專(zhuān)題03 熱機(jī)與熱機(jī)效率- 2022-2023 九年級(jí)全一冊(cè)物理《壓軸挑戰(zhàn)》培優(yōu)專(zhuān)題訓(xùn)練（人教版）-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

?專(zhuān)題03 熱機(jī)與熱機(jī)效率壓軸培優(yōu)專(zhuān)題訓(xùn)練（解析版）

1．如圖a為航母上簡(jiǎn)化的蒸汽彈射裝置，能帶動(dòng)艦載機(jī)在兩秒鐘內(nèi)達(dá)到起飛速度，如圖b為四沖程汽油機(jī)的工作示意圖。下列判斷不正確的是（　?。?br /> A．圖a中氣缸內(nèi)的蒸汽體積膨脹，從而推動(dòng)活塞使艦載機(jī)獲得牽引力
B．氣缸內(nèi)的蒸汽推動(dòng)活塞時(shí)，內(nèi)能減小
C．從能量轉(zhuǎn)化角度講，蒸汽彈射裝置工作時(shí)與圖A所示的原理相似
D．汽油機(jī)一個(gè)工作循環(huán)的正確順序是ABCD
【答案】C。
【解答】解：A是吸氣沖程、B是壓縮沖程、C是做功沖程、D是排氣沖程，蒸汽彈射裝置是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，與C圖做功沖程相似；
AB、a圖中，氣缸內(nèi)蒸汽體積膨脹，對(duì)外做功，其內(nèi)能減小，同時(shí)推動(dòng)活塞，使艦載機(jī)獲得巨大的牽引力，該過(guò)程中內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，燃?xì)獾膬?nèi)能減小，故AB正確；
C、蒸汽彈射裝置工作時(shí)內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，與汽油機(jī)的做功沖程相似，而圖A中汽油機(jī)的進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)，排氣門(mén)關(guān)閉，活塞向下移動(dòng)，是汽油機(jī)的吸氣沖程，與蒸汽彈射裝置工作時(shí)的原理不同，故C錯(cuò)誤；
D、四沖程汽油機(jī)一個(gè)工作循環(huán)由吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程組成，所以汽油機(jī)一個(gè)工作循環(huán)的正確順序是ABCD，故D正確。
故選：C。
2．在公路上有一輛自動(dòng)擋汽車(chē)和一臺(tái)拖拉機(jī)發(fā)生故障，經(jīng)檢查都是蓄電池壞了，不能啟動(dòng)，有人建議，只要把它們推動(dòng)以后就可以使發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)工作。你認(rèn)為把它們推動(dòng)以后（　?。?br /> A．汽車(chē)和拖拉機(jī)仍能行駛
B．只有汽車(chē)可以繼續(xù)行駛，拖拉機(jī)不能行駛
C．只有拖拉機(jī)可以繼續(xù)行駛，汽車(chē)不能行駛
D．都不能行駛
【答案】C。
【解答】解：自動(dòng)擋汽車(chē)內(nèi)部是汽油機(jī)，其壓縮沖程末需要火花塞點(diǎn)燃汽油和空氣的混合物，完成做功沖程，蓄電池壞了，無(wú)法產(chǎn)生電火花不能點(diǎn)燃汽油，發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法工作；拖拉機(jī)內(nèi)部是柴油機(jī)，其結(jié)構(gòu)是噴油嘴，是壓燃式點(diǎn)火，沒(méi)有蓄電池也可以工作。所以蓄電池壞了拖拉機(jī)可以繼續(xù)前進(jìn)，而汽車(chē)不能。
故選：C。
3．單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)的四個(gè)沖程的示意圖如圖所示，下列關(guān)于這種內(nèi)燃機(jī)一個(gè)工作循環(huán)的四個(gè)沖程的順序排列正確的是　B　

A．丙、丁、乙、甲
B．乙、丁、甲、丙
C．乙、甲、丁、丙
D．甲、乙、丙、丁
（2）某四沖程內(nèi)燃機(jī)，飛輪轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分鐘，活塞面積為120cm2，行程L是0.3米，假如做功沖程中燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)是5×105Pa，求：
①做功沖程中燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓力；
②一個(gè)做功沖程中燃?xì)鈱?duì)活塞做的功；
③內(nèi)燃機(jī)的功率是多少？
【解答】解：
（1）甲圖中兩個(gè)氣門(mén)都關(guān)閉，火花塞點(diǎn)火，此時(shí)活塞向下運(yùn)動(dòng)，應(yīng)該是第三個(gè)沖程﹣﹣?zhàn)龉_程；
乙圖中進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)，排氣門(mén)關(guān)閉，應(yīng)該是第一個(gè)沖程﹣﹣吸氣沖程；
丙圖中進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉，排氣門(mén)打開(kāi)，應(yīng)該是第四個(gè)沖程﹣﹣排氣沖程；
丁圖中兩個(gè)氣門(mén)都關(guān)閉，火花塞沒(méi)有點(diǎn)火，此時(shí)活塞向上運(yùn)動(dòng)，應(yīng)該是第二個(gè)沖程壓縮沖程。
按照四個(gè)沖程的先后順序應(yīng)該是乙、丁、甲、丙。
故選B。
（2）①活塞的面積S＝120cm2＝0.012m2，
由p＝得做功沖程中燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓力：
F＝pS＝5×105Pa×0.012m2＝6000N；
（2）氣體每次膨脹對(duì)活塞做功：
W′＝Fs＝6000N×0.3m＝1800J，
（3）300r/min表示每分鐘曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)300轉(zhuǎn)，每?jī)赊D(zhuǎn)對(duì)外做功一次，所以每分鐘做功150次，
汽油機(jī)每分鐘做的功：
W＝150W′＝150×1800J＝2.7×105J；
汽油機(jī)的功率：
P＝＝＝4500W。
答：（1）B；（2）①做功沖程中燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓力6000N；②一個(gè)做功沖程中燃?xì)鈱?duì)活塞做的功1800J；③汽油機(jī)的功率4500W。
4．閱讀下面的短文，回答問(wèn)題
渦輪增壓，是一種利用內(nèi)燃機(jī)運(yùn)作產(chǎn)生的廢氣驅(qū)動(dòng)空氣壓縮機(jī)的技術(shù)。渦輪增壓器利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出廢氣的慣性來(lái)推動(dòng)渦輪室內(nèi)的渦輪，渦輪又帶動(dòng)同軸的葉輪壓送由管道送來(lái)的空氣，使之增壓進(jìn)入氣缸。
汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作，多是靠燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)燃燒做功，從而對(duì)外輸出功率。
渦輪增壓的主要原理是采用專(zhuān)門(mén)的壓氣機(jī)先將氣體進(jìn)行壓縮，再讓氣體進(jìn)入氣缸，這樣提高了進(jìn)入氣缸氣體的密度?？諝獾拿芏仍龃罂梢匀紵嗟娜剂?，相應(yīng)增加燃料量和調(diào)整一下發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，這樣就可以增加發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率了。
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）發(fā)動(dòng)機(jī)排出廢氣的慣性只跟廢氣的　質(zhì)量　有關(guān)。
（2）發(fā)動(dòng)機(jī)消耗內(nèi)能驅(qū)動(dòng)汽車(chē)行駛的是　做功　沖程，該沖程將　內(nèi)　能轉(zhuǎn)化為　機(jī)械　能。
（3）吸入相同體積空氣時(shí)，使用渦輪增壓的汽車(chē)與普通汽車(chē)相比，牽引力可做的功更　多　。
（4）發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣的能量　不能?。ㄟx填“能”或“不能”）全部轉(zhuǎn)化為葉輪的機(jī)械能用以壓縮空氣。

【答案】（1）質(zhì)量；（2）做功；內(nèi)；機(jī)械；（3）多；（4）不能。
【解答】解：
（1）慣性大小只跟物體的質(zhì)量大小有關(guān)，所以發(fā)動(dòng)機(jī)排出廢氣的慣性只跟廢氣的質(zhì)量有關(guān)；
（2）四沖程內(nèi)燃機(jī)包括吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程，其中壓縮沖程將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；做功沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，使汽車(chē)獲得動(dòng)力；
（3）“渦輪增壓”，是利用高溫、高壓的廢氣去沖擊“廢氣渦輪”高速旋轉(zhuǎn)，來(lái)帶動(dòng)同軸的“進(jìn)氣渦輪”也高速旋轉(zhuǎn)，從而提高了熱機(jī)效率，所以在吸入相同體積空氣時(shí)，使用渦輪增壓的汽車(chē)與普通汽車(chē)相比，牽引力可做的功更多；
（4）發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣帶動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，要克服摩擦力做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣的能量不能全部轉(zhuǎn)化為葉輪的機(jī)械能用以壓縮空氣。
故答案為：（1）質(zhì)量；（2）做功；內(nèi)；機(jī)械；（3）多；（4）不能。
5．在抵制日貨運(yùn)動(dòng)中，小將同學(xué)家響應(yīng)號(hào)召，購(gòu)買(mǎi)了一輛國(guó)產(chǎn)轎車(chē)。汽車(chē)應(yīng)用了許多物理知識(shí)。請(qǐng)你運(yùn)用所學(xué)的物理知識(shí)解答下列問(wèn)題：
（1）汽油機(jī)是汽車(chē)的“心臟”，汽油機(jī)的做功沖程是將　內(nèi)　能轉(zhuǎn)化為　機(jī)械　能。
（2）小轎車(chē)前方的擋風(fēng)玻璃是傾斜的，目的是為了使車(chē)內(nèi)物體所成的　虛　像（選填“實(shí)”或“虛”）位于玻璃的上方，不妨礙司機(jī)視線。
（3）汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)是用水作冷卻劑的，這是利用了水的　比熱容　的性質(zhì)；冬天，小將的父親開(kāi)車(chē)行駛在路上，不一會(huì)兒汽車(chē)擋風(fēng)玻璃的內(nèi)側(cè)出現(xiàn)了一層“白霧”，為了盡快消除“白霧”，你認(rèn)為應(yīng)該開(kāi)啟空調(diào)的　熱?。ㄌ睢袄洹被颉盁帷保╋L(fēng)。
（4）有的轎車(chē)車(chē)尾部安裝一個(gè)“氣流偏導(dǎo)器”，它是依據(jù)　流速大、壓強(qiáng)??；流速小、壓強(qiáng)大　的原理，當(dāng)轎車(chē)高速行駛時(shí)，能產(chǎn)生較大的抓地力。
【答案】（1）內(nèi)；機(jī)械；（2）虛；（3）比熱容；熱；（4）流速大、壓強(qiáng)??；流速小、壓強(qiáng)大。
【解答】解：（1）汽油機(jī)是汽車(chē)的“心臟”，汽油機(jī)的做功沖程是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過(guò)程；
（2）擋風(fēng)玻璃相當(dāng)于平面鏡，因?yàn)槠矫骁R成的像是虛像，所以擋風(fēng)玻璃傾斜按裝，是為了避免由于平面鏡成像而使車(chē)內(nèi)景物的像成在車(chē)的正前方，影響司機(jī)視線。
（3）和質(zhì)量相同的其它物質(zhì)相比，升高相同的溫度，水吸熱多，即：水的比熱容大；汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)用水作冷卻劑就是利用水的這個(gè)特性；玻璃的霧氣是由于車(chē)內(nèi)空氣中的水蒸氣遇到溫度較低的玻璃，放出熱量液化形成的小水珠。對(duì)著車(chē)窗玻璃吹暖風(fēng)，可使小水珠吸熱加速蒸發(fā)，車(chē)窗玻璃就變清晰了
（4）當(dāng)車(chē)高速行駛時(shí)，氣流偏導(dǎo)器的上方空氣流速小，壓強(qiáng)大；下方空氣流速大，壓強(qiáng)小。空氣對(duì)汽車(chē)向下的壓強(qiáng)大于向上的壓強(qiáng)，由此氣體對(duì)汽車(chē)產(chǎn)生了一個(gè)向下的壓力，使車(chē)更好的“抓”住地面。
故答案為：（1）內(nèi)；機(jī)械；（2）虛；（3）比熱容；熱；（4）流速大、壓強(qiáng)??；流速小、壓強(qiáng)大；
6．閱讀短文，回答問(wèn)題：
從火車(chē)到火箭
生產(chǎn)的發(fā)展需要強(qiáng)大的動(dòng)力。17世紀(jì)，人類(lèi)發(fā)明了熱機(jī)。最早的熱機(jī)是蒸汽機(jī)。在鍋爐里把水燒成水蒸氣，水蒸氣在氣缸里推動(dòng)活塞做功。原始的蒸汽機(jī)不便于使用…
交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展迫切需要輕便的熱機(jī)。于是，內(nèi)燃機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。內(nèi)燃機(jī)分為汽油機(jī)、柴油機(jī)兩大類(lèi)。汽油機(jī)是1876年發(fā)明的，柴油機(jī)是1892年發(fā)明的。內(nèi)燃機(jī)行駛時(shí)不需要攜帶很多的水和煤，不但輕便，效率也提高了…
早期的飛機(jī)是由內(nèi)燃機(jī)提供動(dòng)力的。從上世紀(jì)40年代開(kāi)始，飛機(jī)上越來(lái)越多的使用噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，它向后高速?lài)姵鰵怏w，從而獲得前進(jìn)的動(dòng)力。在功率相同時(shí)，噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)比內(nèi)燃機(jī)更輕便…
根據(jù)材料內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)诖痤}卡上回答下列問(wèn)題：
（1）在功率相同時(shí)，蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的自身重力依次　減小?。ㄟx填“增大”或“減小”）。
（2）在結(jié)構(gòu)上柴油機(jī)的頂部是噴油嘴，汽油機(jī)的頂部是　火花塞　。
（3）汽油機(jī)工作過(guò)程中燃料的化學(xué)能先轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能再轉(zhuǎn)化為　機(jī)械能　。
【答案】（1）減??；（2）火花塞；（3）機(jī)械能。
【解答】解：
（1）根據(jù)材料可知，在功率相同時(shí)，蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的重力依次減??；
（2）柴油機(jī)和汽油機(jī)在構(gòu)造上的主要區(qū)別是：柴油機(jī)頂部有噴油嘴，汽油機(jī)頂部有火花塞；
（3）汽油機(jī)工作過(guò)程中燃料的化學(xué)能先轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能再轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
故答案為：（1）減?。唬?）火花塞；（3）機(jī)械能。

7．某單缸四沖程汽油機(jī)的氣缸活塞面積為30cm2，一個(gè)沖程活塞在氣缸中移動(dòng)的距離是50mm，滿負(fù)荷工作時(shí)做功沖程燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)為9.0×105Pa，飛輪1min轉(zhuǎn)動(dòng)1800周，當(dāng)汽油機(jī)滿負(fù)荷工作時(shí)（不計(jì)摩擦），下列說(shuō)法中正確的是（　?。?br /> A．汽油機(jī)每秒內(nèi)完成30個(gè)沖程
B．汽油機(jī)的功率為2025W
C．做功沖程中燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓力為2.7×107N
D．一個(gè)做功沖程中燃?xì)鈱?duì)活塞做的功為1.35×105J
【答案】B。
【解答】解：A、由四沖程汽油機(jī)工作過(guò)程知，完成一個(gè)工作循環(huán)，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)2周，完成4個(gè)沖程，對(duì)外做功1次，可知當(dāng)飛輪1min轉(zhuǎn)動(dòng)1800周，即每秒鐘轉(zhuǎn)動(dòng)30周，完成60個(gè)沖程。故A不正確；
BCD、由題可知，p＝9.0×105Pa，S＝30cm2＝3×10﹣3m2，
燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓力為：F＝pS＝9.0×105Pa×3×10﹣3m2＝2700N。故C不正確；
s＝50mm＝0.05m，
一個(gè)做功沖程中燃?xì)鈱?duì)活塞做的功：W＝Fs＝2700N×0.05m＝135J。故D不正確；
飛輪每轉(zhuǎn)兩圈對(duì)外做功一次，所以飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)1800周，要對(duì)外做功900次，
燃?xì)鈱?duì)活塞做的總功為：W總＝W×900＝135J×900＝121500J，
而t＝1min＝60s，而t＝1min＝60s，
汽油機(jī)的功率為：P＝＝＝2025W。故B正確。
故選：B。
8．一臺(tái)單缸四沖程汽油機(jī)，飛輪轉(zhuǎn)速為3600r/min，該柴油機(jī)1s對(duì)外做功　30　次。若某車(chē)勻速行駛2h消耗的汽油為5kg，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出的功率為12kW，則汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)外做功　8.64×107　J，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為　37.6%　（q汽油＝4.6×107J/kg，留一位小數(shù)）。
【答案】30；8.64×107；37.6%。
【解答】解：（1）若飛輪轉(zhuǎn)速是3600r/min＝60r/s，表示每秒飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)60圈，由于熱機(jī)完成一個(gè)工作循環(huán)，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)2周，經(jīng)過(guò)4個(gè)沖程，燃?xì)鈱?duì)外做功1次，所以轉(zhuǎn)動(dòng)60圈經(jīng)過(guò)30個(gè)工作循環(huán)，對(duì)外做功30次；
（2）由P＝得汽車(chē)的有用功：
W有＝Pt＝12×103W×2×3600s＝8.64×107J；
釋放的能量：
Q＝qm′＝4.6×107J/kg×5kg＝2.3×108J；
發(fā)動(dòng)機(jī)的效率：
η＝＝×100%≈37.6%。
故答案為：30；8.64×107；37.6%。
9．如圖1為四缸四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理：內(nèi)燃機(jī)通過(guò)連桿把四個(gè)汽缸的活塞連在一根曲軸上，并使各汽缸的做功過(guò)程錯(cuò)開(kāi)，在飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的每半周里，都有一個(gè)汽缸在做功，其他
三個(gè)汽缸分別在做吸氣、壓縮和排氣工作。

排量
2.0L
輸出功率
120kW
轉(zhuǎn)速
6000r/min
有一臺(tái)四缸發(fā)動(dòng)機(jī)，其主要技術(shù)指標(biāo)如表所示。其中排量等于四個(gè)汽缸容積的總和，如圖2汽缸工作容積指活塞從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所掃過(guò)的容積，又稱(chēng)單缸排量，它取決于活塞的面積和活塞上下運(yùn)動(dòng)的距離（既沖程長(zhǎng)）．轉(zhuǎn)速表示每分鐘曲軸或飛輪所轉(zhuǎn)的周數(shù)。
（1）在每個(gè)做功沖程里，發(fā)動(dòng)機(jī)做功W＝　600　J。
（2）在做功沖程里，燃?xì)鈱?duì)活塞所做的功可表示為W＝pV，式中p表示燃?xì)鈱?duì)活塞的壓強(qiáng)，則p＝　1.2×106　Pa。
【答案】（1）600；（2）1.2×106。
【解答】解：（1）由P＝可知，發(fā)動(dòng)機(jī)在1s內(nèi)做功：W＝Pt＝120×103W×1s＝1.2×105J；
發(fā)動(dòng)機(jī)有四個(gè)缸同時(shí)工作，每個(gè)缸1s內(nèi)做功：W＝×1.2×105J＝3×104J；
又因?yàn)檗D(zhuǎn)速為6000r/min，四沖程內(nèi)燃機(jī)每個(gè)工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)兩周、做功一次，所以1s內(nèi)做功50次，
因此在每個(gè)做功沖程里，發(fā)動(dòng)機(jī)做功：W′＝×3×104J＝600J。
（2）由W＝pV可得，燃?xì)鈱?duì)活塞的壓強(qiáng)：p＝＝＝1.2×106Pa。
故答案為：（1）600；（2）1.2×106。
10．某單缸四沖程汽油機(jī)的氣缸活塞面積為5×10﹣3m2，一個(gè)沖程活塞在氣缸中移動(dòng)的距離是50mm，滿負(fù)荷工作時(shí)做功沖程燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)為8×105Pa，飛輪1min轉(zhuǎn)動(dòng)1800周，當(dāng)汽油機(jī)滿負(fù)荷工作時(shí)（不計(jì)摩擦，汽油的熱值為4.6×107J/kg），求：
（1）做功沖程中燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓力；
（2）一個(gè)做功沖程中燃?xì)鈱?duì)活塞做的功；
（3）汽油機(jī)的功率。
（4）若1min內(nèi)消耗汽油22.5g，該汽油機(jī)的效率。
【解答】解：
（1）根據(jù)p＝可知燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓力為：
F＝pS＝8×105Pa×5×10﹣3m2＝4000N；
（2）因?yàn)閟＝50mm＝0.05m，
所以一個(gè)做功沖程中燃?xì)鈱?duì)活塞做的功：W＝Fs＝4000N×0.05m＝200J；
（3）飛輪每轉(zhuǎn)兩圈對(duì)外做功一次，所以飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)1800周，要對(duì)外做功900次，
所以燃?xì)鈱?duì)活塞做的總功為：
W總＝W×900＝200J×900＝180000J，
汽油機(jī)的功率為：
P＝＝＝3000W；
（4）這些汽油完全燃燒放出的熱量：
Q放＝mq＝0.0225kg×4.6×107J/kg＝1035000J，
汽油機(jī)的效率：
η＝＝×100%≈17.4%。
答：（1）做功沖程中燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓力為4000N；
（2）一個(gè)做功沖程中燃?xì)鈱?duì)活塞做的功為200J；
（3）汽油機(jī)的功率為3000W；
（4）該汽油機(jī)的效率為17.4%。
11．隨著人民生活水平的不斷提高，汽車(chē)已經(jīng)走進(jìn)我們的家庭。小林的爸爸最近也購(gòu)買(mǎi)了一輛轎車(chē)。下表中列出該轎車(chē)的一些性能參數(shù)。
單車(chē)質(zhì)量/kg
1600
發(fā)動(dòng)機(jī)排量/L
2.0
燃料
92#汽油
水箱容量/L
5.0
（1）當(dāng)該轎車(chē)汽油機(jī)的轉(zhuǎn)速為3600r/min時(shí)，則在1s內(nèi)汽油機(jī)對(duì)外做功的次數(shù)是　30　次，壓縮沖程中將　機(jī)械　能轉(zhuǎn)化為　內(nèi)　能。
（2）“轎車(chē)不但要吃油，有時(shí)也要喝水”，用水冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)是因?yàn)樗摹”葻崛荨〈?，在發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始工作后一段時(shí)間內(nèi)，水箱中水的內(nèi)能會(huì)　增加?。ㄌ睢霸黾印被颉皽p少”），這是通過(guò)　熱傳遞　方式來(lái)改變內(nèi)能的。
（3）轎車(chē)在上坡時(shí)，將擋位換成低速擋，以減小行駛的速度，這樣做的目的是　D　
A．安全 B．省油 C．減小摩擦 D．增大爬坡的牽引力
（4）小林通過(guò)測(cè)量獲得轎車(chē)以不同速度行駛時(shí)對(duì)應(yīng)的制動(dòng)距離（即從操縱制動(dòng)剎車(chē)到車(chē)停下來(lái)的距離），數(shù)據(jù)如表所示：
速度/（km?h﹣1）
40
60
80
100
120
制動(dòng)距離/m
8
18

50
72
根據(jù)表中數(shù)據(jù)所反映的規(guī)律，當(dāng)轎車(chē)速度為80km/h時(shí)對(duì)應(yīng)的制動(dòng)距離是　32　m。
（5）小林通過(guò)上網(wǎng)查到了這種轎車(chē)的輸出功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系如圖所示。小林又向爸爸詢(xún)問(wèn)了一些實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)：轎車(chē)行駛的路況好，平均車(chē)速為100km/h，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2000r/min，平均油耗為9L/100km，參考圖中的數(shù)據(jù)，分析這輛汽車(chē)在這種狀態(tài)下行駛時(shí)，每小時(shí)對(duì)外所做的有用功為　1.08×108　J，發(fā)動(dòng)機(jī)的效率約為　32.6%　。（已知汽油的熱值為4.6×107J/kg，密度為0.8×103kg/m3）

【答案】（1）30；機(jī)械；內(nèi)；（2）比熱容；增加；熱傳遞；（3）D；（4）32；（5）1.08×108；32.6%。
【解答】解：（1）飛輪轉(zhuǎn)速是3600r/min＝60r/s，因一個(gè)工作循環(huán)飛輪轉(zhuǎn)2圈，做功一次，所以每秒可以做功30次；
在壓縮沖程中，是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；
（2）汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中，不可避免地產(chǎn)生很多熱量，在質(zhì)量和升高的溫度相同時(shí)，水的比熱最大，吸收的熱量最多，冷卻效果最好；
發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生熱量，熱量傳遞到水，使水的內(nèi)能增加。這是通過(guò)熱傳遞的方式改變內(nèi)能的；
（3）由P＝＝＝Fv的變形式F＝可知，汽車(chē)的最大功率一定時(shí)，減小行駛速度時(shí)，可以獲得更大的牽引力；
（4）通過(guò)對(duì)1、2、4、5的分析可知速度越大制動(dòng)距離越大，即制動(dòng)距離一定與速度有關(guān)，但明顯不是正比關(guān)系，
故可以想到可能與速度的平方成正比，通過(guò)計(jì)算可知制動(dòng)距離的確與速度的平方成正比：
則由＝解得：80km/h的制動(dòng)距離為32m；
（5）由發(fā)動(dòng)機(jī)輸出特性曲線可知：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2000r/min時(shí)，其輸出功率約為30kW，
每小時(shí)對(duì)外所做的有用功：
W＝Pt＝30×103W×3600s＝1.08×108J；
行駛100km消耗的汽油是9L＝9dm3＝9×10﹣3m3，則完全燃燒釋放的熱量：
Q＝mq＝ρVq＝0.8×103kg/m3×9×10﹣3m3×4.6×107J/kg＝3.312×108J，
發(fā)動(dòng)機(jī)的效率：
η＝×100%＝×100%≈32.6%。
故答案為：（1）30；機(jī)械；內(nèi)；（2）比熱容；增加；熱傳遞；（3）D；（4）32；（5）1.08×108；32.6%。
12．圖1為四缸發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理：內(nèi)燃機(jī)通過(guò)連桿把四個(gè)汽缸的活塞連在一根曲軸上，并使各汽缸的做功過(guò)程錯(cuò)開(kāi)，在飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的每半周里，都有一個(gè)汽缸在做功，其他三個(gè)汽缸分別在做吸氣、壓縮和排氣工作。

（1）發(fā)動(dòng)機(jī)在做功沖程里，高溫、高壓的燃?xì)馔苿?dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，對(duì)外做功，同時(shí)將　內(nèi)　能轉(zhuǎn)化為　機(jī)械　能。
（2）有一臺(tái)四缸發(fā)動(dòng)機(jī)，其主要技術(shù)指標(biāo)如表所示。其中排量等于四個(gè)汽缸工作容積的總和，汽缸工作容積指活塞從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所掃過(guò)的容積，又稱(chēng)單缸排量，它取決于活塞的面積和活塞上下運(yùn)動(dòng)的距離（既沖程長(zhǎng) ）．轉(zhuǎn)速表示每分鐘曲軸或飛輪所轉(zhuǎn)的周數(shù)。
排量
2.0L
輸出功率
120kW
轉(zhuǎn)速
6000r/min
①該發(fā)動(dòng)機(jī)在1s內(nèi)做功　1.2×105　J，單缸排量V＝　0.5　L。
②在每個(gè)做功沖程里，發(fā)動(dòng)機(jī)做功W＝　600　J。
（3）在做功沖程里，燃?xì)鈱?duì)活塞所做的功可表示為W＝pV，式中p表示燃?xì)鈱?duì)活塞的壓強(qiáng)，則p＝　1.2×106　Pa．（1L＝10﹣3 m3）
（4）圖2為發(fā)動(dòng)機(jī)在做功沖程中的示意圖。下面給出了公式W＝pV的證明，請(qǐng)將推導(dǎo)過(guò)程補(bǔ)充完整（要求各表達(dá)式均用S、l或p表示）：
設(shè)活塞的面積為S，沖程長(zhǎng)為l，燃?xì)鈱?duì)活塞的壓強(qiáng)為p，則燃?xì)鈱?duì)活塞的壓力F＝　pS　，燃?xì)鈱?duì)活塞所做的功W＝　pSl　，又根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)可知發(fā)動(dòng)機(jī)的單缸排量V＝　Sl　，故W＝pV。
【答案】（1）燃?xì)?；?nèi)；機(jī)械；（2）①1.2×105；0.5；②600；（3）1.2×106；（4）pS；pSl；Sl。
【解答】解：
（1）在做功沖程里，高溫、高壓的燃?xì)馀蛎涀龉Γ瑢?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；
（2）①根據(jù)P＝可知，
發(fā)動(dòng)機(jī)在1s內(nèi)做功：
W＝Pt＝120×103W×1s＝1.2×105J，
因?yàn)樗母卓偱帕繛?.0L，
所以單缸排量：V＝×2.0L＝0.5L，
②因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)在1s內(nèi)做功1.2×105J，
發(fā)動(dòng)機(jī)有四個(gè)缸同時(shí)工作，
所以每個(gè)缸1s內(nèi)做功：
W＝×1.2×105J＝3×104J，
又因?yàn)檗D(zhuǎn)速為6000r/min，四沖程內(nèi)燃機(jī)每個(gè)工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)兩周、做功一次，
所以1s內(nèi)做功50次，
每個(gè)做功沖程做功：
W′＝×3×104J＝600J。
（3）因?yàn)閃′＝pV，V＝0.5L＝0.5×10﹣3m3，
所以燃?xì)鈱?duì)活塞的壓強(qiáng)：p＝＝＝1.2×106Pa；
（4）根據(jù)p＝可知，
活塞受到的壓力：
F＝pS，
因?yàn)樵谧龉_程，活塞移動(dòng)的距離為l，發(fā)動(dòng)機(jī)的單缸排量V＝Sl，
所以燃?xì)鈱?duì)活塞所做的功：
W＝Fl＝pSl＝pS。
故答案為：（1）燃?xì)?；?nèi)；機(jī)械；（2）①1.2×105；0.5；②600；（3）1.2×106；（4）pS；pSl；Sl。

13．關(guān)于燃燒的熱值，以下說(shuō)法正確的是（　　）
A．燃燒的熱值與燃料的種類(lèi)有關(guān)系，與燃燒的質(zhì)量和燃燒狀況無(wú)關(guān)
B．燃燒1千克某種燃料放出的熱量就是這種燃料的熱值
C．燃料燃燒時(shí)，質(zhì)量越大，熱值越大
D．燃料不完全燃燒時(shí)的熱值比完全燃燒時(shí)的大
【答案】A。
【解答】解：
A、燃料的熱值與燃料的種類(lèi)有關(guān)系，與燃料的質(zhì)量和燃燒狀況無(wú)關(guān)，故A正確；
B、燃燒1千克某種燃料放出的熱量叫這種燃料的熱值，必須是完全燃燒放出的熱量，才是燃料的熱值，故B錯(cuò)誤；
C、熱值與質(zhì)量無(wú)關(guān)，只與燃料種類(lèi)有關(guān)，故C錯(cuò)誤；
D、燃料不完全燃燒時(shí)放出的熱量不能稱(chēng)之為熱值，故D錯(cuò)誤。
故選：A。
14．如表中列出幾種燃料的熱值，單位是J/kg，我國(guó)航天事業(yè)用氫氣作燃料是因?yàn)闅錃獾摹嶂怠〈螅懦?.8×108J熱量需要完全燃燒　2　kg氫氣，相當(dāng)于完全燃燒　23.3　kg干木柴。
干木柴
無(wú)煙煤
酒精
煤油
氫氣
1.2×107
3.4×107
3.0×107
4.6×107
1.4×108J/m3
【答案】熱值；2；23.3。
【解答】解：根據(jù)表格中數(shù)據(jù)可知?dú)錃獾臒嶂荡?，且燃燒后?duì)環(huán)境無(wú)污染；
由Q放＝mq得，
需要?dú)錃獾馁|(zhì)量：m氫氣＝＝＝2kg；
需要干木材的質(zhì)量：m干木材＝＝23.3kg。
故答案為：熱值；2；23.3。
15．如圖所示，A、B、C三個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置完全相同，燃料的質(zhì)量都為10g，燒杯內(nèi)液體的質(zhì)量都相同。
（1）比較不同燃料的熱值應(yīng)選擇　BC　兩個(gè)裝置，比較不同物質(zhì)的比熱容應(yīng)選擇　AB　兩個(gè)裝置（選填裝置序號(hào)A、B、C）。
（2）在“比較不同燃料的熱值”的實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)觀察溫度計(jì)的　示數(shù)變化　比較燃料燃燒放出熱量的多少。已知酒精的熱值為3.0×107J/kg，10g酒精完全燃燒放出的熱量是　3.0×105　J。
（3）水的比熱容是4.2×103J/（kg?℃），它的含義是　1kg水溫度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的熱量為4.2×103J　。

【答案】（1）BC；AB；（2）示數(shù)變化；3×105；（3）1kg水溫度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的熱量為4.2×103J。
【解答】解：（1）為了比較熱值大小要用不同的燃料，加熱同一種液體，讓液體的質(zhì)量相同，通過(guò)溫度計(jì)的示數(shù)高低得出吸熱多少，進(jìn)而判斷熱值大小，應(yīng)選擇BC兩圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；
為了比較兩種液體的比熱容，需要燃燒相同的燃料，加熱不同的液體，讓液體的質(zhì)量相同，通過(guò)溫度計(jì)的示數(shù)高低得出吸熱多少，進(jìn)而判斷兩種比熱容的大小關(guān)系，應(yīng)選擇AB兩圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；
（2）燃料完全燃燒放出的熱量的多少，是通過(guò)溫度計(jì)示數(shù)的變化來(lái)反應(yīng)。
m＝10g＝10×10﹣3kg，
酒精完全燃燒放出的熱量：
Q放＝mq＝10×10﹣3kg×3.0×107J/kg＝3.0×105J。
（3）水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃），它的物理含義是1kg水溫度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的熱量為4.2×103J；
故答案為：（1）BC；AB；（2）示數(shù)變化；3×105；（3）1kg水溫度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的熱量為4.2×103J。
16．某家庭用的燃?xì)鉄崴?，?0kg的水從10℃加熱到60℃，完全燃燒了0.21m3的煤氣。已知水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃），煤氣的熱值為4×107J/m3．試求：
（1）煤氣完全燃燒放出的熱量是多少？
（2）水吸收的熱量是多少？該熱水器燒水的效率是多少？
（3）如果完全燃燒0.21m3天然氣放出的熱量的70%用來(lái)對(duì)小轎車(chē)做功，以1000N的動(dòng)力進(jìn)行牽引，可使轎車(chē)行駛多遠(yuǎn)？（天然氣的熱值為3.2×107J/m3。）
【解答】解：
（1）0.21m3煤氣完全燃燒放出的熱量：
Q放＝Vq＝0.21m3×4×107J/m3＝8.4×106J；
（2）水吸收的熱量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×20kg×（60℃﹣10℃）＝4.2×106J；
該熱水器燒水的效率：
η＝＝×100%＝50%；
（3）0.21m3天然氣完全燃燒放出的熱量：
Q放＝Vq＝0.21m3×3.2×107J/m3＝6.72×106J；
根據(jù)η＝可知小轎車(chē)做功：
W＝ηQ放＝70%×6.72×106J＝4.704×106J；
根據(jù)W＝Fs可知轎車(chē)行駛的距離為：
s＝＝＝4704m。
答：（1）煤氣完全燃燒放出的熱量是8.4×106J；
（2）水吸收的熱量是4.2×106J；該熱水器燒水的效率是50%；
（3）轎車(chē)行駛的距離為4704m。
17．2017年5月18日，中國(guó)科學(xué)家首次在南海試采可燃冰取得圓滿成功。實(shí)現(xiàn)了我國(guó)天然氣水合物開(kāi)發(fā)的歷史性突破。可燃冰清潔無(wú)污染、儲(chǔ)量巨大，是一種非常理想的新型能源?？扇急臒嶂岛艽?，是天然氣熱值的10倍以上，若按10倍計(jì)算。（c水＝4.2×103J/（kg?℃）；天然氣的熱值q＝7×107J/m3），求：
（1）體積為0.01m3的可燃冰完全燃燒放出的熱量為多少？
（2）若這些熱量的90%被質(zhì)量為100kg的水吸收，則水升高的溫度是多少？
【解答】解：
（1）由題意可得，可燃冰的熱值：
q可燃冰＝10q天然氣＝10×7.0×107J/m3＝7.0×108J/m3；
0.01m3“可燃冰”完全燃燒放出的熱量：
Q放＝Vq可燃冰＝0.01m3×7.0×108J/m3＝7.0×106J；
（2）由η＝得被水吸收的熱量：
Q吸＝ηQ放＝90%×7.0×106J＝6.3×106J；
由Q吸＝cm△t可得水升高的溫度：
△t＝＝＝15℃。
答：
（1）0.1kg“可燃冰”完全燃燒放出的熱量為7.0×106J；
（2）水升高度的溫度是15℃
18．某物理興趣小組的同學(xué)，用煤爐給100kg的水加熱，同時(shí)他們繪制了如圖所示的加熱過(guò)程中水溫隨時(shí)間變化的圖線。若在6min內(nèi)完全燃燒了2kg的煤，水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃），煤的熱值約為3×107J/kg。求：
（1）煤完全燃燒產(chǎn)生的熱量：
（2）經(jīng)過(guò)6min時(shí)間加熱，水所吸收的熱量；
（3）煤爐燒水時(shí)的熱效率。
（4）就小火爐的使用，談?wù)勀愕目捶ǎ骸⌒』馉t的熱效率太低，能源利用率低?。▽?xiě)出一點(diǎn)即可）。

【解答】解：
（1）2kg煤完全燃燒產(chǎn)生的熱量Q放＝mq＝2kg×3×107J/kg＝6×107J；
（2）水所吸收的熱量Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×100kg×（80℃﹣20℃）＝2.52×107J；
（3）煤爐燒水時(shí)的熱效率η＝＝×100%＝42%。
（4）家用煤爐效率較低，原因是：煤炭不容易完全燃燒、熱量散失到空氣中、廢氣帶走很大一部分熱量等。
答：
（1）煤完全燃燒產(chǎn)生的熱量為6×107J；
（2）經(jīng)過(guò)6min時(shí)間加熱，水所吸收的熱量為2.52×107J；
（3）煤爐燒水時(shí)的熱效率為42%；
（4）小火爐的熱效率太低，能源利用率低。

19．隨著人們生活水平的日益提高，小汽車(chē)越來(lái)越多地走進(jìn)了百姓人家。一輛使用汽油為燃料的小汽車(chē)，以72km/h的速度在水平路面上勻速行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率為20kW．若小汽車(chē)行駛的路程為108km，汽油的熱值q＝4.6×107J/kg，小汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為25%．則關(guān)于小汽車(chē)在這段路程中，下列說(shuō)法不正確的是（　?。?br /> A．運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為1.5h
B．發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功為1.08×105kJ
C．汽車(chē)所受的阻力為1000N
D．消耗汽油的質(zhì)量為5kg
【答案】D。
【解答】解：
A、根據(jù)公式v＝可知，汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為：t＝＝＝1.5h＝5400s，故A正確；
B、發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功為：W＝Pt＝20000W×5400s＝1.08×108J＝1.08×105kJ，故B正確；
C、汽車(chē)的速度v＝72km/h＝20m/s，根據(jù)公式P＝＝Fv可知，汽車(chē)的牽引力：F＝＝＝1000N，根據(jù)二力平衡的條件汽車(chē)汽車(chē)所受的阻力為f＝F＝1000N，故C正確；
D、汽油完全燃燒釋放的熱量Q＝mq，又因?yàn)镼＝，所以m＝＝＝≈9.4kg，故D錯(cuò)誤。
故選：D。
20．小張駕駛一輛額定功率為35千瓦、效率為30%的汽車(chē)在一段平直的公路上勻速行駛，在額定功率下行駛1小時(shí)至少需要　12　L汽油（汽油的熱值為3.5×107J/L）；若行駛的速度為72km/h，則汽車(chē)受到的阻力為　1750　N
【答案】12；1750。
【解答】解：（1）小汽車(chē)以額定功率勻速直線行駛1h牽引力所做的功：
W＝Pt＝3.5×104W×3600s＝1.26×108J，
完全燃燒汽油放出熱量Q放＝Vq，
小汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率η＝，
所以ηQ放＝W，
ηVq＝W，
V＝＝＝12L；
（2）因?yàn)?2km/h＝20m/s，
由W＝Fs得汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力：
F＝＝＝1750N，
因?yàn)槠?chē)在平直公路上勻速行駛，
所以汽車(chē)受到的阻力：f＝F＝1750N；
故答案為：12；1750。
21．汽車(chē)的心臟是發(fā)動(dòng)機(jī)，其重要組成部分是內(nèi)燃機(jī)，它在工作時(shí)能量轉(zhuǎn)化情況為（內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能）。我國(guó)汽車(chē)保有量在迅速增長(zhǎng)，截至2017年，我國(guó)處于使用狀態(tài)的汽車(chē)數(shù)量已突破3億輛。每輛汽車(chē)每年耗油1.8噸，汽車(chē)內(nèi)燃機(jī)的效率平均取值30%．如果能把內(nèi)燃機(jī)效率提高6%，我國(guó)每年可以節(jié)約燃油　9×107　t（煤油的熱值為4.6×107J/kg）。
【答案】9×107。
【解答】解：因?yàn)閮?nèi)燃機(jī)效率提高6%，
所以此時(shí)內(nèi)燃機(jī)的效率：η2＝η1+6%＝30%+6%＝36%；
由η＝＝可得：W有用＝ηqm，
因?yàn)閮?nèi)燃機(jī)效率提高后有用功是相同的，
所以每輛汽車(chē)的有用功：η1qm1＝η2qm2，
則m2＝m1，
則每輛汽車(chē)每年節(jié)約燃油：
△m＝m1﹣m2＝m1﹣m1＝（1﹣）m1＝（1﹣）×1.8t＝0.3t；
所以我國(guó)可以節(jié)約的燃油：
△m總＝n△m＝3×108×0.3t＝9×107t；
故答案為：9×107。
22．某款國(guó)產(chǎn)插電混動(dòng)汽車(chē)，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)既可向車(chē)輪提供動(dòng)力，又可向蓄電池充電，同時(shí)蓄電池又將部分能量通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)向車(chē)輪輸送。整車(chē)質(zhì)量（含駕駛員）為1.8t，搭載電池電量為18.75kW?h，純電行駛時(shí)效率約為80%，利用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)行駛時(shí)熱機(jī)平均效率約為30%，在平直的公路上以72km/h的速度勻速行駛，受到的阻力為總重的k＝0.03倍。汽油熱值約為q＝4.5×107J/kg，g＝10N/kg，求此時(shí)：
（1）汽車(chē)需要的牽引力；
（2）以純電行駛時(shí)，假如電池從滿電到耗盡電量，可以行駛的最大路程；
（3）車(chē)輛行駛（2）中相同路程，如果以汽油發(fā)動(dòng)機(jī)行駛時(shí)，需要燃燒的汽油質(zhì)量。
【解答】解：（1）汽車(chē)勻速行駛時(shí)，牽引力等于阻力，則牽引力為：F＝f＝kG＝0.03mg＝0.03×1.8×103kg×10N/kg＝540N；
（2）電池從滿電到耗盡電量消耗的能量為：W＝18.75kw?h＝18.75×3.6×106J＝6.75×107J，
做的有用功為：W有＝W×80%＝6.75×107×80%＝5.4×107J，
行駛的路程為：s＝＝＝105m＝100km；
（3）汽車(chē)行駛100km，如果以汽油發(fā)動(dòng)機(jī)行駛需要消耗的能量：Q＝＝＝1.8×108J，
需要燃燒的汽油質(zhì)量：m＝＝＝4kg。
答：（1）汽車(chē)需要的牽引力是540N；
（2）汽車(chē)以純電行駛從滿電到耗盡電量可以行駛的最大路程是100km；
（3）汽車(chē)以汽油發(fā)動(dòng)機(jī)行駛（2）中相同路程時(shí)，需要燃燒的汽油質(zhì)量是4kg。
23．近年來(lái)，我國(guó)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展迅猛，各種新型汽車(chē)不斷投放市場(chǎng)。如圖所示是我省自行研制的QQ小汽車(chē)的單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)，在1min內(nèi)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)2600圈，做功沖程推動(dòng)活塞一次做功1500J，在這段時(shí)間內(nèi)，氣缸內(nèi)共燃燒汽油0.1kg．【汽油的熱值為4.6×107J/kg】請(qǐng)你算出：
（1）消耗完汽油時(shí)，內(nèi)燃機(jī)獲得的內(nèi)能為多少？
（2）1min內(nèi)，對(duì)活塞做功的功率是多少？
（3）已知內(nèi)燃機(jī)的效率η＝W/Q×100%（式中W為燃料燃燒對(duì)活塞做功，Q為它在這段時(shí)間內(nèi)所消耗的柴油完全燃燒所產(chǎn)生的熱量），則該內(nèi)燃機(jī)正常工作時(shí)的效率約為多少？

【解答】解：（1）消耗完汽油時(shí)，內(nèi)燃機(jī)獲得的總能量：
Q＝mq＝0.1kg×4.6×107J/kg＝4.6×106J；
（2）由于在1min內(nèi)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)2600圈，則內(nèi)燃機(jī)對(duì)外做功1300次，
對(duì)活塞做的功：W＝1500J×1300＝1.95×106J；
對(duì)活塞做功的功率：P＝＝＝3.25×104W；
（3）該內(nèi)燃機(jī)正常工作時(shí)的效率：η＝×100%＝×100%≈42.4%。
答：（1）消耗完汽油時(shí)，內(nèi)燃機(jī)獲得的總能量為4.6×106J；
（2）內(nèi)燃機(jī)對(duì)外所做的功率是3.25×104W；
（3）該內(nèi)燃機(jī)正常工作時(shí)的效率約為42.4%。
24．百公里油耗指的是汽車(chē)在道路上行駛時(shí)每百公里平均燃料消耗量，是汽車(chē)耗油量的一個(gè)衡量指標(biāo)。由于多數(shù)車(chē)輛在90公里/時(shí)接近經(jīng)濟(jì)車(chē)速，因此大多對(duì)外公布的理論油耗通常為90公里/小時(shí)的百公里勻速油耗。經(jīng)出廠測(cè)試，某品牌汽車(chē)百公里理論油耗為8L，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率為23kW（已知汽油的密度為0.75×103kg/m3，熱值為4.6×107J/kg）。試求：
（1）8L汽油完全燃燒放出的熱量；
（2）測(cè)試時(shí)間內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功；
（3）該品牌汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的熱機(jī)效率。
【解答】解：（1）汽車(chē)百公里耗油的體積：V＝8L＝8×10﹣3m3，
由ρ＝得，汽油的質(zhì)量：m＝ρV＝0.75×103kg/m3×8×10﹣3m3＝6kg，
汽油完全燃燒放出的能量：
Q＝mq＝6×4.6×107J/kg＝2.76×108J；
（2）汽車(chē)的速度：v＝90km/h＝25m/s，
由P＝得，在一百公里內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)做的功為：
W＝Pt＝P×＝2.3×104W×＝9.2×107J；
（3）發(fā)動(dòng)機(jī)的效率
η＝×100%＝×100%≈33%。
答：（1）8L汽油完全燃燒放出的熱量是2.76×108J；
（2）測(cè)試時(shí)間內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功9.2×107J；
（3）發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是33%。

25．現(xiàn)有兩個(gè)使用同一種燃料的加熱器，用它們分別對(duì)甲、乙兩種不同的物質(zhì)加熱。已知甲物質(zhì)的比熱是乙物質(zhì)的2倍，甲物質(zhì)的質(zhì)量是乙物質(zhì)的，當(dāng)甲物質(zhì)升高的溫度是乙物質(zhì)的時(shí)（甲、乙物質(zhì)的物態(tài)都不發(fā)生改變），加熱甲物質(zhì)所用燃料是加熱乙物質(zhì)的，則兩加熱器利用熱能的效率之比是（　?。?br /> A．3：4 B．1：1 C．3：2 D．2：1
【答案】B。
【解答】解：由題意可知，c甲＝2c乙，m甲＝m乙，△t甲＝△t乙，m甲′＝m乙′，
由Q吸＝cm△t可得，甲乙物質(zhì)吸收的熱量之比：
＝＝＝，
由Q放＝mq可得，兩加熱器消耗燃料完全燃燒釋放的熱量之比：
＝＝＝＝，
由η＝×100%可得，兩加熱器利用熱能的效率之比：
＝＝×＝×＝。
故選：B。
26．太陽(yáng)能是21世紀(jì)重點(diǎn)開(kāi)發(fā)的能源之一，太陽(yáng)能汽車(chē)是利用太陽(yáng)能電池將接收到的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，再利用電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)的一種新型汽車(chē)。如圖所示是一輛太陽(yáng)能實(shí)驗(yàn)車(chē)，車(chē)上太陽(yáng)能電池接收太陽(yáng)能的面板的有效面積為S＝6m2，當(dāng)太陽(yáng)光照射到電池板每平方米面積上的輻射功率為P0＝1kW時(shí)，太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的電壓為U＝120V，并對(duì)車(chē)上的電動(dòng)機(jī)提供I＝10A的電流。則這輛汽車(chē)上的太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率是　20%?。蝗绻@輛汽車(chē)的電動(dòng)機(jī)將電能最終轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為75%，當(dāng)汽車(chē)在水平路面上以6m/s的速度勻速行駛時(shí)，受到的阻力是　150　N。

【答案】20%；150。
【解答】解：太陽(yáng)能電池的吸收太陽(yáng)能的總功率：
P總＝P0×6＝1kW×6＝6kW，
太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的有用功率：
P有用＝UI＝120V×10A＝1200W＝1.2kW，
太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率：
η＝＝＝20%；
∵這輛汽車(chē)的電動(dòng)機(jī)將電能最終轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為75%，
∴轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率：
P′＝P有用×75%＝1.2kW×75%＝0.9kW，
∵P′＝＝＝Fv，
∴牽引力：
F＝＝＝150N，
∵汽車(chē)勻速行駛，
∴f＝F＝150N。
故答案為：20%；150。
27．電動(dòng)摩托車(chē)已成為大眾化的一種交通工具，小喬對(duì)家里的電動(dòng)摩托車(chē)進(jìn)行了測(cè)試，他騎車(chē)在平直的路面上由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，獲得如圖所示的速度v和牽引力F隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖像。已知?jiǎng)蛩傩旭倳r(shí)，電動(dòng)機(jī)輸入電壓48V，輸入電流5A，由圖可知，2～7s電動(dòng)摩托車(chē)受到的摩擦力為　35　N；電動(dòng)摩托車(chē)勻速行駛時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為　87.5　%。

【答案】35；87.5。
【解答】解：
（1）由v﹣t圖像可知，7～12s內(nèi)電動(dòng)車(chē)以速度v＝6m/s做勻速直線運(yùn)動(dòng)，處于平衡狀態(tài)，
則電動(dòng)摩托車(chē)受到的摩擦力和牽引力是一對(duì)平衡力，二力大小相等，
由F﹣t圖像可知，7～12s內(nèi)牽引力F＝35N，
摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度和壓力大小有關(guān)，這兩個(gè)條件不變，則摩擦力不變，
故2～7s電動(dòng)摩托車(chē)受到的摩擦力與7～12s的摩擦力相同，都為35N；
（2）由v＝可得，7～12s內(nèi)電動(dòng)車(chē)運(yùn)動(dòng)的距離：
s＝vt＝6m/s×5s＝30m，
牽引力做的功：
W機(jī)械＝Fs＝35N×30m＝1050J，
7～12s內(nèi)電動(dòng)機(jī)消耗的電能：
W電＝UIt＝48V×5A×5s＝1200J，
電動(dòng)摩托車(chē)勻速行駛時(shí)電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率：
η＝×100%＝×100%＝87.5%。
故答案為：35；87.5。
28．糧食儲(chǔ)存?zhèn)}庫(kù)常常需要利用傾斜的傳送帶將裝滿糧食的麻袋運(yùn)送到高處，如圖所示。已知某倉(cāng)庫(kù)的傳送帶長(zhǎng)度為L(zhǎng)0，與水平面的夾角為30°，在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下，傳送帶以v0的恒定速度向斜上方運(yùn)送麻袋，電動(dòng)機(jī)的輸出機(jī)械功率為P0．設(shè)每條麻袋的總質(zhì)量為m0，傳送帶的移動(dòng)速度保持不變。

（1）若每次只運(yùn)送一條麻袋到頂端后再運(yùn)送下一條，請(qǐng)用以上參數(shù)推算出該傳送裝置的效率是多大？（設(shè)將麻袋剛放在傳送帶上時(shí)麻袋就具有與傳送帶相同的速度）
（2）為了提高工作效率，傳送帶上可同時(shí)運(yùn)送多條麻袋（有一定間隔的放置），若傳送裝置本身消耗的功率為P1，求該傳送帶每分鐘最多能將多少條麻袋運(yùn)送到頂端？
【解答】解：（1）傳送裝置如圖所示，傳送帶長(zhǎng)度為L(zhǎng)0，與水平面的夾角為30°
則h＝L0，
設(shè)每條麻袋的總質(zhì)量為m0，則W有用＝Gh＝m0gh＝m0gL0，
由“傳送帶以v0的恒定速度向斜上方運(yùn)送麻袋，電動(dòng)機(jī)的輸出機(jī)械功率為P0?！笨傻?br /> F＝＝，
W總＝FL0＝×L0，
則該傳送裝置的效率η＝×100%＝×100%＝×100%。
（2）傳送帶對(duì)每個(gè)麻袋所做的功等于一個(gè)麻袋重力勢(shì)能的增加量。
即W＝m0gL0sinθ＝m0gL0；
傳送帶運(yùn)送麻袋做功的最大功率為△P＝P0﹣P1；
設(shè)N為傳送帶每分鐘運(yùn)送的麻袋數(shù)，則△Pt＝NW；
解得N＝＝＝＝（條）；
答：（1）該傳送裝置的效率是×100%。
（2）該傳送帶每分鐘最多能將條麻袋運(yùn)送到頂端。

29．“中國(guó)夢(mèng)，科技?jí)簟保袊?guó)民用無(wú)人機(jī)世界聞名。無(wú)人機(jī)在航拍、救災(zāi)等多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。下表是小明同學(xué)查找的某款無(wú)人機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)。
（1）它的螺旋槳形狀跟機(jī)翼相似，螺旋槳高速旋轉(zhuǎn)，給無(wú)人機(jī)提供向上的動(dòng)力，所利用的物理原理是　在氣體中流速越大的位置壓強(qiáng)越小　，在圖中畫(huà)出無(wú)人機(jī)在空中盤(pán)旋時(shí)所受這個(gè)力的示意圖。
技術(shù)參數(shù)
飛行器
質(zhì)量（含電池及槳）
1280g
最大上升速度
5m/s
最大水平飛行速度
15m/s
智能飛行電池
容量
4480mAh
正常工作電壓
15.2V
能量
　91.2　Wh
相機(jī)
鏡頭焦距
20mm
（2）在某次航拍過(guò)程中無(wú)人機(jī)以最大速度上升至300m高空，工作電流為6A，則該過(guò)程工作效率是多少？
（3）電池所儲(chǔ)存的電能供無(wú)人機(jī)上升至300m高空后改為水平飛行，假設(shè)飛機(jī)豎直上升和水平飛行時(shí)受到的空氣阻力大小與速度成正比，若不計(jì)能量損失，無(wú)人機(jī)在整個(gè)航拍過(guò)程中能以最大水平飛行速度多長(zhǎng)時(shí)間？

【解答】解：（1）無(wú)人機(jī)機(jī)翼的橫截面設(shè)計(jì)成如圖所示的形狀，是利用了在氣體中流速越大的位置壓強(qiáng)越小的原理，從而使機(jī)翼的上下表面產(chǎn)生壓強(qiáng)差，為飛機(jī)提供升力，力的方向是豎直向上的；無(wú)人機(jī)在盤(pán)旋時(shí)受到豎直向上的壓力差、豎直向下的重力的作用，如圖所示：
；
（2）無(wú)人機(jī)上升過(guò)程中的電功率P＝UI＝15.2V×6A＝91.2W；
克服重力所做的功：W有＝Gh＝mgh＝1.28kg×10N/kg×300m＝3840J，
上升時(shí)間t＝＝＝60s，
無(wú)人機(jī)上升過(guò)程中消耗的電能W消＝Pt＝91.2W×60s＝5472J＝91.2Wh，
該過(guò)程中的工作效率η＝×100%＝×100%＝70.2%；
（3）上升過(guò)程中有W消＝W有+fh，則飛機(jī)受到的阻力f＝5.44N，
水平飛行時(shí)消耗的電能W＝W總﹣W消＝15.2×4480×3.6J﹣5472J＝239673.6J，
水平飛行的阻力f水＝3f＝5.44×3＝16.32N
以水平最大速度飛行的距離s＝＝＝14685.9m；
飛行時(shí)間t＝＝＝979s；
答：（1）在氣體中流速越大的位置壓強(qiáng)越?。灰?jiàn)上圖；91.2；
（2）該過(guò)程工作效率是70.2%；
（3）以水平最大速度飛行979s。
30．如圖是我國(guó)西部某地區(qū)風(fēng)力發(fā)電的外景。該地區(qū)空氣密度為1.3kg/m3，一臺(tái)風(fēng)車(chē)的輪葉轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以形成面積為100m2的圓面。下表給出了在不同風(fēng)速下一臺(tái)風(fēng)車(chē)獲得的能量。
平均風(fēng)速（m/s）
5
10
15
20
25
30
1s內(nèi)獲得的能量（×104J）
4
8
12
16
20
24
（1）對(duì)表格進(jìn)行分析，你發(fā)現(xiàn)風(fēng)車(chē)獲得的能量與風(fēng)速有什么關(guān)系？
（2）若此地平均風(fēng)速為15m/s，1臺(tái)這樣的風(fēng)車(chē)10分鐘獲得的風(fēng)能是多少？這么多能量若有42%被80kg初溫為20℃的水吸收，水溫可達(dá)到多少℃？（一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下）
（3）若某時(shí)間內(nèi)風(fēng)速為10m/s，一臺(tái)風(fēng)車(chē)工作1小時(shí)所產(chǎn)生的電能供10只“220V100W”燈泡正常工作8h，求這臺(tái)風(fēng)車(chē)發(fā)電的效率。

【解答】解：
（1）由表中數(shù)據(jù)可知，風(fēng)車(chē)獲得的能量隨風(fēng)速的增大而增大，并且成倍數(shù)的增加，所以風(fēng)車(chē)獲得的能量與風(fēng)速成正比關(guān)系；
（2）10分鐘獲得的風(fēng)能：
W＝12×104J×10×60s＝7.2×107J，
由題知，Q吸＝W×42%＝7.2×107J×42%，
∵Q吸＝cm△t，
即：7.2×107J×42%＝4.2×103J/（kg?℃）×80kg×△t，
解得：
△t＝90℃，
∵一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)為100℃
∴水的末溫：
t＝100℃；
（3）風(fēng)車(chē)工作1小時(shí)獲得的能量：
W總＝8×104J/s×3600s＝2.88×108J；
風(fēng)車(chē)工作1小時(shí)產(chǎn)生的電能：
W＝Pt＝10×100W×8×3600s＝2.88×107J；
故風(fēng)車(chē)發(fā)電的效率：
η＝＝＝10%。
答：（1）風(fēng)車(chē)獲得的能量與風(fēng)速成正比關(guān)系；
（2）1臺(tái)這樣的風(fēng)車(chē)10分鐘獲得的風(fēng)能是7.2×107J，水溫可達(dá)到100℃；

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