14.1 热机 计算专项练习 2021-2022学年人教版 物理九年级全一册（有答案）

14.1
热机
计算专项练习
1．一台四冲程汽油机，转速为2000r/min，每次做功冲程对外做功为3000J，则10min内：
(1)汽油机对外做功为多少J？
(2)这台汽油机的功率为多少kW？
2．某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为30cm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均气压为9.0×105Pa，飞轮转速为1800转/min，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），求：
（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力；
（2）一个做功冲程中，燃气对活塞做的功;
（3）汽油机的功率．
3．一种正在研制中的太阳能动力车如图，它上面的太阳能接收板的有效面积为S=8m2，天气晴朗、接收板正对着太阳时，每1m2面积上每1s内接收到的太阳能是1.0×103J．正常运行时：这种车将太阳能转化成机械能的效率可达12%．求：
（1）2h内太阳能动力车接收到的太阳能是多少J？
（2）正常运行时该车的功率可达多少kW？
（3）若该车（含载重）的总质量为160kg，沿水平路面行驶时受到的阻力为总重力的1/10，则它在水平路面上匀速行驶的速度可达多少m/s？（运算中取g=10N/kg）
4．安全、清洁、方便的太阳能越来越受到人们的重视和广泛利用。如图所示，一太阳能热水器内装有质量为250kg，温度为20℃的水，在阳光照射一段时间后，水温升高到80℃．（水的比热容为4.2×103
J/（kg?℃）、干木柴的热值为1.2×107J/kg）
（1）水吸收的热量是多少？
（2）这些能量相当于完全燃烧多少千克干木柴放出的热量？
5．铲车是现代工程建设中重要的机械装备，如图所示的铲车自重为8.5t，在正常工作中，其发动机的额定功率为150kW，四个车轮与地面的接触面积为0.2m2
，
用5s的时间推土前进了3m，然后又将1.5t的土举高了3m装车运走，整个过程是连续的，若铲车发动机的能源来于燃烧柴油且其效率为34.5%，（q柴=3.3×107J/kg，g=10N/kg）求：
（1）在推土过程中，铲车受到的阻力为多大？
（2）在把土举起时，铲车对地面的压强是多大？
（3）在这次推土、装土作业中，铲车发动机消耗的柴油为多少kg？（最后结果保留两位小数）
6．弘毅家的燃气灶使用的是热值为的燃气，烧水时燃气完全燃烧放出热量的60％被水吸收。在标准大气压下，弘毅用燃气灶加热质量1kg、温度为15℃的水，实际燃烧了的燃气。求：
（1）燃气完全燃烧放出的热量；
（2）水升高的温度。
7．邹城某中学为学生供应开水，用锅炉将200
L的水从25℃加热到100℃，燃烧了6
kg的无烟煤。水的比热容是4.2×103J／(kg·℃)，无烟煤的热值是3.4×107
J／kg。求：
(1)锅炉内的水吸收的热量是多少?
(2)无烟煤完全燃烧放出的热量是多少?
8．煤、石油、天然气的过量开采使人类面临能源危机，东北某县在冬季利用地热能为用户取暖。有一口自喷状态地热井，出水温度为90℃，出水流量为100m3/h。c水=4.2×103J/（kg?℃）
（1）求每小时流出的地热水温度降低50℃，所放出的热量？
（2）如果用焦煤蒸汽锅炉供热，且锅炉的热效率为70%，则利用上述地热能供暖一天可以节约多少kg焦煤？[ρ水＝1.0×103kg/m3，q焦炭＝2.4×107J/kg]。
9．在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中，用酒精灯给烧杯中的水加热，烧杯中盛有20
℃、质量为100
g的水，在一个标准大气压下加热至沸腾，假如完全燃烧酒精3
g。[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，酒精的热值为3.0×107J/kg]
求：
(1)水吸收的热量是多少？
(2)此过程中酒精灯烧水的热效率。
(3)若改用功率为200瓦的热得快加热到沸腾，至少要加热多长时间。
10．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，最大航行速度达倍声速合，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
100
200
300
400
500
阻力
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，飞机使用的航空燃油的热值为求：
飞机发动机完全燃烧5t燃油获得的能量是多少焦？
当飞机以的速度巡航时，飞机发动机的输出功率是多少千瓦？
若在飞机油箱中加满燃油，并且以的速度巡航时，飞机的最大航程约是多少千米？
(
2
)
(
1
)
参考答案
1．(1)；(2)50
【详解】
(1)
一台四冲程汽油机，转速为2000r/min，每分钟飞轮转动2000圈，完成1000个工作循环，对外做功1000次。每次做功冲程对外做功为3000J，10min汽油机对外做功是
(2)这台汽油机的功率为
答：(1)汽油机对外做功为；
(2)这台汽油机的功率为50kW。
2．(1)
2700N；(2)135J；(3)
2025W
【详解】
(1)因p=9.0×105Pa，S=30cm2=30×10-4m2，所以燃气对活塞的平均压力为：
F=pS=9.0×105Pa×30×10-4m2=2700N；
(2)一个冲程活塞移动的距离为s=50mm=0.05m，所以一个做功冲程中燃气对活塞做的功：
W=Fs=2700N×0.05m=135J；
(3)飞轮1min转动1800周，要对外做功900次，则燃气对活塞做的总功为：
W总=W×900=135J×900=121500J，
而t=1min=60s，所以汽油机的功率为：
P===2025W．
答：(1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力为2700N；
(2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功为135J；
(3)汽油机的功率为2025W．
3．（1）5.76×107J；（2）0.96kW；（3）6m/s．
【解析】
【详解】
(1)由题知,每1m2面积上每1s内接收到的太阳能是1.0×103J，
太阳能接收板的有效面积S=8m2，则2h车接收到的太阳能：E=1.0×103J×8×3600×2=5.76×107J；
(2)由题知，正常运行时，这种车将太阳能转化成机械能的效率可达12%，
因为η=×100%，所以2h车转化成的机械能：W机=η×E=12%×5.76×107J=6.912×106J；
车的功率：P===960W=0.96kW；
(3)车的总重力：G=mg=160kg×10N/kg=1600N，沿水平路面行驶时受到的阻力：f=G=×1600N=160N，由于车做匀速直线运动，故牵引力：F=f=160N，由P=Fv得匀速行驶的速度：
v===6m/s.
4．(1)
6.3×107J
(2)5.25kg
【解析】
【分析】
（1）知道水的质量、水的初温和末温，根据吸热公式计算水吸收的热量；
（2）求出了水吸收的热量，由题知Q吸=Q放，利用Q放=mq计算需要完全燃烧多少干木柴．
【详解】
(1)水吸收的热量：
Q吸=cm1△t=4.2×103J/(kg?℃)×250kg×(80℃?20℃)=6.3×107J，
(2)这些热量相当于完全燃烧m2千克干木柴放出的热量，
由Q吸=Q放=m2q可得：
m2==
=5.25kg.
答：(1)水吸收的热量是6.3×107J；
(2)这些能量相当于完全燃烧5.25kg干木柴放出的热量。
5．
(1)
2.5×105N(2)
5×105Pa
(3)
0.08kg
【解析】
【分析】
（1）先根据速度公式求出铲车在推土过程中的速度，然后根据P＝Fv求出牵引力，最后根据二力平衡的条件求出阻力；（2）先根据G＝mg求出铲车和土的总重力，水平面受到的压力等于其重力，然后根据P＝求出铲车对地面的压强；（3）先根据W＝Pt求出铲土机做的功，然后根据机械效率的变形公式求出柴油完全燃烧放出的热量，最后根据Q放＝mq求出柴油的质量．
【详解】
(1)铲车在推土过程中的速度：v＝＝0.6m/s；由P＝Fv可知,牵引力：F＝＝2.5×105N；因为铲车在铲土过程中受平衡力作用,因此牵引力和阻力是一对平衡力,即f＝F＝2.5×105N；(2)铲车和土的总重力：G总＝(8.5×103kg+1.5×103kg)×10N/kg＝105N；因为地面受到的压力等于铲车和土的总重力，所以在把土举起时，铲车对地面的压强：p＝＝5×105Pa；(3)铲土机做的功：W＝Pt＝150000W×5s＝7.5×105J；由η＝可知,Q放＝
＝2.2×106J；由Q放＝mq可得,m＝≈0.08kg.
答：(1)在推土过程中,铲车受到的阻力为2.5×105N；(2)在把土举起时,铲车对地面的压强是5×105Pa；(3)在这次推土、装土作业中，铲车发动机消耗的柴油为0.08kg.
6．(1)6.3×105J；(2)85℃
【详解】
(1)燃气完全燃烧放出的热量为
(2)水吸收的热量为
水升高的温度为
因为水的初始温度为15℃，温度升高90℃后大于100℃，在标准大气压下，水温最高为100℃，则水升高的温度为
答：(1)燃气完全燃烧放出的热量为6.3×105J；
(2)水升高的温度为85℃。
7．（1）6.3×107J
（2）2.04×108J
【详解】
(1)水的质量为：
水吸收的热量：
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg?℃）×200kg×（100℃-25℃）=6.3×107J；
(2)无烟煤的质量：m煤=6kg，这些无烟煤完全燃烧放出的热量：
Q放=m煤q=6kg×3.4×107J/kg=2.04×108J；
答：(1)锅炉内200kg的水吸收的热量是6.3×107J；
(2)6kg无烟煤完全燃烧放出的热量是2.04×108J。
8．(1)
1.68×1010
J；(2)
24000kg
【详解】
(1)根据题意知道，出水流量为100m3
/h，由知道，每小时流出水的质量是：
m=ρV=1.0×l03
kg/m3
×100m3
=1×l05
kg，
由知道，水放出的热量是：
Q水放
=cm水△t=4.2×l03
J/（kg?℃）×1×l05
kg×（90℃-50℃）=1.68×1010
J。
(2)
这些热量若用焦煤蒸汽锅炉供热，则
Q有用
=Q水放
=1.68×1010
J，
由知道，焦煤完全燃烧放出的热量是：
由Q放
=mq知道，需要焦煤的质量是：
一天可节约焦煤的质量是：
m总
=1000kg×24=24000kg
答：(1)若每小时流出的地热水温度降低50℃，所放出的热量是1.68×1010
J；
(2)
一天可以节约焦煤的质量是24000kg。
9．；；
【解析】
【详解】
(1)一个标准大气压下水的沸点为100℃，即需将水加热至100℃，水吸收的热量：
，
(2)3g酒精完全燃烧释放的热量：；
酒精灯烧水的热效率：；
(3)
若改用功率为200瓦的热得快加热到沸腾，至少要加热：
。
答案：
；；。
10．；；
2700km。
【解析】
【详解】
（1）完全燃烧5t燃油获得的能量：；
（2）由表中数据可知，飞机以的速度巡航时，所受阻力为，
飞机发动机的输出功率：；
（3）已知最大载油量为10t，则加满油时燃油完全燃烧放出的热量：
，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，
则有用功：，根据表格查出时的阻力为，则由可得飞机的最大航程：.
(
1
)
(
1
)