12.4 机械能和内能的相互转化练习题2021－2022学年苏科版九年级物理（含答案）

机械能和内能的相互转化练习题
1.随着人们生活水平的日益提高，小汽车越来越多地走进了百姓人家。一辆使用汽油为燃料的小汽车，油箱内装有汽油10kg，以72km/h的速度在水平路面上匀速行驶时，发动机的实际功率为20kW．若小汽车行驶的距离为100km，汽油的热值q＝4.6×107J/kg，小汽车发动机的效率为25%．求小汽车在这段路程中：
（1）运动的时间；
（2）发动机所做的功；
（3）试计算说明小汽车在运行过程中需不需要加汽油。（无计算只判断不得分）
2.从2006年开始，我国就参与了国际科研合作项目《国际热核聚变实验堆联合实施协定》，研究可控核聚变技术。该技术可用氢的同位素氘和氚聚合发生核聚变释放能量，并不会产生放射性污染，如图所示。
而氘可以从海水中提取，从1L的海水中提取的氘参与核聚变反应放出的能量相当于300L优质汽油完全燃烧放出的热量。若这些核能用来发电的效率可以达到50%，所产生的电能可供如图所示的电力机车牵引功率为4800kW的“和谐号”电力动车组以252km/h的运营速度匀速行驶多少km？（计算结果保留一位小数）（汽油密度：0.71×103kg/m3；汽油热值：4.6×107J/kg）
3.如图所示，是最新一款无人驾驶汽车原型图。汽车自动驾驶时使用雷达传感器，以及激光测距器来了解周围的交通状况。该款车以72km/h的速度在一段平直的公路上匀速行驶了8km时，消耗汽油1.75L．假设汽油完全燃烧，汽油机的效率为30%，那么，在这段运动过程中，（已知：汽油的密度为0.8×103kg/m3，汽油的热值为4.5×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/（kg ℃））求：
（1）消耗汽油的质量为多少kg？
（2）该汽车发动机做的有用功是多少？
（3）若1.75L汽油完全燃烧放出的热量全部被水吸收，可以使多少kg的水升高50℃？
4.某以汽油为燃料的观光汽车沿该盘山公路（盘山公路近似处理为斜面）以36km/h的速度匀速行驶，经过10min从山脚到达山顶；汽车上山时沿路面获得的牵引力恒为6×103N．该汽车的效率为30%，汽油热值q＝4.6×107J/Kg，求：
（1）汽车上山时行驶的路程是多少米？
（2）汽车上山时牵引力的功率为多大？
（3）汽车从山脚到山顶消耗了多少千克的汽油？（结果保留1位小数）
5.某款油电混合动力小汽车，具有省油、能量利用率高等特点，其相关信息如表1所示。对该汽车做测试，只调整轮胎气压，测得单个轮胎数据如表2所示：
表1
驱动模式 纯电动 启动、低速
油电混动 中速
纯燃油 高速
表2
次数 1 2 3
轮胎气压/×l05Pa 4.6 8.1 10.5
地面的受力面积/×l0﹣2m2 3.6 3.0 2.4
对地压强/×l05Pa 5.0 6.0 7.5
（每次单个轮胎对地压力不变）
（1）求单个轮胎对地的压力为多少？
（2）根据表2，要减小空车停在水平路面时的对地压强，提出可行的方法
（3）某次道路测试中，该车以中速匀速行驶170km，共消耗汽油10L．测试过程中，内燃机既向车轮提供能量，又向蓄电池充电，同时蓄电池又将部分能量通过电动车向轮胎输送，此时内燃机和电动机共同驱动车辆前进。求：
①在水平道路中速匀速行驶测试中，若平均阻力为1000N，牵引力做的功是多少？
②在水平道路中速匀速行驶测试中，若该车内燃机的效率为53%，此过程最终使蓄电池增加了多少能量？（忽略蓄电池和电动机的热损失，q汽油＝4.6×l07J/kg，ρ汽油＝0.7×l03kg/m3）
6.随着人民生活水平的不断提高，汽车已经走进我们的家庭。小林的爸爸最近也购买了一辆轿车。下表中列出该轿车的一些性能参数。
单车质量/kg 1600 发动机排量/L 2.0
燃料 92#汽油 水箱容量/L 5.0
（1）当该轿车汽油机的转速为3600r/min时，则在1s内汽油机对外做功的次数是　　　次，压缩冲程中将　　　　能转化为　　　能。
（2）“轿车不但要吃油，有时也要喝水”，用水冷却发动机是因为水的　　　　　大，在发动机开始工作后一段时间内，水箱中水的内能会　　　　（填“增加”或“减少”），这是通过　　　　　方式来改变内能的。
（3）轿车在上坡时，将档位换成低速档，以减小行驶的速度，这样做的目的是　　
A．安全 B．省油 C．减小摩擦 D．增大爬坡的牵引力
（4）小林通过测量获得轿车以不同速度行驶时对应的制动距离（即从操纵制动刹车到车停下来的距离），数据如表所示：
速度/（km h﹣1） 40 60 80 100 120
制动距离/m 8 18 50 72
根据表中数据所反映的规律，当轿车速度为80km/h时对应的制动距离是　　　m。
（5）小林通过上网查到了这种轿车的输出功率与转速的关系如图所示。小林又向爸爸询问了一些实测数据：轿车行驶的路况好，平均车速为100km/h，发动机转速为2000r/min，平均油耗为9L/100km，参考图中的数据，分析这辆汽车在这种状态下行驶时，每小时对外所做的有用功为　　　　　　J，发动机的效率约为　　　　　。（已知汽油的热值为4.6×107J/kg，密度为0.8×103kg/m3）
7.如图为汽油机做功冲程的示意图。若某型号单缸四冲程汽油机的活塞直径为60mm（面积近似取S＝3.0×10﹣3m2），活塞冲程长度为L＝0.06m，某种工作状态下做功冲程燃气的平均压强为p＝1.0×106Pa，活塞以n＝1380次/分钟作往复运动，汽油机往复运动两次，对外做功一次。
（1）汽油机在此工作状态下燃气每分钟对活塞做的功是多少？
（2）如果此工作状态下每分钟消耗20g汽油，那么可放出多少热量？汽油机把内能转化为机械能的效率是多少？（q汽油＝4.6×107J/kg，不计摩擦）
8.阅读短文，回答问题
汽车的刹车系统
目前大多数汽车刹车采用油压制动。其原理是驾驶员踩下刹车踏板，向刹车总泵中的刹车油施加压力，通过管路传递到每个车轮刹车卡钳的活塞上，卡钳夹紧刹车盘从而产生巨大摩擦力令车辆减速。从时速100公里到静止可能只需要几秒而已，可见刹车系统承受着巨大的负荷。
油压制动刹车时消耗的动能最终被释放掉，形成了能源的浪费。为节约能源，现在的混合动力汽车采用再生制动器，它能把汽车刹车制动时消耗的动能转化为电能储存在蓄电池中，同时产生汽车所需的制动力，从而有效减少了汽车的燃油消耗和制动器摩擦片的磨损。储能效率是指汽车正常行驶时关闭发动机，直至汽车停止的过程中，通过发电机将动能转化为电能的效率。
（1）油压制动刹车在刹车过程中，将动能转化为　　　　，而再生制动器将动能转化为电能进行储存，此时蓄电池相当于电路中的　　　　　。
（2）汽车在行驶过程中，很多部位会发热，如：①发动机外壳发烫；②轮胎发热；③刹车片发热；④水箱中的水变热。其中属于通过做功改变内能的是　　
A．①②③④B．②④C．①③D．②③
（3）测试时，汽车在大小为1000N的牵引力作用下，以25m/s的速度正常行驶1000m。此过程中，汽车牵引力的功率为　　　　　　W．如果汽车在制动时产生恒定的刹车阻力为1.0×104N，该制动过程中汽车行驶的路程与时间的关系如图甲所示，则在0～0.5s内汽车克服刹车阻力所做的功为　　　　　　J。
（4）某次测试中，先让汽车正常行驶，然后关闭发动机，分别测出开启和关闭再生制动器两种情况下，汽车通过的路程s与对应的速度大小v，计算出动能Ek，画出Ek随s变化的图象如图乙所示。则图中表示开启再生制动器的图线是　　　，你的判断依据是　　　　　　　　　　。
（5）若汽车正常行驶时的动能为3.75×105J，某时刻关闭发动机，并同时开启再生制动器，由图象可知最终有　　　　　　J的动能转化为内能。
9.我国自主研制的某型新一代战斗机，它具备超音速巡航、电磁隐身、超机动性、超视距攻击等优异性能，该飞机最大起飞质量为37t，最大飞行高度达20000m，最大航行速度达2.5倍声速（合3060km/h），最大载油量为10t，飞机航行时所受阻力的大小与速度的关系见下表：
速度v/（m/s） 100 200 300 400 500
阻力f/N 0.3×104 1.2×104 2.7×104 7.5×104
已知飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是30%，飞机使用的航空汽油的热值为5×107J/kg。作战半径：是指战机携带正常作战载荷，在不进行空中加油，自机场起飞，沿指定航线飞行，执行完任务后，返回原机场所能达到的最远单程距离。
（1）若不计飞机燃油质量的变化，当飞机腾空加速上升，其机械能的增加量　　　　（选填“大于”、“不变”或“小于”）动能的增加量，此时飞机受到的力是　　　　　　（选填“平衡力”或“非平衡力”）
（2）该战斗机以400m/s的速度巡航时，所受到的阻力为　　　　　　，此时发动机的输出功率为　　　　　　。
（3）此时该战斗机的一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速是4800r/min，则汽油机每秒对外做功　　　次。当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率将　　　　（选填“变大”、“不变”或“变小”），此时汽油的热值　　　　（选填“变大”、“不变”或“变小”）。
（4）某次执行任务紧急任务起飞时，飞机的油量还有5.4×103千克燃油，如果以600m/s的速度巡航，此次该战斗机的最大作战半径是　　　千米。
10.随着人们生活水平的提高，越来越多的家庭采用“水地暖”进行取暖。水地暖以电、煤或天然气为热源，其原理是在房间地面装饰层下铺设散热管道，利用管道内温度不高于60℃的热水循环，以热传递方式向室内供热以提高室温。
（1）某房间一段时间内循环流动的水质量为1000kg，供水温度为55℃，出水温度为40℃，这段时间里水向外界放出多少热量？（水的比热容为4.2×103J/（kg ℃）
（2）用天然气蒸汽锅炉供热，若该水暖的热效率为90%，则需要燃烧多少m3的天然气？（假设天然气完全燃烧）（天然气的热值为7×107J/m3）
11.如图是一艘智能太阳能混合动力游船，它的动力系统由太阳能电池组和柴油发电机组组成。航行中，船载能量管理系统按如表中航行速度要求自动识别并切换动力系统。
航速/（km/h） 供电模式 动力系统 最大功率/kW
0～4 纯电池 太阳能电池组
4～8 柴电 柴油发电机 300
请回答下列问题：
（1）关于柴油与太阳能，下列说法正确的是　　
A．柴油和太阳能都是可再生能源 B．柴油和太阳能都是不可再生能源
C．太阳能是可再生能源 D．柴油是可再生能源
（2）当部分游客下船后，船底受到水的压强将　　　　（选填“增大”、“减小”或“不变”）
（3）混合动力船采用柴电模式，柴油机效率为40%，假设柴油机输出的机械能全部转化为电能，柴油的热值为4.0×107J/kg，柴油发电机以最大功率连续工作0.4h，需消耗多少柴油？
（4）已知船航行时，所受的阻力与航速的平方成正比。若在柴电和纯电池供电模式下，游船以最大航速航行时所受的阻力分别为f1、f2，则f1与f2的比值是　　　　；当游船以纯电池模式航行时，动力系统的最大功率是　　　　kW．（设船做匀速直线运动）
12.某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在6min内完全燃烧了2kg的煤，水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），煤的热值约为3×107J/kg．求：
（1）根据图象分析：水在加热过程中的温度变化有什么特点？
（2）煤完全燃烧产生的热量；
（3）经过6min时间加热，水所吸收的热量；
（4）煤炉烧水时的热效率。
13.我国自主研制的某型新一代战斗机，它具备超音速巡航、电磁隐身、超机动性、超视距攻击等优异性能，该飞机最大起飞质量为37t，最大飞行高度达20000m，最大航行速度达2.5倍声速（合3060km/h），最大载油量为10t，飞机航行时所受阻力的大小与速度的关系见下表：
速度v/（m/s） 100 200 300 400 500
阻力f/N 0.3×104 1.2×104 2.7×104 7.5×104
已知飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是30%，飞机使用的航空汽油的热值为5×107J/kg。作战半径：是指战机携带正常作战载荷，在不进行空中加油，自机场起飞，沿指定航线飞行，执行完任务后，返回原机场所能达到的最远单程距离。
（1）若不计飞机燃油质量的变化，该战斗机在水平跑道上加速滑行时，飞机对跑道的压力　　　　（选填“大于”、“等于”或“小于”）飞机的重力，当飞机腾空加速上升，其机械能的增加量　　　　（选填“大于”、“不变”或“小于”）动能的增加量，此时飞机受到的力是　　　　　　（选填“平衡力”或“非平衡力”）
（2）该战斗机以400m/s的速度巡航时，所受到的阻力为　　　　　　，此时发动机的输出功率为　　　　　　。
（3）此时该战斗机的一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速是4800r/min，则汽油机每秒对外做功　　　次。当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率将　　　　（选填“变大”、“不变”或“变小”），此时汽油的热值　　　　（选填“变大”、“不变”或“变小”）。
（4）某次执行任务紧急任务起飞时，飞机的油量还有5.4×103千克燃油，如果以600m/s的速度巡航，此次该战斗机的最大作战半径是　　　千米。
利用太阳能将2000千克的水从15℃加热到50℃，吸收的热量是多少？相当于完全燃烧多少千克的烟煤？（烟煤的燃烧值为2.9×107焦/千克）。
小洋家煮饭、烧水使用的是管道天然气，已知天然气的热值为8.4×107J/m3，放出的热量有50%被有效利用，现要将质量为4kg，初温为25℃的水加热到100℃，需要完全燃烧多少立方米的天然气？
16.以汽油为燃料的某品牌小汽车行驶100km，发动机牵引力所做的功为1.15×108J，消耗汽油10kg。（汽油的热值q汽油＝4.6×107J/kg）求
（1）汽油的热值的物理意义是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）发动机牵引力的大小；
（3）小汽车发动机的热机效率为多少。
17.已知汽油的热值为4.6×107J/kg，某汽油机的工作的效率为30%，额定输出功率为92kw。请完成下列计算。
（1）完全燃烧5kg汽油放出的热量为多少焦耳？
（2）该汽油机在额定输出功率下连续工作一个小时，需要完全燃烧汽油多少千克？
机械能和内能的相互转化练习题
参考答案
1.【解答】 解：（1）速度v＝72km/h＝20m/s
由v＝可得，运动时间：t＝＝＝5000s。
（2）发动机所做的功：W＝Pt＝20000W×5000s＝1×108J。
（3）由Q＝qm和η＝可得，小汽车行驶过程中消耗的汽油：m＝＝＝＝8.7kg＜10kg，所以小汽车在运行过程中不需要加汽油。
答：（1）运动的时间为5000s；
（2）发动机所做的功为1×108J；
（3）小汽车在运行过程中不需要加汽油。
2.【解答】 解：由ρ＝可得汽油质量：m汽油＝ρ汽油V汽油＝0.71×103kg/m3×300×10﹣3m3＝213kg，
汽油完全燃烧放出热量：Q＝qm汽油＝4.6×107J/kg×213kg＝9.798×109J，
产生的电能：W＝50%Q＝50%×9.798×109J＝4.899×109J，
由P＝可得产生的电能可供动车组行驶时间：t＝＝≈1020.6s，
动车组行驶速度：v＝252km/h＝70m/s，
由v＝可得动车组行驶路程：s＝vt＝70m/s×1020.6s＝71442m≈71.4km。
答：动车组可以匀速行驶71.4km。
3.【解答】 解：
（1）汽油的体积V＝1.75L＝1.75dm3＝1.75×10﹣3m3，
由ρ＝得汽油的质量：
m＝ρV＝0.8×103kg/m3×1.75×10﹣3m3＝1.4kg；
（2）汽油完全燃烧放出的热量：
Q放＝mq＝1.4kg×4.5×107J/kg＝6.3×107J，
由η＝得该汽车发动机做的有用功：
W有用＝η×Q放＝30%×6.3×107J＝1.89×107J；
（3）由题知Q吸＝Q放＝6.3×107J，
由Q吸＝cm△t得水的质量：
m水＝＝＝300kg。
答：（1）消耗汽油的质量为1.4kg；
（2）该汽车发动机做的有用功是1.89×107J；
（3）若1.75L汽油完全燃烧放出的热量全部被水吸收，可以使300kg的水升高50℃。
4.【解答】 解：
（1）已知v＝36km/h＝10m/s，t＝10min＝600s，
则由v＝得：
s＝vt＝10m/s×600s＝6000m；
（2）汽车上山时牵引力做的功：
W＝Fs＝6×103N×6000m＝3.6×107J；
功率P＝＝＝6×104W＝60kW；
（3）由η＝得：
Q放＝＝＝1.2×108J；
由Q放＝mq得：
m＝＝≈2.6kg。
答：（1）汽车上山时行驶的路程是6000m；
（2）汽车上山时牵引力的功率为60kW；
（3）汽车从山脚到山顶消耗了2.6kg的汽油。
5.【解答】 解：（1）由表格数据可知，p1＝5.0×105Pa时S1＝3.6×10﹣2m2，
因每次单个轮胎对地压力不变，
所以，由p＝可得，单个轮胎对地压力：
F＝p1S1＝5.0×105Pa×3.6×10﹣2m2＝1.8×104N；
（2）由表格数据可知，轮胎气压越大，地面的受力面积越小，对地压强越大，
则空车停在水平路面时，对地面的压力不变，要减小对地压强，应增大地面的受力面积，减小轮胎气压。
（3）①由题知，汽车在水平道路上做匀速直线运动，则牵引力：F牵＝f＝1000N，
汽车牵引力做的功：W机械＝F牵s＝1000N×170×103m＝1.7×108J。
②由ρ＝可得，汽车消耗汽油的质量：m汽油＝ρ汽油V＝0.7×103kg/m3×10×10﹣3m3＝7kg，
汽油完全燃烧放出的热量：Q放＝m汽油q＝7kg×4.6×107J/kg＝3.22×108J，
由η＝可得，内燃机输出的有用能量：W有用＝Q放η＝3.22×108J×53%＝1.7066×108J，
则最终蓄电池增加的能量：W电＝W有用﹣W机械＝1.7066×108J﹣1.7×108J＝6.6×105J。
答：（1）单个轮胎对地的压力为1.8×104N；
（2）要减小对地压强，应增大地面的受力面积，减小轮胎气压；
（3）①牵引力做的功是1.7×108J；
②此过程最终使蓄电池增加了6.6×105J能量。
6.【答案】 【第1空】30
【第2空】机械
【第3空】内
【第4空】比热容
【第5空】增加
【第6空】热传递
【第7空】D
【第8空】32
【第9空】1.08×108
【第10空】32.6%
【解答】 解：（1）飞轮转速是3600r/min＝60r/s，因一个工作循环飞轮转2圈，做功一次，所以每秒可以做功30次；
在压缩冲程中，是机械能转化为内能；
（2）汽车发动机工作过程中，不可避免地产生很多热量，在质量和升高的温度相同时，水的比热最大，吸收的热量最多，冷却效果最好；
发动机工作过程中会产生热量，热量传递到水，使水的内能增加。这是通过热传递的方式改变内能的；
（3）由P＝＝＝Fv的变形式F＝可知，汽车的最大功率一定时，减小行驶速度时，可以获得更大的牵引力；
（4）通过对1、2、4、5的分析可知速度越大制动距离越大，即制动距离一定与速度有关，但明显不是正比关系，
故可以想到可能与速度的平方成正比，通过计算可知制动距离的确与速度的平方成正比：
则由＝解得：80km/h的制动距离为32m；
（5）由发动机输出特性曲线可知：发动机转速为2000r/min时，其输出功率约为30kW，
每小时对外所做的有用功：
W＝Pt＝30×103W×3600s＝1.08×108J；
行驶100km消耗的汽油是9L＝9dm3＝9×10﹣3m3，则完全燃烧释放的热量：
Q＝mq＝ρVq＝0.8×103kg/m3×9×10﹣3m3×4.6×107J/kg＝3.312×108J，
发动机的效率：
η＝×100%＝×100%≈32.6%。
故答案为：
（1）30；机械；内；
（2）比热容；增加；热传递；
（3）D；
（4）32；
（5）1.08×108；32.6%。
7.【解答】 解：（1）∵p＝，
∴燃气对活塞的压力：
F＝pS＝1.0×106Pa×3.0×10﹣3m2＝3000N，
汽油机对外做功一次所做的功：
W1＝FL＝3000N×0.06m＝180J；
汽油机一分钟做的功：
W＝W1＝×180J＝1.242×105J，
（2）汽油完全燃烧释放的热量：
Q放＝mq＝20×10﹣3kg×4.6×107J/kg＝9.2×105J，
汽油机把内能转化为机械能的效率：
η＝×100%＝×100%＝13.5%。
答：（1）汽油机在此工作状态下燃气每分钟对活塞做的功是1.242×105J；
（2）汽如果此工作状态下每分钟消耗20g汽油，那么可放出9.2×105J的热量，汽油机把内能转化为机械能的效率为13.5%。
8.【答案】 【第1空】内能
【第2空】用电器
【第3空】D
【第4空】2.5×104
【第5空】1.0×105
【第6空】②
【第7空】②中动能减小得快
【第8空】2.25×105
【解答】 解：（1）油压制动刹车在刹车过程中，将动能转化为内能，而再生制动器将动能转化为电能进行储存，此时蓄电池相当于电路中的用电器；
（2）①发动机发烫，是发动机内部放出的热量传递到发动机外壳，使外壳的内能增加、温度升高，是通过热传递改变物体的内能；
②轮胎在发热，是轮胎克服摩擦做功，使轮胎的内能增加、温度升高，是通过做功途径改变物体内能；
③刹车片发热，是刹车片克服摩擦做功，使刹车片的内能增加、温度升高，是通过做功途径改变物体内能；
④水箱中的水变热，是发动机放出的热量传递给水箱中的水，使水的内能增大、温度升高，是通过热传递改变物体的内能。故选：D。
（3）
汽车牵引力的功率为P＝＝＝Fv＝1000N×25m/s＝2.5×104W；
由图象知0～0.5s内汽车行驶的距离为10m，克服刹车阻力所做的功W＝fs＝1.0×104N×10m＝1.0×105J；
（4）关闭发动机后，关闭再生制动器，汽车克服摩擦力做功，动能全部转化为内能，
开启再生制动器，有部分动能转化为电能，克服摩擦力做功的能量减少，摩擦力大小不变，所以汽车运动的距离减小，所以汽车动能变化曲线是②；
（5）由图象可以看出正常行驶的情况下，关闭发动机后行驶40m﹣30m＝10m；开启再生制动器行驶的距离为36m﹣30m＝6m，所以转化为机械能的效率为＝60%，
所以储能效率为1﹣60%＝40%。
则动能转化为内能的效率为：η＝1﹣40%＝60%，
而Ek0＝3.75×105J，
则W内＝Ek0η＝3.75×105J×60%＝2.25×105 J。
故答案为：（1）内能；用电器；（2）D；（3）2.5×104；1.0×105；（4）②；②中动能减小得快；（5）2.25×105
9.【答案】 【第1空】大于
【第2空】非平衡力
【第3空】4.8×104N
【第4空】1.92×107W
【第5空】40
【第6空】变小
【第7空】不变
【第8空】375
【解答】 解：
（1）不计飞机质量的变化，当飞机腾空加速上升时，速度增大，高度增大，动能和重力势能都增大，所以其机械能的增加量大于动能的增加量；
由于飞机运动状态在发生变化，所以此时飞机受力不平衡；
（2）由表中数据可知，所受阻力与速度的平方成正比，即＝（）2，
则飞机以400m/s的速度巡航时，所受阻力：
f4＝（）2f1＝（）2×0.3×104N＝4.8×104N；
由P＝＝＝Fv得，此时飞机发动机的输出功率：
P＝Fv＝f4v＝4.8×104N×400m/s＝1.92×107W；
（3）飞轮转速是4800r/min是说飞轮每分钟转4800转，即每秒钟转80转（80r/s），因一个工作循环飞轮转2圈，做功一次，所以每秒可以做功40次；
冒“黑烟”说明燃烧不充分，用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出的总能量的比值就小，所以效率降低；
由于热值是燃料本身的一种性质，故即使汽油燃烧不充分，汽油的热值仍不变；
（4）飞机的油量还有5.4×103kg，则：
Q′＝m′q＝5.4×103kg×5×107J/kg＝2.7×1011J；
由η＝得，有用功：
W＝30%×Q′＝30%×2.7×1011J＝8.1×1010J，
速度600m/s时的阻力为：
f6＝（）2f1＝（）2×0.3×104N＝1.08×105N；
则由W＝Fs＝fs可得飞机飞行的最大距离：s＝＝＝7.5×105m＝750km，
则飞机的作战半径：r＝s＝×750km＝375km。
故答案为：
（1）大于；非平衡力；（2）4.8×104 N；1.92×107W；（3）40；变小；不变；（4）375。
10.【解答】 解：（1）这段时间里水向外界放出的热量：
Q水放＝cm水（t0﹣t）＝4.2×103J/（kg ℃）×1000kg×（55℃﹣40℃）＝6.3×107J；
（2）这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热，则Q有用＝Q水放＝6.3×107J，
由η＝可得，天然气完全燃烧放出的热量：
Q放＝═＝7×107J，
由Q放＝Vq得，消耗天然气的体积：
V＝＝＝1m3；
答：（1）这段时间里水向外界放出6.3×107J的热量；
（2）需要燃烧1m3的天然气。
11.【答案】 【第1空】C
【第2空】减小
【第3空】4：1
【第4空】37.5
【解答】 解：（1）在“柴油、太阳能”这些能源中，太阳能是可再生能源，柴油是不可再生能源；故ABD错误，C正确；
（2）当部分游客下船后，船体会上浮一些，即船底浸入水的深度减小，所以船底受到水的压强将减小；
（3）由P＝可得，柴油发电机0.4h做功：
W′＝Pt＝300kW×0.4h＝120kW h＝4.32×108J；
由η＝可得，Q放＝＝＝1.08×109J；
由Q放＝mq可得，柴油的质量m＝＝＝27kg；
（4）由表中数据可知船在柴电供电模式下的最大航速为8km/h，在纯电供电模式下的最大航速为4km/h，且船航行时，所受的阻力与航速的平方成正比，所以在柴电和纯电池供电模式下，游船以最大航速航行时所受的阻力之比＝＝＝；
由P＝＝＝Fv得：
柴电模式下的最大阻力f1＝F1＝＝，
纯电模式下的最大阻力f2＝F2＝f1＝，
纯电模式下的最大功率P2＝＝＝F2v2＝×4km/h＝37.5kW。
故答案为：（1）C；（2）减小；（3）需消耗27kg柴油；（4）4：1；37.5。
12.【解答】 解：（1）由图可知，随着水温的不断升高，温度变化越来越慢；
（2）燃烧煤的质量m煤＝2kg，煤的热值q煤＝3×107J/kg，
煤完全燃烧产生的热量Q放＝m煤q煤＝2kg×3×107J/kg＝6×107J；
（3）水的质量m水＝10kg，加热6min水温度升高度数△t＝80℃﹣20℃＝60℃，
Q吸＝cm水△t＝4.2×103J/（kg ℃）×10kg×60℃＝2.52×106J；
（3）煤炉烧水时的热效率η＝×100%＝×100%＝4.2%。
答：（1）根据图象分析：水在加热过程中，随着水温的不断升高，温度变化越来越慢；
（2）煤完全燃烧产生的热量为6×107J；
（3）经过6min时间加热，水所吸收的热量是2.52×106J；
（4）煤炉烧水时的热效率为4.2%。
13.【答案】 【第1空】小于
【第2空】大于
【第3空】非平衡力
【第4空】4.8×104N
【第5空】1.92×107W
【第6空】40
【第7空】变小
【第8空】不变
【第9空】375
【解答】 解：（1）若不计飞机质量的变化，加速滑行时，飞机上方的空气流速大于下方空气的流速，因而飞机上方气体的压强小于下方气体的压强，从而对飞机产生升力，使得跑道对飞机的压力小于飞机的重力；
不计飞机质量的变化，当飞机腾空加速上升时，速度增大，高度增大，动能和重力势能都增大，所以其机械能的增加量大于动能的增加量；
由于飞机运动状态在发生变化，所以此时飞机受力不平衡；
（2）由表中数据可知，所受阻力与速度的倍数的平方成正比，即＝（）2，
则飞机以400m/s的速度巡航时，所受阻力：
f4＝（）2f1＝（）2×0.3×104N＝4.8×104N；
由P＝＝＝Fv得，飞机发动机的输出功率：
P＝Fv＝fv＝4.8×104N×400m/s＝1.92×107W＝1.92×104kW，
（3）飞轮转速是4800r/min是说飞轮每分钟转4800转，即每秒钟转80转（80r/s），因一个工作循环飞轮转2圈，做功一次，所以每秒可以做功40次；
冒“黑烟”说明燃烧不充分，用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出的总能量的比值就小，所以效率降低；
由于热值是燃料本身的一种性质，故即使汽油燃烧不充分，汽油的热值仍不变；
（4）飞机的油量还有5.4×103kg，则：
Q′＝m′q＝5.4×103kg×5×107J/kg＝2.7×1011J；
由η＝得，有用功：
W＝30%×Q′＝30%×2.7×1011J＝8.1×1010J，
速度600m/s时的阻力为：
f6＝（）2f1＝（）2×0.3×104N＝1.08×105N；
则由W＝Fs＝fs可得：
飞机飞行的最大距离：s＝＝＝7.5×105m＝750km，
则飞机的作战半径：r＝s＝×750km＝375km。
故答案为：（1）小于；大于；非平衡力；（2）4.8×104 N；1.92×107 W；（3）40；变小；不变；（4）375。
14.【解答】 解：水吸收的热量：
Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg ℃）×2000kg×（50℃﹣15℃）＝2.94×108J；
由题知，Q放＝m煤q＝Q吸＝2.94×108J，
需要烟煤的质量：
m煤＝＝≈10.14kg。
答：水吸收的热量是2.94×108J； 这些热量相当于10.14kg烟煤完全燃烧放出的热量。
15.【解答】 解：水吸收的热量：Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg ℃）×4kg×（100℃﹣25℃）＝1.26×106J；
由Q＝vq可知：v＝＝＝0.03m3。
答：需要完全燃烧0.03立方米的天然气。
16.【答案】 1kg汽油完全燃烧放出的热量是4.6×107J
【解答】 解：
（1）汽油的热值为4.6×107J/kg，它的物理意义是1kg汽油完全燃烧放出的热量是4.6×107J；
（2）根据W＝Fs知，发动机牵引力的大小：
F＝＝＝1150N；
（3）发动机100km牵引力所做的功W＝1.15×108J；
10kg汽油放出的热量是：Q＝mq＝10kg×4.6×107J/kg＝4.6×108J；
发动机的热机效率：η＝＝×100%＝25%。
故答案为：（1）1kg汽油完全燃烧放出的热量是4.6×107J；
（2）发动机牵引力的大小为1150N；
（3）小汽车发动机的热机效率为25%。
17.【解答】 解：
（1）5kg汽油完全燃烧放出的热量：
Q放＝mq＝5kg×4.6×107J/kg＝2.3×108J；
（2）该汽油机在额定输出功率下连续工作，输出的有用功：
W＝Pt＝92×103W×3600s＝3.312×108J，
由η＝×100%得，汽油完全燃烧放出的总能量：
Q＝＝＝1.104×109J，
由Q＝mq得，完全燃烧汽油的质量：
m′＝＝＝24kg。
答：（1）完全燃烧5kg汽油放出的热量为2.3×108J；
（2）该汽油机在额定输出功率下连续工作一个小时，需要完全燃烧汽油24千克。