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

14.2
热机的效率
计算专项练习
1．已知煤气的热值为3.6×107J/m3，0.28m3的煤气完全燃烧放出的热量是多少？若这些热量的50%被温度为20℃，质量为30kg的水吸收，则水温升高多少？[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
2．现代家庭装修中浴室大多用燃气热水器提供热水，小芳家安装了燃气热水器。已知水进入热水器前的温度是10℃，洗澡时热水器输出热水的温度设定为40℃；水的密度ρ水=1.0×103kg/m3，水的比热容c水=4.2×103J/（kg?℃），如果小芳洗一次澡用热水0.05m3。求：
(1)所用热水的质量为多少？
(2)水从热水器中吸收多少热量？
(3)若天然气完全燃烧释放热量的70%被水吸收，需要消耗多少m3的天然气？（天然气的热值q=4×107J/m3，气体完全燃烧放出的热量的公式Q=qV，式中V表示燃烧气体的体积）
3．如图所示是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20m/s的速度在一段平直的公路上匀速行驶了3km时，消耗汽油0.4kg。假设汽油完全燃烧，汽油的热值为4.5×107J/kg，汽油机的效率为30%，那么在这段运动过程中，求：
(1)该汽车发动机做的有用功是多少？
(2)汽车行驶中受到的阻力多大？
4．某中学为学生供应开水，将200
kg的水从25℃加热到100℃，燃烧了6
kg的无烟煤。水的比热容是4.2×10
3J/（kg·℃），无烟煤的热值是3.5×l07J/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?
（3）
此锅炉的效率是多少
5．新能源电气混合公交车已经在我市“登陆”．公交车满载时总质量为8t，输出功率为72kW．（g取10N/kg，天然气的热值q=4×107J/m3）
（1）公交车在10min内行驶了9km求行驶的平均速度．
（2）公交车满载静止在水平地面上，对地面的压强是2×105Pa，求轮胎与地面接触的总面积．
（3）公交车匀速行驶10min，完全燃烧天然气2.7m3，求发动机的效率．
6．一款无人驾驶汽车在测试时以72km/h的速度，在平直的公路上匀速行驶了4.5km，消耗汽油1kg，汽油机的效率为30%，废气带走的能量占汽油完全燃烧放出的热量的42%，那么，在这段行驶过程中，(J/kg
)求：
(1)在1标准大气压下，假如这些废气带走的能量全部被质量50kg、温度为20的水吸收，水温能升高到多少摄氏度?
(2)汽车在上述路段行驶时，发动机的输出功率为多少kW?
7．我国新型气垫登陆船，该船满载后的总质量为160t。
(1)气垫船入水后，启动柴油发动机，通过向下喷气将船身匀速抬高1.075m，若整个过程中没有能量损失，则抬高一次需要消耗多少克的柴油？（柴油的热值q柴油＝4.3×l07J/kg）
(2)气垫船以10m/s的速度匀速直线运动时，向前的推力始终为7.2×104N，那么推力的功率为多少？
8．一辆汽车为某高速公路做通车测试．汽车以120km/h的速度匀速通过60km的水平路段，消耗汽油3kg，发动机的效率是30%．求：(g取10N/kg，汽油的热值q＝4.6×107J/kg)
(1)汽车行驶时间；
(2)汽油完全燃烧释放的热量；
(3)汽车牵引力做功的功率．
9．2020年1月，陕西迎来了新年的第一场雪。大雪后，芳芳同学看见铲雪车在公路上进行铲雪作业，如图所示。他用手机上网查阅到该型号铲雪车的额定功率是100kW，质量是4t。（g取10N/kg，q柴油＝4.0×107J/kg，ρ柴油＝0.8×103kg/m3）
(1)已知铲雪车以额定功率保持20km/h的速度在一段长5km的平直路面上铲雪，求这一过程中铲雪车所做的功和受到的阻力大小；
(2)该过程中铲雪车共消耗了10L柴油，则铲雪车的效率是多少？（结果保留到1%）
10．如今太阳能热水器已走进了千家万户，某家庭太阳能热水器某天内接收太阳能的总热量为2.52×107J，使质量为80kg、初温为20℃的水温度升高到50℃，求：
(1)已知干木柴的热值为q＝1.2×107J/kg，若由燃烧干木柴来提供2.52×107J的热量需要完全燃烧多少千克干木柴？
(2)这天该太阳能热水器中的水吸收的热量是多少？[水的比热容为c＝4.2×103J/（kg·℃）]
(3)该太阳能热水器的效率是多少？
(
2
)
(
1
)
参考答案
1．
【解析】
试题分析：
已知：煤气的热值为q=3.6×107J/m3，煤气的体积V=0.28m3，水的质量m=30kg，水的比热c=4.2×103J/（kg?℃）
求：煤气完全燃烧放出的热量Q放=？；水升高的温度△t=？
解：煤气完全燃烧放出的热量：
Q放=Vq=0.28m3×3.6×107J/m3=1.008×107J；
水吸收的热量：Q吸=ηQ放=50%×1.008×107J=5.04×106J，
∵Q=cm△t
∴水升高的温度：
△t===40℃．
2．(1)50kg；(2)6.3×106J；(3)0.225m3
【详解】
(1)所用热水的质量为
(2)水从热水器中吸收热量为
(3)天然气完全燃烧释放热量为
需要消耗的天然气为
答：(1)所用热水的质量为50kg；(2)水从热水器中吸收热量为6.3×106J；(3)需要消耗多少0.225m3的天然气。
3．(1)
5.4×106J；(2)
1800N
【详解】
解：(1)汽油完全燃烧放出的热量为
Q＝mq＝0.4kg×4.5×107J/kg＝1.8×107J
该汽车发动机做的有用功
W有用＝ηQ总＝30%×1.8×107J＝5.4×106J
(2)因为W＝Fs，所以发动机的牵引力为
F＝＝1800N
汽车匀速运动，受到的牵引力和阻力是平衡力，由二力平衡可知，阻力
f＝F＝1800N
答：(1)该汽车发动机做的有用功是5.4×106J；
(2)汽车行驶中受到的阻力为1800N。
4．（1）6.3×107J；（2）2.1×108J；（3）30%。
【详解】
(1)锅炉内200kg的水吸收的热量：
(2)6kg无烟煤完全燃烧放出的热量：
(3)此锅炉的效率：
答：(1)
锅炉内的水吸收的热量是6.3×107J；
(2)无烟煤完全燃烧放出的热量是2.1×108J；
(3)此锅炉的效率是30%。
5．（1）15m/s；（2）0.4m2；（3）40%
【详解】
（1）公交车行驶的平均速度：
v===54km/h；
（2）公交车满载时对地面的压力：
F=G=mg=8103kg10N/kg=8104N，
轮胎与地面接触的总面积：S===0.4m2；
（3）天然气燃烧放热：
Q放=Vq=2.7m34107J/m3=1.08108J，
公交车在10min内牵引力做功：
W=Pt=72103W10×60s=4.32×107J，
发动机的效率：===40．
6．(1)100；(2)
60kW
【详解】
(1)
1kg汽油完全燃烧放出的热量
水吸收的热量为
水升高的温度
1标准大气压下水的沸点是100，故温度为20的水吸收这些热量后，水温能升高到100C。
(2)汽油机的效率为30%，则汽油机对汽车做的有用功
J
汽车在平直的公路上匀速行驶时间
则汽车发动机的输出功率为
答：(1)在1标准大气压下，假如这些废气带走的能量全部被质量50kg、温度为20的水吸收，水温能升高到100；
(2)汽车在上述路段行驶时，发动机的输出功率为60kW。
7．（1）40g；（2）7.2×105W
【详解】
解：(1)气垫船满载时的总重
将船身抬高一次需要做的功
整个过程中没有能量损失，则柴油燃烧放出的热量
由得需要消耗的柴油质量
(2)推力的功率
答：(1)抬高一次需要消耗40g柴油；
(2)推力的功率为7.2×105W。
8．(1)0.5h；(2)1.38×108J；(3)2.3×104W
【详解】
(1)汽车通过这段路程所需的时间：
t＝＝0.5h；
(2)汽油完全燃烧释放的热量：
Q＝mq＝3kg×4.6×107J/kg＝1.38×108J；
(3)牵引力所做的功：
W＝ηQ＝30%×1.38×108J＝4.14×107J；
汽车牵引力做功的功率：
P＝＝2.3×104W．
答：(1)汽车行驶时间为0.5h．
(2)汽油完全燃烧释放的热量为1.38×108J；
(3)汽车牵引力做功的功率为2.3×104W．
9．(1)
9×107J；
1.8×104N；(2)28%
【详解】
(1)铲雪车行驶的速度
铲雪车在这一过程中所做的功
铲雪车受到的牵引力
铲雪车做匀速直线运动，牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等，阻力大小
(2)柴油的质量
柴油完全燃烧放出的热量
铲雪车的效率
答：(1)铲雪车做的功是，铲雪车受到的阻力是；
(2)该过程中，铲雪车的效率是28%。
10．(1)2.1kg；(2)
；(3)40%
【详解】
(1)
需要完全燃烧干木柴的质量是
(2)
水吸收的热量是
(3)
该太阳能热水器的效率是
答：(1)
需要完全燃烧干木柴的质量是；
(2)
水吸收的热量是；
(3)
该太阳能热水器的效率是。
(
2
)
(
1
)