2021中考物理挑戰(zhàn)壓軸題專題03熱學(xué)含解析

1、中考物理挑戰(zhàn)壓軸題專題:壓軸題03熱學(xué)1 .煤、石油、天然氣的過量開采使人類面臨能源危機(jī)。某縣在冬季利用地?zé)崮転橛脩羧?，?dāng)?shù)赜幸豢谧試姞顟B(tài)的地?zé)峋鏊疁囟葹?0C ,出水流量為150 m'/hc求：(1)求每小時流出的水的質(zhì)量是多少kg?(2)地?zé)崴疁囟冉档偷?0 ,所放出的熱量：(3)這些熱量如果用天然氣蒸汽鍋爐供熱，且天然氣蒸汽鍋爐的熱效率為90%那么利用上述地?zé)崮芄┡恍r可以節(jié)約多少天然氣？已知 ”1. 0X103 kg/m9, 一=4.2X10。J/ (kg - ),天然氣的熱值q為4X10'J/ m3【答案】(1) 1.5X105kg： (2)2. 52X101

2、0J； (3) 700m5【解析】【分析】【詳解】(1)每小時流出水的體積" 150 m7hXlh=150m5每小時流出水的質(zhì)量廬夕水1. 0X103kg/m5X 150m. 5X10skg(2)水放出的熱量QQc 皿 04.2X10/(kg - °C) XL 5X10skgX (90-50)=2. 52X10loJ(3)這些熱量如果用天然氣蒸汽鍋爐供熱，則。的=0棧=2. 52X10r天然氣需要放出的熱量2.52xlO,oJ90%-=2. 8X10loJ31天然氣的體積上。放. 2.8x10叼q 4xl07J/m3二700m3答：(1)每小時流出的水是L 5X10整g：每

3、小時流出的地?zé)崴疁囟冉档偷?0所放出的熱量為2. 52X10:oJ；（3）利用上述地?zé)崮芄┡恍r可以方約700m'的天然氣。2 .某單缸四沖程汽油機(jī)的氣缸活塞面積為Scm：,一個沖程活塞在氣缸中移動的距離是"nm, 滿負(fù)荷工作時做功沖程燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)為打kPa,飛輪1s轉(zhuǎn)動好周，當(dāng)汽油機(jī)滿負(fù)荷工 作時（不計摩擦與機(jī)器散熱）,lh消耗汽油展（汽油密度為2。kg/n?汽油熱值為sJ/kg）, 求：<1）汽油機(jī)的功率；（2）汽油機(jī)的效率?！敬鸢浮?"So4NoX1O-5w：【解析】【詳解】（1）由卬=必=5乙得，一次做功為:W = FL= pSL = />x

4、lO3Pax So x 107 m2x q xlO-3m =% S。 x ICT4 J ；飛輪轉(zhuǎn)動兩周做一次功，則不計摩擦與機(jī)器散熱時，汽油機(jī)的功率為:/ SoLxlO-Jx?1s=5%。4”07：（2） lh所消耗汽油釋放的熱量為:Q = 響0 = Qokg/n? xVoxl 0-3m3 x pJ/kg = pQVoqo x 1 O-3 J ：汽油機(jī)的效率為:PSL xl（）TJx 八' s' 36"（）s2J80ER4N。/ ：-QA%7oXl（TJ夕0Vo %3.某單缸四沖程汽油機(jī)的氣缸活塞面積為S, 一個沖程中活塞在氣缸中移動的距離是L.滿 負(fù)荷工作時做功沖程

5、燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)為P，t時間內(nèi)曲軸轉(zhuǎn)動N圈、消耗汽油的體積為V.已 知汽油的密度為P,汽油的熱值為q，不考慮大氣壓對計算的影響，不計摩擦損失.求 滿負(fù)荷工作時：（1）這種汽油機(jī)做功沖程中燃?xì)鈱钊钠骄鶋毫?lt;2）這種汽油機(jī)做功的功率.（3）這種汽油機(jī)把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率.【答案】（1） PS （2）竺上（3） X100% It2pVq【解析】【分析】（1）根據(jù)p*求出平均壓力：（2）曲軸每轉(zhuǎn)2圈對外做功一次，求出時間t內(nèi)做功的次數(shù)，根據(jù)W二FL求出一次做的W功，根據(jù)P,求出功率；（3）根據(jù)Q=mq=pVq求出汽油燃燒放出的熱量，再根據(jù)n二求出熱機(jī)效率.【詳解】<1）由得：燃?xì)鈱?/p>

6、塞的平均壓力：F=PS；（2） t時間內(nèi)曲軸轉(zhuǎn)動N圈，所以做功的次數(shù)為 乙t時間內(nèi)做的總功：W 號 XFXL 斗 PSXL； 乙乙汽油機(jī)做功的功率：（3）汽油燃燒放出的熱量:Q二mq二 P Vq,汽油機(jī)把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率:n=x ioovx loo 怔臂卜-x ioo%./U Vq答：(1)燃?xì)鈱钊钠骄鶋毫S：(2)汽油機(jī)做功的功率：(3)汽油機(jī)把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率喏4義100虬2 P Vq【點評】此題主要考查的是學(xué)生對壓強(qiáng)、功、熱值、密度、熱機(jī)效率計算公式的理解和掌握，基 礎(chǔ)性題目.4 .太陽能熱水器被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代生活，即行約了能源，又能保護(hù)環(huán)境。下表提供的是一 裝滿水的太

7、陽能熱水器在太陽照射下的相關(guān)信息。請根據(jù)表中信息解答下列問題：太陽照射時間/h太陽能轉(zhuǎn)換為水的內(nèi)能的效率熱水器最大水容量/L1050%100水升高的溫度/水的比熱容/J/(kg)水的密度/kg/nf604.2X101.0X10(1)熱水器中的水增加的內(nèi)能：(2)此次熱水器接收到的太陽能如果由燃?xì)馊紵齺硖峁?，那么需要多少燃?xì)猓?燃?xì)獾臒嶂禐?4.2X10：J/kg)【答案】 2.52xIO,J： (2) 1.2kg【解析】【分析】【詳解】(1)水的體積ps=100L=0.1 m3由夕=£得，熱水器中水的質(zhì)量m - pV = 1.0 x 1 O ' kg / m5 x 0.1m3

8、 = 100kg熱水器中的水增加的內(nèi)能Q = & = c7nA/ = 4.2xlO3J/(kg)xl 00kg x 60 = 2.52 xlO7JQ(2)由 =/一可得此次熱水器接收的太陽能 B總八 Q 2.52x107J550%= 5.04x10由題知=?？?5.04x107 J根據(jù)。后mq可得，這些太陽能由燃?xì)馓峁r可在約的燃?xì)?.04X10J =1 q 4.2xlOJ/kg -答：(1)熱水器中的水增加的內(nèi)能2.52x107J :(2)此次熱水器接收到的太陽能如果由燃?xì)馊紵齺硖峁?，那么需?.2kg燃?xì)狻? .某市部分公交車用天然液化氣為燃料，其主要成分就是甲烷，熱值為3.6X1

9、0：J/m,如 果一輛公交車滿載乘客時總質(zhì)量是6t,那么10m，甲烷氣體完全燃燒產(chǎn)生的能量可供公交 車滿載時以36km/h的速度勻速行駛lOOmino勻速行駛中公交車受到的平均阻力為車重 的0.05倍，求：(1)這段時間內(nèi)公交車牽引力做功的功率；(2)若10m，的甲烷氣體完全燃燒所產(chǎn)生的熱量被水完全吸收，可將多少千克在一標(biāo)準(zhǔn)大氣 壓下的水從20加熱到剛好沸騰：cQ4.2X10J/(kg-C)(3)這段時間內(nèi)公交車發(fā)動機(jī)的效率是多大？【答案】(1)3X10% (2)857. 1kg： (3)50%【解析】【詳解】(1)公交車滿載時的重力G .中總 g=6 X 10'kg X 10N/kg

10、=6 X10 N公交車勻速行駛時處于平衡狀態(tài)，受到的牽引力和阻力是一對平衡力，公交車受到的牽 引力六六0. 05Gf0. 05X6X10N=3000M公交車勻速行駛的速度vc36km/h=10m/s這段時間內(nèi)公交車牽引力所做功的功率WP= = Fv = 3000NX 10m/s=3 X 10lW(2) 10m3的甲烷氣體完全燃燒所產(chǎn)生的能量。放二10m3X3. 6X 10J/m3=3. 6X 10sJ水吸收的熱量,收=3.6X1OJ加熱水的質(zhì)量in =857.1kg3.6xlO8Jc(tTo) 4.2xlO3J/(kg )x(lOO-O)(3)這段時間內(nèi)公交車牽引力所做的功Ptz =3 X 1

11、O*WX 100 X60s=l. 8X108J這段時間內(nèi)公交車發(fā)動機(jī)的效率1=-x 1 OO%= J，。." I' 100% = 50% Q 放3.6x10。答：(1)這段時間內(nèi)公交車牽引力所做功的功率為3X 10:W；(2)若10m，的甲烷氣體完全燃燒所產(chǎn)生的能量被水完全吸收，能將857. 1kg的水從0加 熱到剛沸騰；(3)這段時間內(nèi)公交車發(fā)動機(jī)的效率是50%6.為“打造宜居之城，建設(shè)美麗無為"爭創(chuàng)省級文明城市，無為縣加入垃圾分類試點城市、 分類標(biāo)準(zhǔn)：按照可回收物、有害垃圾、餐廚垃圾、其他垃圾“四分法”。垃圾分類看似 是小事，但與生活質(zhì)量，資源h.約密不可分。據(jù)

12、測算1噸垃圾用于發(fā)電可產(chǎn)生300kW-h 的電能。(1)1噸垃圾產(chǎn)生的電量相當(dāng)于完全燃燒多少千克的煤？ (q«F3X10：J/kg)(2)有一輛汽車重L2X10'N,摩擦力是車重的0.1倍，10噸這樣的垃圾可以使該車勻速運動多少千米？(不計能量損失)【答案】(1) 36kg； (2) 9000km【解析】【詳解】由題意可知，1噸垃圾產(chǎn)生的電量是IV = 300kWh = 1.08xl09J可知。=W,那么完成燃燒煤的質(zhì)量是Q 1.08x109J以 3xlO'J/kg '(2) 10噸這樣的垃圾產(chǎn)生的電能是IV =10W = 10xl.08xl09J = l.O

13、8xlO,oJ汽車的驅(qū)動力大小是F = /=O,1G = 0.1x1.2x104N = 1.2x103N那么10噸這樣的垃圾可以使該車勻速運動的路程是戶匕= 32 = 9X1。6m = 9000kmF 1.2x103N答：(1)1噸垃圾產(chǎn)生的電量相當(dāng)于完全燃燒36kg的煤：(2) 10噸這樣的垃圾可以使該車 勻速運動路程是9000km.7 .如圖是一輛警車。空車質(zhì)量為2.72t。某次執(zhí)行任務(wù)時警車以108 km/h的速度沿水平路而勻速直線行駛時的輸出功率為60kW取10 N/kg)o求：(1)車上警察的總質(zhì)量為280 kg,輪胎與路而接觸的總而積為1 000 cm:,車靜止時對水平路面的壓強(qiáng)是

14、多少？(2)警車以108 km/h的速度水平勻速直線行駛時，所受阻力是多少？(3)若警車發(fā)動機(jī)的效率為403 警車以60 kW的輸出功率行裝10 min,消耗多少千克的柴油？(柴油的熱值取4.0乂10：_1%)【答案】(1) 3X10%； (2) 2X10% (3)2. 25kg【解析】【詳解】(1)警車的總質(zhì)量是m = 280kg + 2720kg = 3000kg車靜止時對水平路面的壓力是F = G = mg = 3000kg xlON/kg = 3xlO4N輪胎與路面接觸的總而積為S = 1000cnr=0.1m2車靜止時對水平路面的壓強(qiáng)是3x104N0.1m廠= 3xlO5Pa警車的速

15、度v = 108kiiyh = 30nVs警車以這個速度水平勻速直線行駛時，所受阻力是r 廣 P 6xlO4W30m/s= 2x103N警車以60 kW的輸出功率行駛10 min,所做的有用功是=60x103Wx 10x60s = 3.6xlO7J根據(jù)熱機(jī)的效率公式可得3.6x10140%= 9x107J這些柴油的質(zhì)量是9xlO7J4.0xl07J/kg=2.25kg答(1)車靜止時對水平路面的壓強(qiáng)是3xl05pa： (2)警車以108 kwh的速度水平勻速直線行駛時，所受阻力是2X103N： (3)若警車發(fā)動機(jī)的效率為40%,警車以60 kW的輸出功率行駛10 min.消耗柴油的質(zhì)量是2.2

16、5kg。8 .如圖甲所示為大家常見的普通煤爐，通過燃燒煤將壺中的水進(jìn)行加熱。為提高煤爐效率，某大學(xué)創(chuàng)意小組設(shè)計了雙加熱煤爐，如圖乙所示，在爐壁的夾層中也加入水，在給壺中水加熱的同時，也給爐壁夾層中的水加熱。現(xiàn)在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，壺中裝有質(zhì)量為4. 5kg 溫度為 20c的水，己知 q雙=3X10：J/kg, c=4.2X103J/(kg-r),求：甲 乙(1)如果燒開壺中的水，需要吸收多少熱量？(2)已知甲圖煤爐燒水效率為28%若用甲圖煤爐燒開壺中的水，需要完全燃燒煤的質(zhì)量 是多少？在乙圖煤爐加熱過程中，在消耗等量煤的情況下，除燒開壺中的水外，還可把爐壁夾 層中10kg的水從20c加熱至40C,

17、則改進(jìn)后乙圖煤爐的燒水效率是多大？【答案】(l)1.512X10sJ； (2)0. 18kg： (3)43. 56機(jī)【解析】【分析】(1)知道水的質(zhì)量、水的初溫和末溫、水的比熱容，利用吸熱公式求水吸收的熱量：(2)知道普通煤爐的燒水效率，利用 =x 100%可得煤完全燃燒放出的熱量：已知 Q取煤的熱值，利用。收=同可得普通煤爐完全燃燒煤的質(zhì)量；由題知，雙加熱煤爐還可額外把爐壁間10kg水從20C加熱至40C,根據(jù)吸熱公式求 出爐壁間水吸收的熱量：由題意可知，壺內(nèi)水吸收熱量不變，則可求出雙加熱煤爐中水 吸收的總熱量(有用能量)；由題意可知，雙加熱煤爐中煤完全燃燒放出的熱量不變，再 利用效率公式求

18、出改進(jìn)后乙圖煤爐的燒水效率?！驹斀狻?1)1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點為100,把壺內(nèi)20, 4. 5kg水燒開，水吸收的熱量：Q敗=水& =4.2xlO3J/(kg )x4.5kgx(lOO-20) = 1.512xl06J：普通煤爐的燒水效率為28缸由7 =容xlOO%可得煤完全燃燒放出的熱量:Q收。吸 L512x1()6j 廠- =5. 4X 106J>728%由Q放=mq可得需要完全燃燒煤的質(zhì)量:=0. 18kg；。放 _5.4x106J -=q 3xlO'J(3)改進(jìn)后乙圖雙加熱煤爐還可額外把爐壁間10kg水從20C加熱至40C,則爐壁間水吸 收的熱量：Q敢=4.2x

19、ltf J/(kg-)xl0kgx(40-20) = 8.4xl05J , 而壺內(nèi)水的初溫、末溫以及質(zhì)量均不變，則壺內(nèi)水吸收熱量不變，則雙加熱煤爐中水吸 收的總熱量：Q 吸總=Q敗 + /=L512 x 1O('J+8.4x105J = 2.352 xlO6J,由題意可知，雙加熱煤爐與普通煤爐消耗煤的質(zhì)量相等，則這些煤完全燃燒放出的熱量 不變，則雙加熱煤爐的燒水效率：, 。吸總2.352 xlO6J展 =X100$ g 43.56$。成 5.4x106J答：(1)如果燒開壺中的水，需要吸收L512X105J熱量：(2)需要完全燃燒煤的質(zhì)量是0. 18kg： (3)改進(jìn)后乙圖煤爐的燒水效

20、率是43. 56%09 .太陽能熱水器把太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，某品牌太陽能熱水器每小時平均接收4.2X10U的 太陽能，在5小時的有效照射時間內(nèi)，將熱水器中質(zhì)量為50kg、初溫為20C的水溫度升 高了 40,求：(1)熱水器中的水吸收的熱量。：4.2X10J/ (kg)(2)熱水器5小時內(nèi)接收到的太陽能上(3)熱水器的效率"：(4)若改用煤氣來加熱這些水，需要完全燃燒多少千克煤氣？(g«F4.2X10：J/kg,假設(shè)煤氣燃燒放出的熱量全部被水吸收)【答案】(1) 8.4X106J (2) 2.1X10(3) 40% (4) 0. 2kg【解析】【詳解】可知熱水器中的水吸收的熱量

21、是Q = c 水用水 & =4.2x103J/( kg -) x 50kg x40 = 8.4xl 06J(2)由題意可知，熱水器5小時內(nèi)接收到的太陽能是E = 5x4.2x106J = 2.1x107J(3)由上述可知，熱水器的效率是/ = 2x 100% = 84xl0?xl00% = 40% E2.1x107J(4)設(shè)需要完全燃燒煤氣的質(zhì)量是小燥，則這些煤氣放出的熱量是。放=9媒?戲，由于煤氣燃燒放出的熱量全部被水吸收，即。放=Q,可求得煤氣的質(zhì)量是m =曳=2= 8.4xUJ =02k°''qx q. 4.2xIO,J/kg°答：(1)熱水器

22、中的水吸收的熱量是8.4x104 .(2)熱水器5小時內(nèi)接收到的太陽能是2.1x10?J :(3)熱水器的效率是40%：(4)若改用煤氣來加熱這些水，需要完全燃燒煤氣質(zhì)量是0.2kg。10 .混合動力汽車具有節(jié)能、低排放等優(yōu)點，成為汽車研究與開發(fā)領(lǐng)域的重點，某新型混合 動力汽車啟動時，內(nèi)燃機(jī)不工作，蓄電池向車輪輸送能量，當(dāng)需要高速行駛或蓄電池電 能過低時，內(nèi)燃機(jī)啟動，既可以向車輪輸送能量，又可以給蓄電池充電，車速與所受阻 力的關(guān)系如圖所示，在某次測試中，蓄電池儲存的電能為5.12X10'J,由內(nèi)燃機(jī)提供能 量，汽車以50km/h的速度勻速行駛了 0.5h,同時蓄電池的電能增加了 10%

23、,求：(1)汽車牽引力做的功:<2）若所用燃料的熱值為4. 5X 10：J/kg,測試過程中消耗8kg燃料（假設(shè)燃料完全燃燒）， 則放出的總熱量是多少？（3）內(nèi)燃機(jī)的效率.【答案】（1）1X 103J （2） 3.6X10 （3） 42%【解析】【分析】【詳解】（1）由圖可知,汽車牽引力F=f=4000N,通過的距離為s = vt = 50km/hX0. 5h =25km =2. 5X10m,汽車牽引力做的功 W =Fs= 4000NX2. 5X 10* m = 1X108J：（2）放出的總熱量是 Q =qm= 4.5X10' J/kgX8kg = 3.6X108J：（3）蓄電池

24、內(nèi)能增加量AE=10%X5. 12X108=0. 512X10,內(nèi)燃機(jī)的效率+ ,.zr = 42%011.認(rèn)識自然，親近自然.初春學(xué)校組織學(xué)生到桂東北的貓兒山山腳下一農(nóng)莊進(jìn)行社會實踐 活動，小明攜帶一個質(zhì)量為1kg的合金鍋、一臺如圖所示的便攜式丁烷氣爐（內(nèi)置一瓶 新的燃?xì)?，參?shù)如表格所示），愛探究的小明通過手機(jī)上網(wǎng)查到便攜式燃?xì)鉅t的熱效率為 30%, 丁烷氣體的燃燒效率為90%野炊地水的溫度為25C,當(dāng)?shù)貧鈮簽?標(biāo)準(zhǔn)大氣壓.水 的比熱容為4.2X10$J/ （kgC）,鍋的比熱容為0.8X10/ （kg ）（1）完全燃燒0.1kg的丁烷氣體可以放出多少焦耳的熱量？（2）需多少焦耳的熱量，才能

25、使合金鍋內(nèi)2kg的水溫度升高50?（3）如果燃?xì)鉅t以最大火力工作，一瓶燃?xì)庾疃嗄艹掷m(xù)燃燒L4h,這樣能夠把質(zhì)量為 多少千克的水燒開？品名便攜式丁烷氣爐質(zhì)量1. 88kg （不含氣瓶）型號WZL-168-A尺寸343X284X113mm用途野外用點火方式電子點火使用燃?xì)庖夯⊥闅馊細(xì)庀牧?50g/h (最大火力時)氣瓶規(guī)格(尺寸/容量)品名總質(zhì)量凈質(zhì)量主要成分熱值神州354g350g丁烷9 X 107J/kg【答案】(1) 9X106J (2) 4.2X105J (3) 16. 2kg【解析】【詳解】(1)完全燃燒0. 1kg的丁烷氣體可以放出的熱量：QA=mo=Q. lkgX9X10J/kg

26、=9X106J：(2)使合金鍋內(nèi)2kg的水溫度升高50吸收的熱量：0吸k2X10'J/ (kgC) X2kgX50=4. 2X105J：(3)燃?xì)鉅t以最大火力工作時，燃?xì)庀牡馁|(zhì)量為：m-=Q. 15kg/hXl. 4h=0. 21kg, 由題知，丁烷氣體的燃燒效率為90軋則燃?xì)馊紵龝r所放出的熱量：QmQ取X 90/=s x qX90%=9X 10:J/kgX0. 21kgX 90V1. 701X10，又知道便攜式燃?xì)鉅t將其燃?xì)馊紵懦瞿芰康?0席供給水加熱，則水吸收的熱量：X30%=l. 701X 10JX30%=5. 103X 10sJ, 由。吁。血得能燒開水的質(zhì)量：Q25.10

27、3x106J_m= 4.2x103J/ (kg ) x (100-25 ) =16. 2kg答：(1)完全燃燒0. 1kg的丁烷氣體可以放出9X10eJ的熱量；(2)需4.2X10U的熱量，才能使合金鍋內(nèi)2kg的水溫度升高50C；(3)如果燃?xì)鉅t以最大火力工作，一瓶燃?xì)庾疃嗄艹掷m(xù)燃燒L4h,這樣能夠把質(zhì)量為16. 2kg的水燒開.12.某單缸四沖程汽油機(jī)的氣缸活塞面枳為5m 一個沖程活塞在氣缸中移動的距離是£m, 滿負(fù)荷工作時做功沖程燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)為風(fēng)Pa,飛輪Is轉(zhuǎn)動N周，當(dāng)汽油機(jī)滿負(fù)荷工 作時(不計摩擦與機(jī)器散熱)，lh消耗汽油田(汽油密度為。kg/n?,汽油熱值為qj/kg)

28、求：(1)汽油機(jī)的功率:(2)汽油機(jī)的效率.r A. . . . ./、L8xl 0,SLN sm【答案】 5OOp5LV W： (2)xlOO%.Rq【解析】【詳解】(1)燃?xì)鈱钊钠骄鶋毫pX 103PaX5m-=pSX 103 N,一個做功沖程中燃?xì)鈱钊龅墓μ锥5ZX10, J,N飛輪每轉(zhuǎn)兩圈對外做功一次，所以1s內(nèi)飛輪轉(zhuǎn)N周，對外做功彳次，所以1s內(nèi)，燃?xì)?2對活塞做的總功N5 N獷后詠=pSLX 105X J= 500P5ZN J,22汽油機(jī)的功率1匕 500pSLVJ后 丁 =5Q0pSLN W：(2)消耗比汽油放出的熱量Q后m汽油q汽油二P汽油V汽油q汽油二P匕？X

29、10 'J，汽油機(jī)lh做的功獷總,二產(chǎn)X 3600s=L 8X10p5LV汽油機(jī)的效率W1.8x106/7SLM innr. 8x16)pSLNn =；- x 100%=x 100% .。放 夕%X10-3JpVq答：(1)汽油機(jī)的功率是500pS£NW：L8xlO"SLN汽油機(jī)的效率是三xlOO% .Wq13.曉欣同學(xué)看到一些小汽車的尾部都標(biāo)有“0.8”、“L6”、“L8”或"2.0"等字樣, 他上網(wǎng)查詢得知這是汽車發(fā)動機(jī)“排氣量”的數(shù)值。所謂排氣量就是發(fā)動機(jī)汽缸的工作 容積，是指所有汽缸內(nèi)活塞從下止點到達(dá)上止點所掃過的容積之和。一般情況下發(fā)動

30、機(jī) 的“排氣量”越大，功率越大。汽車發(fā)動機(jī)每一個工作循環(huán)要經(jīng)歷四個沖程，帶動曲軸 轉(zhuǎn)動2周?，F(xiàn)有一輛小轎車發(fā)動機(jī)排氣量為VL,最大功率為PkW,當(dāng)該發(fā)動機(jī)以最大 功率工作時間為min時，曲軸的轉(zhuǎn)速為Ar/min。汽油機(jī)工作時的最佳空燃比（即空氣 和燃油的質(zhì)量比）為左1，若發(fā)動機(jī)在最大功率時汽油和空氣的混合密度為P kg/m3,汽 油的熱值為q J/kg。請計算：這臺發(fā)動機(jī)在最大功率時的熱機(jī)效率。1.2x108P( + 1)【答案X100%opVnq【解析】【詳解】這分發(fā)動機(jī)在最大功率時Imin內(nèi)發(fā)動機(jī)做的有用功:用產(chǎn)PX 10:WX60s=6PX 10 J,熱機(jī)每個工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)兩圈，在Imi

31、n內(nèi)轉(zhuǎn)動吸入汽油和空氣的混合氣2次,2汽油機(jī)工作時的最佳空燃比（即空氣和燃油的質(zhì)量比）長1，汽油占其中的一k + lmin內(nèi)發(fā)動機(jī)消耗汽油的質(zhì)量為:n 1 pVn心"上 Pkg/mX EX 10VX - X =- X lCHcg, 2k + 1 2(k +1)Imin內(nèi)汽油完全燃燒放出的熱量:pVn ,pVnq .=2?i7iyX10 kg、。X1OT這臺發(fā)動機(jī)在最大功率時的熱機(jī)效率:6PxlOJ2(k +1)pVnq答：這臺發(fā)動機(jī)在最大功率時的熱機(jī)效率為1.2xlO8 P( + l)X 100機(jī)pVnq1.2x10s P(Z; + 1) X 100%.14.某小型汽油發(fā)電機(jī)外形如圖

32、所示，其實質(zhì)是利用一個汽油機(jī)帶動一個發(fā)電機(jī)來發(fā)電.該發(fā)種電機(jī)銘牌部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)求:發(fā)動機(jī)(汽油機(jī))發(fā)電機(jī)型號XGQF5. 0型號XGQF5. 0額定功率8. 3kW額定輸出功率5kH噪聲73db額定輸出電壓220V連續(xù)運行時間8h額定頻率50Hz強(qiáng)制水冷四沖程自動電壓保護(hù)(1)在允許的連續(xù)運行時間內(nèi)，發(fā)電機(jī)以額定功率輸出，能夠提供的電能是多少度？(2)已知汽油的熱值是q=4.6X10：J/kg,密度是0.71 X10'kg/m'設(shè)該汽油機(jī)的效率為35%,則該汽油發(fā)電機(jī)油箱的容積至少需要多大？(3)汽油發(fā)電機(jī)將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能的效率是多少？【答案】(1) 40

33、(2) 20. 9L (3) 21. 1%【解析】【分析】已知發(fā)電機(jī)的額定功率和連續(xù)工作時間，根據(jù)公式尸=匕的變式，可求發(fā)電機(jī)能夠t提供的電能；WP t(2)己知汽油的熱值和效率，根據(jù)公式=十xlO0% = *xlOO%可求消耗的汽油 。放似q體積：先計算出1小時產(chǎn)生的電能，已知產(chǎn)生的電能和機(jī)械能，二者之比就是汽油發(fā)電機(jī)將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能的效率。【詳解】(1)發(fā)電機(jī)能夠提供的電能%=pj = 5kW x 8h = 40kW h = 40度故能夠提供的電能是40度。根據(jù)尸=:,。=£,。放="可得，汽油機(jī)的效率WP tTJ = x 100% = x 100%Q放僅q則油箱的最小

34、容積：V _ Pt_ _8,3xl()3Wx8x36OOspq 0.71x10skg/m3 x35%x4.6xlO J/kg=0.0209m3 = 20.9L故油箱的最小容積為20. 9Lo汽油發(fā)電機(jī)將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能的效率 =xl00% 。放=ALxlOO%Wq5OOOWx8x 3600s20.9 x 103m3 x0.71xl03kg/m3 x4.6xl 07 J/kg = 21.1%xlOO%則汽油發(fā)電機(jī)將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能的效率為21. l%o答：(1)在允許的連續(xù)運行時間內(nèi)，發(fā)電機(jī)以額定功率輸出，能夠提供的電能是40度；該汽油發(fā)電機(jī)油箱的容積至少需要20. 9L：(3)汽油發(fā)電機(jī)將內(nèi)能轉(zhuǎn)化

35、為電能的效率是21. 1%O15.下圖是某型號家用洗碗機(jī)的外形圖，其部分參數(shù)如下表所示。這種洗碗機(jī)標(biāo)準(zhǔn)洗滌的工 作過程是：先打開進(jìn)水閥使水箱內(nèi)進(jìn)水，再通過電加熱管將水箱內(nèi)的水加熱至設(shè)定溫度， 然后電動機(jī)帶動水泵將水箱中的熱水抽出，通過噴水管沖洗洗碗機(jī)內(nèi)的餐具。額定電壓頻率設(shè)定水溫220V50Hz70C(I)若某次標(biāo)準(zhǔn)洗滌時先打開進(jìn)水閥使水箱內(nèi)進(jìn)水10kg,再通過電加熱管將進(jìn)水加熱， 吸收了 2. 1X106J的熱量后加熱到了設(shè)定的水溫，則進(jìn)入水箱中的水的初溫是多少？(C 水=4. 2X10，" (kg )(2)若本次標(biāo)準(zhǔn)洗滌時電加熱管的加熱效率是87. 5舟,加熱時間為25min,則

36、電加熱管 的加熱功率是多少W?(3)若本次標(biāo)準(zhǔn)洗滌整個工作過程共用時75min,共消耗的電能是0. 8kWh,則洗碗機(jī) 內(nèi)的電動機(jī)功率大約是多少W?【答案】(1) 20； (2) 1600W； (3) 160W【解析】分析：(1)知道水吸收的熱量、水的質(zhì)量、末溫以及比熱容，根據(jù)。吸=。水，-乙)求出 水的初溫；(2)利用 求出電加熱管消耗的電能，再根據(jù)尸=*求出電加熱管的功率；WtW(3)根據(jù)消耗的總電能及電加熱管消耗的電能求出電動機(jī)消耗的電能，由尸=求得 t電動機(jī)的功率。解答：(1)由。吸=。水/一乙)可得，水箱中水的初溫：t =t-0 = 70-1x106 j= 20c° cm

37、4.2x103J/(?)x10(2)由=幺可得，電加熱管消耗的電能：叱=2= =磬 = 2.4xl()6j,電W787.5%W 24x106 /加熱管的功率：0=區(qū)=j-x" =1600W：t25 x 60s(3)洗碗機(jī)總共消耗的電能：% =0.8kW? = 2.88xl06j,電動機(jī)工作時消耗的電能：卬2=叱.一嗎=2.88x106j2.4x1()6j=4,8x10。：電動機(jī)的功率:= 160W.% 4.8xlO5J匕=t2 (75 - 25) x 60s答：（1）進(jìn)入水箱中的水的初溫是20°C；（2）電加熱管的加熱功率是1600W：（3）洗碗機(jī)內(nèi)的電動機(jī)功率大約是160

38、W?！军c睛】本題是有關(guān)電熱的綜合計算題目，涉及到吸熱公式、電功公式、效率公式、電 功率公式的應(yīng)用，正確的計算出電動機(jī)消耗的電能和工作時間是關(guān)鍵。16.如圖是某家用電熱水器的簡化電路圖，溫控開關(guān)S可根據(jù)水溫自動切換加熱和保溫兩種 狀態(tài)，兄、足是發(fā)熱電阻，熱水器主要參數(shù)如下表。水的比熱容為4.2X103j/（kg ）額定電壓220V加熱功率2000W容積30L保溫功率800W（1）工的阻值為多大；（2）水箱中裝滿初溫為25c的水，加熱使溫度升高到55C,水需要吸收多少熱量；（3）在上述加熱狀態(tài)下，熱水器正常工作35min需消耗多少電能？加熱效率是多少。【答案】（1） 36. 3Q； （2） 3.

39、78X 106；： （3） 4.2X10eJ, 90%。【解析】【詳解】（1）當(dāng)開關(guān)S跳至a觸點位置時，只有電阻兄接入電路，電阻值較小，根據(jù)尸=一可R知，此時電功率較大，電熱水器處于加熱狀態(tài)，由p= 可知，兄的阻值:RU （22OV）R = k=二 =24.20,當(dāng)開關(guān)s跳至b觸點位置時，兩電阻串膝總電阻較大,<linih 2000Wu2電功率較小，電熱水器處于保溫狀態(tài)，則保溫功率：4程:=.即：800W=凡+R2(220V)224.2Q + & '解得凡=36.3Q：(2)已知電熱水器的容積r=30L=30dm5=0. 03m由夕=£可知，水的質(zhì)量：m= P

40、K=1.0X103kg/m5X0. 03ms=30kg,水吸收的熱量：oznAt=4.2X105J/ (kg-) X30kgX (55 -25) =3. 78X106J：W(3)由P =一可得，加熱狀態(tài)下，熱水器正常工作35min需消耗電能： tW= P加爐 t= 2000WX35X60s = 4. 2X106JoO 3 78° 106J加熱效率：?/ = xlOO%=-xl00%=90%oW4.2? 106 J答： 的阻值為36. 3Q；(2)水箱中裝滿初溫為25的水，加熱使溫度升高到55,水需要吸收3.78Xl()ej的熱量：(3)在上述加熱狀態(tài)下，熱水器正常工作35min需消耗

41、4.2Xl(rj電能，加熱效率是90舟。17.圖中是某太陽能熱水器，向其中注入5L的水，陽光照射一段時間后，水溫從10C升高到503 水的比熱容是4.2X10'J/(kg,水的密度是L0X10'kg/m'屋 試求:(1)這段時間內(nèi)該熱水器中水吸收的熱量是多少？(2)如果水吸收的熱量用天然氣來提供，需要完全燃燒多少淀的天然氣：(天然氣的熱值為8.4X10J/m天然氣完全燃燒放出的熱量全部給水吸收)(3)如果這些水改由一個加熱功率為1000W的電加熱器來加熱，要使水溫從10C升高到50c需要加熱35分鐘，則這個電加熱器的加熱效率是多少？【答案】(1)這段時間該熱水器中的水吸

42、收的熱量為8.4X101：(2)如果水吸收的熱量用天然氣來提供，需要完全燃燒0.01m3：(3)這個電加熱器的加熱效率是40機(jī)【解析】【詳解】解答： 水的質(zhì)量是： =2 X 2i/kg/ni3 X 5X = )5kg；水吸收的熱量：吸= 次(- S) = 4.2X 2J/(kg- D X 5kg X (50V-1Q t)=8.4X 仃J：(2)由題意可知， 成= 啜=8.4義idj,則由 附=得需要完全燃燒天然氣的體積：=S上/3=0.01m3：(3)電加熱器加熱產(chǎn)生的熱量是：=1OO0H X 55X 60s = 2.1 X l(fx電加熱器的加熱效率是： =X 10次二警與X 1林二40K2

43、2X2CTJ答：(1)這段時間該熱水器中的水吸收的熱量為8.4X105；：(2)如果水吸收的熱量用天然氣來提供，需要完全燃燒0.01m'；(3)這個電加熱器的加熱效率是40機(jī)18.在“探究水沸騰時溫度變化的特點”實驗中，用酒精燈給燒杯中的水加熱，燒杯中盛有 20 、質(zhì)量為100 g的水，在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下加熱至沸騰，假如完全燃燒酒精3 go 水的比熱容為4.2X2(rj/(kg),酒精的熱值為3.0X10：J/kg求:(1)水吸收的熱量是多少？(2)此過程中酒精燈燒水的熱效率。(3)若改用功率為200瓦的熱得快加熱到沸騰，至少要加熱多長時間。【答案】3.36x10。； 37.3%： 2

44、.8niin【解析】【詳解】(1)一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點為100C,即需將水加熱至100,水吸收的熱量：Q收=) = 4.2x 103J/(kg )xO. 1kgx(100-20°C) = 3.36x 104J ,(2) 3g 酒精完全燃燒釋放的熱量：。放= 3x 10"3 kg x 3.0x 107 J/kg=9 x 104 J ；GU336x1()4 J酒精燈燒水的熱效率：77 =祭xlOO% = - 0 x 100%七37.3% ：。放9x10 J(3)若改用功率為200瓦的熱得快加熱到沸騰，至少要加熱：lQ.3.36xUJP 200W=168s=2.8min。答案

45、：3.36x104J ： 37.3% ： 2.8min。19.西安市部分公交車用天然液化氣為燃料，其主要成分就是甲烷，熱值為3.6X10：J/m.如 果一輛公交車滿載乘客時總質(zhì)量是6X10kg,那么10 甲烷氣體完全燃燒產(chǎn)生的能量 可供公交車滿載時以36 km/h的速度勻速行駛100 min.勻速行駛中公交車受到的平均 阻力為車重的0.05倍,(g取10 N/kg)求：(1)這段時間內(nèi)公交車牽引力所做功的功率.(2)若10 的甲烷氣體完全燃燒所產(chǎn)生的能量被水完全吸收，則能將多少千克的水從 0 加熱到剛沸騰.。木=4. 2X10'J/ (kg),結(jié)果保留一位小數(shù)(3)這段時間內(nèi)公交車發(fā)動

46、機(jī)的效率是多大？【答案】3X10'W1071. 450%【解析】解答：(1)公交車滿載時的重力：G =m g=6X103kgX 1 ON/kg=6X 10'N,因公交車勻 速行駛時處于平衡狀態(tài)是，受到的牽引力和阻力是一對平衡力，所以，公交車受到的牽 引力:F=f=O. 05Ge=0. 05X6X10'N=3000N,公交車勻速行般的速度：v=36km/h=w Fs10m/s,這段時間內(nèi)公交車牽引力所做功的功率：P=y =3000NX10m/s = 3X10'W： (2) 10m，的甲烷氣體完全燃燒所產(chǎn)生的能量：GU=Vq=10m'X3.6X10：J/m&

47、#39;=3.6X10J,由題知，水吸收的熱量Q改=Q«t=3.6Xl(rj,標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點為100, Q* _3.6xlOsJ由Qlcm“可得'加熱水的質(zhì)員：”一第一4.2x10)/(依C)x(100 20) W心1071.4kg； (3)由尸=一可得，這段時間內(nèi)公交車牽引力所做的功：W=Pt' = tW3X10'WX100X60s = 1.8X103J,這段時間內(nèi)公交車發(fā)動機(jī)的效率：H = X1OO%=手嗎x 100%= 50%.3.6xlO8J點睛：（1）知道公交車滿載乘客時的總質(zhì)量，利用G=mg求其總重力，公交車勻速行駛 時處于平衡狀態(tài)是，受到的

48、牽引力和阻力是一對平衡力,二力大小相等，根據(jù)F=f=O. 05GW Fs求出牽引力的大小，又知道公交車行駛的速度，利用P=&求這段時間內(nèi)公 t t交車牽引力所做功的功率：（2）利用Q=Vq求10m，的甲烷氣體完全燃燒所產(chǎn)生的能量，而水吸收的熱量知道水的初溫和末溫，再利用Q=cm求水的質(zhì)量；利W用w=Pt求這段時間內(nèi)公交車牽引力所做功，再利用效率公式n = 丁求這段時間內(nèi)公 2政交車發(fā)動機(jī)的效率.20 .如圖為汽油機(jī)做功沖程的示意圖，若某型號單缸四沖程汽油機(jī)的活塞直徑為60mm （而 積近似取S = 3.0X10%）,活塞沖程長度為L=0. 06m,某種工作狀態(tài)下做功沖程燃?xì)獾?平均壓強(qiáng)

49、為p = L0Xl（）e Pa,活塞以n=l 380次/min做往復(fù)運動.春 越（1）汽油機(jī)Imin對外做功次.（2）汽油機(jī)在此工作狀態(tài)下的功率是多少?（3）如果此工作狀態(tài)下每分鐘消耗20g汽油，那么汽油機(jī)把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是 多少? （q=4.6X10:J/kg,不計摩擦）【答案】6902070W13. 5%【解析】（1）燃?xì)鈱钊膲毫椋篎 = pS = lxlO6P«x3xl O-3m2 = 3OOO/V 一次做功為:W = FL = 3OOON x 0.06/n = 180/活塞以n=l 380次/min作往復(fù)運動,則活塞每分鐘做?x 1380 = 690、次2則一分

50、鐘所做的總功為：W' = 690x 180/ = 124200Jw 124200J汽油機(jī)在此工作狀態(tài)下的功率為：P = = - = 2070VV t 60s（2）每分鐘汽油燃燒釋放的熱量為：（2 = 10=20乂10-3打乂4,6乂1（）7/=9.2乂10"內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率：W124200Jq = xl00%=-，xl00% = 135%Q9.2x105J故答案為：6902070W13.5%【點睛】（1）功就等于燃?xì)鈱钊膲毫突钊麤_程長度的乘積,求出做功一次所做的功乘以次數(shù),就是一分鐘做的功,再除以時間就是功率.求出燃料燃燒時得到的內(nèi)能，用Q = mq得出，再求出每

51、分鐘轉(zhuǎn)化的機(jī)械能即可.21 .如圖甲是某學(xué)校使用的電開水器，乙圖是簡化電路（R八尺都是加熱電阻）.當(dāng)加入冷 水后，開關(guān)接1位置，電開水器處于加熱狀態(tài)，將水燒開后，開關(guān)自動跳轉(zhuǎn)到2位置， 電開水器處于保濕狀態(tài)，電開水器額定電壓為220V,容量為50L,加熱功率為5. 5kW. c >x=4.2X103J/ （kg-C）,求：i|l乙（1）風(fēng)的電阻；（2）將水箱裝滿20C的水加熱到沸腌（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下），水吸收的熱量：<3）加滿水燒開后，電開水器處于保溫狀態(tài)時，若無人接水，水每分鐘放出的熱量為6X10丁為保持水溫不變，計算電阻R二的阻值.【答案】（1）兄的電阻為8.8Q： （2）將水箱裝

52、滿20C的水加熱到沸騰（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下）， 水吸收的熱量為1.68X10；（3）為保持水溫不變，電阻民的阻值為39. 6Q.【解析】試題分析：解：（1）5接1時，電路為：的簡單電路，電路中的總電阻最小，電功率最大，飲水機(jī)處 于加熱狀態(tài)；TJ2 由E二可得,R(220F)25500 甲二88。.(2)水的體積：V=50L=50dm5=0. 05m3,由p=m/V可得,水的質(zhì)量：m= P V=l. 0X105kg/m3X0. 05m3=50kg.水吸收的熱量:Q 奸cm收-to)=4. 2 X 103J/( kg ) X 50kg X (100 - 20 )=1. 68X10J.（3）若無人接水，水

53、每分鐘放出的熱量為6X10工 則根據(jù)W=Jt得: R（220/）,A X60s=48.4Q,6x104 甲當(dāng)S接2時,兩電阻串聯(lián),飲水機(jī)處于保溫狀態(tài):R=R - Rt=48.4 Q -8.8Q=39.6Q.答：（1） R的電阻R為8.8C： （2）將水箱裝滿20c的水加熱到沸腌（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下）, 水吸收的熱量為1.68X10：（3）為保持水溫不變，電阻艮的阻值為39.6Q.考點：密度、熱量、電功和電功率的計算22.認(rèn)識自然，親近自然。初春學(xué)校組織學(xué)生到桂東北的貓兒山山腳下一農(nóng)莊進(jìn)行社會實踐 活動，小明攜帶一個質(zhì)量為1kg的合金鍋、一臺如圖甲所示的便攜式丁烷氣爐（內(nèi)置一 瓶新的燃?xì)?，參?shù)如表格所

54、示），愛探究的小明通過手機(jī)上網(wǎng)查到便攜式燃?xì)鉅t的熱效率 為30$, 丁烷氣體的燃燒效率為90%,野炊地水的沸點為96c,測出當(dāng)?shù)厮臏囟葹?6c, 水的比熱容為4.2X10M/ （kg）,鍋的比熱容為0.8X10'J/ （kgt）甲品名便攜式丁烷氣爐質(zhì)量1. 88kg （不含氣瓶）型號WZL. 168. A尺寸343X284XU3mm用途野外用點火方式電子點火使用燃?xì)庖夯⊥闅馊細(xì)庀牧?50g/h （最大火力時）氣瓶規(guī)格（尺寸/容量）品名總質(zhì)量凈質(zhì)量主要成份熱值神州354g250g丁烷9X10TJ/kg（I）完全燃燒0.1kg的丁烷氣體可以放出多少焦耳的熱量?（2）需多少焦耳的熱量，才能使合金鍋內(nèi)2kg的水溫度升高50?（3）如果燃?xì)鉅t以最大火力工作，一瓶燃?xì)庾疃嗄艹掷m(xù)燃燒1.4h,這樣能夠把質(zhì)量為 多少千克的水燒開？（最后結(jié)果保留1位小數(shù)）。【答案】（1） 9X106J； （2） 4. 2X105J： （3） 17. 4kg.【解析】【詳解】（1）完全燃燒0.1kg的丁烷氣體可以放出的熱量：Qy=mc/=O. 1kgx9x 10 J/kg =9xlO6J ：（2）使合金鍋內(nèi)2kg的水溫度升高50吸收的熱量：Q般尸卬3=4.2x103j/