中考物理一轮复习专题练习——力学_内能转化为机械能能效率_热机效率计算题专练(有答案)

1、中考物理一轮复习专题练习一一力学内能转化为机械能能效率热机效率 计算题专练(有答案)(柴油机、发动机、汽油机等)1 如下图为某型号收割机，它以柴油机做为动力装置。收割机收割麦子时匀速行驶X 10.一辆氢气动力试验汽车 10mi n内在平直路面上匀速行驶了 X 1(fm，消耗了 0.15kg 的氢气。此过程中汽车发动机产生的牵引力为X 103N (氢气的热值取X 108J/kg)。 那么：m,可将一粮箱装满。柴油的热值q柴油=4.41 X 10答案：(1) X 107J (2) X 107J ( 3) 57.1%J/kg,收割机匀速行驶过程中受 到的阻力为X 10(1) 氢气燃烧产生的热量； (

2、2) 汽车的牵引力做的功； (3) 汽车发动机的效率。N,收割机收割麦子时柴油机工作的效率为40%。3(1) 收割机将一粮箱装满所做的功；(2) 收割机将一粮箱装满的工作过程中需要消耗的柴油质量。答案： X 10答案: J 10 kg(1) 收割机匀速行驶，牵引力等于摩擦力，收割机将一粮箱装满所做的功W = FS= fs=X 104X 103m = 1.764X 108J (2)收割机将一粮箱装满的工作过程中做的总功W1.764 叭=40%10J,由Q = mq得，需要消耗的柴油质量m =8=10kg.W总 _4.4 10 Jq 4.41 107 J / kg解：(1)氢气的热值为X 108J

3、/kg，那么氢气燃烧产生的热量87Q qm 1.4 10 J/kg 0.15kg2.1 10 J(2) 汽车的牵引力做的功W=FsX 103N x X 104m= 1.2 107J(3) 汽车发动机的效率W1.2 107JQ2.1 107J57.1%2#3 如图为汽油机做功冲程的示意图假设某型号单缸四冲程汽油机的活塞冲程长度为，某种工作状态下做功冲程燃气的平均压力为 F=3 x 103N，活塞以1400次/分 钟作往复运动，汽油机往复运动两次，对外做功一次.求：(1) 汽油机在此工作状态下，对外做的一次功的大小;(2) 汽油机在此工作状态下，1min内做功的功率;(3)如果此工作状态下每分钟消

4、耗20g汽油，那么汽油机把内能转化为机械能的效率.(q汽油=4.6 x 107J/kg、不计摩擦，结果保存两位有效数字)答案：(1) 360J (2) 4200W (3) 27%(1) 汽油机对外做功一次所做的功：W1=FS=3 x 103N x 0.12m=360Jn1(2) 汽油机一分钟做的功：W=巴 W1= x 1400x 360J=252000J22汽油机做功的功率:P=W = 2520pt 60s=4200W(3) 燃料燃烧一分钟获得的内能：Q 放=mq=20 x 10-3kgx x 107J/kg=9.2 x 105J9汽油机把内能转化为机械能的效率：nWx 100%=252000

5、J59.2 10 JX 100% 27%.4 .一辆重1 X 104N的汽车在水平路面匀速运动，所受阻力为920N，汽车牵引力的功率为，其汽油发动机效率为 20% (汽油热值是X 10局部转化成机械能，再通过传动机构将动力传给车轮使汽车行驶。 发动机的效率是汽车 的经济性能指标之一.厂家提供的某汽车出厂的局部参数如下；试验数据：汽车在平J/kg).假设汽车运动100s,求:(1) 牵引力做了多少功？(2) 汽车通过的距离多长？(3) 发动机消耗汽油质量是多少？答案：(1)牵引力做了 X 10.目前，“节能减排已引起全球的关注。如何减少能耗，提高汽车发动机的效率越J的功；(2) 汽车通过的距离为

6、 1000m；(3) 发动机消耗汽油质量是0.1kg.(1) ： P= j,牵引力做的功为 W=Pt=9200W X X 105J；(2) v汽车在水平方向匀速直线运动，所以牵引力为F=f=920N ;/ W=Fs,汽车通过的距离为s=- =1000m .F 920N(3)：n=4.6 X 10来越受到人们的重视，大多数家用汽车的发动机均为汽油机， 它把汽油燃烧释放的内能J；Q q= m=4.6X1 住 J4. 6X1 07JAg.直公路上以80km/h的速度匀速行驶时，耗油量大约为 10L/100km，发动机输出功率为 46kW;那么该汽车行驶100km，发动机对汽车做的功是J。使用燃料：9

7、3#汽油热值为X 107J/kg，密度约为0.75g/cm3。请用以上参数推算出在测试条件下，该 汽车发动机的效率约为 另外武汉汽车保有量在迅速增长，消耗燃油量也就迅速增长。每辆汽车每年耗油，汽车内燃机的效率平均值取30%，如果能把内燃机效率提高1%,武汉城区汽车数量按160万辆来计算，每年可以节约多少吨燃油？答案：(1) 8J(2) 60%(3) 5.8 107t汽车内燃机的效率平均取值1 30%，如果能把内燃机效率提高1%,那么其效率为W有用.2 30% 1% 31% ；由叶 ，所以汽车所做有用功 W有用nqm ,qm肿2qm2 ,因为内燃机效率提高后有用功是相同的，所以每辆汽车有:1m1

8、因此m2一 -,那么每辆汽车每年节约燃油Am2nm mm2叶电21 im11 2 縈1-8t -058t，按照十亿计算全球汽车每年可以节约燃油：97n m总 AnrnAnn 1 100.058t5.8 10 t.总、6 小兵同学想知道一辆小汽车的实际效率是多少，他从驾驶员师傅处了解到，该汽车100km耗油约7kg,从书上查得汽油的热值 q=4.6 x 107J/kg ,他又测出在平直公路上，人用644N的水平拉力可使汽车匀速前进.(空气阻力不计)求：(4) 假设汽油充分燃烧，汽油燃烧放出的总能量转化成了哪几种形式的能？答案：(1)X 108J;( 2) X 107J；( 3) 20%;(1)

9、小汽车行驶 100km，消耗的总能量是：Q=mq=7kg x X 107j/kg=3.22 x 108J； (2)该小汽车匀速行驶 100km，做的有用功是 W= Fs=644N x 100X 103m=6.44 x 107J;( 3) 该小汽车的效率是 nW/Q=6.44 x 107X 108J=20%; (4)汽油燃烧的总能量转化为： 驱车前进的有用能量，克服机械摩擦的额外功的能量，机器吸收和蒸发到空气中的热量.7 .某建筑工地使用如下图装置搬运建筑材料.柴油机的效率是40%，柴油的热值是4x 107J/kg，用此装置将一块重为 3200N的建筑材料提升5m .历时4s,消耗的柴 油为4g

10、.(1) 4g柴油完全燃烧放出多少热量？柴油机的输出功率多大？(2) 提升这块建筑材料做的有用功是多少？整个装置的效率多大?(3) 请对该工地采用此装置施工的合理性进行评价.答案：(1) x 104W； ( 2) 10%；( 3)从使用方面评价：整个装置效率过低；能源利用率较低；从配置方面评价：功率不匹配；大马拉小车(1)柴油燃烧放出的热量:375mq 4 10 kg 4 10 J/kg 1.6 10 J柴油机的输出功率:540% 1.6 10 J4s1.6 104W(2)提升建筑材料做的有用功:4W有 Gh 3200N 5m 1.6 10 J整个装置的效率:100%1.6 104J51.6

11、10 J100%10%(3) 从使用方面评价：整个装置效率过低；能源利用率较低. 从配置方面评价：功率不匹配；大马拉小车.8.工厂为了测试汽车发动机的效率， 让汽车以72km/h的平均速度行驶了 140km,用去 汽油20升，查资料得：汽油的密度为 x 103kg/m3,热值为x 107J/kg，发动机的功 率为23kW。求：(1) 汽车行驶的时间;(2) 消耗的汽油的质量；(3) 汽车发动机的效率。答案：(1) 7000s (2) 14kg; (3) 25%(1) 汽车行驶的速度 v=72km/h=20m/ss 140000m.汽车仃驶时间t=7000sv 20m / s汽车行驶时间为 70

12、00s(2) 消耗的汽油的质量 m= p/=X 103kg/m 3 20X 10- 3m3=14kg消耗的汽油的质量14kg。汽油完全燃烧放出的热量Q放=mq X 107J/kg=6.44 x 108J发动机对汽车做的功 W= Pt=23 x 103Wx x 108JW1 61 108 J汽车发动机的效率=J =25%Q 放6.44 108J汽车发动机的效率为 25%。9 .一台四冲程汽油机，活塞面积是 50 cm2, 一个冲程中活塞运动的距离是 25 cm,做功 冲程燃气产生的平均压强为 8 x 105 Pa,假设飞轮的转速是 2 000 r/min ,汽油机效率为30%, 求：(1) 做功

13、冲程中，燃气对活塞的平均压力是多少？(2) 做功冲程中，平均压力做多少功？汽油机在1小时内要消耗多少汽油？(汽油的热值为X 107 J/kg)答案：(1) 4 000 N; (2) 1 000 J; (3)4.35 kg(1)燃气产生的压强为 p = 8 x 105Pa,活塞面积S= 50cm2. = 50x 10-4m2,燃气对活塞的 平均压力为：F = pS.= 8x 105Pax 50x 10-4m2.= 4000N;( 2)做功冲程中，平均压力做 功： w = Fs= 4000N x 0.25m.= 1000J ( 3)因飞轮的转速是 2000r/min，即飞轮 1min 转2000r

14、,对外做功1000次，所以1小时内汽油机对外做功60x 1000 = 60000次，汽油?机子在1小时内做的总功：W总.=60000X 1000J= 6x 107J,由耳=莎可得，汽油完全燃?放烧放出的总能量：Q放=匚? = 30 ?= 2 x 10J 由Q放.=mq得，消耗汽油的质量： m = f? = 46鳥；?。10发动机的效率是汽车经济性能的重要指标。假设某品牌汽车在平直公路上以25m/s的速度匀速行驶105m，汽车克服阻力做功的功率为2X 104W，耗油量为8kg.(汽油的热值为 q=4.0 x 107J/kg )求：(1) 这些汽油完全燃烧后释放的热量；(2) 汽车克服阻力做的功；

15、(3) 该汽车发动机的效率.答案： (1) X 108J(2) 8X 107J(3) 25%(1)8kg汽油完全燃烧后释放的热量：汽车运动的时间，据 v=-可知:t汽车克服阻力做的功，即有用功为：Q=mq=4.0 x 107J/ kgx 8kg=3.2 x 10J5.s 10 m t=4000sv 25m /sW有用= Pt=2 x 1(fWx 4000s=8X 107J(3)汽车发动机的效率是:W有用8 107J3.2 108J=25%11. 一台单缸四冲程汽油机在一个工作循环中的平均功率是千瓦，该汽油机每分钟需燃烧汽油50克，问该汽油机的效率是多大？(汽油的燃烧值是x 107焦/千克)答案

16、：约%每分钟汽油机做的功：W= Pt=8.64 x 103Wx 60s=5.184 x 105J,完全燃烧汽油 50克释放的热量：Q= mq=50 x 10 3kgx x 107j kg=2.3 x 106J,汽油机的效率:?5.184 x 10?n-= 2.3 x 10?22.5%.12.我国自主研制的新一代战斗机，它最大起飞质量为37t，最大飞行高度达 20000m,最大航行速度达见卜表：倍声速(合3060km/h )，飞机航行时所受阻力的大小与速度的关系速度 v/(m/s)100200300400500阻力 f/( x 104 N)该飞机发动机的热效率和推进效率都较高，所谓热效率是指发动

17、机获得的机械能W机械与燃料完全燃烧产生的内能Q放之比，而推进效率是指发动机传递给飞机的推进功(推力所做的功W推力)与其获得的机械能之比，飞机使用的航空燃油的热值为5X107J/kg .假设该机以巡航速度 500m/s水平飞行的过程中耗油 5t.求：(1)飞机发动机完全燃烧这些燃油获得内能；(2)飞机发动机推力的功率；(3) 如该发动机此时的热效率为40%，那么此过程中发动机的推进效率？答案：X 1011X 107W%(1)燃油完全燃烧放出的热量：Q = mq= 5X 103kgx 5x 107kg= X 10J (2)由表中数据可知 速度为500m/s时,受到的阻力为x 104N ;牵引力和阻

18、力是一对平衡力，大小 相等的；那么飞机发动机的输出功率P= Fv= fv= X 104Nx 500m/ s= X 107W, (3)发动机所做的功为：Q= Qn= X 1011JX 40%= 1x 10J 该飞机的有用功为：W= Pt=X 107Wx 1800s= X 1010J；那么效率为：n =一 = 67.5%.?1 x 10 1 ?13.南极冰面上，科考队用拖拉机借助钢索水平牵引装有货物的轻质木箱来运输货物。该拖拉机发动机的热效率和推进效率都较高，所谓热效率是指发动机获得的机械能W机械与燃料完全燃烧产生的内能Q放之比，而推进效率是指发动机传递给拖拉机的牵引功(牵引力所做的功 W牵引)与其获得的机械能之比。某次运输过程中该拖拉机牵引装有 货物的木箱在水平冰面上以10m/s的速度匀速直线行驶 10km,消耗柴油1kg,牵引木箱做功的功率为 9kW.( q柴油 =4.5 x 107J/kg)求该过程中:(1) 木箱受到地面的滑动摩擦力多大？(2) 牵引力做功多少焦耳？(3) 假设该发动机的热效率为 40%，那么此过程中发动机的推进效率?答案：(1)900N ；(2) 9x 106J;( 3) 50%。WFsP 9000W(1)由 PFv可得，木箱受到的牵引力：F-900N ；ttv 10m/s木箱随拖拉机匀速运动时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一