九年级物理-内能利用-计算专题-普通用卷

1、九年级物理内能利用计算专题一、计算题本大题共13小题，共104.0分1. 如下图某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞面积为S，一个冲程中活塞在汽缸中移动的距离是L，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为P，t时间内曲轴转动N圈、消耗汽油的质量为m，根据所学知识可知，曲轴转两周做一次.汽油的热值为q不考虑大气压对计算的影响，不计摩擦损失.(温馨提示：所求的物理量用题中字母表示 )求满负荷工作时(1)这种汽油机做功冲程中燃气对活塞的平均压力(2)t时间内汽油机做的功(3)这种汽油机把内能转化为机械能的效率2. 晓欣同学看到一些小汽车的尾部都标有“0.8、“1.6、“1.8或“2.0等字样，他上网查

2、询得知这是汽车发动机“排气量的数值.所谓排气量就是发动机气缸的工作容积，是指所有气缸内活塞从下止点到达上止点所扫过的容积之和.一般情况下发动机的“排气量越大，功率越大.汽车发动机每一个工作循环要经历四个冲程，带动曲轴转动2周.现有一辆小轿车发动机排气量为1.8L，最大功率为74kw，当该发动机以最大功率工作时，曲轴的转速为5200r/min.汽油机工作时的最正确空燃比(即空气和燃油的质量比)为14：1，压缩比是10(即气缸总容积与燃烧室容积的比值)，假设发动机在最大功率时汽油和空气的混合密度为1.35kg/m3，汽油的热值为4.6×107J/kg、密度为0.71×103kg

3、/m3.请计算：(1)这台发动机在最大功率时1min内发动机做的有用功(2)1min内发动机吸气冲程的次数(3)1min内发动机消耗汽油的质量(4)这台发动机在最大功率时的热机效率3. 如下图，是小华和同学们利用酒精灯加热试管中的水，直至将塞在试管口的塞子冲出的实验示意图.根据下表提供的数据，解答以下问题(如需计算，那么计算结果保存至小数点后一位)(1)如果在实验中完全燃烧了7g的酒精，那么这些酒精放出的热量是多少？(酒精的热值是3.0×107J/kg) (2)上一问中酒精放出的热量假设有40%用来加热水，能将质量为多少质量的水在一标准大气压下从20加热到沸腾？4. 如下图为一款内燃

4、机的汽缸结构图，活塞的面积为S，在做功冲程中燃气的平均压强为P，做程冲程中活塞移动的距离为L，内燃机每分钟消耗的燃油质量为m，燃料的热值为q，飞轮每分钟转动N周.(以上各物理量均采用国际单位中的主单位，以下计算结果均用题目中的量表示)求：(1)做功冲程中活塞受到的压力；(2)做功冲程中燃气对活塞所做的功；(3)每分钟燃料完全燃烧放出的热量；(4)内燃机的机械效率5. 可燃冰是一种新型能源，它是水和天然气在高压低温情况下形成的类冰状结晶物质，主要成分是甲烷，其开采是世界难题，据中央电视台2021年5月18日报道，我国可燃冰已试采成功，技术处于世界领先，用燃气锅炉烧水时，把质量为500kg，初温为

5、20的水加热到100，共燃烧了12m3天然气，水的比热容c水=4.2×103J/(kg)，天然气的热值q=4.2×107J/m3，可燃冰的热值为同体积天然气的160倍，求：(1)水吸收的热量；(2)燃气锅炉烧水时的效率；(3)假设换用可燃冰，应使用多少m3可燃冰6. 小彤家使用的是瓶装液化气，每瓶中装入的液化气质量为21kg.(液化气的热值取5×107J/kg.) (1)21kg的液化气完全燃烧，释放的热量是多少？(2)假设整瓶液化气完全燃烧释放热量的60%被利用，那么散失的热量是多少？(3)小彤想节约能源、降低能耗，假设将上述散失的热量全部利用起来，可以把多少千

6、克温度为20的水加热到100？7. 某同学在研究“沙子和水谁的吸热本领大时，选用了两只完全相同的酒精灯用完全相同的方式分别给质量都是200g的沙子和水加热.他绘制出沙子与水的温度随加热时间变化的图象分别如图a、图b所示.酒精的热值q=3.0×107J/kg，加热时酒精灯平均每分钟消耗2.8g酒精.水的比热容c水=4.2×103J/(kg)，求：(1)加热2min时间内水吸收的热量Q吸水；(2)这2min时间内酒精灯的加热效率；(3)沙子的比热容c沙8. 某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10kg的水加热，在6min内完全燃烧了2kg的煤，同时他们绘制了如下图的加热过程中水温随时

7、间变化的图象.水的比热容为4.2×103 J/(kg)，煤的热值约为3×107 J/kg求：(1)煤完全燃烧产生的热量；(2)经过6min时间加热，水所吸收的热量；(3)煤炉烧水时的热效率9. 现代社会，“变废为宝已成为节约能源的重要途径，例如“填埋和“燃烧垃圾都可发电，这样既处理了垃圾，又起到了节能减排的效果.经研究说明每燃烧1t垃圾可发电8.1×108J.请同学们计算一下1t垃圾发电产生的这些能量(1)相当于完全燃烧多少kg的汽油放出的热量？(汽油的热值q=3×107J/kg) (2)可使效率为30%的汽车匀速前进多少km？(汽车

8、匀速前进受到的摩擦力f=648N) (3)如果这些能量全部被水吸收，可将多少kg50的水烧开？c水=4.2×103J/(kg)，在一个标准大气压下；结果保存整数10. 鄂尔多斯市向“大气污染宣战研究说明：“PM2.5来源中，机动车的排放占比拟大，保护环境人人有责，小明家相应我市改善空气质量的号召，准备将家里的小轿车进行了油改气(燃烧汽油改为燃烧天然气).小明查找资料发现天然气发动机的效率为40%.如表是小明家该品牌轿车的测试报告如表： 车型测试道路测试距离测试速度整车质量消耗汽油受到的阻力某品牌轿车标准水平国道100km80km/h匀速行驶1000kg10L整车重的0.08倍汽油的密

9、度=0.71×103kg/m3，热值q=4.6×107J/kg，g=10N/kg，请你帮小兵解答小轿车在满足测试条件时的以下问题(1)该轿车行驶100km，消耗的总能量是多少？(2)该轿车行驶100km，做的有用功是多少？(3)从该轿车的效率看你建议小明家是否进行油改气？11. 液化石油气的热值高达4.6×107J/kg，一些不法商贩为谋取暴利，常将液化石油气与价格低廉、热值仅为2.9×107J/kg的二甲醚混合装入钢瓶内销售给客户.常州市质监局对某液化石油气站销售的瓶装燃气进行检测：将质量为100kg、初始温度为31的水装入容器内，用高效炉灶燃烧瓶内燃

10、气加热容器中的水直至100恰好沸腾，瓶内燃气消耗了0.84kg.通过高效炉灶，水能吸收燃气完全燃烧释放热量的75%.水的比热容为c水=4.2×103J/(kg)，问：(1)瓶内燃气的热值是多少？(2)该液化石油气站销售的瓶装液化石油气有无掺混二甲醚？12. 如下图，是最新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72km/h的速度在一段平直的公路上匀速行驶了8km时，消耗汽油1.5L.假设燃油完全燃烧，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)该汽车的输出功率为多少？(：汽油的密

11、度为0.8×103kg/m3，汽油的热值为4.5×107J/kg)13. 如下图，是最新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72km/h的速度在一段平直的公路上匀速行驶了8km时，消耗汽油1.5L.假设燃油完全燃烧，汽油机的效率为30%，(：汽油的密度为0.8×103kg/m3，汽油的热值为4.5×107J/kg)，那么，在这段运动过程中：(1)该汽车发动机做的有用功是多少？汽车受到的阻力多大？(2)该汽车的输出功率为多少？答案和解析【答案】1. 解：(1)燃气对活塞的平均压力为：F=pS(2

12、)t时间内曲轴转动N圈，飞轮每转两圈对外做功一次，所以飞轮转动N周，要对外做功N2次，做一次功W=FL=pSL；t时间内燃气对活塞做的总功为：W总=N2×W=N2×FL=N2pSL(3)消耗汽油的质量为m，汽油的热值为q，那么释放的总能量Q=mq，汽油机把内能转化为机械能的效率=W总Q×100%=N2pSLmq×100%=NpSL2mq×100%答：(1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力为pS(2)t时间内燃气对活塞做的总功为N2pSL(3)汽油机的效率为NpSL2mq×100%2. 解：(1)1min内做的有用功：W=Pt=7.4&#

13、215;104W×60s=4.44×106J；(2)发动机以最大功率工作时，曲轴的转速为5200r/min，每分钟完成工作循环：2×5200=10400，故完成吸气冲程10400个；(3)燃气的质量：m=V=1.35kg/m3×1.8×10-3m3=2.43×10-3kg，因为空燃比是14：1，所以燃油的质量是整个质量的115，做一次功消耗的汽油质量：2.43×10-3kg×115=1.62×10-4kg，1min消耗汽油质量：m总=10400×1.62×10-4kg=1.6848kg

14、；(4)1min内汽油燃烧释放的热量：Q=mq=1.6848kg×4.6×107J/kg=7.75×107J，发动机的效率：=WQ×100%=4.44×106J7.75×107J×100%5.7%答：(1)1min内做的有用功为4.44×106J；(2)1min内发动机吸气冲程10400次；(3)1min内发动机消耗汽油的质量是1.6848kg；(4)发动机的效率是5.7%3. 解：(1)完全燃烧7g的酒精放出热量为：Q放=qm=7×10-3kg×3.0×107J/kg=2.1

15、5;105J；(2)水吸收的热量为：Q吸=40%Q放=40%×2.1×105J=8.4×104J；根据Q吸=cm(t-t0)可知，水的质量为：m=Q吸c(t-t0)=8.4×104J4.2×103J/(kg)×(100-20)=0.25kg答：(1)这些酒精放出的热量是2.1×105J；(2)这些热量可以将0.25kg的水在一标准大气压下从20加热到沸腾4. 解：(1)根据p=FS可知，做功冲程中活塞受到的压力：F=pS；(2)做程冲程中活塞移动的距离为L，所以做功冲程燃气对活塞做的功为：W=FL=pSL；(3)内燃机每分钟

16、消耗的燃油质量为m，所以每分钟燃料完全燃烧放出的热量为：Q=qm；(4)汽油机的效率为：=WQ=N2pSLqm=NpSL2qm答：(1)做功冲程中活塞受到的压力为pS；(2)做功冲程中燃气对活塞所做的功为pSL；(3)每分钟燃料完全燃烧放出的热量为qm；(4)内燃机的机械效率NpSL2qm5. 解：(1)水吸收的热量：Q吸=cmt=4.2×103J/(kg)×500kg×(100-20)=1.68×108J；(2)天然气完全燃烧放出的热量：Q放=Vq天然气=12m3×4.2×107J/m3=5.04×108J；燃气锅炉烧水时

17、的效率：=Q吸Q放×100%=1.68×108J5.04×108J×100%33.3%；(3)可燃冰的热值为同体积天然气的160倍，那么可燃冰的热值：q可燃冰=160q天然气=160×4.2×107J/m3=6.72×109J/m3，假设换用可燃冰燃烧放出相同的热量，应使用可燃冰的体积：V可燃冰=Q放q可燃冰=5.04×108J6.72×109J/m3=0.075m3答：(1)水吸收的热量为1.68×108J；(2)燃气锅炉烧水时的效率为33.3%；(3)假设换用可燃冰，应使用0.075m3可燃

18、冰6. 解：(1)21kg液化气完全燃烧释放热量：Q放=mq=21kg×5×107J/kg=1.05×109J；(2)整瓶液化气完全燃烧释放热量的60%被利用，那么散失的热量应该占液化气完全燃烧释放热量的40%，散失的热量为：Q散失=Q放×40%=1.05×108J×40%=4.2×108J；(3)由题知，Q散失=Q吸=c水m水(t-t0)可知，水的质量：m水=Q散失c水(t-t0)=4.2×108J4.2×103J/(kgC)×(100C-20C)=1250kg答：(1)21kg的液化气完全燃

19、烧，释放的热量是1.05×109J；(2)散失的热量是4.2×108J；(3)散失的热量可以把1250kg温度为20的水加热到1007. 解：(1)沙子和水的质量相等，吸收相同热量时，因沙子的比热容比水小，由t=Qcm可知，沙子的温度升高得多，所以图a表示的是沙子吸热升温的过程，图b表示的是水吸热升温的过程由图b可知，加热2min水温度升高t水=70-20=50，那么加热2min时间内水吸收的热量：Q水吸=c水m水t水=4.2×103J/(kg)×0.2kg×(70-20)=4.2×104J；(2)因为酒精灯平均每分钟消耗2.8g酒精

20、，加热2min时间内消耗酒精的质量：m=2.8g/min×2min=5.6g=5.6×10-3kg，那么酒精完全燃烧放出的热量：Q放=mq=5.6×10-3kg×3.0×107J/kg=1.68×105J. 酒精灯的加热效率：=Q水吸Q放×100%=4.2×104J1.68×105J×100%=25%；(3)因为两酒精灯完全相同、加热方式也相同，所以相同时间内酒精灯燃烧放出相同的热量，那么在2min的时间内，沙子吸收的热量：Q沙吸=Q水吸=4.2×104J，由图a可知加热2min，沙子

21、的温度从20上升到250，t沙=250-20=230，m沙=200g=0.2kg由Q吸=cmt可得，沙子的比热容：c沙=Q沙吸m沙t沙=4.2×104J0.2kg×230C0.91×103J/(kg)答：(1)加热2min时间内水吸收的热量为4.2×104J；(2)这2min时间内酒精灯的加热效率为25%；(3)沙子的比热容为0.91×103J/(kg)8. 解：(1)煤完全燃烧产生的热量：Q放=mq=2kg×3×107J/kg=6×107J；(2)由图知，经过6min时间加热，水升高的温度值t=80-20=60，

22、水所吸收的热量：Q吸=cmt=4.2×103J/(kg)×10kg×60=2.52×106J；(3)煤炉烧水时的热效率：=Q吸Q放=2.52×106J6×107J×100%=4.2%答：(1)煤完全燃烧产生的热量为6×107J；(2)经过6min时间加热，水所吸收的热量为2.52×106J；(3)煤炉烧水时的热效率为4.2%9. 解：(1)由题知，汽油完全燃烧放出的热量：Q放=W电=8.1×108J，由Q放=mq可得，汽油的质量：m=Q放q=8.1×108J3×107J/kg

23、=27kg；(2)汽车匀速前进，F=f=648N，由题知，牵引力所做的功：W=30%×Q放=30%×8.1×108J=2.43×108J，由W=Fs可得，汽车匀速前进的距离：s=WF=2.43×108J648N=375000m=375km；(3)由题知，垃圾燃烧产生的能量全部被水吸收，即Q吸=Q放=8.1×108J，由Q吸=cm水(t-t0)可得，烧开水的质量：m水=Q吸c(t-t0)=8.1×108J4.2×103J/(kgC)×(100C-50C)3.86×103kg答：(1)相当于完全燃烧

24、27kg的汽油；(2)可供汽车匀速前进375km；(3)能把3.86×103kg的50的水烧开10. 解：(1)由表格数据知，轿车行驶100km消耗汽油的体积：10L=10×10-3m3，根据公式=mV，得汽车行驶100km消耗的汽油质量：m=V=0.71×103kg/m3×10×10-3=7.1kg，该车100km消耗的总能量：Q=qm=4.6×107J/kg×7.1kg=3.266×108J；(2)由题知，受到的阻力等于整车重的0.08倍，轿车受到牵引力：F=f=0.08G=0.08mg=0.08×1

25、000kg×10N/kg=800N，轿车行驶路程s=100km=1×105m，轿车行驶100km做的有用功：W=Fs=800N×1×105m=8×107J；(3)轿车的效率：=WQ×100%=8×107J3.266×108J×100%24.5%，天然气发动机的效率为40%，所以从该轿车的效率小明家可以进行油改气答：(1)该轿车行驶100km，消耗的总能量是3.266×108J (2)该轿车行驶100km，做的有用功是8×107J；(3)从该轿车的效率看建议小明家进行油改气11. 解：(

26、1)水吸收的热量为：Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg)×100kg×(100-31)=2.898×107J；燃气燃烧放出的热量为：Q放=Q吸75%=2.898×107J75%=3.864×107J；瓶内燃气的热值为：q=Q放m气=3.864×107J0.84kg=4.6×107J/kg；(2)通过计算得出的瓶内燃气的热值正好等于液化石油气的热值，即q=q石油气=4.6×107J/kg；故该液化石油气站销售的瓶装液化石油气没有掺混二甲醚；答：(1)瓶内燃气的热值是4.6×107J/

27、kg；(2)该液化石油气站销售的瓶装液化石油气没有掺混二甲醚12. 解：(1)由=mV得消耗汽油的质量为：m=V=0.8×103kg/m3×1.5×10-3 m3=1.2kg，汽油完全燃烧放出的热量：Q放=mq=1.2 kg×4.5×107J/kg=5.4×107J；由=WQ放得，汽油机的有用功：W=Q放=30%×5.4×107J=1.62×107J；(2)由v=st得汽车运动的时间：t=sv=8km72km/h=19h=400s；汽车的输出功率：P=Wt=1.62×107J

28、400s=4.05×104W. 答：(1)该汽车发动机做的有用功是1.62×107J；(2)该汽车的输出功率为4.05×104W.13. 解：(1)由=mV得，消耗汽油的质量为：m=V=0.8×103kg/m3×1.5×10-3m3=1.2kg，汽油完全燃烧放出的热量：Q放=mq=1.2 kg×4.5×107J/kg=5.4×107J；由=WQ放得该汽车发动机做的有用功是：W=Q放=30%×5.4×107J=1.62×107J；由W=Fs得汽车发动机的牵引力：F=W

29、S=1.62×107J8×103m=2025N，汽车受到的阻力：f=F=2025N；(2)由v=st得汽车运动的时间：t=sv=8km72km/h=19h=400s；该汽车的输出功率：P=wt=1.62×107J400s=4.05×104W=40.5kW答：(1)该汽车发动机做的有用功为1.62×107J；汽车受到的阻力为2025N；(2)该汽车的输出功率为40.5kW【解析】1. (1)知道燃气的平均压强和活塞的面积，可利用公式F=PS计算出平均压力的大小(2)知道活塞在气缸中移动的距离，可利用公式W=FS计算出一个做功冲程燃气对活塞做的功飞

30、轮(曲轴)每转两圈对外做功一次，计算出飞轮转动N周对外做功的次数，从而可以计算出t时间内燃气对活塞做的总功；(3)由Q=mq求汽油释放的总能量，根据=W总Q×100%求内能转化为机械能的效率此题考查热机中压力、功、燃料的热值和能量转化效率的计算，涉及的知识点较多，难度较大2. (1)根据公式W=Pt进行计算，要注意把功率单位换算成W，把时间单位换算成s(2)热机一个工作循环包括四个冲程、曲轴和飞轮转两周，对外做功一次；(3)根据m=v算出燃气的质量，然后根据空燃比算出汽油的质量；(4)发动机的效率是有用功跟汽油燃烧释放热量的比值此题贴近生活，能让学生了解能量的转化和汽车的效率.此题考

31、查了功的计算、热量的计算、热机效率的计算，难点在于计算做一次功消耗燃油的质量.难度较大3. (1)根据燃料燃烧公式Q放=qm，代入数值，即可求得；(2)根据题意可知Q吸=40%Q放；由Q吸=cm(t-t0)变形，代入数值，即可求得考查了燃料燃烧公式Q=qm、热量公式Q吸=cm(t-t0)的变形应用.注意公式的单位统一4. (1)利用压强公式求出压力大小；(2)根据功的计算公式求出做功冲程所做的功；(3)根据公式Q=qm求出燃料完全燃烧放出的热量；(4)结合效率公式求出热机效率此题考查热机中压力、功、热量、效率的计算，关键是对公式和公式变形的理解和应用5. (1)由热量公式Q=cmt可以求出水吸

32、收的热量；(2)由燃烧值公式可以求出天然气完全燃烧释放的热量，由效率公式求出燃气灶烧水的效率；(3)换用可燃冰，根据可燃冰的热值为同体积天然气的160倍，可知可燃冰的热值，再利用Q=Vq可求得应使用多少m3可燃冰此题主要考查了燃料完全燃烧放热公式Q放=Vq、Q吸=cmt=cm(t-t0)和效率公式的掌握和运用，难度不大，属于根底题目6. (1)液化气的质量和热值，利用Q放=mq求整瓶液化气完全燃烧放出的热量；(2)知道这些的热量60%被利用，那么散失的热量占40%，据此计算；(3)求出了散失的热量，用这些热量加热水，知道水的比热容和水的温度升高值，利用吸热公式求水的质量此题考查了学生对吸热公式

33、、燃料完全燃烧放出热量公式的掌握和运用，属于公式的应用题目，难度不大7. (1)用两只完全相同的酒精灯，分别给水和沙子加热，这样做的目的是使水和沙子在相同时间吸收相同的热量，利用公式t=Qcm分析图a、图b哪个图是表示水的温度随加热时间变化的图象；从图象可知，加热2min，水的温度变化，水的质量和比热容，可利用公式Q吸=cmt计算水吸收的热量(2)酒精灯平均每分钟消耗2.8g酒精，便可以计算出给水加热2min时间消耗的酒精，酒精的热值，可利用公式Q放=mq计算热量；利用效率公式求加热效率；(3)相同时间内酒精灯燃烧放出相同的热量，从(1)可知，加热2min水吸收的热量，可求沙子吸收的热量，沙子的质量和加热2min沙子的温度变化，可利用公式c=Qmt计算沙子的比热容此题考查了学生对吸热公式、效率公式、热值