第十四章 内能的利用 章末综合复习 同步课时训练作业 初中物理人教版九年级全一册（2022年）（有解析）

第十四章 内能的利用 章末综合复习
基础巩固
一、填空题
1．我国于2019年5月17日在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭，成功发射一颗北斗导航卫星。如图所示，长征三号丙运载火箭升空时，燃料燃烧后通过做功，把　　　能转化为　　　　　能。
【答案】内；机械
【解析】燃料燃烧时化学能转化为内能，燃料燃烧后通过做功，使火箭升空，将内能转化为机械能。
2．如图所示是四冲程汽油机工作的部分冲程示意图，其中　　　　图是做功冲程，　　　　图是依靠飞轮的惯性来完成的冲程。
【答案】乙；甲
【解析】由图可知，乙图中的气门关闭，活塞下行，所以是做功冲程；甲图中的排气门打开，活塞上行，所以是排气冲程，该冲程是依靠飞轮的惯性来完成的。
3．利用先进工艺和科学方法，可以使垃圾变废为宝。若从1吨垃圾中能提炼出140 kg燃料油，燃料油的热值为4.5×107 J/kg，则这些燃料油完全燃烧时释放出的热量为　　　　　　J，这些热量可以使　　　　　　kg的水温度升高50 ℃。[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
【答案】6.3×109；30 000
【解析】完全燃烧140 kg这种燃料油放出的热量：Q放=m燃料油q=140 kg×4.5×107 J/kg=6.3×109 J，由题知，水吸收的热量Q吸=Q放=6.3×109 J，由Q吸=cmΔt可得，m===30000kg。
4．如图所示，在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小团干燥的棉花，用力将活塞迅速下压，棉花被点燃。此过程的能量转化方式与汽油机的　　　　　　冲程相同。某效率为25%的汽油机在一次工作中消耗了4 kg汽油，该汽油机对外做的机械功为　　　　　　J。(汽油热值为4.6×107 J/kg)
【答案】压缩；4.6×107
【解析】用力将活塞迅速下压，棉花被点燃，此过程对玻璃筒内的空气做功，空气内能增加，温度升高，通过热传递，使棉花燃烧，此过程中机械能转化为内能，相当于汽油机的压缩冲程；燃烧4 kg的汽油释放的热量为
Q放=qm=4.6×107 J/kg×4 kg=1.84×108 J。汽油机的效率为25%，所以汽油机对外做的机械功W=1.84×108 J×25%=4.6×107 J。
5．某台汽油机飞轮的转速为1 800 r/min，在1 s内，汽油机完成了　　　　个工作循环。如果汽油机在一段时间内消耗了500 g汽油，若这些汽油完全燃烧，可放出热量　　　　J。(q汽油=4.6×107 J/kg)
【答案】15；2.3×107
【解析】四冲程汽油机一个工作循环飞轮转2圈，完成四个工作冲程，做功1次，活塞往复2次，四冲程汽油机的飞轮转速为1 800 r/min，所以1 s内，飞轮转30圈，共15个工作循环，60个冲程，做功15次。500 g=0.5 kg汽油完全燃烧产生的热量：Q放=mq汽油=0.5 kg×4.6×107 J/ kg=2.3×107 J。
6．用天然气烧水，水烧开后，壶盖不断向上跳动，此过程中能量转化与四冲程汽油机的　　　　冲程的能量转化相同；若天然气完全燃烧放出的热量有50%被水吸收，在标准大气压下把5 kg的水从20 ℃加热至沸腾，需完全燃烧　　　　 m3天然气。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)，q天然气=4×107 J/m3]
【答案】做功；0.084
【解析】水烧开以后，水蒸气膨胀对壶盖做功，把壶盖顶起来，将水蒸气的内能转化为壶盖的机械能。这与汽油机的做功冲程的能量转化相同，在汽油机的做功冲程中，是将汽油的内能转化为活塞的机械能。在标准大气压下水的沸点为100 ℃，即水的末温为100 ℃，水吸收的热量为Q吸=c水mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×5 kg×(100 ℃-20 ℃)=1.68×106 J。由η==50%得天然气完全燃烧放出的热量Q放===3.36×106 J，由Q放=Vq得天然气的体积V气===0.084 m3。
二、选择题
7．电动机已广泛应用到现代化生活了，如电动汽车、电动摩托车、电风扇、电动耕田机等，对其工作过程中能量转换表述正确的是（　　）
A．电能转化成机械能 B．机械能转化成电能
C．太阳能转换成机械能 D．内能转化成机械能
【答案】A
【解析】电动机工作过程中，消耗了电能，将其转化为机械能，电动汽车、电动摩托车、电风扇、电动耕田机都应用了电动机，故A正确。
8．现在流行一款鞋，穿上它走路时，鞋会发光，站着不动就不会发光。则这款鞋发光的原理，从能量转化的角度分析正确的是（　　）
A．机械能转化为电能，再转化为光能
B．电能转化为机械能，再转化为光能
C．机械能转化为光能，再转化为电能
D．光能转化为机械能，再转化为电能
【答案】A
【解析】穿上鞋走路时，具有机械能，鞋会发光，具有光能；根据题意可知，该鞋（发电鞋）的工作原理是电磁感应现象，先是机械能转化为电能，电能又转化为光能。
9．2019年春节期间热映的《流浪地球》被誉为开启了中国科幻电影元年。这部电影讲述了多年以后太阳急速衰老膨胀，无法再给地球提供能量，人类为了拯救地球而点燃木星周围的可燃气体，逃离太阳系的故事。其中“点燃木星”将地球推开相当于内燃机的(　　)
A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程
【答案】C　
【解析】影片“流浪地球”中，人类为了拯救地球而点燃木星周围的可燃气体，将地球推开，内能转化为机械能，相当于内燃机的做功冲程。
10．目前我国已将发动机研发列为国家重大科技专项。下列我国“陆、海、空、天”装备中动力机械不属于热机(利用内能做功的机械)的是(　　)
A.中国高铁交流异步牵引电动机 B.052D型导弹驱逐舰燃气轮机
C.歼20战机涡扇15煤油发动机 D.长征五号火箭液氢液氧发动机
【答案】A　
【解析】燃气轮机、煤油发动机和液氢液氧发动机都是热机，工作时把内能转化成机械能，而电动机是把电能转化成机械能，不符合热机的特点，故选A。
11．以下说法正确的是(　　)
A.物体吸收热量，温度一定升高 B.热机的大量使用有利于环境的保护
C.燃料的热值与燃料的质量没有关系 D.热机的工作过程只是将内能转化成机械能的过程
【答案】C
【解析】物体吸收热量，温度不一定升高，比如晶体物质熔化过程中，吸热但温度不变，故A错误；热机在使用时会排放出一些有害的气体，造成环境污染，故B错误；热值只跟燃料的种类有关，与燃料的质量无关，故C正确；热机工作过程中，在压缩冲程机械能转化为内能，做功冲程内能转化为机械能，故D错误。
12．单缸四冲程内燃机的四个冲程的示意图如图所示。下列关于这种内燃机一个工作循环中四个冲程的顺序排列正确的是( )
A.丙丁乙甲 B.乙丁甲丙 C.乙甲丁丙 D.甲乙丙丁
【答案】B　
【解析】甲图中两个气门都关闭，火花塞点火，此时活塞向下运动，应该是第三个冲程——做功冲程；乙图中进气门打开，排气门关闭，应该是第一个冲程——吸气冲程；丙图中进气门关闭，排气门打开，应该是第四个冲程——排气冲程；丁图中两个气门都关闭，火花塞没有点火，此时活塞向上运动，应该是第二个冲程——压缩冲程。按照四个冲程的先后顺序应该是乙、丁、甲、丙。
13．如图所示是内燃机工作循环中的一个冲程，它是(　　)
A.压缩冲程，将化学能转化成内能 B.压缩冲程，将机械能转化成内能
C.做功冲程，将内能转化成机械能 D.做功冲程，将机械能转化成内能
【答案】B　
【解析】图中的气门关闭，活塞上行，汽缸容积变小，这是压缩冲程的特点；在压缩冲程中，能量转化关系是气体的机械能转化为内能。
14．如图所示是汽油机工作时，做功冲程示意图，下列说法正确的是( )
A.该冲程中活塞往复运动两次 B.该冲程是机械能转化为内能
C.该冲程是内能转化为机械能 D.随着汽油的燃烧，汽油的热值会减小
【答案】C　
【解析】在四冲程汽油机的一个工作循环中，活塞往复运动两次，燃气推动活塞做功一次，故A错误；根据题图可知，两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，汽缸容积增大，因此是做功冲程，在做功冲程中将内能转化为机械能，故B错误、C正确；热值是物质的一种属性，只与物质的种类有关，因此当汽油不断减少时，汽油的热值不变，故D错误。
15．李丽周末和家人乘车去游玩，某一时刻她看到汽车转速表显示的转速为1 800 r/min，她向爸爸了解到汽车发动机为四冲程发动机，则此时汽车在1 s内完成了(　　)
A.60个冲程，做了15次功 B.60个冲程，做了60次功
C.120个冲程，做了30次功 D.30个冲程，做了30次功
【答案】A　
【解析】飞轮转速是1 800 r/min=30 r/s，即该飞轮每秒钟转30圈。因为一个工作循环飞轮转2圈，完成四个工作冲程、做功1次，所以飞轮转30圈共做功15次、有60个冲程，故A正确，BCD错误。
16．关于内燃机，下列说法正确的是(　　)
A.四个冲程中只有一个冲程发生内能与机械能相互转化
B.压缩冲程主要是通过做功的方式增大汽缸内气体的内能
C.汽油机和柴油机都是通过火花塞点火的
D.只要技术进步，内燃机的效率可以达到100%
【答案】B　
【解析】因为在内燃机的压缩冲程中，机械能转化内能，在做功冲程中，内能转化为机械能，所以内燃机有两个冲程发生内能与机械能的相互转化，A错误；内燃机的压缩冲程是活塞压缩气体对气体做功从而增大了汽缸内气体的内能，B正确；汽油机是通过火花塞点火，而柴油机是通过压燃点火的，C错误；热机在工作时不可避免地要克服机械部件间的摩擦做额外功，机械效率不可能达到100%，D错误。
17．下列关于四冲程内燃机的说法中正确的是( )
A.热机效率越高，所做的有用功就越多 B.汽油机在吸气冲程中吸入汽缸的是空气
C.一个工作循环对外做功一次 D.压缩冲程中将内能转化为机械能
【答案】C　
【解析】热机效率表示的是有用功占燃料完全燃烧释放热量的比例，并不是热机效率越高，所做的有用功就越多，A项错。汽油机在吸气冲程吸入的是空气和汽油的混合物，B项错。压缩冲程是将机械能转化为内能，D项错。
18．某智能百叶窗的叶片上贴有太阳能板，在光照时发电，给电动机供电以调节百叶窗的开合。该过程中发生的能量转换是(　　)
A.电能→机械能→光能 B.光能→机械能→电能
C.光能→电能→机械能 D.机械能→电能→光能
【答案】C　
【解析】太阳能板在光照时发电，即把太阳能转化为电能；电能供给电动机，电动机将电能转化为机械能，调节百叶窗的开合。故该过程中发生的能量转换是光能→电能→机械能。
19．随着人们的生活水平的提高，汽车走进千家万户。关于小汽车涉及的知识说法正确的是(　　)
A.用甘油做发动机的冷却剂 B.发动机做功冲程将内能转化为机械能
C.精心保养可使发动机的效率达到100% D.排出的尾气对环境没有任何污染
【答案】B　
【解析】汽车发动机是利用水来做冷却剂的，这是利用了水比热容大的性质，故A错误；发动机工作时，做功冲程将内能转化为机械能，压缩冲程将机械能转化为内能，故B正确；随着科技的发展，热机的效率可以提高，但总存在摩擦，要做额外功，效率一定不会达到100%，故C错误；汽车排放的废气含有二氧化硫等有害气体会污染环境，故D错误。
20．拖拉机、轮船、火车等生活中常见的交通工具，其动力大都来源于内燃机。下面对于内燃机的有关叙述中，不合理的是( )
A.内燃机靠产生的高温、高压燃气做功 B.内燃机用水来冷却，是因为水的比热容大
C.内燃机排放的废气浪费了大量的能量 D.内燃机工作时将机械能转化为内能
【答案】D　
【解析】内燃机在做功冲程中靠产生的高温、高压燃气对外做功，故A正确；因为水的比热容较大，相同质量的水和其他物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以用水冷却，故B正确；内燃机在排气冲程排放的废气仍然具有很高的温度，带走了大量的内能，所以废气的利用是提高利用率的主要措施，故C正确；内燃机在压缩冲程，通过压缩体积使得汽缸内的气体体积减小，压强增大，温度升高，内能增加，然后在做功冲程，对外做功，把内能转化为机械能，故D错误。
21．对于图中所示的四幅图，下列说法中正确的是(　　)
A.甲图中软木塞飞出时，管内水蒸气的内能增加
B.乙图中两个压紧的铅块能吊起钩码，主要是因为分子间存在引力
C.丙图中活塞向上运动是内燃机的做功冲程
D.丁图中小朋友下滑时，内能转化为机械能
【答案】B　
【解析】A、甲图中软木塞飞出时，管内水蒸气的内能减少，故A错误；B、丙图中两个压紧的铅块能吊起钩码，主要是因为分子间存在引力，故B正确；C、乙图中活塞向上运动时，进气门关闭，排气门打开，是内燃机的排气冲程，故C错误；D、丁图中小朋友下滑时，机械能转化为内能，故D错误。
三、实验探究题
22．如图所示，某小组同学使用相同的器材组装了甲、乙、丙三个实验装置，其中，燃料的质量均相等都为10g。烧杯中a、b两种液体的质量和初温也相同，当燃料燃尽时，立即读取相应温度计的读数，分别为t甲、t乙、t丙，且有t甲>t乙>t丙。
(1)选择甲、丙两个实验装置可以探究比较　　　　　　。
(2)当燃料燃尽时通过读取的温度计示数可以判断　　　　　　(选填“a”或“b”)的比热容较小。
(3)为比较两种燃料的热值，应选择　　　　　　两图进行实验，燃料1的热值q1与燃料2的热值q2相比，q1　　　　q2(选填“>”“=”或“<”)。
【答案】(1)两种液体的比热容(2)a(3)甲、乙；>
【解析】(1)为了比较两种液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断两种液体比热容的大小关系，应选择甲、丙两图进行实验。(2)甲、丙所示实验中所用燃料种类与质量相同，则燃料燃烧释放的热量相等，即Q甲=Q丙，燃料燃烧释放的热量被烧杯中的液体吸收，则Qa=Qb，甲、丙两实验烧杯中液体的初温相等，末温t甲>t丙，则Δt甲>Δt丙，即Δta>Δtb，因为Qa=Qb，m相等，Δta>Δtb，Q=cmΔt，所以由c=可知，ca(3)为了比较热值大小，要用不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小，应选择甲、乙两图进行实验；由题意知，甲、乙两实验烧杯中液体的初温相等，末温t甲>t乙，则Δt甲>Δt乙，由图甲、乙所示实验可知，两烧杯中的液体种类即比热容c、质量m都相等，由热量公式Q=cmΔt可知，Q甲>Q乙，燃料燃烧释放的热量被烧杯中的液体吸收，则燃料释放的热量Q1>Q2，由于甲、乙两实验所使用的燃料质量m相同而种类不同，由Q=mq可知，q1>q2。
四、综合应用题
23．河南有“中华粮仓”之称，如图为某型号的联合收割机收制麦子的场景，它以柴油机作为动力装置，收割麦子时，以2 m/s的速度匀速行驶30 min，可将粮箱收满。(q柴油=5×107 J/kg，ρ柴油=0.8×103 kg/m3)
(1)若柴油机的转速为7 200 r/min，则该柴油机在3 s内做功　　　　　　次，有　　　　　　个冲程。
(2)若收割机匀速行驶过程中受到的阻力恒为5×104 N，求收割机收割满一粮箱做多少功及其功率。
(3)收割麦子时柴油机的工作效率为40%，则收割机工作两小时要消耗多少升柴油
【答案】(1)180；720(2)1.8×108 J；1×105 W(3)45 L
【解析】(1)柴油机的转速为7 200 r/min=120 r/s，因为柴油机一个工作循环经历四个冲程，活塞往复运动2次，飞轮和曲轴转动2 r，对外做功1次，所以，该柴油机在1 s内飞轮转动120 r，做功60次，经历240个冲程；则在3 s内做功180次，有720个冲程。
(2)行驶时间t=30 min=1 800 s，由v=得，收割机匀速行驶的路程：s=vt=2 m/s×1 800 s=3 600 m，收割机匀速行驶，根据二力平衡条件可得，收割机受到的牵引力F=f=5×104 N，则收割机收割满一粮箱做的功：W1=Fs=5×104 N×3 600 m=1.8×108 J。
则收割机的功率：P===1×105 W。
(3)收割机工作两小时做的功：W=4W1=4×1.8×108 J=7.2×108 J，
由η=×100%得，柴油完全燃烧放出的热量：Q===1.8×109 J，
由Q=mq得，需要柴油的质量：m柴油===36 kg，
由ρ=得，柴油的体积：V===0.045 m3=45 L。
24．为了净化中心城区空气，环卫工人每天清晨都驾驶洒水车对市区道路洒水(如图)。下表是某洒水车的相关数据。已知水的密度为1.0×103 kg/m3，汽油的热值为4.6×107 J/kg，g=10 N/kg。
空车质量 水罐容积 装满水时车轮与地面的总接触面积 额定功率
4 t 6 m3 0.5 m2 100 kW
(1)洒水车的汽油发动机工作时，　　　　冲程将内能转化为机械能。
(2)洒水车装满水时对水平地面的压强为多少
(3)洒水车在水平路面上以额定功率匀速行驶1 000 m，用时3 min，试计算此过程汽车所受到的阻力多大 此过程中发动机燃烧汽油1.2 kg，则发动机的效率为多大
【答案】(1)做功　(2)2×105 Pa (3)1.8×104 N；32.6%
【解析】(1)汽油机的一个工作循环包括：吸气、压缩、做功、排气四个冲程。做功冲程中高温高压的燃气对活塞做功，是将内能转化为机械能的过程。
(2)由ρ=m/v可得，洒水车装满水时水的质量 m=ρV=1.0×103 kg/m3×6 m3=6×103 kg
汽车和水的总重 G总=G车+G水=(m车+m水)g=(4×103 kg+6×103 kg)×10 N/kg=1×105 N
该洒水车装满水时对地面的压力 F=G总=1×105 N
该洒水车装满水时对地面的压强 p===2×105 Pa
（3）洒水车行驶1 000 m用时3 min，由P=w/t得，这段时间内做的功
W=Pt=100×103 W×3×60 s=1.8×107 J
由W=Fs得牵引力 F牵===1.8×104 N
洒水车做匀速直线运动，所以洒水车受到的阻力 f=F牵=1.8×104 N
汽油完全燃烧放出的热量 Q=mq=1.2 kg×4.6×107 J/kg=5.52×107 J
则发动机的效率 η=×100%=×100%≈32.6%
能力提升
25．汽车刹车时，由于摩擦，汽车的动能转化为　　　　　　能，这些能量不能自动地用来驱动汽车；而有些新能源汽车有“动能回收装置”，即在刹车时带动发电机工作，将汽车的动能转化为　　　　　　能并为电池充电，之后电池又可以再次驱动汽车。
【答案】内；电
【解析】汽车刹车时，由于要克服摩擦做功(摩擦生热)，则汽车的动能会转化为内能；刹车时带动发电机工作，将汽车的动能转化为电能并为电池充电。
26．泸州沱江六桥全程长4 km，桥面设计为双向8车道，中间预留了轻轨线路，于2018年1月通车。一辆小轿车做匀速直线运动通过全程，速度为50 km/h，受到的阻力恒为660 N，通过全程所需的时间为
　　　　　　min，牵引力所做的功为　　　　　　J；若通过全程消耗了0.2 kg的汽油，汽油机的效率为　　　　　　。(已知热值q汽=4.4×107 J/kg)
【答案】4.8；2.64×106；30%
【解析】由v=可得，通过全程所需的时间t===0.08 h=4.8 min；因为小轿车匀速通过大桥，所以牵引力F=f=660 N，牵引力所做的功W=Fs=660 N×4×103 m=2.64×106 J；汽油完全燃烧放出的热量Q=mq汽=0.2 kg×4.4×107 J/kg=8.8×106 J，汽油机的效率η=×100%=×100%=30%。
27．电火花发生器点燃塑料盒内的酒精气体能将盒盖喷出很远(如图)。此过程中的能量转化方式与汽油机的　 　　冲程相类似。实验时在盒内滴入2×10-4 kg酒精，这些酒精完全燃烧放出的热量是
　　 　 J。(q酒精=3×107 J/kg)
【答案】做功；6×103
【解析】酒精气体被点燃，气体膨胀做功，把内能转化为机械能，与汽油机做功冲程相类似。
Q=mq酒精=2×10-4 kg×3×107 J/kg=6×103 J。
28．如图所示，是小普同学跟爷爷学习气功的四个基本动作。由此他联想到热机的四个冲程，以下与做功冲程最相似的是(　　)
【答案】C　
【解析】热机做功冲程的主要特点是对外做功，燃料燃烧产生的内能转化为机械能。小普同学跟爷爷学习气功的四个基本动作中，只有排山倒海与做功冲程相似。
29．西昌卫星发射中心用长征三号运载火箭，于2019年4月20日将第四十四颗北斗导航卫星成功送上太空。下列说法中正确的是(　　)
A.火箭使用液氢燃料，主要是利用了液氢的比热容大
B.火箭升空过程中，燃料燃烧将机械能转化为化学能
C.北斗导航卫星加速升空过程中，其动能和重力势能均增大
D.北斗导航卫星加速升空过程中，其惯性增大
【答案】C　
【解析】发射火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的液态氢其他物质时，可以释放出更多的热量，故A错误；火箭升空的过程中，燃料燃烧释放出的内能转化为机械能，故B错误；北斗导航卫星加速升空的过程中，速度增大，高度增大，因此动能和重力势能都增大，机械能增大，故C正确；北斗导航卫星加速升空过程中，其质量不变，惯性不变，故D错误。
30．某载重汽车自重12 t，车轮与地面的总接触面积为0.5 m2，汽车以72 km/h的速度在平直公路上匀速行驶时，柴油发动机的功率为210 kW，每行驶43 s消耗柴油700 g，柴油的热值为4.3×107 J/kg。下列说法中(　　)
①完全燃烧700 g柴油放出的热量为3.01×109 J
②该柴油发动机效率为30%
③汽车的牵引力为1.05×104 N
④若公路所能承受的最大压强为8×105 Pa，汽车最多能装载40 t的货物
A.只有①②正确 B.只有③④正确 C.只有①③正确 D.只有②③正确
【答案】D　
【解析】①完全燃烧700 g柴油放出的热量：Q放=m柴油q=0.7 kg×4.3×107 J/kg=3.01×107 J，故①错误；②柴油发动机做功：W=Pt=210×103 W×43 s=9.03×106 J，柴油发动机的效率：η=×100%=×100%=30%，故②正确；③汽车速度：v=72 km/h=72× m/s=20 m/s，由P===Fv得，汽车的牵引力：F===1.05×104 N，故③正确；④由p=得，公路所能承受的最大压力：F=pS=8×105 Pa×0.5 m2=4×105 N，汽车与货物的质量之和：m总====4×104 kg=40 t，汽车最多能装载货物质量：m=m总-m车=40 t-12 t=28 t，故④错误。综上，①④错误，②③正确。
31．小天收集了一些数据填在下表中。如果该车满载货物后在平直的公路上匀速行驶100 m，货车受到的阻力是车重的。那么在此过程中：(g取10 N/kg)
(1)该货车牵引力是多少 牵引力所做的功是多少
(2)燃油完全燃烧放出的热量是多少
(3)该货车发动机的效率是多少
品牌型号 东风×× 外形尺寸 5×1.9×23(m)
变速箱 A85 空车质量 1.5吨
最高车速 120 km/h 满载时载货量 2.5吨
空载百公里油耗 12 L 燃油密度 0.8×103 kg/m3
满载百公里油耗 20 L 燃油热值 5×107 J/kg
【答案】(1)4×103 N；4×105 J　(2)8×105 J　(3)50%　
【解析】(1)满载货物时货车的总质量
m=m车+m货=1.5 t+2.5 t=4 t=4×103 kg
货车的总重力
G=mg=4×103 kg×10 N/kg=4×104 N
由题意知，货车受到的阻力
f=G=×4×104 N=4×103 N
因为该车满载货物后在平直的公路上匀速行驶
所以，根据二力平衡条件可知，该货车的牵引力
F=f=4×103 N
牵引力所做的功
W=Fs=4×103 N×100 m=4×105 J
(2)由表格数据可知，货车满载百公里油耗为20 L
则货车行驶100 m=0.1 km消耗燃油的体积
V燃油=×20 L=0.02 L=2×10-5 m3
由ρ=得，消耗燃油的质量
m燃油=ρ燃油V燃油=0.8×103 kg/m3×2×10-5 m3=0.016 kg
燃油完全燃烧放出的热量
Q放=m燃油q燃油=0.016 kg×5×107 J/kg=8×105 J
(3)该货车发动机的效率
η=×100%=×100%=50%
32．目前正在我市进行试验飞行的国产大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600装有4台国产WJ6涡轮螺旋桨发动机，是国家为满足森林灭火和水上救援的迫切需要，研制的大型特种用途民用飞机。飞机在空中满载时的最大巡航速度为460km/h，发动机巡航推力为5×104N。
（1）AG600在高空所受的大气压强，比水面附近的大气压强 　 　；为了执行灭火任务飞机停在水面吸水，随着吸水量增加，它受到的浮力 　 　（选填“增大”、“不变”或“减小”）。
（2）某次试飞中AG600以最大速度满载巡航1h，消耗燃油2×103kg，燃油完全燃烧产生的内能为
　 　J，发动机的工作效率为 　 　（燃油的热值取4.6×107J/kg）。
【答案】（1）小；增大；（2）9.2×1010；25%
【解析】（1）大气压随着高度的增加而减小，所以鲲龙AG600水陆两栖飞机在高空所受的大气压强，比水面附近的大气压强小；
为了执行灭火任务飞机停在水面吸水，随着吸水量增加，飞机自身总重G增加，由漂浮条件F浮＝G可知，它受到的浮力增大；
（2）燃油完全燃烧获得的内能：
Q＝mq＝2×103kg×4.6×107J/kg＝9.2×1010J；
由v得，AG600以最大速度满载巡航1h，通过的路程：
s＝vt＝460km/h×1h＝460km＝4.6×105m；
推力所做的功：
W有＝Fs＝5×104N×4.6×105m＝2.3×1010J；
发动机的工作效率为：
η100%100%＝25%。
33．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态氢作为燃料、液态氧作为助燃剂。火箭燃料的发展如表1所示，表2是一些燃料的热值。
表1
第1代 第2代 第3代 第4代
燃料 氧气和汽油混合 偏二甲肼 煤油 液态氢
氧化剂 四氧化二氮 液态氧 液态氧
表2
燃料 热值 燃料 热值
汽油 4.6×107J/kg 煤油 4.6×107J/kg
柴油 4.3×107J/kg 氢 1.4×108J/kg
（1）使用氢作为燃料的主要优点是：　 　和 　 　。
（2）某火箭发射时携带了3×104kg液态氢燃料，这些燃料完全燃烧最多能将多少千克初温为20℃的水加热至沸腾？[c水＝4.2×103J/（kg ℃），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气缸中燃烧。某次测试中，一辆氢能源车以70kW的功率匀速行驶0.5h，消耗了2kg燃料，求该发动机的效率。
【答案】（1）热值大；无污染；
（2）这些燃料完全燃烧最多能将1.25×107kg初温为20℃的水加热至沸腾；
（3）该发动机的效率为45%
【解析】（1）运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量，另外氢气燃烧的生成物是水，不会造成污染；
（2）3×104kg液态氢完全燃烧释放的热量：Q＝mq＝3×104kg×1.4×108J/kg＝4.2×1012J，
一标准大气压下水的沸点为100℃，
水的质量为：m′1.25×107kg；
（3）氢能源车所做的功为：W＝Pt＝70000W×0.5×3600s＝1.26×108J，
2kg燃料完全燃烧释放的热量：Q′＝m″q＝2kg×1.4×108J/kg＝2.8×108J，
该发动机的效率为：η100%100%＝45%。
34．发动机是汽车的核心部件，发动机的质量决定了整车的性能和品质，现代汽车主要分汽油和柴油两类发动机，其中汽油发动机提供动力的是内燃机的汽缸．若某台以汽油为燃料的汽车，发动机内有四个汽缸，其相关数据如下表所示．
（1）汽车以100km/h速度匀速运动时发动机的输出功率最大，则1min内有用功　 　J．
（2）汽车内燃机一个工作循环包括四个冲程，一个汽缸正常工作四个冲程的顺序是　 　（对甲、乙、丙、丁重新排序），　 　图所示的冲程内燃机给汽车提供动力．
（3）汽车排气量是指发动机气缸的工作容积，汽车排气量越大，功率越大，空燃比是指汽缸内空气和燃油的质量比．
汽车发动机数据表
1min内完成工作循环 2600次 93# 汽油 汽缸内汽油和空气的混合密度 1.35kg/m3
排气量 1.8L 热值 4.6×107（J/kg）
发动机最大功率 75（kw） 空燃比 14：1
当汽车以100km/h速度匀速运动时，根据表中数据求汽车发动机的效率．（计算结果保留一小数）
【答案】（1）4.5×106；（2）乙甲丁丙；丁；（3）汽车发动机的效率为23.2%
【解析】（1）汽车以100km/h速度匀速运动时，1min中内做的有用功：W=Pt=75000W×60s=4.5×106J；
（2）甲中的两个气阀都关闭，活塞向上运动，所以为压缩冲程，是第二冲程；
乙中的一个气阀打开，活塞向下运动，所以为吸气冲程，是第一冲程；
丙中的一个气阀打开，活塞向上运动，所以为排气冲程，是第四冲程；
丁中的两个气阀都关闭，活塞下运动，所以为做功冲程，是第三冲程；
故排序为：乙甲丁丙．其中做功冲程内燃机给汽车提供动力．
（3）做一次功燃气的质量：m燃气=ρv=1.35kg/m3×1.8×10﹣3m3=2.43×10﹣3kg，
因为空燃比是14：1，所以做一次功消耗的汽油质量：2.43×10﹣3kg1.62×10﹣4kg，
1min内汽油燃烧释放的热量：Q=m汽油q=1.62×10﹣4kg×4.6×107J/kg×2600=1.93752×107J，
发动机的效率：η100%＝23.2%．
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