人教版物理九年级第十四章内能的应用综合复习教案

第十四章 内能的应用【知识点一】：基础知识巩固1、关于热值的概念，下列说法中正确的是（ ）A任何物体都有热值 B燃料燃烧时才有热值C燃料的热值与燃料是否完全燃烧无关 D燃烧时放出热量多的燃料热值大【答案】：C2、关于热机的效率，下述正确的是（ ）A热机的效率有可能等于1 B热机的效率一定小于1C热机的效率越高，其损失的能量越多 D热机的效率越高，对环境的影响越大【答案】：B3、火箭采用液态氢做燃料，火箭点火后，高温高压的燃气迅速膨胀向外喷出，燃气的温度下降，火箭则获得推力快速上升，并达到一定的速度。下列关于火箭的说法中不正确的是（ ） A. 无论如何改进，火箭的热机效率也不可能达到100% B. 采用液态氢做燃料，污染较小 C. 采用液态氢做燃料，是因为氢气的热值很大 D. 燃气的内能全部转化为箭身的机械能【答案】：D【知识点二】：热平衡问题1、将质量为75.4kg、温度为45的热水与温度为10的冷水混合，若混合后水的温度为32。不计热损失，求需冷水的质量。【答案】：2、一大杯冷水的温度为t1，一小杯热水的温度为t2，将他们混合后的温度为t 。那么，下列四个关系中，哪个是正确的？（ ）A.B.C.D.【答案】：【知识点三】：热机效率1、某中学为学生供应开水用锅炉将200kg水从25加热到100，燃烧了6 kg的无烟煤。试求：（1）锅炉内的200kg水吸收的热量是多少J？（2）6 kg的无烟煤完全燃烧放出的热量是多少J？（无烟煤的热值q=3.4107J/kg）（3）此锅炉的效率是多少【答案】：2、把质量为20kg、温度为25的水加热到60，需要多少热量？若用热值为4.2107J/kg的液化石油气作燃料，且液化石油气完全燃烧放出的热量有70被水吸收，问需要完全燃烧多少kg的液化石油气？【答案】：3、某中学锅炉房每天要将3t水从20加热到100。问：(1) 这些水要吸收热量为多少？(2)西气东输实现后，可用天然气作为燃料来烧水，设天然气完全燃烧释放热量的75%被水吸收，学校每天因烧水要消耗天然气的体积是多少m3？（天然气的热值q=8.4107J/m3）【答案】：【知识点四】汽车的热效率1一辆汽车，发动机的输出功率是29.4kW，热机效率为20，它带有16kg汽油，如果车速60km/h，它能行驶多远？（汽油的热值为4.6107J/kg） 【答案】：2、一辆汽车的发动机输出功率为66150w，每小时耗柴油14kg，计算发动机的效率（柴油的燃烧值为4.3107J/kg）【答案】：3、提高热机效率是“节能减排”的一个重要途径如果汽油机的效率从1=30%提高到2=36%，那么一辆轿车在汽油机效率为30%时，消耗一定质量汽油，能够在平直道路上匀速行驶10km；当效率变为36%后，在相同道路情况下，以相同速度匀速行驶，并消耗相同质量汽油的情况下，能够行驶多少千米？【答案】：根据题意得：1=，则W1=Q1F10km=mq30%，2=，则W2=Q2FS2=mq36%，由于式和式中的F、m、q都相同，所以用可得：=，解得：S2=12km4、“五一”期间，爸爸开车带着李兵从绵阳市区出发参观“乐山大佛”景点，汽车(包括车上的人和物品)质量为1.8103kg，车轮与地面的总接触面积为0.09m2，当汽车以90km/h的速度在平直路面上匀速行驶时，汽车发动机牵引力为1000N，效率为30，汽油的热值为46107 Jkg(假设汽油完全燃烧，g取10Nkg)求：（1）汽车静止时对路面的压强；（2）汽车以90km/h的速度匀速行驶时，牵引力的功率；（3）若汽车按照这种方式行驶，这次旅行全程往返250km，牵引力做的功是多少？李兵应该提醒爸爸至少要加汽油多少kg？【答案】：（1）汽车静止时对地面的压力为F=G=mg=1.8103kg10Nkg=1.8104N，汽车静止时对地面的压强为2105Pa。（2）汽车以90km/h的速度匀速行驶时，牵引力的功率P=Fv=1000N25m/s=2.5104W。（3）全程往返约250km牵引力所做的功W=Fs=1000N2.5105m=2.5108J，由得，全程往返约250km需要汽油的质量为：【知识点五】：太阳能的热效率1、简易太阳能热水器的受光面积1 .4m2,内装80kg水，太阳每分钟辐射到1m2面积上的热量是8104J,如果60的热量被水吸收,问:20的水晒3h后水温升高到多少摄氏度？（水的比热容是4.2103J/(kg)）【答案】：2、随着低碳理念的普及，学校科技小组的同学拟设计一种以太阳能电池驱动的汽车通过查阅资料得知：四川地区太阳光垂直照射时，每平方米太阳能电池板最大可提供150W的电功率拟设计的太阳能汽车质量是500kg，它在平直路面上最快每秒可行驶15m，行驶过程中所受的平均阻力是车重的0.02倍该汽车的驱动电机能够将90%的电功率转化为牵引汽车前进的机械功率若该车在平直路面上以最高速度行驶，试通过计算回答下列问题（g取10N/kg）：（1）驱动电机提供的推力是多少牛？（2）驱动电机提供的机械功率是多少瓦？（3）该车的太阳能电池板面积约为多大？（计算结果小数点后保留一位数字）【答案】：（1）驱动电机提供的推力F=f=0.02G=0.02mg=0.02500kg10N/kg=100N（2）驱动电机提供的机械功率是P=Fv=100N15m/s=1500W（3）电功率转化率=90%，所以该车的太阳能电池板面积约为S11.1m2【知识点六】：内燃机的实际应用1、如下图所示为四缸发动机工作原理：内燃机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气工作。（1）有一台四缸发动机，其主要技术指标如左表所示。其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（既冲程长）。转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数。该发动机在1 s内做功J，单缸排量V =L。在每个做功冲程里，发动机做功W =J。（2）在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为W = p V，式中 p表示燃气对活塞的压强，则 p=Pa。（3）右图为发动机在做功冲程中的示意图。下面给出了公式W = p V的证明，请将推导过程补充完整（要求各表达式均用S、l或p表示）：设活塞的面积为 S，冲程长为 l，燃气对活塞的压强为 p，则燃气对活塞的压力F=，燃气对活塞所做的功W=，又根据数学知识可知发动机的单缸排量V= S l ，故 W= p V。【答案】：（1）1.2105J、0.5、600、（2）1.2106、（3）p S、pSl试题分析：由题意可知发动机的功率为1.2106W，1s内做的功为1.2106J。发动机四缸排量为2L，单缸的排量为0.5L。它的转速为6000r/min，每秒转100圈，由于发动机有四缸，每半圈做一次功，每秒内做功200次，则一个做功冲程做的功为600J。根据汽缸一次做功及单缸的容积代入W = p V中，。公式W = p V的推导过程：燃气对活塞的压力燃气对活塞所做的功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压强为9.0lO5Pa，飞轮lmin转动1800周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），若1min消耗汽油0.01L汽油的密度=0.8103kg/m3；汽油的热值为4.6l07J/kg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 （4）该汽油机的效率【答案】：3、AMP型柴油机汽缸直径为90mm，活塞冲程是100mm，做功冲程中燃气的平均压强为69.3N/cm2。(l)求做功冲程中燃气所做的功；(2) 如果曲轴每分钟转2019圈，求此柴油机的功率【答案】：【知识点七】：提升训练1、从2019年开始，我国就参与了国际科研合作项目国际热核聚变实验堆联合实施协定，研究可控核聚变技术。该技术可用氢的同位素氘和氚聚合发生核聚变释放能量，并不会产生放射性污染，如图甲所示。而氘可以从海水中提取，从1L的海水中提取的氘参与核聚变反应放出的能量相当于300L优质汽油完全燃烧放出的热量。若这些核能用来发电的效率可以达到50%，所产生的电能可供如图乙所示的电力机车牵引功率为4800kW的“和谐号”电力动车组以252km/h的运营速度匀速行驶多少km？（计算结果保留一位小数）（汽油密度：0.71103kg/m3；汽油热值：4.6107J/kg）【答案】：先计算出300L优质汽油完全燃烧放出的热量，再计算出其转化的电能，已知电能和电力机车牵引功率可计算出行驶时间，最后根据公式s=v t计算出行驶路程。由由=mV 可得汽油质量：m汽油=汽油V汽油=0.71103 kg/m330010-3 m3=213 kg，汽油完全燃烧放出热量：Q=qm汽油=4.6107J/kg213 kg=9.798109 J，产生的电能：W=50%Q=4.899109 J。由P=W/ t 可得产生的电能可供动车组行驶时间：t=W/ P=4.899109 J/4.8106 W1020.6s，动车组行驶速度：v=252 km/h=70m/s，由v=st 可得，动车组行驶路程：s=v t=70m/s1020.6s=71442m71.4km。2、肥胖是人类健康的大敌，跳绳是减肥的方法之一。某人的质量为80kg，跳起时重心升高的平均高度约为5厘米。在晨练中，他在10分钟内跳了800次，（每千克脂肪提供的能量是J，可用表示，g=10N/kg）请问在10分钟时间内：（1）人克服重力所做的功是多少？（2）人克服重力做功的平均功率是多少？（3） 假如人克服重力做功而消耗的能量只由脂肪提供，在理论上可以消耗多少脂肪？ 【答案】：7、解析：（1）人的重力：G=mg=80kg10N/kg=800N，人克服重力做的总功：W=nGh=800800N0.05m=32019J。 （2）人做功的平均功率：P=53.3W。（3）由题知，人克服重力做功而消耗的能量只由脂肪提供，即：Q=W=32019J，理论上消耗脂肪质量：m=0.002kg3、近年来，我国部分省份开始推广使用乙醇汽油，乙醇汽油是由10%体积的乙醇与90%体积的汽油混合而成已知乙醇的热值为2.4107J/L，汽油的热值为3.3107J/L设混合后总体积不变，请计算乙醇汽油的热值为多少？（解答要求：写出依据的主要公式，有数据代入，答案中必须明确写出数值和单位）【答案】：4、液化石油气，（LiquefiedPetroleumGas，简称LPG），石油产品之一，为无色气体或黄棕色油状液体，是丙烷和丁烷的混合物，通常伴有少量的丙烯和丁烯。一种强烈的气味剂乙硫醇被加入液化石油气，这样石油气的泄漏会很容易被发觉。液化石油气主要用作石油化工原料，用于烃类裂解制乙烯或蒸气转化制合成气，可作为工业、民用、内燃机燃料。液化石油气在1910年由沃尔特史内林博士首次生产出来，1912年出现了第一个商业产品。