人教版九年级物理第14章力热综合题之热机效率含答案

人教版九年级物理第14章力热综合题之热机效率含答案
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一、计算题（共9题）
1.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100m ，货车受到的阻力是车重的0.1倍，那么在此过程中：（g 取10N/kg ）
（1）该货车车牵引力是多少？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？
（1）解:因为汽车匀速运动，所以汽车牵引力与阻力是平衡力：
G 满载质量=G 满载货量+G 空车=
则F 牵引力=f 阻力=0.1 G 车满载= ；
所以牵引力所做的功W 牵引力=F 牵引力S =
（2）解:燃油完全燃烧放出的热量是：
100m 油耗为 0.001倍的百公里油耗：V 耗=0.02L
Q=mq=0.8×103kg/m 3×0.02×10-3 m 3×5×107J/kg=8×105
J
（3）解:热机效率. 2.一辆汽车为50km 长的新建大桥进行通车测试，如图所示。

汽车总质量2t ，以100km/h 的速度匀速通过大桥，受到的阻力是总重的0.09倍，全程消耗了5kg 的汽油。

g 取10N/kg ，求汽车通过大桥：求：
（1）牵引力所做的功；
（2）汽油机的效率（汽油的热值为4.8×107J/kg）
（1）解：汽车总质量m＝2t＝2×103kg，汽车的总重力G＝mg＝2×103kg×
10N/kg＝2×104N，汽车受到的阻力是总重的0.09倍，即f＝0.09G＝0.09×2×104N＝1.8×103N，因为匀速通过大桥，所以牵引力F＝f＝1.8×103N，牵引力所做的功W＝Fs＝1.8×103N×5×104m＝9×107J
（2）解：汽油完全燃烧放出的热量Q＝mq＝5kg×4.8×107J/kg＝2.4×108J，汽油机的效率η＝×100%＝×100% 37.5%。

3.一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动，其图象如图所示，在第10s时速度达到，通过的路程为120m。

求：
（1）在内汽车的平均速度；
（2）设汽车在行驶过程中所受阻力不变，大小为那么在内汽车发动机产生的牵引力所做的功是多少焦耳？
（3）若发动机的转化效率为，则内燃烧了多少千克汽油？已知汽油的热值大约为。

（1）解:根据题意知道，汽车在10s内通过的路程是120m，所以，由v=s/t知道，在0～10s内汽车的平均速度是：v=s/t=120m/10s=12m/s
（2）解:由图象知道，10～20s汽车做匀速直线运动，速度是v′=20m/s，
所以，在10～20s汽车通过的路程是：s′=v′t′=20m/s×（20-10）=200m；由平衡条件知道，此时车受到的牵引力等于阻力，即F=f=4000N，
所以，在10-20s内牵引力所做的功是：W=Fs=4000N×200m=8×105 J
（3）解:根据题意知道，发动机的转化效率是：η=80%，所以，由η=W/Q=W/mq 可知消耗汽油的质量是：m=W/ηq=8×105J/80%×5×107J/kg=0.02kg
4.某汽车测试过程中，在一段平直的公路上匀速行驶6km，受到阻力是3×
103N，消耗燃油1.5×10﹣3m3（燃油完全燃烧）．若燃油的密度为0.8×
103kg/m3，热值q=5×107J/kg，求：
（1）该专用车牵引力所做的功。

（2）该专用车的热机效率是多少？
（1）汽车做匀速直线运动，受到平衡力的作用，即牵引力等于阻力，故
F=f=3.0×103N行驶6km，即s=6km=6000m；牵引力做功为：
；
答：专用车牵引力所做的功为1.8×107J；
（2）燃油的质量为：；燃油完全燃烧放出的热量为：该专用车的热机效率为：
答：该专用车的热机效率是30%。

5.今年“五一”期间，爸爸开车带着鲁鲁去旅游．汽车（包括车上的人和物品）质量为1.6×103kg，汽车以90km/h的速度在平直公路上匀速行驶230km，所受的平均阻力是汽车总重的0.05倍，汽车发动机的效率为25%，汽油的热值是4.6×107J/kg（假设汽油完全燃烧）．
（1）汽车以90km/h的速度在平直公路上匀速行驶时，汽车发动机的牵引力是多少？
（2）汽车行驶230km牵引力做了多少功？
（3）汽车全程消耗汽油多少千克？
解：（1）汽车总重力：G=mg=1.6×103kg×10N/kg=1.6×104N，
汽车行驶时受到的阻力：f=0.05G=0.05×1.6×104N=800N，
∵汽车在平直公路上匀速行驶，∴汽车受到的牵引力和阻力是一对平衡力，
F=f=800N；
（2）汽车匀速行驶的距离s=230km=2.3×105m，
牵引力做功：W=Fs=800N×2.3×105m=1.84×108J；
（3）∵η=，∴Q放==7.36×108J，
∵Q放=mq，∴汽车全程消耗汽油的质量：m==16kg．
答：（1）汽车发动机的牵引力是800N；
（2）汽车行驶230km牵引力做了1.84×108J的功；
（3）汽车全程消耗汽油16kg．
6.一辆小轿车质量为1.8t，四个轮子与地面的总接触面积为1000cm2。

小轿车在水平路面上做匀速直线运动，2.5h行驶了225km，该车的发动机的额定功率为20kw，（g=10N/kg，q汽油=4.5×107J/kg）求：
（1）小轿车静止时对地面的压强；
（2）轿车在这次行驶过程中受到的牵引力；
（3）若汽油完全燃烧产生的热量的25﹪转化为车运动时的机械能，则这次行驶中要消耗多少kg的汽油？
（1）解:汽车静止时对路面的压力：
F=G=mg=1.8×103 kg×10N/kg=1.8×104 N，
汽车对地面压强：p=F/S=1.8×104N/1000×10−4m2=1.8×105 Pa
（2）解:根据公式P=W/t可得，汽车行驶过程牵引力所做的功：
W=Pt=20×103 W×2.5×3600s=1.8×108 J，
根据W=Fs可得：汽车牵引力F=W/s=1.8×108J/2.25×105m=800N
（3）解:t=2.5h=9×103 s，根据η=W/Q放可得，
放出的热量：Q放 =W/η=1.8×108J/25%=7.2×108 J，
根据Q=mq可得，需要汽油的质量：m=Q放/q汽油=7.2×108J/4.5×
107J/kg=16kg
7.地铁的开通大大缓解了城市公交运输的压力。

某学校实践活动小组的同学收集到某市地铁机车和公交车在甲、乙区间内运行的相关数据如下表。

问：
（1）甲、乙两地铁站相距2.4km，地铁运行一趟需要多少小时?
（2）地铁机车的效率是多少
（3）公交车每千米消耗燃油0.3kg，公交车热机的效率是多少?
（1）解：已知两地铁站的距离s=2.4km，地铁机车的平均速度v=60km/h，
根据可得，地铁运行时间
（2）解：地铁机车所做总功，
机车牵引力所做有用功，
所以地铁机车的效率是
（3）解：0.3kg燃油完全燃烧放出的热量
，
公交车每行驶千米牵引力所做的功
，
所以公交车热机的效率是
8.随着人们生活水平的提高，小汽车已经成为一种普遍的代步工具，王伟家新买了一辆小汽车．国庆节他带着家人前往黄山度假，在出发前到加油站加了20L的97#汽油，在一段平直的高速公路上，以25m/s的速度匀速行驶，汽车发动机的牵引力为1000N，汽油的密度为0.73×103kg/m3，汽油的热值为4.6×107J/kg．
（1）所加的汽油质量为多少千克？
（2）小汽车以25m/s的速度匀速行驶时，牵引力的功率是多少？
（3）若这次旅游全程往返200km，所加的汽油也刚好用完（假设汽油能完全燃饶），求这辆小汽车发动机的热效率（结果保留1位小数）．
（提示：小汽车发动机的热效率等于汽车牵引力做的功与汽油完全燃烧所放出热量的比值）．
【解答】解：（1）汽油体积V=20L=2×10﹣2m3，
由ρ=可得，所加的汽油质量m=ρV=0.73×103kg/m3×2×10﹣2m3=14.6kg；（2）牵引力的功率P==Fv=1000N×25m/s=25000W，
（3）牵引力做的功：W=Fs=1000N×2×105m=2×108J；
汽油完全燃烧放出的热量：Q放=mq=14.6kg×4.6×107J/kg=6.716×108J，
小汽车发动机的机械效率：
η=×100%=×100%≈29.8%．
答：（1）所加的汽油质量为14.6kg；
（2）小汽车以25m/s的速度匀速行驶时，牵引力的功率是25000W，
9.一辆车在平直的高速公路上匀速行驶1.8Km，此时轿车上的速度表显示为90Km/h，在此过程中，若轿车发动机的功率为40kW，消耗汽油0.25kg．问：（1）发动机所做有用功是多少？
（2）发动机的效率多大？（q汽油=4.6×107J/kg）
（1）解：轿车行驶的速度为v=90km/h=25m/s，
∴发动机的牵引力为，
牵引力做的有用功为W=Fs=1600N×1800m=2.88×106J；
答：发动机所做有用功是2.88×106J；
（2）解：柴油完全燃烧放出的热量为
Q放=mq=0.25kg×4.6×107J/kg=1.25×107J，
发动机的效率为．
答：发动机的效率为23.04%．。