2021年中考物理三輪沖刺過關專題22 熱力綜合計算題對策（教師版含解析）-教案下載-教習網

一、解決力熱綜合計算題一般涉及到的物理公式
1.速度公式：v=s/t
2.密度公式：ρ=m/V
3.重力公式：G=mg
4.壓強公式：P=F/S
5.浮力公式：
(1)浮力產生的原因：F浮=F向上–F向下
(2)彈簧秤法：F浮=G–F
(3)阿基米的原理法即公式法：
F浮=G排=m排g
F浮=ρ水gV排
(4)物體在液體里漂浮或者懸浮：F浮=G
6.機械功：W=Fs；
7.功率：P=W/t
8.機械效率公式：η= W有/W總
9.物體吸熱公式：Q吸=cm(t-t0)=cm△t
10.放熱公式：Q放=cm(t0-t)=cm△t
11.熱值公式：Q放=mq
12.熱效率公式：η= Q有/Q總
二、解決力熱綜合計算題一般涉及到的物理規(guī)律
1.二力平衡條件：作用在同一物體上的兩個力，大小相等、方向相反，兩個力在同一套直線上。
拓展：同一物體水平向左的力之和等于水平向右的力之和；豎直向上的力之和等于豎直向下的力之和。
2.液體壓強規(guī)律：P=ρgh
3.阿基米德原理：
4.杠桿平衡條件：F1L1=F2L2
5.熱平衡方程：Q吸= Q放
中考典型例題解析
【例題1】(2021河南鄭州二模)五一假期，小紅全家駕車從鄭州市到開封市通許縣游玩，出發(fā)前，愛學習的小紅收集了相關數據，整理成下表，請你根據表中數據完成相關計算．計算時需要的物理常量g取10N/kg，q汽油=4.6×107J/kg．

(1)如果你仔細觀察的話，可以發(fā)現汽車的尾翼是____表面比較平，___表面的弧度大些。這和飛機的機翼是相反的。在汽車高速運動時，這種形狀的尾翼會產生一個向下的壓力，增加輪胎的抓地力，縮小剎車距離。該轎車靜止時(車上無人)對水平地面的壓強為_____Pa。
(2)該轎車勻速行駛lkm牽引力所做的功是多少J？
(3)鄭州到通許消耗的汽油在完全燃燒時放出的熱量是多少J？
【答案】(1)上，下。7×104Pa (2)2×106J (3)2.484×108J
【解析】(1)車的尾翼的形狀上面平直、下面凸起，車高速行駛時帶動空氣流動，車的上方空氣流速慢、壓強大，車的下方空氣流速快、壓強小。這種形狀的尾翼會產生一個向下的壓力，增加輪胎的抓地力，縮小剎車距離。
轎車對地面的壓力F=G=mg=1050kg×10N/kg=1.05×104N
S=0.15m2
該轎車靜止時對水平地面的壓強為P=F/S=1.05×104N/0.15m2=7×104Pa
(2)該轎車勻速行駛時，牽引力F等于其受到的阻力f，即F=f=2000N
路程s=lkm=l000m
根據功的計算公式W=Fs得轎車勻速行駛lkm牽引力所做的功為
W=Fs=2000N× l000m=2×106J
(3)由于行駛l km耗油量為50g，鄭州到通許的距離為108km，則鄭州到通許消耗的汽油質量為m汽油=108×50g=5.4×103g=5.4kg
q汽油=4.6×107J/kg
根據Q=mq得到全程消耗的汽油在完全燃燒時放出的熱量為
Q=m汽油q汽油=5.4kg×4.6×107J/kg=2.484×108J
【例題2】(2021蘇州一模)一輛汽車以恒定的功率在平直的公路上做直線運動，其圖象如圖所示，在第10s時速度達到，通過的路程為120m。求：
在內汽車的平均速度；
設汽車在行駛過程中所受阻力不變，大小為那么在內汽車發(fā)動機產生的牽引力所做的功是多少焦耳？
若發(fā)動機的轉化效率為，則內燃燒了多少千克汽油？已知汽油的熱值大約為。
【答案】(1)12m/s；(2)8×105；(3)0.02
【解題過程】
(1)汽車在0~10s內的平均速度：
；
(2)由圖像可知，10~20s汽車做勻速直線運動，所受的牽引力和阻力是平衡力，
∴汽車所受的牽引力：
，
汽車運動時間：
，
汽車在10~20s內運動的路程：
，
汽車牽引力做的功：
；
(3)汽油完全燃燒放出的熱量：
，
需要燃燒汽油的質量：
．
臨門一腳預測練
1.(2021海南一模)當今太陽能熱水器已經在廣安城鄉(xiāng)用得非常普遍了，如圖所示。已知某太陽能熱水器在冬季有效日照時段里，能將8 ℃、100 L水加熱到38 ℃。請解答：在此過程中，水吸收了多少熱量？[水的比熱容為4.2×103 J/(kg℃)，水的密度為1.0×103 kg/m3]
【答案】1.26×107 J
【解析】太陽能熱水器中水的體積 V=100 L=100 dm3=0.1m3，
由ρ=m/v可得，水的質量
m=ρV=1.0×103 kg/m3×0.1m3=100kg
在此過程中，水吸收的熱量
Q吸=cm(t﹣t0)
=4.2×103 J/(kg?℃)×100 kg×(38 ℃﹣8℃)
=1.26×107 J。
2.(河北衡水二模)某一型號的汽車質量為5×103kg，輪胎與地面接觸面積為4×250cm2，在一段平直公路上用0.5小時勻速行駛了54km，車受到的阻力為車重的0.1倍．求：
(1)該汽車的行駛速度；
(2)該汽車對地面的壓強；
(3)該汽車牽引力所做的功；
(4)已知這一過程消耗燃油1.5×10﹣2m3，求汽車發(fā)動機在這一過程中消耗的總能量及該汽車的效率．(假設燃油完全燃燒，燃油密度ρ為0.8×103kg/m3，燃油熱值q為4.5×107J/kg，g取10N/kg)
【答案】(1)108km/h；(2)5×105Pa；(3)2.7×108J；(4)50%．
【解析】(1)汽車的行駛速度：
v=s/t=54km/0.5h=108km/h．
(2)F=G=mg=5×103kg×10N/kg=5×104N，S=4×250cm2=1000cm2=0.1m2，
該汽車對地面的壓強：
P=F/S=5×104N /0.1m2=5×105Pa．
(3)f=0.1G=0.1×5×104N=5×103N，s=54km=5.4×104m，
因為勻速行駛，所以F=f=5×103N，
該汽車牽引力所做的功
W=Fs=5×103N×5.4×104m=2.7×108J，
(4)由ρ=m/V可得，燃油的質量
m=ρV=0.8×103kg/m3×1.5×10﹣2m3=12kg，
這一過程中消耗的總能量
Q=mq=12kg×4.5×107J/kg=5.4×108J，
該汽車的效率
η=W/Q×100%=2.7×108J/5.4×108J×100%=50%．
3.(2021湖北荊州一模)五一假期，小明全家駕車從宿遷到徐州游玩，出發(fā)前，愛學習的小明收集了相關數據，整理成下表，請你根據表中數據完成相關計算．
(1)轎車靜止時對水平地面的壓強(g取10N/kg)；
(2)全程行車所需的時間；
(3)勻速行駛lkm牽引力所做的功；
(4)全程消耗的汽油在完全燃燒時放出的熱量(q汽油=4.6×107/kg)．
【答案】(1)7×104Pa (2)1.2h (3)2×106J (3)2.484×108J
【解析】(1)根據公式p=F/S計算轎車對地面的壓強，其中F=G=mg；
(2)根據t=s/v計算出行駛所用的時間；
(3)根據二力平衡條件，若勻速行駛則F=f，根據W=Fs計算出功的大??；
(4)根據公式Q=mq計算出燃油燃燒放出的熱量．
4．(2021新疆一模)我市正在爭創(chuàng)全國文明城市，各單位都加大了“創(chuàng)城”工作的力度。為了凈化市區(qū)空氣，環(huán)衛(wèi)工人每天清晨都駕駛灑水車對市區(qū)道路灑水(如圖)．下表是某灑水車的相關數據。已知水的密度為1.0×103kg/m3，汽油的燃燒值為4.6×107J/kg，g取10N/kg．請根據題意回答下列問題：
(1)若該灑水車的發(fā)動機是汽油發(fā)動機，發(fā)動機工作時哪個沖程將內能轉化為機械能？燃燒0.5kg汽油能產生多少熱量？
(2)該灑水車裝滿水時對地面的壓強為多少？
(3)若水罐內有一漂浮的物體浸沒在水中的體積為1.0×10﹣3m3，則該物體受到的浮力為多大？
(4)該灑水車在水平路面上以額定功率勻速行駛5 000m用時10min，試計算此過程汽車所受到的阻力大小。
【答案】(1)發(fā)動機工作時做功沖程將內能轉化為機械能；燃燒0.5kg汽油能產生2.3×107J熱量；
(2)該灑水車裝滿水時對地面的壓強為1.5×105Pa；
(3)則該物體受到的浮力為10N；
(4)此過程汽車所受到的阻力大小為1.44×104N。
【解析】(1)汽油機的一個工作循環(huán)包括：吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程；做功沖程是高溫高壓的燃氣對活塞做功完成的，是將內能轉化為機械能的過程。
燃燒0.5kg汽油產生的熱量：Q=m汽油q=0.5kg×4.6×107J/kg=2.3×107J；
(2)由ρ=可知，裝滿水的質量：m=ρV=1.0×103kg/m3×4m3=4×103kg，
汽車和水的總重：G總=G車+G水=(m車+m水)g=(5×103kg+4×103kg)×10N/kg=9×104N；
該灑水車裝滿水時對地面的壓力：F=G總=9×104N；
該灑水車裝滿水時對地面的壓強：
p===1.5×105Pa；
(3)該物體受到的浮力：F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.0×10﹣3m3=10N；
(4)灑水車行駛5000m用時10min，
則行駛速度：v===m/s，
由P===Fv可得牽引力：
F===1.44×104N，
因為灑水車勻速行駛，所以受到的阻力：f=F=1.44×104N。
5.(2020湖南岳陽)某型號汽車整車與駕駛員的總質量是2060kg，駕駛員駕駛該汽車在平直公路上勻速行駛進行車型測試，測試過程中消耗汽油的體積為1.5×10-3m3(g=10N/kg，ρ汽油=0.7×103kg/m3，q汽油=4.5×107J/kg，)求：
(1)汽車與駕駛員的總重力；
(2)測試過程中消耗汽油的質量；
(3)假設汽油完全燃燒，汽油機的效率為40%，汽車在測試過程中做的有用功是多少。
【答案】(1)20600N；(2)1.05kg；(3)1.89×107J
【解析】(1)汽車與駕駛員的總重力
G=mg=2060kg×10N/kg=20600N
(2)測試過程中消耗汽油的質量
m汽油=ρ汽油V=0.7×103kg/m3×1.5×10-3m3=1.05kg
(3)汽油完全燃燒放出的熱量
Q放=m汽油q汽油=105kg×4.5×107J/kg=4.725×107J
汽車在測試過程中做的有用功
W有=Q放η=4.725×107J×40%=1.89×107J
6.(2021福建一模)小天收集了一些數據填在下表中。如果該車滿載貨物后在平直的公路上勻速行駛100m，貨車受到的阻力是車重的1/10．那么在此過程中：(g取10Nkg)
(1)該貨車車牽引力是多少？牽引力所做的功是多少？
(2)燃油完全燃燒放出的熱量是多少？
(3)該貨車發(fā)動機的效率是多少？
【答案】(1)4×103N；4×105J；(2)8×105J；(3)50%。
【解析】(1)滿載貨物時貨車的總質量：m=m車+m貨=1.5t+2.5t=4t=4×103kg，
貨車的總重力：G=mg=4×103kg×10N/kg=4×104N，
由題意知，貨車受到的阻力：f=G/10=4×104N/10=4×103N，
因為該車滿載貨物后在平直的公路上勻速行駛，
所以，根據二力平衡條件可知，該貨車的牽引力：F=f=4×103N。
牽引力所做的功：W=Fs=4×103N×100m=4×105J。
(2)由表格數據可知，貨車滿載百公里油耗為20L，
則貨車行駛100m=0.1km消耗燃油的體積：
V=(0.1km /100km)×20L=0.02L=2×10﹣5m3，
由ρ=m/V得，消耗燃油的質量：
m燃油=ρ燃油V燃油=0.8×103kg/m3×2×10﹣5m3=0.016kg，
燃油完全燃燒放出的熱量：
Q放=m燃油q燃油=0.016kg×5×107J/kg=8×105J。
(3)該貨車發(fā)動機的效率：
η=W/ Q放×100%=50%。
7．(2021湖南邵陽一模)如圖所示，一平底熱水壺，其質量為0.5kg，內底面積為180cm2．有一次小軍同學用該熱水壺裝了1.5L的水放在水平桌面上，測得壺中水深15cm，初溫20℃．請你通過計算回答：
(1)此時水和熱水壺的總質量是多少？
(2)加熱前水對壺底的壓強多大？
(3)在標準大氣壓下加熱水至沸騰，水至少要吸收多少熱量？[ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/(kg?℃)，g＝10N/kg]
【答案】(1)此時水和熱水壺的總質量是2kg；
(2)加熱前水對壺底的壓強為1.5×103Pa；
(3)在標準大氣壓下加熱水至沸騰，水至少要吸收5.04×105J熱量。
【解析】(1)水的體積：V水＝1.5L＝1.5×10﹣3m3，
根據ρ可得水的質量：m水＝ρ水V水＝1.0×103kg/m3×1.5×10﹣3m3＝1.5kg；
則水和熱水壺的總質量：m＝m壺+m水＝0.5kg+1.5kg＝2kg；
(2)水深h＝15cm＝0.15m，
則壺底受到水的壓強：p＝ρgh＝1×103kg/m3×10N/kg×0.15m＝1.5×103Pa；
(3)1標準大氣壓下水的沸點是100℃，則水吸收的熱量：
Q吸＝c水m水(t﹣t0)＝4.2×103J/(kg?℃)×1.5kg×(100℃﹣20℃)＝5.04×105J。
轎車質量(kg)
1050
車輪與地面接觸總面積(m2)
0.15
鄭州到通許的距離(km)
108
預設行車速度(km/h)
90
行駛l km耗油量(g)
50
勻速行駛時受到的阻力(N)
2000
轎車質量(kg)
1050
車輪與地面接觸總面積(m2)
0.15
宿遷到徐州距離(km)
108
預設行車速度(km/h)
90
行駛l km耗油量(g)
50
勻速行駛時受到的阻力(N)
2000
空車質量
水罐容積
裝滿水時車輪與地面的總接觸面積
額定功率
5t
4m3
0.6m2
120kW
品牌型號
東風xx
外型尺寸
5×1.9×23(m)
變速箱
A85
空車質量
1.5噸
最高車速
120km/h
滿載時載貨量
2.5噸
空載百公里油耗
12L
燃油密度
0.8×103kg/m3
滿載百公里油耗
20L
燃油熱值
5×107J/kg

相關教案

相關教案更多

相關教案

相關教案 更多

相關教案更多