤完全燃烧可以释放3×107J的热量 B．0~4min内水吸收的热量为2.52×106J C．此次加热过程中的热效率为14% D．将煤磨成粉末，可以增大煤的热值 【答案】C 【详解】A．煤的热值是指1kg煤完全燃烧时放出的热量为3×107J，故A错误； B．由图象可知，0∼4min内，水的温度变化量 Δt=t−t0=70∘C−20∘C=50∘C则水吸收的热量 Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×10kg×50∘C=2.1×106J故B错误； C．6min内煤完全燃烧释放的热量 Q放=mq=0.6kg×3×107J/kg=1.8×107J0∼6min内水吸收的热量 此次加热过程中的热效率 故C正确； D．将煤磨成粉末，可以燃烧的更充分，但煤的热值不变，因为热值是燃料的一种特性，与燃料的质量、是否完全燃烧等因素无关，故D错误。 故选C。 15．小明利用图甲装置研究某燃料热值，他取少量燃料置于燃烧皿中，点燃后对100g的热水加热4min，然后立即将其熄灭，测得消耗燃料4.2g，并根据实验数据绘制了水温随时间变化的图像如图乙中a线所示。已知此过程中燃料均匀燃烧放热，所放出热量只有60%被水吸收。水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)，整个过程中忽略水的质量变化。下列说法中正确的是（　　） A．通过图像计算得知4min水吸收到的热量为2520J B．通过计算得出该燃料的热值为2×106J/kg C．这种方法计算出的热值比实际的热值偏大 D．若实验装置和热损失比例均不变，利用该燃料加热另一杯水绘出了如图乙中b线所示图像，则这杯水的质量小于上一杯水的质量 【答案】B 【详解】A．由图乙知，a图线水在前2min内温度由93℃升到99℃，2~4温度保持不变，已经沸腾，则前2min吸收的热量 Q吸=cm水(t-t)=4.2×103J/(kg⋅℃)×0.1kg×(99-93)℃=2.52×103J 燃料燃烧过程是均匀放热，那么4min内吸收的热量 Q吸′=2Q吸=2×2.52×103J=5040J 故A错误； BC．据得，燃烧燃料放出的热量 则该燃料的热值 而在燃烧过程中，燃料不能完全燃烧，则用此方法算得的Q放偏小，那么算得的热值比实际值偏小，故B正确，C错误； D．由图乙知，b图线加热至沸腾的时间比a图线的长，在实验装置和热损失比例均不变的情况下，b图线加热时间更长可能是b图线中所用的水的初温比a的低及b图线中所用的水的质量比a的多，故D错误。 故选B。 16．混合动力汽车具有节能、低排放等优点成为汽车研究与开发领域的重点。某新型混合动力汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池向车轮输送能量。当需要高速行驶或蓄电池的电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电。车速与所受阻力的关系如图所示。在某次测试中，由内燃机提供能量，汽车以某一速度匀速行驶了2.7×104m．用时0.5h，同时蓄电池的电能增加了2kW•h．若所用燃料的热值是4.5×107J/kg，测试过程中消耗3.4kg的燃料。通过计算可知，下列结果（　　） ①汽车的速度是45km/h ②汽车牵引力做的功5.4×107J ③燃料完全燃烧放出的热量是1.53×109J ④汽车发动机的效率是40% A．只有②④正确 B．只有①③正确 C．只有②③正确 D．只有②③④正确 【答案】A 【详解】①由题知，汽车以某一速度匀速行驶了 2.7×104m＝27km 用时0.5h，所以汽车的速度 故①错误； ②由图象可知，汽车速度为15m/s时，所受阻力为2000N，由于汽车匀速行驶，水平方向汽车的牵引力与阻力是一对平衡力，所以 牵引力做功 故②正确 ③测试过程中消耗3.4kg的燃料，所以燃料完全燃烧放出的热量 故③错误 ④汽车牵引力做功使其前进的同时给蓄电池充电，电能增加了 燃料燃烧转化为有用的能量 汽车发动机的效率 故④正确。 故选A。 【点评】本题考查了速度、功、热量、效率的计算，本题关键是从图象读出汽车所受阻力的大小，通过二力平衡条件求出牵引力，是一道综合题。 17．中国首次火星探索任务“天问一号”探测器的成功发射，是我国综合国力和创新能力提升的重要标志，如图所示是某火箭发射时的场景，目前运载火箭一般使用液体氢作为燃料，液态氧作为助燃剂，液态氢的热值为。 （1）某火箭发射时携带液态氢燃料，这些燃料完全燃烧放出的热量是多少J？ （2）若第一问放出的热量只有20%被水吸收，能将、初温为30℃的水加热至多少℃？【c水=4.2×103J/(kg∙℃)，已知当地大气压为1标准大气压】 （3）氢能源车的发动机工作时将液态氢转化为氢气在汽缸中燃烧，某次测试中，一辆氢能源车以70kW的功率匀速行驶20min，消耗了1. 5kg燃料，求该发动机的效率。 【答案】（1）8.4×1012；（2）100；（3）40％ 【详解】解：（1）某火箭发射时携带液态氢燃料，这些燃料完全燃烧放出的热量是 （2）若第一问放出的热量只有20%被水吸收，水吸收的热量为 由得，这些热量能使、初温为30℃的水温度升高 水的末温为 而1标准大气压下水的沸点为100℃，则水的末温为100℃。 （3）1. 5kg氢燃料释放的热量为 由得，氢能源车的牵引力做的功为 该发动机的效率 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专项02 热机与热机效率计算专题 题型1：内燃机工作循环的计算 题型2：做功次数的计算 题型3：冲程个数的计算 题型4：固体和液体的热值计算 题型5：气体的热值计算 题型6：热机的效率公式与计算 A组 基础过关 B组 提升拔高 C组 思维创新 题型一：内燃机工作循环的计算 1．汽油机飞轮转速是3600r/min，在1s内汽油机内能转化为机械能的次数及完成的冲程个数为（　　） A．15次，60个 B．18次，120个 C．30次，120个 D．900次，30个 2．若汽油机1s内对外做功15次，则其曲轴的转速为 　 　 r/min。为了降低汽油机汽缸的温度，汽缸外有一个水箱体，使汽缸被水包围着，这是通过 　 　 的方式减少汽缸的内能。 题型二．做功次数的计算 1．一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速1200r/min，则它的气缸内燃气每秒钟对外做功（　　） A．20次 B．10次 C．600次 D．1200次 2．×小昕看到爸爸启动摩托车时，转速表如图所示，如果该车使用的是单缸四冲程汽油机，请根据图中信息计算此时发动机4秒内对外做功的次数为（　　） A．25 B．32 C．50 D．100 题型三：冲程个数的计算 1．某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞面积为30cm2，一个冲程活塞在汽缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×105Pa，飞轮1min转动1800周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），下列说法中正确的是（　　） A．汽油机每秒内完成30个冲程 B．汽油机的功率为2025W C．做功冲程中燃气对活塞的平均压力为3600N D．一个做功冲程中燃气对活塞做的功为1.35×105J 2．某汽油机飞轮转速是2400r/min，则它1s内汽油机内能转化为机械能的次数及完成的冲程个数为（　　） A．30次，60个 B．20次，80个 C．30次，120个 D．15次，60个 题型四：固体和液体的热值计算 1．如图所示，甲、乙、丙的三套装置完全相同，燃料质量、液体质量及液体初温均相同，不考虑热量损失，点燃后燃料稳定燃烧直至尽，同一套装置中液体单位时间内吸热相等，三套装置烧杯中液体升高的温度随时间变化的图像如图丁所示，下列判断正确的是（　　） A．两种液体的比热容之比ca：cb＝1：2 B．两种燃料的热值之比q1：q2＝3：4 C．0∼t1时间段甲、乙液体吸收的热量之比Q甲：Q乙＝1：1 D．0∼t2时间段乙中液体a与0∼t1时间段丙中液体b吸收的热量之比Q乙：Q丙＝1：1 2．如图甲所示是一艘完全依靠太阳能驱动的船，电池板接收太阳能的功率为1.6×105W。假设接收的太阳能只用来驱动船前进，在一次航行中，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，航行速度如图丙。（海水密度约为1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求： （1）若船吃水深度为1m，则船底受到水的压强是多大？ （2）第50s至100s，牵引力在这段时间内做的功？ （3）第50s至100s，若船接收的太阳能全部改由燃烧柴油提供，则需要消耗柴油的质量是多少？（q柴油＝4.0×107J/kg） 3．新能源汽车具有节能减排、保护环境等优点。某新能源汽车厂家采用电能、氢燃料等非常规能源作为动力来源。测试员在测试一款新车时开车在一水平地面上匀速行驶了5km，消耗0.15kg的氢燃料，汽车的牵引力为1260N。（）求： （1）汽车发动机牵引力做的功； （2）0.15kg的氢燃料完全燃烧放出的热量是多少？若这些热量全部用来加热水，可以将多少千克的水温度从20℃加热到70℃。 4．某小组同学在实验室中做“水的沸腾”实验，他们在烧杯中装了质量为1kg、初温为76℃的水，用酒精灯给烧杯中的水加热，并每隔2min记录一次温度计的示数，直到水沸腾一段时间后停止读数，记录的数据如表所示。[c水＝4.2×103J/（kg•℃），q酒精＝3×107J/kg]求： 时间/min 0 2 4 6 8 10 12 14 温度/℃ 76 80 84 88 92 96 96 96 （1）将这些水从76℃加热到刚好沸腾时，水吸收的热量。 （2）若酒精完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则把这些水从76℃加热到刚好沸腾时，需要完全燃烧的酒精的质量。 5．为保障今年夏粮丰收增产，我市部分县区利用植保无人机对小麦开展“一喷三防”喷洒作业。如图所示。某品牌植保无人机，加满农药和汽油后总质量为20kg，底部支架与水平地面的接触面积为50cm2。在某次喷洒作业中，该无人机以5m/s的水平速度匀速喷洒3min，消耗汽油71g。已知汽油的热值为4.6×107J/kg，g取10N/kg。求无人机： （1）起飞前对水平地面的压强； （2）3min内飞行的水平路程； （3）3min内消耗的汽油完全燃烧放出的热量。 题型五：气体的热值计算 1．如图所示为我国研制的四座氢燃料内燃机飞机验证机，该飞机使用氢为燃料，高压储氢罐可储氢5kg，最大起飞质量可达1.5×103kg。已知该飞机静止在水平地面上时，轮胎与地面的总接触面积为0.2m2；该飞机在空中以180km/h的速度匀速直线巡航时，前置螺旋桨为飞机提供的牵引力为2.1×103N。已知氢的热值为1.4×108J/kg。求：（g取10N/kg） （1）发动机未工作前，飞机静止在水平地面上，达到最大起飞质量时对地面的压强为多少？ （2）高压储氢罐内5kg的氢完全燃烧放出的热量为多少？ （3）飞机以180km/h的速度匀速直线巡航0.2h，前置螺旋桨为飞机提供的牵引力做的功为多少？ 2．为了减少环境污染，共建绿水青山的美好生态，我县部分农村地区已经用上了天然气烧水煮饭，设天然气热值为4.2×107J/kg。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] （1）求完全燃烧0.2kg天然气放出的热量？ （2）若这些热量被50kg、30℃的水吸收，能使水的温度升高到多少？ 3．李华家新装的燃气热水器铭牌上标注能效等级为2级。国家规定能效等级为2级的热水器，其热效率值不低于88%。李华想通过洗澡来估测一下这款燃气热水器的能效等级是否达标，于是他将燃气热水器的温度设定在40℃（即水从热水器流出的温度），某次洗澡用了水90kg，用了天然气0.2m3。已知进入热水器的冷水温度为5℃，求：[水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值q＝7.0×107J/m3] （1）0.2m3天然气完全燃烧放出的热量； （2）水吸收的热量； （3）通过计算判定该款热水器能效等级是否达标。 题型六：热机的效率公式与计算 1．《哪吒之魔童闹海》全球热映。电影中哪吒和敖丙能够联手冲破天元鼎，用水火之力生成蒸汽冲破巨鼎的封印过程中的能量转化与汽油机中 　 　 冲程相同。某国产摩托车的发动机是一台单缸四冲程汽油机，其效率为30%，该车在某段平直公路上匀速行驶10min，燃烧汽油0.5kg，则该汽油机的功率是　 　W；若该汽油机飞轮转速为2400r/min，则汽油机每秒对外做功 　 　 次。（汽油的热值为4.6×107J/kg） 2．诗句“锄禾日当午，汗滴禾下土。谁知盘中餐，粒粒皆辛苦”描述了农民辛勤劳作的情景，勉励我们日常生活中要节约粮食。随着科技的发展，利用无人机技术监测农作物生长、喷洒农药，大大减轻了农民的工作负担，提高了农业生产的效率。机械迷小华对无人机进行了项目化研究。 （1）喷洒农药功能 如图所示，喷洒作业时，以无人机为参照物，田里的小麦是 　 （选填“运动”或“静止”）的；沿水平直线匀速喷洒农药的过程中，无人机的动能　 　 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 （2）对地面的压强 喷洒完农药后，无人机静止在水平地面时对地面的压强为2.5×104Pa，与地面的总接触面积为80cm2，则无人机的质量是多少？（g取10N/kg） （3）汽油机的效率 在某次喷洒农药作业时，无人机以2m/s的速度和9kW的恒定功率沿水平方向匀速直线飞行，为了覆盖一片面积为1000m2的小麦田，无人机消耗汽油0.1kg，则无人机的汽油机的效率是多少？（假设无人机的喷洒宽度为5m，q汽油＝4.5×107J/kg） 3．“六代机”，即第六代喷气式战斗机，是军事航空领域中新一代战机的概念，代表了未来空战技术和战术的发展方向。强说该飞机最大飞行距离达到8000km，该飞机的发动机0.5h内能以恒定的牵引力飞行2000km，输出功率达4×105W，消耗了40kg的航空燃油，已知燃油的热值q燃油＝4.5×107J/kg。求： （1）40kg航空燃油完全燃烧放出的热量； （2）飞机发动机的效率。 4．如图所示的雾炮车，既可喷洒药液消毒，也可喷洒水雾对街道进行除尘，在一次作业中，雾炮车沿水平地面10min内匀速行驶3km到达作业区域，消耗燃油0.5kg，行驶过程中受到的牵引力恒为2000N，若燃油的热值为3×107J/kg，求雾炮车在该过程中： （1）行驶的速度；（2）牵引力做的功；（3）0.5kg的燃油完全燃烧放出的热量；（4）发动机的热机效率。 5．今年春节期间沈阳遭遇暴雪，对交通造成了一定的影响。如图是一台柴油除雪车清除路面积雪时的场景。已知该除雪车的额定功率是1.2×105W，总质量是6×103kg，除雪车车轮与水平地面的总接触面积为0.3m2。（g取10N/kg，柴油的热值取4×107J/kg）求： （1）除雪车对水平地面的压强。 （2）当除雪车以额定功率进行除雪作业时，在平直的路面以上1.5m/s的速度匀速前进了1500m，则除雪车所受阻力。 （3）若除雪车的效率为30%，上述除雪过程需要消耗柴油的质量。 6．如图所示是我国自行设计研制的AG600水陆两栖飞机，最大起飞质量为53.5t，最大航程为4500km，飞机发动机的额定功率为2.25×107W，航空燃油的热值为4×107J/kg，g取10N/kg。试问： （1）飞机以最大起飞质量漂浮在水面上时，所受的浮力是多少？ （2）起飞之后，若该飞机在额定功率下以300km/h的速度匀速直线航行10min，则行驶的路程是多少？ （3）题（2）过程中，若飞机发动机的效率为50%，不计能量损失，则飞机消耗的航空燃油的质量为多少？ 基础过关练（测试时间：10分钟） 1．用打气筒打气时，气筒壁会发热，这主要是因为活塞对筒内气体 （选填“做功”或“热传递”），使筒内气体内能增大，温度升高，此过程中的能量转化与四冲程汽油机 冲程的能量转化相同。 2．如图所示，试管内的水沸腾后，塞子受到水蒸气的压力而冲出去，这个过程中能量转化的情况与汽油机 冲程能量转化的情况相同；课前准备时，给酒精灯添加酒精，闻到了酒精味，这是 现象。 3．如图所示为内燃机的 冲程，该过程是将 转化为机械能。 4．晓凤同学提出问题：收割机用四冲程柴油机提供动力，其中压缩冲程过程中，柴油机汽缸内气体（　　） A．质量变大 B．内能减小 C．体积变大 D．温度升高 5．如图是单缸四冲程汽油机工作循环中的一个冲程，它是（   ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 6．一台单缸四冲程汽油机的飞轮的转速是2400r/min，则此汽油机每秒完成的冲程个数和对外做功次数分别是（　　） A．完成80个冲程，对外做功20次 B．完成80个冲程，对外做功40次 C．完成40个冲程，对外做功10次 D．完成40个冲程，对外做功40次 提升拔高突破练（测试时间：15分钟） 7．一台四冲程内燃机的飞轮转速为1800 r/min，则下列说法正确的是(      ) A．1 min飞轮转3600圈，完成1800个冲程 B．1 min完成900个冲程，做功450次 C．1 s飞轮转30圈，完成60个冲程 D．1 s完成30个冲程，做功15次 8．光发动机可用于卫星的能源补充，其工作原理如图所示，密闭气室中在光照下会分解，使气室气压增大，推动活塞右移，无光条件下发生逆反应，连杆推动活塞左移，控制光照即可实现活塞往复运动。如图中，四冲程汽油机的冲程的能量转化情况与活塞左移过程中的能量转化情况相同的是（　　） A． B． C． D． 9．科学家发明了一款单缸六冲程内燃机，它每一个工作循环的前四个冲程与单缸四冲程内燃机相同，在第四冲程结束后，立即向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速汽化成高温高压水蒸气，推动活塞再次做功，水蒸气温度 （选填“升高”“降低”或“不变”），这样燃烧同样多的燃料获得了更多的机械能，提高了热机的效率.为进入下一个工作循环，这款内燃机的第六冲程是 冲程. 10．如图，小华发现家中蒸蛋器在使用时会通过上方小孔喷出蒸汽，于是小心地将自制的风车放在小孔附近，成功的让风车转了起来，蒸汽推动风车时能量转化与汽油机 冲程的能量转化相同；某单缸四冲程汽油机工作时，飞轮转速为3000r/min，则其1s内对外做功 次；若缸内燃气对活塞平均推力为2000N，活塞向下运动的距离为0.05m，则功率是 W。 综合拓展练（测试时间：15分钟） 11．有甲、乙两台汽油机，在相同的时间内，它们所做的有用功之比是，消耗汽油的质量之比是，那么它们的效率之比是（　　） A． B． C． D． 12．汽油机甲，飞轮每分钟转2400转，汽油机的汽缸容积为150cm3，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为2.0×106Pa，且甲汽油机一分钟消耗25g汽油。汽油机甲与汽油机乙的效率比值为5∶4，汽油机甲的功率是乙的2.5倍，则汽油机甲的功率和甲、乙汽油机相同时间的油耗之比为（　　）（汽油的热值为4.8×107J/kg） A．3.6×106W；2∶1 B．6000W；2∶1 C．3.6×106W；1∶2 D．6000W；1∶2 13．现有两个使用同一种燃料的加热器，用它们分别对甲、乙两种不同的物质加热。已知甲物质的比热是乙物质的2倍，甲物质的质量是乙物质的，当甲物质升高的温度是乙物质的时（甲、乙物质的物态都不发生改变），加热甲物质所用燃料是加热乙物质的，则两加热器利用热能的效率之比是（　　） A．3:4 B．1:1 C．3:2 D．2:1 14．物理兴趣小组用煤炉给10kg的水加热，同时绘制了加热过程中水温随时间变化的曲线，如图所示。若6min内共燃烧了0.6kg的煤，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），煤的热值取3×107J/kg。假设单位时间内燃烧煤的质量相同，下列判断正确的是（　　） A．煤的热值表示煤完全燃烧可以释放3×107J的热量 B．0~4min内水吸收的热量为2.52×106J C．此次加热过程中的热效率为14% D．将煤磨成粉末，可以增大煤的热值 Δt=t−t0=70∘C−20∘C=50∘C则水吸收的热量 Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×10kg×50∘C=2.1×106J故B错误； C．6min内煤完全燃烧释放的热量 Q放=mq=0.6kg×3×107J/kg=1.8×107J0∼6min内水吸收的热量 此次加热过程中的热效率 故C正确； D．将煤磨成粉末，可以燃烧的更充分，但煤的热值不变，因为热值是燃料的一种特性，与燃料的质量、是否完全燃烧等因素无关，故D错误。 故选C。 15．小明利用图甲装置研究某燃料热值，他取少量燃料置于燃烧皿中，点燃后对100g的热水加热4min，然后立即将其熄灭，测得消耗燃料4.2g，并根据实验数据绘制了水温随时间变化的图像如图乙中a线所示。已知此过程中燃料均匀燃烧放热，所放出热量只有60%被水吸收。水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)，整个过程中忽略水的质量变化。下列说法中正确的是（　　） A．通过图像计算得知4min水吸收到的热量为2520J B．通过计算得出该燃料的热值为2×106J/kg C．这种方法计算出的热值比实际的热值偏大 D．若实验装置和热损失比例均不变，利用该燃料加热另一杯水绘出了如图乙中b线所示图像，则这杯水的质量小于上一杯水的质量 16．混合动力汽车具有节能、低排放等优点成为汽车研究与开发领域的重点。某新型混合动力汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池向车轮输送能量。当需要高速行驶或蓄电池的电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电。车速与所受阻力的关系如图所示。在某次测试中，由内燃机提供能量，汽车以某一速度匀速行驶了2.7×104m．用时0.5h，同时蓄电池的电能增加了2kW•h．若所用燃料的热值是4.5×107J/kg，测试过程中消耗3.4kg的燃料。通过计算可知，下列结果（　　） ①汽车的速度是45km/h ②汽车牵引力做的功5.4×107J ③燃料完全燃烧放出的热量是1.53×109J ④汽车发动机的效率是40% A．只有②④正确 B．只有①③正确 C．只有②③正确 D．只有②③④正确 17．中国首次火星探索任务“天问一号”探测器的成功发射，是我国综合国力和创新能力提升的重要标志，如图所示是某火箭发射时的场景，目前运载火箭一般使用液体氢作为燃料，液态氧作为助燃剂，液态氢的热值为。 （1）某火箭发射时携带液态氢燃料，这些燃料完全燃烧放出的热量是多少J？ （2）若第一问放出的热量只有20%被水吸收，能将、初温为30℃的水加热至多少℃？【c水=4.2×103J/(kg∙℃)，已知当地大气压为1标准大气压】 （3）氢能源车的发动机工作时将液态氢转化为氢气在汽缸中燃烧，某次测试中，一辆氢能源车以70kW的功率匀速行驶20min，消耗了1. 5kg燃料，求该发动机的效率。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $