2023-2024学年苏科版九年级物理上《12.4机械能与内能的相互转化》提优训练（二）（含答案）

2023-2024学年苏科版九年级物理上《12.4机械能与内能的相互转化》提优训练（二）
（时间：90分钟 满分：100分）
一．选择题(共24分)
1．关于热值的下列说法中正确的是（ ）
A．燃料燃烧时，随着不断放热，它的热值越来越小
B．采取措施使燃料燃烧更充分，就可以提高燃料的热值
C．任何燃料实际燃烧时放出的热量，都比按热值计算出来的数值小
D．煤油的热值比酒精大，就是说煤油完全燃烧放出的热量比酒精多
2．由热值的定义可知，热值q=，式中m是燃料的质量，Q是燃料完全燃烧放出的热量，那么（　　）
A．热值的大小与Q成正比
B．热值的大小与m成反比
C．热值的大小与Q、m都有关，由Q与m共同决定
D．热值的大小与Q、m都无关，由燃料的种类决定
3．下列说法正确的是（　 ）
A．热值大的燃料完全燃烧，放出的热量一定多
B．物体的温度不变，它的内能一定不变
C．物体的内能增加，可能是从外界吸收了热量
D．热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递
4.近段时间，世界各国煤炭价格暴涨数倍，我国国内煤炭价格也创下了历史新高，下列关于煤的热值的说法中，正确的是（　D　）
A．2kg煤的热值大于1kg煤的热值
B．煤不完全燃烧时，煤的热值变小
C．炉子里烧掉的煤越多，煤的热值越大
D．通过粉碎使煤块变成煤粉，煤的热值不变
5．汽车油箱中的汽油用去一半后，剩余汽油的密度、比热容和热值（　　）
A．以上各项数据和使用之前比都不发生改变
B．热值变为原来的一半，密度、比热容不变
C．各数据和使用之前比都会变为原来的一半
D．热值不变，密度、比热容变为原来的一半
6．图甲是热机的能量流向图。图乙显示的是甲、乙两热机的参数。甲、乙相比，甲的（　　）
A．有用机械能较大 B．损失能量较小
C．燃料的化学能较大 D．热机效率较低
7．甲、乙两台汽油机，甲的效率比乙高，则（　　）
A．甲每秒钟做的功比乙每秒钟做的功多
B．做同样多的有用功，甲消耗的汽油比乙消耗的汽油多
C．甲消耗的汽油比乙消耗的汽油少
D．消耗同样多的汽油，甲做的有用功比乙做的有用功多
8．用图甲装置研究某燃料热值，将燃烧皿中燃料点燃对100g的热水加热4min后立即将其熄灭，测得消耗燃料4.2g，根据实验数据绘制了水温随时间变化的图像如图乙中a线。燃料完全燃烧放出热量只有60%被水吸收，忽略水的质量变化。下列说法中正确的是（B　）
A．4min水吸收到的热量为2520J
B．燃料的热值为2×106J/kg
C．此方法计算出的热值比实际的热值偏大
D．相同条件下加热另一杯水绘出图乙中b线所示图像，则这杯水的质量较小
第8题图 第10题图 第12题图
9.某型号汽油机工作时的热损失情况是：汽缸散热损失30%，废气带走35%，机械摩擦损耗10%，由于汽油容易挥发等原因其利用率只有90%，则2kg能利用的汽油其完全燃烧（热值为4.6×107J/kg）获得的机械能是（　　）
A．0.09×107J B．3.39×10J7 C．0.88×107J D．2.07×107J
10．如图所示，甲、乙、丙三图的装置完全相同，燃料的质量相同，烧杯内液体的初温与质量也相同，不考虑热量损失。能证明燃料2的热值较高的是（　　）
A．燃料完全燃烧后，对比甲、乙两图，发现乙图液体温度较低
B．燃料完全燃烧后，对比甲、乙两图，发现乙图液体温度较高
C．加热相同时间，对比甲、丙两图，发现液体a升温较高
D．加热相同时间，对比甲、丙两图，发现液体b升温较高
11．某人为了测试汽车发动机的效率，开车以60 km/h的平均速度行驶了120 km，用去汽油25 L，已知汽油的密度为0.7×103 kg/m3，热值为4.6×107 J/kg，发动机的功率为32.2 kW，则该汽车发动机的效率为( )
A．28.8% B．36.5% C．23.6% D．38%
12.某单缸四冲程汽油机汽缸活塞面积为30cm2，气缸容积为150mL；做功冲程燃气的平均压强为9.0×105Pa，飞轮1min转动1800r，汽油机满负荷工作时（不计摩擦）1min消耗汽油10g，汽油的热值为4.6×107J/kg，则下列说法正确的是（　　）
A．做功冲程燃气的平均压力为270N B．飞轮1min转动1800周，做功450次
C．燃气对活塞做的总功为135J D．汽油机的效率为26.4%
二．填空题( 共24分)
13．中国南海海底探明有大量的“可燃冰”，同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，说明“可燃冰”的________很大，“汽车不但要吃油，有时也要喝水”，用水冷却发动机是因为水的比热容________．火箭常用液态氢做燃料，这是由于液态氢具有较大的____________。
14．天然气的热值是4×107J/m3，它的含义是1m3的天然气完全燃烧时放出的热量是______J。完全燃烧0.3m3的天然气，释放出的热量为______J。如果这些天然气没有完全燃烧，它的热值______ (选填“变大”不变”或“变小”)。
15．太阳能是一种清洁能源．太阳能热水器是通过_______方式改变水的内能的，某太阳能热水器每天能使500kg的水温度升高30℃，那么这些水吸收的热量为___________J，这些热量相当于完全燃烧__________m3的天然气放出的热量。[天然气的热值取7×107J/m3，水的比热容c=4.2×103J/(kg·℃)]
16．某型号汽车在车型测试中，在一段平直的公路上以80km/h的速度匀速行驶了6km，消耗汽油1kg。假设汽油完全燃烧，汽油机的效率为40%，则汽油完全燃烧放出的热量为_________J，以此速度行驶的过程中，受到的阻力是_________N。汽油机是利用燃料燃烧生成的_________能转化成机械能来获得动力的。（汽油的热值q汽油=4.5×107J/kg）
17．表中列出了几种燃料的热值，单位是J/kg。从表中可以看出酒精的热值是3.0×107 J/kg，表示的物理意义是________________________________。要放出相同的热量，完全燃烧干木柴与无烟煤的质量之比是____。火箭常用液态氢做燃料，这是由于液态氢具有较大________。
干木柴 无烟煤 酒精 煤油 氢气
1.2×107 3.4×107 3.0×107 4.6×107 1.4×108
18.一个成年人参加一次长跑，消耗的能量为6.6×106 J，相当于完全燃烧0.55 kg的干木柴放出的热量，则干木柴的热值为____J/kg；如果用掉一半，干木柴的热值将____(选填“变大”“不变”或“变小”)。 6.6×106 J的热量如果全部被100kg的水吸收，水温升高___℃
19. 汽车已经进入我国普通家庭，汽车的燃料大都是汽油，这是由于汽油的_____大；汽车发动机工作时会产生大量的热量，为了保持发动机温度不至太高一般都采用多种方式进行冷却散热．其中采用水冷却是因为水的______大．根据液体温度升高，液体向上运动知识你认为冷却水循环流动时合理的方向是______（A﹣B﹣C或C﹣B﹣A）．
第19题图 第20题图
20.如图所示是汽油机的能量流向图，根据图中给出的信息，该汽油机的效率为____。若工作效率按此计算，当汽油完全燃烧放出的能量为2.3×107 J时，汽车获得的机械能是___J。
提高汽油机的效率的方法有_____________（一种即可）
三．解答题(共52分)
21．（8分）如图所示，甲、乙、丙三个实验装置完全相同，燃料的质量都为10g，烧杯内液体的初温、质量都相同，请你解答下列问题：
（1）比较不同燃料热值的实验，应选择 两个装置（选填装置序号），使燃料完全燃烧后通过比较 来比较不同燃料热值的大小。
（2）比较不同物质比热容的实验，应选择 两个装置（选填装置序号）和钟表来完成该实验，加热过程中，液体吸收热量的多少是通过比较 来判断的。
22．（14分）小侨要探究“不同物质吸热升温的现象”，同时又想要探究“不同燃料完全燃烧的放热能力”，他设计了两组实验装置如图：（甲图中两酒精灯完全相同：乙图中酒精和碎纸片的质量相同，烧杯中水的质量、初温也相同）
质量/g 升温10℃所需时间/s
沙子 100 60
水 100 252
（1）你认为研究不同燃料燃烧放热能力应选用 组器材（选填“甲”或“乙）；
（2）进行甲图实验时，要控制水和沙子的初温和 相同；
（3）除了图中实验器材外，还要用到搅拌器，使用搅拌器的好处是 ；
（4）甲图实验中当沙子和水升高相同的温度时，小侨是通过比较 来判断物质吸收热量的多少；小侨将实验数据记录在表一中，分析实验数据可知 的吸热能力强；（选填“沙子”或“水”）
（5）下列示例中与比热容无关的是 ；
A．城市建造人工湖来改善气候 B．空调房间里放盐水可以增加湿度 C．用冷水冷却发动机
（6）乙组实验中，通过 来反映燃料放出热量的多少；
（7）小乔购买一箱无烟煤，利用如图乙组使用器材来估测无烟煤的热量，发现测出的热值要小于包装上注明的热值，造成这种差异的原因是 。
23．（6分）已知天然气的热值为3.8×107 J/m3，水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。
(1)完全燃烧1.4×10－2 m3天然气放出多少热量？
(2)若某天然气灶的效率为60%，则这些天然气可将质量为3.8 kg，初温为25 ℃的水加热到多少摄氏度？(当地的大气压强为1标准大气压)
24.（6分） 一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速3 600转/分．
（1）该柴油机活塞1 秒内对外做功多少次？（说明理由）
（2）柴油机效率为40%，当消耗2.5×107 J的内能，转化成的机械能是多少焦耳？
25.（9分）2023年杭州亚运会举行期间，有600辆左右氢燃料新能源公交车投放使用。氢燃料是具有清洁无污染、效率高等优点的理想能源。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q氢＝1.4×108 J/kg]
(1)求质量为0.3 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量。
(2)若这些热量全部被质量为400 kg、温度为20 ℃的水吸收，求水升高的温度。
(3)如果氢燃料公交车以150 kW恒定功率匀速直线行驶，其效率为50%，则燃烧0.3 kg的氢燃料可使公交车行驶多长时间？
26.（10分）阅读下列短文,回答问题.
航速优化
化石燃料的广泛应用加快了人类文明的进程,但同时也污染了环境.因为大量燃烧化石燃料使大气中CO2浓度增加,引起温室效应而导致全球变暖.人们意识到环境保护的重要性,开始从各个方面着手减少碳排放.
船舶航行大多使用柴油发动机,航行时受到的阻力通常和航行速度的平方成正比.降低航速可以大大减小航行阻力,发动机对推进设备做功的功率即推进功率就会大大减小,从而减少燃油消耗.但航速不是越小越好,因为船舶航行过程中除了推进设备,还有其他辅助设备工作,需要发动机做功.航速减小后,一段航程所需的航行时间就会延长,虽然推进功减少,但辅助功增加了.(发动机要做的功包括推进功和辅助功两部分)航速优化就是要找到合适的航速,使发动机做的总功减少,达到节能减排的目的.
(1)在柴油发动机的工作循环中,排出CO2等气体的冲程是　　　　.
A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程
(2)若船舶以速度v匀速直线航行,航行时受到的阻力为f=kv2(k为常量),则理想情况下,推进功率和速度的关系为P推=　　　　.
(3)某船舶航行时,每公里航程的推进功、辅助功和航速的关系如图所示,则最省油的航速约为　　　　m/s.
（4）若题(3)中船舶的最大航速为10 m/s,柴油发动机做的功为　　　　　J.
（5）若柴油发动机的效率为40%,柴油的热值为4.3×107 J/kg,则航速从最大航速降低到最省油航速,每公里航程船舶少消耗柴油约　　　　kg.
教师样卷
一．选择题(共24分)
1．关于热值的下列说法中正确的是（ C ）
A．燃料燃烧时，随着不断放热，它的热值越来越小
B．采取措施使燃料燃烧更充分，就可以提高燃料的热值
C．任何燃料实际燃烧时放出的热量，都比按热值计算出来的数值小
D．煤油的热值比酒精大，就是说煤油完全燃烧放出的热量比酒精多
2．由热值的定义可知，热值q=，式中m是燃料的质量，Q是燃料完全燃烧放出的热量，那么（　D　）
A．热值的大小与Q成正比
B．热值的大小与m成反比
C．热值的大小与Q、m都有关，由Q与m共同决定
D．热值的大小与Q、m都无关，由燃料的种类决定
3．下列说法正确的是（　C　）
A．热值大的燃料完全燃烧，放出的热量一定多
B．物体的温度不变，它的内能一定不变
C．物体的内能增加，可能是从外界吸收了热量
D．热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递
4.近段时间，世界各国煤炭价格暴涨数倍，我国国内煤炭价格也创下了历史新高，下列关于煤的热值的说法中，正确的是（　D　）
A．2kg煤的热值大于1kg煤的热值
B．煤不完全燃烧时，煤的热值变小
C．炉子里烧掉的煤越多，煤的热值越大
D．通过粉碎使煤块变成煤粉，煤的热值不变
5．汽车油箱中的汽油用去一半后，剩余汽油的密度、比热容和热值（　A　）
A．以上各项数据和使用之前比都不发生改变
B．热值变为原来的一半，密度、比热容不变
C．各数据和使用之前比都会变为原来的一半
D．热值不变，密度、比热容变为原来的一半
6．图甲是热机的能量流向图。图乙显示的是甲、乙两热机的参数。甲、乙相比，甲的（　B　）
A．有用机械能较大 B．损失能量较小
C．燃料的化学能较大 D．热机效率较低
7．甲、乙两台汽油机，甲的效率比乙高，则（　D　）
A．甲每秒钟做的功比乙每秒钟做的功多
B．做同样多的有用功，甲消耗的汽油比乙消耗的汽油多
C．甲消耗的汽油比乙消耗的汽油少
D．消耗同样多的汽油，甲做的有用功比乙做的有用功多
8．用图甲装置研究某燃料热值，将燃烧皿中燃料点燃对100g的热水加热4min后立即将其熄灭，测得消耗燃料4.2g，根据实验数据绘制了水温随时间变化的图像如图乙中a线。燃料完全燃烧放出热量只有60%被水吸收，忽略水的质量变化。下列说法中正确的是（B　）
A．4min水吸收到的热量为2520J
B．燃料的热值为2×106J/kg
C．此方法计算出的热值比实际的热值偏大
D．相同条件下加热另一杯水绘出图乙中b线所示图像，则这杯水的质量较小
第8题图 第10题图 第12题图
9.某型号汽油机工作时的热损失情况是：汽缸散热损失30%，废气带走35%，机械摩擦损耗10%，由于汽油容易挥发等原因其利用率只有90%，则2kg能利用的汽油其完全燃烧（热值为4.6×107J/kg）获得的机械能是（　D　）
A．0.09×107J B．3.39×10J7 C．0.88×107J D．2.07×107J
10．如图所示，甲、乙、丙三图的装置完全相同，燃料的质量相同，烧杯内液体的初温与质量也相同，不考虑热量损失。能证明燃料2的热值较高的是（　B　）
A．燃料完全燃烧后，对比甲、乙两图，发现乙图液体温度较低
B．燃料完全燃烧后，对比甲、乙两图，发现乙图液体温度较高
C．加热相同时间，对比甲、丙两图，发现液体a升温较高
D．加热相同时间，对比甲、丙两图，发现液体b升温较高
11．某人为了测试汽车发动机的效率，开车以60 km/h的平均速度行驶了120 km，用去汽油25 L，已知汽油的密度为0.7×103 kg/m3，热值为4.6×107 J/kg，发动机的功率为32.2 kW，则该汽车发动机的效率为( A )
A．28.8% B．36.5% C．23.6% D．38%
12.某单缸四冲程汽油机汽缸活塞面积为30cm2，气缸容积为150mL；做功冲程燃气的平均压强为9.0×105Pa，飞轮1min转动1800r，汽油机满负荷工作时（不计摩擦）1min消耗汽油10g，汽油的热值为4.6×107J/kg，则下列说法正确的是（　D　）
A．做功冲程燃气的平均压力为270N B．飞轮1min转动1800周，做功450次
C．燃气对活塞做的总功为135J D．汽油机的效率为26.4%
二．填空题( 共24分)
13．中国南海海底探明有大量的“可燃冰”，同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，说明“可燃冰”的________很大，“汽车不但要吃油，有时也要喝水”，用水冷却发动机是因为水的比热容________．火箭常用液态氢做燃料，这是由于液态氢具有较大的____________。
【答案】 热值 大 热值
14．天然气的热值是4×107J/m3，它的含义是1m3的天然气完全燃烧时放出的热量是______J。完全燃烧0.3m3的天然气，释放出的热量为______J。如果这些天然气没有完全燃烧，它的热值______ (选填“变大”不变”或“变小”)。
【答案】 4×107 1.2×107 不变
15．太阳能是一种清洁能源．太阳能热水器是通过_______方式改变水的内能的，某太阳能热水器每天能使500kg的水温度升高30℃，那么这些水吸收的热量为___________J，这些热量相当于完全燃烧__________m3的天然气放出的热量。[天然气的热值取7×107J/m3，水的比热容c=4.2×103J/(kg·℃)]
【答案】 热传递 6.3×107 0.9
16．某型号汽车在车型测试中，在一段平直的公路上以80km/h的速度匀速行驶了6km，消耗汽油1kg。假设汽油完全燃烧，汽油机的效率为40%，则汽油完全燃烧放出的热量为_________J，以此速度行驶的过程中，受到的阻力是_________N。汽油机是利用燃料燃烧生成的_________能转化成机械能来获得动力的。（汽油的热值q汽油=4.5×107J/kg）
【答案】 4.5×107 3×103 内
17．表中列出了几种燃料的热值，单位是J/kg。从表中可以看出酒精的热值是3.0×107 J/kg，表示的物理意义是________________________________。要放出相同的热量，完全燃烧干木柴与无烟煤的质量之比是____。火箭常用液态氢做燃料，这是由于液态氢具有较大________。
干木柴 无烟煤 酒精 煤油 氢气
1.2×107 3.4×107 3.0×107 4.6×107 1.4×108
【答案】1kg的酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J 17∶6 热值
18.一个成年人参加一次长跑，消耗的能量为6.6×106 J，相当于完全燃烧0.55 kg的干木柴放出的热量，则干木柴的热值为____J/kg；如果用掉一半，干木柴的热值将____(选填“变大”“不变”或“变小”)。 6.6×106 J的热量如果全部被100kg的水吸收，水温升高___℃
【答案】1.2×107 不变 15.7
19. 汽车已经进入我国普通家庭，汽车的燃料大都是汽油，这是由于汽油的_____大；汽车发动机工作时会产生大量的热量，为了保持发动机温度不至太高一般都采用多种方式进行冷却散热．其中采用水冷却是因为水的______大．根据液体温度升高，液体向上运动知识你认为冷却水循环流动时合理的方向是______（A﹣B﹣C或C﹣B﹣A）．
【答案】 热值 比热容 A﹣B﹣C
第19题图 第20题图
20.如图所示是汽油机的能量流向图，根据图中给出的信息，该汽油机的效率为____。若工作效率按此计算，当汽油完全燃烧放出的能量为2.3×107 J时，汽车获得的机械能是___J。
提高汽油机的效率的方法有_____________（一种即可）
【答案】30% 6.9×106 答案不唯一合理即可
三．解答题(共52分)
21．（8分）如图所示，甲、乙、丙三个实验装置完全相同，燃料的质量都为10g，烧杯内液体的初温、质量都相同，请你解答下列问题：
（1）比较不同燃料热值的实验，应选择 两个装置（选填装置序号），使燃料完全燃烧后通过比较 来比较不同燃料热值的大小。
（2）比较不同物质比热容的实验，应选择 两个装置（选填装置序号）和钟表来完成该实验，加热过程中，液体吸收热量的多少是通过比较 来判断的。
【答案】（1）甲乙 温度高低 （2）甲丙 加热时间的长短
22．（14分）小侨要探究“不同物质吸热升温的现象”，同时又想要探究“不同燃料完全燃烧的放热能力”，他设计了两组实验装置如图：（甲图中两酒精灯完全相同：乙图中酒精和碎纸片的质量相同，烧杯中水的质量、初温也相同）
质量/g 升温10℃所需时间/s
沙子 100 60
水 100 252
（1）你认为研究不同燃料燃烧放热能力应选用 组器材（选填“甲”或“乙）；
（2）进行甲图实验时，要控制水和沙子的初温和 相同；
（3）除了图中实验器材外，还要用到搅拌器，使用搅拌器的好处是 ；
（4）甲图实验中当沙子和水升高相同的温度时，小侨是通过比较 来判断物质吸收热量的多少；小侨将实验数据记录在表一中，分析实验数据可知 的吸热能力强；（选填“沙子”或“水”）
（5）下列示例中与比热容无关的是 ；
A．城市建造人工湖来改善气候 B．空调房间里放盐水可以增加湿度 C．用冷水冷却发动机
（6）乙组实验中，通过 来反映燃料放出热量的多少；
（7）小乔购买一箱无烟煤，利用如图乙组使用器材来估测无烟煤的热量，发现测出的热值要小于包装上注明的热值，造成这种差异的原因是 。
【答案】 （1）乙 （2）质量 （3）使被加热的物质受热均匀 （4）加热时间 水 （5）B （6）温度计示数变化 （7）燃烧不充分（热传递过程中有能量的损失）
23．（6分）已知天然气的热值为3.8×107 J/m3，水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。
(1)完全燃烧1.4×10－2 m3天然气放出多少热量？
(2)若某天然气灶的效率为60%，则这些天然气可将质量为3.8 kg，初温为25 ℃的水加热到多少摄氏度？(当地的大气压强为1标准大气压)
解:(1)完全燃烧1.4×10－2 m3天然气放出的热量：Q放＝Vq＝1.4×10－2 m3×3.8×
107 J/m3＝5.32×105 J；
(2)由η＝可得，水吸收的热量：Q吸＝ηQ放＝60%×5.32×105 J＝3.192×105 J；
由Q吸＝cmΔt可得，水升高的温度：Δt＝＝＝
20 ℃，则水的末温度为：t＝t0＋Δt＝25 ℃＋20 ℃＝45 ℃。
24.（6分） 一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速3 600转/分．
（1）该柴油机活塞1 秒内对外做功多少次？（说明理由）
（2）柴油机效率为40%，当消耗2.5×107 J的内能，转化成的机械能是多少焦耳？
解：（1）飞轮转速为3600r/min＝60r/s，因为一个工作循环活塞往复2次，曲轴转动2周，做功1次，所以，该柴油机1s对外做功30次；
（2）由η＝×100%可得，转化成的机械能：W＝ηQ＝40%×2.5×107J＝1×107J.
25.（9分）2023年杭州亚运会举行期间，有600辆左右氢燃料新能源公交车投放使用。氢燃料是具有清洁无污染、效率高等优点的理想能源。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q氢＝1.4×108 J/kg]
(1)求质量为0.3 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量。
(2)若这些热量全部被质量为400 kg、温度为20 ℃的水吸收，求水升高的温度。
(3)如果氢燃料公交车以150 kW恒定功率匀速直线行驶，其效率为50%，则燃烧0.3 kg的氢燃料可使公交车行驶多长时间？
解:(1)0.3 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量：Q放＝mq氢＝0.3 kg×1.4×108 J/kg＝4.2×107 J；
(2)水吸收的热量：Q吸＝Q放＝4.2×107 J，由Q吸＝cmΔt得水升高温度：Δt＝
＝＝25 ℃；
由题知公交车所做的功：W＝ηQ放＝50%×4.2×107 J＝2.1×107 J，由P＝得公交车行驶时间：t＝＝＝140 s。
26.（10分）阅读下列短文,回答问题.
航速优化
化石燃料的广泛应用加快了人类文明的进程,但同时也污染了环境.因为大量燃烧化石燃料使大气中CO2浓度增加,引起温室效应而导致全球变暖.人们意识到环境保护的重要性,开始从各个方面着手减少碳排放.
船舶航行大多使用柴油发动机,航行时受到的阻力通常和航行速度的平方成正比.降低航速可以大大减小航行阻力,发动机对推进设备做功的功率即推进功率就会大大减小,从而减少燃油消耗.但航速不是越小越好,因为船舶航行过程中除了推进设备,还有其他辅助设备工作,需要发动机做功.航速减小后,一段航程所需的航行时间就会延长,虽然推进功减少,但辅助功增加了.(发动机要做的功包括推进功和辅助功两部分)航速优化就是要找到合适的航速,使发动机做的总功减少,达到节能减排的目的.
(1)在柴油发动机的工作循环中,排出CO2等气体的冲程是　　　　.
A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程
(2)若船舶以速度v匀速直线航行,航行时受到的阻力为f=kv2(k为常量),则理想情况下,推进功率和速度的关系为P推=　　　　.
(3)某船舶航行时,每公里航程的推进功、辅助功和航速的关系如图所示,则最省油的航速约为　　　　m/s.
（4）若题(3)中船舶的最大航速为10 m/s,柴油发动机做的功为　　　　　J.
（5）若柴油发动机的效率为40%,柴油的热值为4.3×107 J/kg,则航速从最大航速降低到最省油航速,每公里航程船舶少消耗柴油约　　　　kg.
【答案】(1)D　(2)kv3　(3)6　(4)11.5×108 （5）25