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】：根底知识稳固1、关于热值的概念,以下说法中正确的选项是〔〕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,下述正确的选项是〔〕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,火箭那么获得推力快速上升,并到达一定的速度。以下关于火箭的说法中不正确的选项是〔〕A.无论如何改良,火箭的热机效率也不可能到达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,假设混合后水的温度为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,以下四个关系中,哪个是正确的？〔〕A. B. C. D.【答案】：【知识点三】：热机效率1、某中学为学生供给开水用锅炉将200kg水从25℃加热到100℃,燃烧了6kg的无烟煤。试求：〔1〕锅炉内的200kg水吸收的热量是多少J？〔2〕6kg的无烟煤完全燃烧放出的热量是多少J？〔无烟煤的热值q=3.4×107J/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？假设用热值为4.2×107J/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=8.4×107J/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4.6×107J/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4.3×107J/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η1=30%提高到η2=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：η1=,那么W1=Qη1

⇒F×10km=mq×30%,①η2=,那么W2=Qη2⇒FS2=mq×36%,②由于①式和②式中的F、m、q都相同,所以用②÷①可得：=,解得：S2=12km．4、“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1.8×103kg,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46×107〔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〕假设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=1.8×103kg×10N／kg=1.8×104N,汽车静止时对地面的压强为2×105Pa〔2〕汽车以90km/h的速度匀速行驶时,牵引力的功率P=Fv=1000N×25m/s=2.5×104W。〔3〕全程往返约250km牵引力所做的功W=Fs=1000N×2.5×105m=2.5×108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8×104J,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4.2×103J/(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．假设该车在平直路面上以最高速度行驶,试通过计算答复以下问题〔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存一位数字〕【答案】：〔1〕驱动电机提供的推力F=f=0.02G=0.02mg=0.02×500kg×10N/kg=100N．〔2〕驱动电机提供的机械功率是P=Fv=100N×15m/s=1500W．〔3〕电功率转化率η===90%,所以该车的太阳能电池板面积约为S≈11.1m2．【知识点六】：内燃机的实际应用1、如以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。

①该发动机在1s内做功

J,单缸排量V=

L。

②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,那么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,那么燃气对活塞的压力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〕①1.2×105J、0.5、②600、〔2〕1.2×106、〔3〕pS、pSl试题分析：由题意可知发动机的功率为1.2×106W,1s内做的功为1.2×106J。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,那么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9.0×lO5Pa,飞轮lmin转动1800周,当汽油机满负荷工作时〔不计摩擦〕,假设1min消耗汽油0.01L．汽油的密度ρ=0.8×103kg/m3；汽油的热值为4.6×l07J/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；

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工程?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响放出的能量相当于300L优质汽油完全燃烧放出的热量。假设这些核能用来发电的效率可以到达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？〔计算结果保存一位小数〕〔汽油密度：0.71×103kg/m3；汽油热值：4.6×107J/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,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=vt计算出行驶路程。由由ρ=m／V可得汽油质量：m汽油=ρ汽油V汽油=0.71×103kg/m3×300×10-3m3=213kg,汽油完全燃烧放出热量：Q=qm汽油=4.6×107J/kg×213kg=9.798×109J,产生的电能：W=50%Q由P=W/t可得产生的电能可供动车组行驶时间：t=W/P=4.899×109J/4.8×106W≈1020.6s,动车组行驶速度：v=252km/h=70m/s,由v=s／t可得,动车组行驶路程：s=vt=70m/s×1020.6s=71442m≈71.4km。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〕假设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=80kg×10N/kg=800N,人克服重力做的总功：W=nGh=800×800N×0.05m=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===0.002kg．3、近年来,我国局部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．乙醇的热值为2.4×107J/L,汽油的热值为3.3×107J/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,〔Liquefied

Petroleum

Gas,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参加液化石油气,这样石油气的泄漏会很容易被觉察。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