中考物理高频考点《能量转换大题》专项测试卷-附带答案

第页中考物理高频考点《能量转换大题》专项测试卷-附带答案一．基础类1．如图所示，“福建舰”是我国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰，采用平直通长飞行甲板，配置电磁弹射和阻拦装置，可搭载36架歼﹣15舰载机。某次弹射舰载机时，电磁弹射装置释放1.2×108J能量，使舰载机2s内通过80m的弹射轨道完成起飞，弹射装置给舰载机的平均推力是9×105N，燃油热值为5.0×107J/kg。求：（1）舰载机弹射起飞前的平均速度；（2）此次电磁弹射装置释放的能量，相当于多少燃油完全燃烧释放的能量；（3）电磁弹射装置的工作效率。2．科学家正在研制一种用水作燃料的“零排放汽车”，其工作原理是：水和硼反应产生氢，氢再进入内燃机燃烧或装入燃料电池发电；后续反应产生的水又被收集，唯一副产品“氧化硼”还可以再转变成硼并循环利用。（g＝10N/kg）（1）据科学家计算，一辆汽车一次装载18kg硼和45L水，反应放出的能量与30kg汽油相当（汽油的热值为4.6×107J/kg），30kg汽油完全燃烧放出的能量是多少J？（2）如果该车以108km/h的速度在水平路面上匀速行驶，反应放出的能量转化为机械能的效率为80%，该车的质量是1.6t，车受到的阻力是车重的10%。则该车发动机的输出功率是多大？（3）加一次硼和水可以供车行驶多少km？3．氢能源具有来源广、无污染等优点，已知：c水＝4.2×103J/（kg•℃），q液态氢＝1.4×108J/kg，当地大气压为1标准大气压。（1）求完全燃烧0.5kg液态氢燃料最多能将多少kg初温为20℃的水加热至沸腾？（2）氢能源汽车的发动机工作时将液态氢转化为氢气在气缸中燃烧。某次测试中，一辆氢能源汽车以70kW的功率匀速行驶0.5h，消耗了2kg燃料，求该发动机的效率。4．2022年北京冬奥会示范运营1000多辆氢燃料电池车（如图所示），该车排放物是水，不产生任何污染物，是当前世界新能源汽车重要的发展方向。假设我国产氢燃料电池车总质量为5×103kg。在某次测试中该车匀速行驶时受到的阻力是1000N，匀速行驶了28km的路程，消耗的氢能源为0.4kg。求该测试过程中氢燃料电池车：（已知q氢＝1.4×108J/kg，g取10N/kg）（1）牵引力做的功；（2）氢能源燃料完全燃烧放出的热量是多少？（3）氢能源燃烧释放的能量转化为机械能的效率。5．北京2022年冬奥会成功申办，冰雪运动越来越受到人们的喜爱，如图所示是一款雪地摩托，其净重为160kg，静止时与地面接触的总面积为640cm2，当其以最大功率75kW在水平雪地上匀速直线行驶时，最高速度可达100km/h。（g＝10N/kg）（1）雪地摩托静止时对水平地面的压强为多少？（2）当该车以最大功率在水平雪地上用最高速度匀速直线行驶时，所受阻力为多少？（3）该车发动机为一款单缸4冲程汽油机，若其效率为25%，则该车以最大功率在水平雪地上用最高速度匀速直线行驶69min，需要多少千克汽油？（汽油的热值为q＝4.6×107J/kg）6．氢燃料电池车（如图所示），车辆排放物是水，不产生任何污染物，是当前世界新能源汽车重要的发展方向。假设某国产氢燃料电池车总质量为5×103kg。在某次测试中该车匀速行驶时受到的阻力是车重的0.02倍，在0.5h内行驶了28km的路程，消耗的氢能源为0.4kg（不考虑氢能源燃料消耗对车质量的影响、忽略司机重），轮胎与地面的总接触面积为0.5m2。求该测试过程中氢燃料电池车：（已知q氢＝1.4×108J/kg，g取10N/kg）（1）行驶的平均速度为多少km/h；（2）行驶时对水平地面的压强；（3）牵引力做的功；（4）氢能源燃烧释放的能量转化为机械能的效率。7．某款国产插电混动汽车，汽油发动机既可向车轮提供动力，又可向蓄电池充电，同时蓄电池又将部分能量通过驱动电机向车轮输送。整车质量（含驾驶员）为1.8t，搭载电池电量为18.75kW•h，纯电行驶时效率约为80%，利用汽油发动机行驶时热机平均效率约为30%，在平直的公路上以72km/h的速度匀速行驶，受到的阻力为总重的k＝0.03倍。汽油热值约为q＝4.5×107J/kg，g＝10N/kg，求此时：（1）汽车需要的牵引力；（2）以纯电行驶时，假如电池从满电到耗尽电量，可以行驶的最大路程；（3）车辆行驶（2）中相同路程，如果以汽油发动机行驶时，需要燃烧的汽油质量。8．新能源汽车因环保、节能、高效等优势，成为人们日常使用的重要交通工具。如图是国内某型号电动汽车，其装备的蓄电池的电容量为120kW•h。当电动机的输出功率为150kW时，电动汽车以108km/h的速度做匀速直线运动，在行驶过程中电动车所受的阻力大小保持不变（已知汽油的热值q汽油＝4.6×107J/kg）。求：（1）行驶过程中电动车所受的阻力大小；（2）已知电动机将电能转化成机械能的效率为80%，充满电的电动汽车最多可以运动多远？（3）若将电动车换成燃油车，燃油发动机的工作效率约为30%，则匀速行驶第（2）问中同样的距离，燃油车需要消耗多少千克汽油？（结果保留两位小数）9．氢燃料被公认为是21世纪最理想的能源之一，如图所示是某汽车制造公司生产的氢燃料新能源汽车，假设其满载时所受的重力为2×104N，某次满载后匀速直线运行20km从A地到B地，用时20min。此过程中，该新能源汽车所受阻力是800N。（氢的热值是1.4×108J/kg）（1）该汽车满载时与地面的总接触面积为800cm2，汽车对地面的压强是多少？（2）从A地到B地该新能源汽车牵引力所做的功是多少？（3）若此过程中，该新能源汽车消耗氢燃料0.3kg，该新能源汽车发动机的效率是多少？10．与传统汽车相比，纯电动汽车具有能量转换效率高、近于零排放、运行平稳、噪声低等优点。如图为某微型四轮纯电动汽车，该车的空载质量为1.2t，最多承载4人，每个车轮与地面的接触面积为250cm2，发动机的最大输出功率为20kW，每人按60kg计算，g取10N/kg，q油＝4.5×107J/kg，求：（1）该车载重4人时，静止在水平路面上时对路面的压强；（2）该车以最大输出功率在平直公路上匀速行驶15km，用时12.5min，在此过程中汽车受到的阻力；（3）若该车在上述行驶过程中的能量全部由燃油来提供，燃油汽车的效率为25%，需要消耗燃油的质量。11．氢气﹣汽油发动机采用氢气和汽油两种燃料工作，可进行自由切换，氢气和汽油的热值分别取q氢气＝1.5×108J/kg、q汽油＝4.5×107J/kg。某司机驾驶使用上述发动机的轿车沿平直公路从甲地至乙地，甲、乙两地相距225km，出发时油箱内汽油的质量25kg。设氢气和汽油在气缸内均完全燃烧，轿车行驶中所受阻力恒定，发动机输出的能量全部用来驱动轿车行驶，全程分两个阶段，如图所示：阶段一：轿车使用氢燃料从甲地出发，以25m/s的速度匀速行驶1h到达丙地，此过程中轿车牵引力的功率为20kW，在使用氢燃料的情况下，轿车发动机的效率为50%。阶段二：从丙地开始，由于氢气不足，司机切换汽油为燃料，轿车仍以25m/s的速度匀速行驶，到达乙地油箱内汽油的质量还剩15kg。求：（1）甲、丙两地之间距离；（2）阶段一中消耗的氢燃料的质量；（3）阶段二中轿车发动机的效率。12．新型混合动力汽车具有节能、低排放等优点。当混合动力汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池向车轮输送能量，当需要高速行驶或蓄电池电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电，车速与所受阻力的关系如图所示。在某次测试中，由内燃机提供能量，汽车以50km/h的速度匀速行驶了0.5h，求：（1）汽车以50km/h速度匀速行驶时的牵引力；（2）测试过程中牵引力做的功；（3）若所用燃料的热值为4.5×107J/kg，测试过程中消耗8kg燃料（假设燃料完全燃烧），则放出的总热量是多少；（4）若该次测试中内燃机的效率为30%，求此测试过程中蓄电池增加的电能。13．2023年12月18日，甘肃临夏州积石山县发生6.2级地震。一方有难八方支援。咸阳高速交警连夜护送西安前往甘肃临夏积石山地震灾区的救援物资车队。一辆运送救灾物资的6轮卡车，卡车和物资的总质量为6t，每个车轮与地面接触的面积为500cm2，当它以72km/h的速度在水平路面上匀速行驶时，卡车受到的阻力为车总重的0.03倍。求：（g取10N/kg）（1）该车静止时，对地面的压强。（2）匀速行驶时卡车所受的牵引力。（3）若该卡车以柴油为燃料，该柴油机的效率为40%，则卡车匀速行驶10min：（）①卡车牵引力所做的功。②此过程中消耗柴油多少升？14．2023年9月28日德州市新能源汽车下乡巡展（首站）启动仪式在陵城区举行。新能源汽车采用的是电能、氢燃料等非常规的能源作为动力来源。氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是22世纪最理想的能源。测试员开车在一水平面上匀速行驶了10km。消耗0.3kg的氢燃料，汽车的牵引力为1260N。（q氢＝1.4×108J/kg）求：（1）质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量。（2）汽车发动机牵引力做的功。（3）该汽车发动机的效率。15．北京冬奥会上使用的氢燃料电池汽车，是利用氢与氧发生化学反应产生电能，供给电动机而驱动汽车行驶的，如图所示，该类型汽车甲在平直公路上从A地出发，以72km/h的速度行驶1h到达B地，消耗0.8kg氢燃料，所产生电能E电的80%用于维持汽车匀速行驶，所受阻力为1000N，氢燃料的热值为1.5×108J/kg。（1）求A、B两地之间距离；（2）求此过程中产生的电能E电；（3）氢燃料电池将化学能转化为电能的效率。16．氢燃料电池汽车利用氢与氧发生化学反应产生电能，供给电动机，从而驱动汽车行驶。如图所示，该类型汽车甲在平直公路上从A地出发，以72km/h的速度行驶1h到达B地，若氢燃料电池将化学能转化为电能的效率为75%，所产生电能E电的80%用于维持汽车匀速行驶，汽车行驶时所受的阻力为1000N，氢燃料的热值为1.5×108J/kg。（1）求此过程中产生的电能E电。（2）求此过程中需要消耗的氢燃料的质量。（假设氢燃料完全燃烧）（3）燃油汽车乙也在该公路上从A地出发，以72km/h的速度匀速行驶，所受阻力与甲车相同，汽油在汽缸内完全燃烧，需要燃烧5.3kg汽油用来维持汽车匀速行驶，汽油的热值q＝4.6×107J/kg，同样到达B地，汽车乙发动机的效率为多少？（计算结果精确到0.1%）17．随着人们环保意识的增强，代步工具也随之更新换代。以汽油为燃料的助动车，因汽油燃烧不充分等原因，已逐步退出市场，用蓄电池供电的电动自行车逐渐推广。如表是某品牌电动自行车整车技术性能的一些数据。请你回答下列问题：（1）以汽油为燃料的助动车对环境会造成哪些污染？（2）如果蓄电池贮存的能量全部用于电动自行车的行驶，当车以6m/s的速度在水平路面上匀速行驶时，电动自行车的电动机功率为多大？最高车速6m/s﹣次充电持续里程50km﹣次充电贮存能量1.8×10J蓄电池电压36V骑行噪音≤62dB二、太阳能与电能转换类型18．某公司设计了一款仅由太阳能供电的实验电动汽车，该车太阳能电池板的光电转换效率为30%，电池板产生的电能直接给电机供电，电机可将输入电能的80%用来驱动汽车行驶。如图所示，该款汽车在平直公路上能从A地出发，以36km/h的速度匀速行驶1h到达B地，设该车在行驶中所受阻力恒为300N，车上太阳能电池板一直稳定供电，且电池板每平方米面积上接收的太阳平均辐射功率为1000W，不考虑其他能量损失。求：（1）A、B两地之间距离；（2）此过程中驱动汽车行驶需要的电能E1；（3）该车装配的太阳能电池板面积大小。19．化石能源的逐渐枯竭以及使用时所带来的环境污染问题引起人类社会的共同关注，因此开发和利用新能源成为各个国家的共同课题。如图为全球最大太阳能飞机“阳光动力2号”，巡航速度最高可达到200km/h，机身总重2.3t，机翼上装有270m2的太阳能电池板，可将20%的太阳能转化为电能。这些电能除了可以为飞机白天飞行提供能源外，还可以在白天给600kg的锂电池充电，以满足夜间飞行的能源需求。电池充满电时能量密度为0.25（kW•h）/kg。（g取10N/kg）（1）如果白天有效接收太阳能辐射的时间为10h，太阳每平方辐射功率为3×106J/（h•m2），那么10h可为飞机提供多少电能？（2）飞机夜间以最大巡航速度能水平飞行4.5h，飞行的路程是多少？（3）电池充满电后有50%的电能用来克服阻力做功，飞机受到的平均阻力是多少？20．某公司正在设计一款太阳能无人驾驶“汽车”，其设计方案中有如表一段描述：◆整车质量为500kg，最高时速10m/s。当该车在平直公路上以最高时速匀速行驶时，所受阻力为车重的0.02倍。◆所铺设太阳能电池板面积为8m2，该太阳能电池的能量转化效率为20%，太阳能电池可直接给电机供电，也可将产生的电能全部充入蓄电池中。◆电机可将输入电功率的80%转化为汽车行驶所需的机械功率。当该车在晴好的白天以最高时速在平直公路上匀速行驶1h时，求：（1）该车所受的阻力。（2）维持该车行驶所需的机械功率。（3）若在此次行驶过程中，太阳能电池板每平方米面积上接收的太阳辐射平均功率为1000W，则可向蓄电池充入多少电能？21．周末，小明对太阳能热水器的加热性能进行研究，他用“温度传感器”测得装满水的水箱中水的温度为20℃，太阳照射一段时间t后“温度传感器”显示水箱中的水温为40℃，已知水箱容积是100L。求：（1）该过程中水吸收的热量；[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]（2）若用液化气灶加热使水吸收同样的热量，需要燃烧多少kg液化气？（液化气灶的热效率为40%，液化气的热值为q＝5×107J/kg）（3）该地太阳辐射到地面单位面积上的功率为P＝2.1×103W/m2，该太阳能热水器的集热面积为S＝2.5m2，热转化效率η＝40%（即将太阳能的40%转化为水的内能）。求太阳光照射的时间t。22．“SmartflowerPop”是一款太阳能电池板，它能确保与日照方向始终垂直，使其吸收的太阳能最多。该电池板有自动清洁装置，使得它的工作效率比沾满灰尘的电池板更高。白天，太阳能电池发出的电直接供给家用电器工作，多余部分存储在蓄电池中。（1）太阳能属于能源（选填“常规”或“新”），太阳能电池将光能转化为能。（2）“SmartflowerPop”晚间自动清洁一次需要1h，此时的耗电功率为1kW，则自动清洁一次消耗的电能为多少焦？与多少千克的焦炭完全燃烧产生的热量相等。（焦炭的热值q＝3×107J/kg）（3）若叶片面积为25m2，白天太阳能电池接收太阳辐射的平均功率为1000W/m2，光电转化效率为20%．某日，白天家庭耗电的平均功率为4kW，蓄电池的充电效率为84%，晚上若将当天存储的电能全部转化为内能，可将60kg的水从20℃加热到68℃，求当天的日照时间为多少小时。23．随着人们环保意识的提高，“风光互补路灯”（如图所示）得到了广泛的应用。它既能通过太阳能电池板充电，又能通过风力发电机充电，为延长蓄电池的使用寿命，一般充电至90%左右即停止充电，放电余留20%左右即停止电能输出。下表为某型号风光互补路灯系统配置方案的相关参数：（1）仅靠蓄电池供电，最多可供灯具正常发光多长时间？（2）若当地太阳辐射功率（1h内投射到1m2面积上的太阳能）为3.0×106J/（m2•h），求太阳能电池的光电转化效率。（3）当风速为6m/s时，风力发电机的输出功率将变为50W。在这种风速下，持续光照12h，蓄电池的电量由20%充到了70%。求此过程中太阳能电池板发电的平均功率。风力发电机太阳能电池组件LED路灯蓄电池容量额定风速10m/s总面积电池板1.44m2额定电压12V400A•h额定输出功率400W额定输出功率180W额定功率80w24．某厂家研制出一种以蓄电池为驱动能源的环保汽车，总质量为2.5×103kg．该汽车蓄电池充满电，可供汽车以某一速度匀速直线行驶150km．蓄电池提供给电动机的工作电流为50A，工作电压为300V，汽车受到的阻力为车重的0.04倍。（1）求汽车在匀速直线行驶时受到的牵引力．（2）蓄电池充满电行驶时，动力装置对汽车做的功最大为多少？（3）若太阳光照射到电池板上的辐射功率为1000W/m2，电池板将太阳能转化为电能的效率为15%，用太阳能电池作为该环保汽车的驱动能源，其他条件不变，求所需太阳能电池板的最小面积．25．某科研小组研制了一辆太阳能汽车。其车顶的太阳能电池板可将太阳能转化为电能，并储存在蓄电池中为车辆提供动力，已知：太阳能电池板平均每小时接收3.9×106J的太阳能，每天平均有效接收太阳能的时间为5小时；当该车以10m/s速度匀速行驶时，太阳能电池板每天所储存的电能可维持该车行驶4min，其中储存电能的80%用来克服汽车阻力所做的功，汽车所受阻力为1.3×103N．求：（1）该太阳能电池板每天接收的太阳能；（2）该汽车以10m/s匀速行驶4min过程中克服阻力所做的功；（3）太阳能转化为电能并储存的效率。26．太阳能是21世纪重点发展的能源之一。太阳能汽车是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能，再利用电动机来驱动汽车的一种新型汽车。如图所示的是一辆太阳能实验车，车上太阳能电池接受太阳能的面板的有效面积为S＝8m2，太阳光照射到电池板每1m2面积上辐射功率为P0＝1KW，在晴朗的天气，电池对着太阳时产生的电压为U＝120V，并对车上的电动机提供I＝10A的电流，试问：（汽油的热值取q＝5×107J/kg）（1）太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多少？（2）如果这辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为75%，当汽车在水平路面上匀速行驶时，受到的牵引力为150N，则汽车的行驶速度是多大？（3）汽车匀速行驶460s所消耗的电能，如果由汽油完全燃烧释放获得，则需要燃烧多少千克汽油？27．有一种环保汽车，以蓄电池为驱动能源。此环保汽车运动时，蓄电池为车上的电动机供电，电动机为汽车提供动力。某辆这种类型的环保汽车，总质量为3×103kg．当它在水平路面上匀速行驶时，电动机工作电流为50A，工作电压为300V，汽车所受阻力为车重的0.04倍。（g取10N/kg）（1）汽车电能转化为机械能的效率为80%．则匀速前进的速度多大？（2）用太阳能电池电动机供电。太阳辐射的总功率为4×1026W，太阳到地球的距离为1.5×1011m，半径为r球的表面积约为12r2．太阳能传播到地面的过程中有25%的能量损耗，这种汽车太阳电池把太阳能转化电能的效率为30%．求所需的太阳能电池板的最小面积是多大？28．某公司设计了一款太阳能无人驾驶汽车，其设计方案中有如表一段描述：◆整车质量为300kg，最高时速54km/h。当该车在平直公路上以最高时速匀速行驶时，所受阻力为车重的0.02倍。◆所铺设太阳能电池板面积为6.5m2，该太阳能电池的能量转化效率为20%，太阳能电池直接给电机供电，电机将输入电功率的90%转化为汽车行驶所需的机械功率。（1）当该车以最高时速在平直公路上匀速行驶时（g取10N/kg），求：①该车0.5h内行驶的路程。②维持该车行驶所需的机械功率。（2）小强查找到如下数据：在晴好的夏天，当太阳光垂直照射时，太阳能电池板每平方米面积上接收的太阳辐射功率为700W。请通过计算说明该车的设计方案是否合理。29．“阳光动力号”是瑞士制造的能24小时不间断飞行的太阳能飞机，由输出总功率为10kW的电动机提供动力，电动机将80%的电能转化为飞行所需的机械能。飞机依靠安装在机翼上的两组太阳能电池板提供能源。电池板组①在白天为飞行提供动力；电池板组②在白天为机上的锂电池充电，充电效率为25%，锂电池在晚上将化学能全部转为电能，为飞行提供动力，使飞机拥有足够动力完成夜间飞行。某次测试飞行，白天和晚上各连续飞行10小时，飞行平均速度为70km/h。求：（1）测试飞行通过的路程；（2）测试飞行中电动机提供的机械能；（3）小强查找到如下数据：在晴好的白天，当阳光垂直照射时，太阳能电池板每平方米面积上接收的太阳辐射功率为1000W，太阳能电池转电能的效率为25%。请计算飞机太阳能电池板的最小总面积。三、燃料、电能混合类型30．氢能源动力汽车工作原理如图所示，利用氢气在燃料电池中与氧气发生化学反应产生电能，并输送给驱动电机，使汽车获得动力。相关参数如下描述。整车质量为1.5t，最高时速为108km/h。当该车在平直公路上以最高时速匀速直线行驶时，所受阻力为车重的0.02倍。1kg氢在燃料电池中反应释放出1.4×108J的能量，其中70%转化为电能，驱动电机的转化效率为90%。（1）当该车在平直公路上以最高时速匀速直线行驶时，g取10N/kg。求：①该车行驶540km所需时间；②该车行驶时牵引力的功率。（2）小明在调查活动中发现一条销售广告：“1千克氢可以行驶100千米”，请你通过计算对该条销售广告做评价。31．甲醇燃料电池汽车是利用甲醇和氧发生化学反应产生电能供给电动机从而驱动汽车行驶的。在某次测试中该类型汽车甲沿平直公路以90km/h的速度匀速行驶1h，此过程中消耗甲醇10kg，所产生的电能E甲的90%用来维持汽车匀速行驶。已知汽车匀速行驶时所受阻力为1000N，加注1kg甲醇需2.5元。求：（1）在测试过程中该汽车行驶的路程s。（2）在测试过程中由化学反应所产生的电能E电。（3）另一辆纯电汽车乙也参与测试，在平直公路上以90km/h的速度匀速行驶，所受阻力与甲车相同，此过程中电池释放电能的90%用于汽车匀速行驶。已知某充电站充电单价为1元/kW•h，且充电效率为80%，则在与甲车花费相同燃料费用的情况下，甲、乙两车谁行驶的距离远。32．北京冬奥会上使用的氢燃料电池汽车，是利用氢与氧发生化学反应产生电能，供给电动机而驱动汽车行驶的。如图所示，该类型汽车甲在平直公路上从A地出发，以90km/h的速度行驶1h到达B地，消耗0.8kg氢燃料，所产生电能E电的90%用于维持汽车匀速行驶，所受阻力为1000N。（1）求此过程中产生的电能E电；（2）燃油汽车乙也在该公路上从A地出发，以90km/h的速度匀速行驶，所受阻力与甲车相同，汽油在气缸内完全燃烧，且燃烧所释放热量的30%用来维持汽车匀速行驶，汽油热值取q＝5×107J/kg。同样到达B地，需要多少千克汽油？33．北京冬奥会上使用的氢燃料电池汽车，是利用氢与氧发生化学反应产生电能，供给电动机而驱动汽车行驶的。如图所示，该类型汽车甲在平直公路上从A地出发，以90km/h的速度行驶lh到达B地，消耗0.8kg氢燃料，所产生电能E电的80%用于维持汽车匀速行驶，所受阻力为1000N。已知每加注1kg氢燃料所需的费用为30元。（1）该车行驶时车上某些零件会发热，需要用水为其冷却。水作为冷却剂是利用了水的较大的特点，若该车水箱里有5kg、初温为15℃的水，到达B地时水温为75℃，求水吸收的热量Q吸；（2）求此过程中产生的电能E电；（3）有另一辆燃油汽车乙也在该公路上从A地出发，以90km/h的速度匀速行驶，所受阻力与甲车相同，燃油在汽缸内完全燃烧，且燃烧所释放热量的30%用来维持汽车匀速行驶，燃油热值取q＝5×107J/kg。已知每加注1kg燃油所需的费用为12元，则在与甲车花费相同燃料费用的情况下：①求乙车消耗的燃油完全燃烧所放出的热量；②请通过计算判断乙车能否到达B地。34．电动汽车作为新型交通工具，它具有节能、环保的特点。某型号电动汽车由锂电池供电，电动机提供动力。该电动汽车有两种驾驶模式，不同驾驶模式的“耗电指数”不同，“耗电指数”的单位是“Wh/km”，例“100Wh/km”，其含义是：“每千米的路程，汽车消耗0.1kW•h的电能”，具体数据如表所示。驾驶模式最大速度v（km/h）耗电指数（Wh/km）最大速度时汽车牵引力（N）经济模式90100288运动模式120130未知如图，该电动汽车在平直公路上从A点驶往B点，C是充电站。已知，BC之间距离是120km；汽车的电池容量是50kW•h，在A点出发时电池显示电量剩余30%，然后以“经济模式”最大速度匀速行驶至C点时，电池电量耗尽.汽车在充电站充电，充电桩的充电功率是30kW，忽略充电时的能量损耗。请根据题中信息完成下列问题：（1）求AC之间的距离；（2）求“经济模式”行驶时，汽车的效率；（3）从到达充电站充电开始计时，为了能尽快从C点行驶至B点，你会采用哪种驾驶模式？试通过计算说明理由。（提示：比较两种模式充电和行驶的总时间；不考虑汽车在途中加速或减速的时间。）四、储能类型35．如图是正在充电的某款智能电动汽车，衡量电池性能的一个重要参数是能量密度，电池能量密度指的是电池平均单位质量所释放出的电能。电池储能效率是指电池储存起来的电能与输入能量的比。电池输出的电能有80%用于维持车辆行驶，并在剩余10%时启动系统低电量保护而无法行驶。该款电动汽车的部分参数如表1；若某次楚杭驾驶该车在高速公路行驶，时刻仪表盘显示：输出P＝10kW，速度v＝100km/h，剩余电量60%。（1）该款智能电动汽车配备的电池质量是多少？（2）该款智能电动汽车在该路段行驶时的阻力为多少？（3）若此地距目的地还有250km，前方距此50km左右有1个可以充电的服务区，楚杭是否需要在前方服务区充电？（4）表2为服务区充电桩及铭牌上的部分参数，充电桩把交流电转换为直流电给智能电动汽车充电。从剩余10%电池容量到充电至90%电池容量，在额定状态下需要多长时间？表1整车质量1500kg电池储能效率60%电池容量60kW•h电池能量密度0.15kW•h/kg表2×××落地式充电桩额定输入电压：220V交流额定输出电压：500V直流额定输入电流：100A交流额定输出电流：40A直流防护等级：IPS4使用环境：室外36．如图1是正在充电的某款智能电动汽车，衡量电池性能的一个重要参数是能量密度，电池能量密度指的是电池平均单位质量所释放出的电能。许多新能源车都有动能回收装置，储能效率是指汽车关闭发动机同时开启储能装置，通过发电机将减少的动能转化为电能的效率。电池输出的电能有80%用于维持车辆行驶，并在剩余10%时启动系统低电量保护，而无法行驶。该款电动汽车的部分参数如下表：整车质量1500kg储能效率60%电池容量60kW•h电池能量密度0.15kW•h/kg若某次小张驾驶该车在高速公里行驶，时刻仪表盘显示：输出P＝10kW，速度v＝100km/h，剩余电量60%。（1）该款智能电动汽车配备的电池质量是多少？（2）该车在该路段行驶时的阻力为多少？（3）若此地距目的地还有250km，前方距此50km左右有1个可以充电的服务区，小张是否需要在前方服务区充电？（4）如果先让汽车以一定速度匀速直线行驶，然后关闭发动机，分别测出开启和关闭发电机两种情况下，汽车通过的路程s与匀速运动时的动能Ek，作出Ek﹣s图象（如图2），若此过程中汽车受到的阻力为车重（人的重力忽略不计）的0.02，试计算在开启发电机的测试中，电池中最多可增加的能量。37．为节约能源，某型号汽车在关闭发动机后，通过小型发电机将减速运动时的部分动能转化为电能储存在蓄电池中。表中所示是该型号汽车的部分技术参数，其中储能效率是指汽车正常行驶时关闭发动机，直至汽车停止的过程中，通过发电机将动能转化为电能的效率，耗油量是指汽车正常行驶100km消耗燃油的体积。测试中，先让汽车正常行驶，然后关闭发动机，分别测出开启和关闭发电机两种情况下，汽车通过的路程s与对应的速度大小v计算出动能Ek，作出Ek随s变化的图象，如图所示。××型汽车总质量（kg）1200储能效率（%）60耗油量（L/100km）10（1）发电机发电过程中，动能除了转化为电能外，由于发电机的线圈会发热导致温度升高，因此还有部分能量转化为能。（2）计算出汽车正常行驶100km，消耗燃油的质量为多少kg，完全燃烧这些燃油产生的热量为3.22×108J，求燃油的热值为多少J/L。（已知燃油的密度为0.7×103kg/m3）（3）测试时，汽车在大小为800N的牵引力作用下，以25m/s的速度正常行驶1000m。此过程中，下列说法正确的是。A.汽车受到的阻力为1.2×104NB.汽车行驶的时间为20sC.汽车牵引力做的功为3.2×108JD.汽车牵引力的功率为20kW（4）由图象可知，表示开启发电机进行测试的图线是（填“①”或“②”），判断的依据是：开启发电机后，有一部分动能转化为电能；而关闭发电机后，动能全部用于，因此（选填“开启”或“关闭”）发电机时运动的路程会较长。（5）若汽车正常行驶时的动能EK0＝3.75×105J，某时刻关闭发动机，同时发电机开始工作，最终有多少J的动能转化为内能。38．如图，某电动卡车将矿石从A处匀速运到B处，再匀速运到C处，速度均为2.5m/s，卡车和矿石总质量1500kg，从A到B的过程中，卡车的驱动电机变为发电机为蓄电池充电，卡车和矿石的重力势能减少量为4.5×107J，其中30%转化为蓄电池增加的电能；由B到C的过程中，卡车受到的摩擦阻力为卡车和矿石总重的0.2倍，蓄电池减少的电能中只有80%用于驱动汽车行驶，g取10N/kg。（1）由A到B的过程中，求蓄电池增加的电能；（2）由B到C的过程中，求卡车牵引力做功的功率；（3）若C处与A处蓄电池电量显示数值相等，求BC段路程。39．如图所示，是伦敦设计与创新组织Deciwatt发明的一种靠重力发电的重力灯。使用时，将200N的重物挂在距地面2m高的绳端，松手后，在0.5h内重物通过减速器匀速下落带动发电机发电，灯正常发光。重物下落过程中，机械能转化为电能的效率是80%，其中一部分电能直接为规格“1.5V，0.15W”的LED灯正常工作供电，另一部分电能全部给内置的锂离子电池充电，充电效率为90%．重物落地后，锂离子电池将储备的90%能量释放，继续为LED灯正常工作供电。（1）重力灯的主要部件是发电机，其工作原理是。（2）重物下落过程中，可以获得多少电能？（3）重物下落一次，LED灯能正常工作多少分钟？（4）若将150N的重物挂在距地面2m高的绳端，重物仍在0.5h内匀速下落带动发电机发电，LED灯（选填“能”、“不能”）正常工作，用计算得出的有效数据说明你的判断。40．共享单车是方便群众出行的公共自行车，如图所示。有人提出共享单车没有照明灯，晚上骑车不安全，小明想给共享单车安装自动的动力充电装置，假设人骑车的平均功率为80W，骑车时对车做功的20%用来充电，其充电效率为40%。（1）如果人骑车时的平均速度为5m/s，求骑车时受到的平均阻力是多少？（2）如果白天以5m/s的速度骑车2km可以给蓄电池充多少电能？（3）如果晚上仍以相同的速度骑车1km，让额定功率为8W的LED灯泡正常发光照明，此车白天至少需骑多少时间？41．某电动公交车的部分数据如表所示，当该车电池储存的能量降低到充满电时的10%以下时，电池就进入断电保护状态，需要再次充电才能使用。整备质量（空车质量）13200kg单次充电续航里程S（36km/h匀速行驶）1.8×105m单次充电电池蓄能E100kW•h（1）该公交车在单次充电续航里程中，若消耗的电能都用于水平行驶做功，则该车行驶时受到的阻力F多大？（2）该公交车的运行线路均可视为水平路面，经测算以36km/h匀速行驶，运行1趟全程20km，因停靠站点和红灯共刹车40次，在刹车时，可以将10%的动能（即1×104J的动能）回收并储存到电池中。则该车充满一次电最多能跑几趟该公交线路？（从始发站到终点站算1趟，返回算第2趟）。（3）你认为实际情况下，该车在此公交线路上连续可行驶路程比第（2）问的计算结果更大还是更小？请说明你的理由。42．某电动公交充满电后储存的电能E1＝4×108J，此车配备了能量回收装置，在刹车过程中，可将动能减少量的三分之二回收为电能储存在电池中，此车在平直公路上的甲、乙两站间运营时，需经历以下三个阶段。阶段一：由静止加速运动，直至速度达到36km/h，此时车的动能为E2＝1.5×106J，该动能由电池消耗电能（E3）的75%转化而来。阶段二：以36km/h的速度匀速行驶4min，智能监测装置显示阶段二的耗电量为E1的2%，此过程中电池消耗电能的60%用于维持公交车匀速行驶。阶段三：在即将到站前开始刹车，最后停在站台。（1）求公交车在加速行驶的过程中电池消耗的电能E3。（2）求公交车在匀速行驶时所受到的阻力f。（3）该车充满一次电后，若仅在甲、乙两地间往返运营一次，则剩余的电能为多少。43．“超级电容”电动公交车利用超级电容替代电池储存电能，仅需在起始站和终点站充电数分钟就能完成一次运营。在平直公路上某次运营过程简化为图示三个阶段：阶段一：公交车充满电后，从起始站加速运动至A处时速度达到54km/h，此阶段电容释放的电能为E1＝1.5×106J，其中80%转化为车的动能。阶段二：公交车从A处开始以54km/h的速度匀速行驶100s后到达B处，此阶段电容释放电能的90%用于维持公交车匀速行驶。公交车匀速行驶时所受阻力为3000N。阶段三：公交车从B处开始刹车，最后停在终点站。（1）求公交车运动至A处时的动能E2。（2）在公交车匀速行驶的过程中，求电容释放的电能E3。（3）在进站刹车过程中，若公交车可将动能减少量的75%回收为电能储存在电容中。①求进站刹车过程中回收的电能E4。②到达终点站后，要将电容充满电，求需要充入的电能E5。参考答案与试题解析一．试题（共43小题）1．如图所示，“福建舰”是我国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰，采用平直通长飞行甲板，配置电磁弹射和阻拦装置，可搭载36架歼﹣15舰载机。某次弹射舰载机时，电磁弹射装置释放1.2×108J能量，使舰载机2s内通过80m的弹射轨道完成起飞，弹射装置给舰载机的平均推力是9×105N，燃油热值为5.0×107J/kg。求：（1）舰载机弹射起飞前的平均速度；（2）此次电磁弹射装置释放的能量，相当于多少燃油完全燃烧释放的能量；（3）电磁弹射装置的工作效率。【分析】（1）根据v＝求出舰载机弹射起飞前的平均速度；（2）根据W总＝Q放＝mq求出燃油的质量；（3）根据W＝Fs求出推力做的功，利用η＝×100%求出电磁弹射装置的工作效率。【解答】解：（1）舰载机弹射起飞前的平均速度为：v＝＝＝40m/s；（2）某次弹射舰载机时，电磁弹射装置释放1.2×108J能量，根据W总＝Q放＝mq可知，燃油的质量为：m＝＝＝2.4kg；（3）弹射装置给舰载机的平均推力是9×105N，则推力做的功为：W＝Fs＝9×105N×80m＝7.2×107J电磁弹射装置的工作效率为：η＝×100%＝×100%＝60%。答：（1）舰载机弹射起飞前的平均速度为40m/s；（2）此次电磁弹射装置释放的能量，相当于2.4kg燃油完全燃烧释放的能量；（3）电磁弹射装置的工作效率为60%。【点评】本题考查了速度公式、做功公式、燃料完全燃烧放热公式和效率公式的计算，因条件已给出，难度不大。2．科学家正在研制一种用水作燃料的“零排放汽车”，其工作原理是：水和硼反应产生氢，氢再进入内燃机燃烧或装入燃料电池发电；后续反应产生的水又被收集，唯一副产品“氧化硼”还可以再转变成硼并循环利用。（g＝10N/kg）（1）据科学家计算，一辆汽车一次装载18kg硼和45L水，反应放出的能量与30kg汽油相当（汽油的热值为4.6×107J/kg），30kg汽油完全燃烧放出的能量是多少J？（2）如果该车以108km/h的速度在水平路面上匀速行驶，反应放出的能量转化为机械能的效率为80%，该车的质量是1.6t，车受到的阻力是车重的10%。则该车发动机的输出功率是多大？（3）加一次硼和水可以供车行驶多少km？【分析】（1）已知汽油的质量和热值，根据Q放＝mq求出30kg汽油完全燃烧放出的热量；（2）因为汽车匀速行驶，所以汽车所受的阻力与牵引力是一对平衡力，由二力平衡条件可得出牵引力大小，根据P＝Fv计算功率；（3）根据汽车的效率求出加一次硼和水转化的机械能，根据W＝Fs计算行驶路程。【解答】解：（1）30kg汽油完全燃烧时放出的热量：Q放＝mq＝30kg×4.6×107J/kg＝1.38×109J；（2）汽车受到的重力：G＝mg＝1.6×103kg×10N/kg＝1.6×104N；汽车受到的阻力：f＝0.1G＝0.1×1.6×104N＝1.6×103N；因为汽车匀速行驶，所以牵引力等于阻力：F＝f＝1.6×103N；汽车的速度：v＝108km/h＝108×m/s＝30m/s由P＝＝＝Fv得，汽车的功率：P＝Fv＝1.6×103N×30m/s＝4.8×104W；（3）由η＝得，加一次硼和水汽车发动机做功：W＝ηQ放＝80%×1.38×109J＝1.104×109J；由W＝Fs得，汽车行驶路程：s＝＝＝6.9×105m＝690km。答：（1）若汽油完全燃烧，那么放出的热量是1.38×109J；（2）该车发动机的输出功率是4.8×104W；（3）加一次硼和水可以供车行驶690千米。【点评】本题考查燃料燃烧放热公式、效率公式功和功率公式的运用，熟练掌握相应公式并能灵活运用是解题的关键。3．氢能源具有来源广、无污染等优点，已知：c水＝4.2×103J/（kg•℃），q液态氢＝1.4×108J/kg，当地大气压为1标准大气压。（1）求完全燃烧0.5kg液态氢燃料最多能将多少kg初温为20℃的水加热至沸腾？（2）氢能源汽车的发动机工作时将液态氢转化为氢气在气缸中燃烧。某次测试中，一辆氢能源汽车以70kW的功率匀速行驶0.5h，消耗了2kg燃料，求该发动机的效率。【分析】（1）根据Q＝mq计算0.5kg液态氢完全燃烧释放的热量，根据比热容公式的变形计算水的质量；（2）根据W＝Pt计算氢能源车所做的功，根据Q＝mq计算2kg液态氢完全燃烧释放的热量，根据机械效率公式计算该发动机的效率。【解答】解：（1）0.5kg液态氢完全燃烧释放的热量：Q放＝mq液态氢＝0.5kg×1.4×108J/kg＝7×107J一标准大气压下水的沸点为100℃水的质量为：；（2）氢能源车所做的功为：W＝Pt＝70000W×0.5×3600s＝1.26×108J2kg燃料完全燃烧释放的热量：Q′＝m′q液态氢＝2kg×1.4×108J/kg＝2.8×108J该发动机的效率为：。答：（1）这些燃料完全燃烧最多能将208.3kg初温为20℃的水加热至沸腾；（2）该发动机的效率为45%。【点评】本题考查了学生对燃烧放热公式、比热容公式、效率公式的掌握和运用，综合性强。4．2022年北京冬奥会示范运营1000多辆氢燃料电池车（如图所示），该车排放物是水，不产生任何污染物，是当前世界新能源汽车重要的发展方向。假设我国产氢燃料电池车总质量为5×103kg。在某次测试中该车匀速行驶时受到的阻力是1000N，匀速行驶了28km的路程，消耗的氢能源为0.4kg。求该测试过程中氢燃料电池车：（已知q氢＝1.4×108J/kg，g取10N/kg）（1）牵引力做的功；（2）氢能源燃料完全燃烧放出的热量是多少？（3）氢能源燃烧释放的能量转化为机械能的效率。【分析】（1）根据二力平衡条件求出氢燃料电池车的牵引力，根据W＝Fs求出牵引力做的功；（2）根据Q放＝mq求出氢燃料完全燃烧放出的热量；（3）根据η＝×100%求出氢能源燃烧释放的能量转化为机械能的效率。【解答】解：（1）因为氢燃料电池车匀速行驶时的牵引力和受到的阻力是一对平衡力所以氢燃料电池车匀速行驶时的牵引力：F＝f＝1000N牵引力做的功：W＝Fs＝1000N×28×103m＝2.8×107J；（2）氢燃料完全燃烧放出的热量：Q放＝m氢q氢＝0.4kg×1.4×108J/kg＝5.6×107J；（3）氢能源燃烧释放的能量转化为机械能的效率：η＝×100%＝×100%＝50%。答：（1）牵引力做的功为2.8×107J；（2）氢能源燃料完全燃烧放出的热量是5.6×107J；（3）氢能源燃烧释放的能量转化为机械能的效率为50%。【点评】本题考查功、热值、效率公式和二力平衡条件的应用，熟练运用公式即可正确解题5．北京2022年冬奥会成功申办，冰雪运动越来越受到人们的喜爱，如图所示是一款雪地摩托，其净重为160kg，静止时与地面接触的总面积为640cm2，当其以最大功率75kW在水平雪地上匀速直线行驶时，最高速度可达100km/h。（g＝10N/kg）（1）雪地摩托静止时对水平地面的压强为多少？（2）当该车以最大功率在水平雪地上用最高速度匀速直线行驶时，所受阻力为多少？（3）该车发动机为一款单缸4冲程汽油机，若其效率为25%，则该车以最大功率在水平雪地上用最高速度匀速直线行驶69min，需要多少千克汽油？（汽油的热值为q＝4.6×107J/kg）【分析】（1）利用G＝mg求出摩托的重力，雪地摩托静止时对水平地面的压力等于重力，又知受力面积，利用p＝求解压强；（2）当该车以最大功率在水平雪地上用最高速度匀速直线行驶时，所受阻力与牵引力是一对平衡力，大小相等，利用P＝＝＝Fv求解即可；（3）利用P＝求出汽油该车以最大功率在水平雪地上用最高速度匀速直线行驶69min所做的功，然后利用η＝求出汽油完全燃烧放出的热量，再利用Q放＝mq求解汽油的质量。【解答】解：（1）雪地摩托静止时对水平地面的压力：F＝G＝mg＝160kg×10N/kg＝1600N雪地摩托静止时对水平地面的压强：p＝＝＝2.5×104Pa；（2）雪地摩托的速度v＝100km/h＝100×m/s＝m/s根据P＝＝＝Fv可得，该车以最大功率在水平雪地上用最高速度匀速直线行驶时，所受阻力：f＝F牵＝＝＝2700N；（3）根据P＝可得，该车以最大功率在水平雪地上用最高速度匀速直线行驶69min所做的功：W＝Pt′＝75×103W×69×60s＝3.105×108J根据η＝可得，汽油完全燃烧放出的热量：Q放＝＝＝1.242×109J根据Q放＝mq可得，汽油的质量：m汽油＝＝＝27kg。答：（1）雪地摩托静止时对水平地面的压强为2.5×104Pa；（2）当该车以最大功率在水平雪地上用最高速度匀速直线行驶时，所受阻力为2700N；（3）该车发动机为一款单缸4冲程汽油机，若其效率为25%，则该车以最大功率在水平雪地上用最高速度匀速直线行驶69min，需要27kg汽油。【点评】此题考查压强大小的计算、二力平衡条件的应用、燃料的热值，是一道力学和热学综合题，关键是重力、压强公式，功率及其推导公式，效率公式，放热公式等的灵活运用，此外还要知道雪地摩托静止时对水平地面的压力等于重力，当该车在水平雪地上匀速直线行驶时，所受阻力与牵引力是一对平衡力。6．氢燃料电池车（如图所示），车辆排放物是水，不产生任何污染物，是当前世界新能源汽车重要的发展方向。假设某国产氢燃料电池车总质量为5×103kg。在某次测试中该车匀速行驶时受到的阻力是车重的0.02倍，在0.5h内行驶了28km的路程，消耗的氢能源为0.4kg（不考虑氢能源燃料消耗对车质量的影响、忽略司机重），轮胎与地面的总接触面积为0.5m2。求该测试过程中氢燃料电池车：（已知q氢＝1.4×108J/kg，g取10N/kg）（1）行驶的平均速度为多少km/h；（2）行驶时对水平地面的压强；（3）牵引力做的功；（4）氢能源燃烧释放的能量转化为机械能的效率。【分析】（1）根据v＝求出测试过程中氢燃料电池车的平均速度；（2）根据G＝mg求氢燃料电池车的总重力，利用压强计算公式求得行驶时对水平地面的压强；（3）根据f＝0.02G计算出氢燃料电池车匀速行驶时受到的阻力，根据二力平衡条件求出氢燃料电池车的牵引力，根据W＝Fs求出牵引力做的功；（4）根据Q放＝mq求出氢燃料完全燃烧放出的热量，根据η＝×100%求出氢能源燃烧释放的能量转化为机械能的效率。【解答】解：（1）测试过程中氢燃料电池车的平均速度：＝＝＝56km/h；（2）氢燃料电池车的总重力：G＝mg＝5×103kg×10N/kg＝5×104N行驶时对水平地面的压强：p＝＝1×105Pa；（3）氢燃料电池车匀速行驶时受到的阻力：f＝0.02G＝0.02×5×104N＝1×103N因为氢燃料电池车匀速行驶时的牵引力和受到的阻力是一对平衡力所以氢燃料电池车匀速行驶时的牵引力：F＝f＝1×103N牵引力做的功：W＝Fs＝1×103N×28×103m＝2.8×107J；（4）氢燃料完全燃烧放出的热量：Q放＝m氢q氢＝0.4kg×1.4×108J/kg＝5.6×107J则氢能源燃烧释放的能量转化为机械能的效率：η＝×100%＝×100%＝50%。答：（1）行驶的平均速度为56km/h；（2）行驶时对水平地面的压强1×105Pa；（3）牵引力做的功为2.8×107J；（4）氢能源燃烧释放的能量转化为机械能的效率为50%。【点评】本题考查平均速度、重力、功、热值、效率公式和二力平衡条件的应用，熟练运用公式即可正确解题。7．某款国产插电混动汽车，汽油发动机既可向车轮提供动力，又可向蓄电池充电，同时蓄电池又将部分能量通过驱动电机向车轮输送。整车质量（含驾驶员）为1.8t，搭载电池电量为18.75kW•h，纯电行驶时效率约为80%，利用汽油发动机行驶时热机平均效率约为30%，在平直的公路上以72km/h的速度匀速行驶，受到的阻力为总重的k＝0.03倍。汽油热值约为q＝4.5×107J/kg，g＝10N/kg，求此时：（1）汽车需要的牵引力；（2）以纯电行驶时，假如电池从满电到耗尽电量，可以行驶的最大路程；（3）车辆行驶（2）中相同路程，如果以汽油发动机行驶时，需要燃烧的汽油质量。【分析】（1）汽车匀速行驶时，受力平衡，牵引力等于阻力，据此计算牵引力；（2）根据纯电的效率求出有用功，根据W＝Fs求出行驶的路程；（3）根据效率公式η＝求出汽车消耗的能量，根据Q＝mq得到燃烧汽油的质量。【解答】解：（1）汽车匀速行驶时，牵引力等于阻力，则牵引力为：F＝f＝kG＝0.03mg＝0.03×1.8×103kg×10N/kg＝540N；（2）电池从满电到耗尽电量消耗的能量为：W＝18.75kw•h＝18.75×3.6×106J＝6.75×107J做的有用功为：W有＝W×80%＝6.75×107×80%＝5.4×107J行驶的路程为：s＝＝＝105m＝100km；（3）汽车行驶100km，如果以汽油发动机行驶需要消耗的能量：Q＝＝＝1.8×108J需要燃烧的汽油质量：m＝＝＝4kg。答：（1）汽车需要的牵引力是540N；（2）汽车以纯电行驶从满电到耗尽电量可以行驶的最大路程是100km；（3）汽车以汽油发动机行驶（2）中相同路程时，需要燃烧的汽油质量是4kg。【点评】本题考查了平衡力、功和能的知识。要求学生能够根据所学的知识解决实际当中的问题。8．新能源汽车因环保、节能、高效等优势，成为人们日常使用的重要交通工具。如图是国内某型号电动汽车，其装备的蓄电池的电容量为120kW•h。当电动机的输出功率为150kW时，电动汽车以108km/h的速度做匀速直线运动，在行驶过程中电动车所受的阻力大小保持不变（已知汽油的热值q汽油＝4.6×107J/kg）。求：（1）行驶过程中电动车所受的阻力大小；（2）已知电动机将电能转化成机械能的效率为80%，充满电的电动汽车最多可以运动多远？（3）若将电动车换成燃油车，燃油发动机的工作效率约为30%，则匀速行驶第（2）问中同样的距离，燃油车需要消耗多少千克汽油？（结果保留两位小数）【分析】（1）由题意知，电动汽车做匀速直线运动，此时电动汽车所受阻力与牵引力平衡，再根据计算功率的另一个公式：P＝Fv可求得牵引力大小，即是阻力大小；（2）先求出其机械能，再根据w＝Fs便可求得电动汽车最多可以运动的距离；（3）先求得燃油发动机对外做的功，再由公式：Q＝mq即可求得答案。【解答】（1）电动汽车的速度v＝108km/h＝30m/s根据，电动汽车做匀速直线运动时的牵引力为匀速直线行驶时，电动车所受到的阻力大小与牵引力是一对平衡力，大小相等，即f＝F＝5×103N；（2）电动机将电能转化成的机械能为W机械能＝ηW电能＝80%×120kW•h＝96kW•h＝9600W×3600s＝3.456×108J故电动汽车最多可行驶的距离为；（3）燃油车行驶相同的距离需要克服的阻力所做的功为燃烧的燃油的质量为＝≈25.04kg。故答案为：（1）5×103N；（2）6.912×104m；（3）25.04kg。【点评】本题是一道综合型计算题，考查了功与效率问题，应用二力平衡、功率的变形公式等来解题，难度较大。9．氢燃料被公认为是21世纪最理想的能源之一，如图所示是某汽车制造公司生产的氢燃料新能源汽车，假设其满载时所受的重力为2×104N，某次满载后匀速直线运行20km从A地到B地，用时20min。此过程中，该新能源汽车所受阻力是800N。（氢的热值是1.4×108J/kg）（1）该汽车满载时与地面的总接触面积为800cm2，汽车对地面的压强是多少？（2）从A地到B地该新能源汽车牵引力所做的功是多少？（3）若此过程中，该新能源汽车消耗氢燃料0.3kg，该新能源汽车发动机的效率是多少？【分析】（1）该汽车满载时对地面的压力等于重力，利用p＝求得汽车对地面的压强；（2）由于汽车匀速直线运行，由二力平衡可知牵引力大小，根据W＝Fs得出从A地到B地该新能源汽车牵引力所做的功；（3）根据Q放＝mq得出氢完全燃烧放出的热量，根据效率公式得出新能源汽车发动机的效率。【解答】解：（1）该汽车满载时对地面的压力F压＝G＝2×104N汽车对地面的压强（2）由于汽车匀速直线运行，处于平衡状态，牵引力和阻力是平衡力，由二力平衡可知牵引力F＝f＝800N从A地到B地该新能源汽车牵引力所做的功W＝Fs＝800N×20×103m＝1.6×107J（3）氢燃料完全燃烧放出的热量Q放＝mq＝0.3kg×1.4×108J/kg＝4.2×107J该新能源汽车发动机的效率答：（1）汽车对地面的压强是2.5×105Pa；（2）从A地到B地该新能源汽车牵引力所做的功是1.6×107J；（3）该新能源汽车发动机的效率是38.1%。【点评】本题考查压强、功和效率的有关知识，是一道综合题。10．与传统汽车相比，纯电动汽车具有能量转换效率高、近于零排放、运行平稳、噪声低等优点。如图为某微型四轮纯电动汽车，该车的空载质量为1.2t，最多承载4人，每个车轮与地面的接触面积为250cm2，发动机的最大输出功率为20kW，每人按60kg计算，g取10N/kg，q油＝4.5×107J/kg，求：（1）该车载重4人时，静止在水平路面上时对路面的压强；（2）该车以最大输出功率在平直公路上匀速行驶15km，用时12.5min，在此过程中汽车受到的阻力；（3）若该车在上述行驶过程中的能量全部由燃油来提供，燃油汽车的效率为25%，需要消耗燃油的质量。【分析】（1）该车载重4人（每人按60kg计算）时，静止在水平路面上时对路面的压力等于总重力，根据G＝mg计算该车的总重力，根据p＝计算对水平路面的压强；（2）根据v＝计算该车行驶的速度，因该车水平匀速直线行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，由P＝＝＝Fv计算该车受到的阻力；（3）根据W＝Pt计算该车发动机做的功，根据效率公式计算燃油完全燃烧释放的热量，根据m＝计算需要消耗燃油的质量。【解答】解：（1）该车载重4人（每人按60kg计算）时，静止在水平路面上时对路面的压力：F＝G＝mg＝（1.2×103kg+4×60kg）×10N/kg＝1.44×104N对水平路面的压强：p＝＝＝1.44×105Pa；（2）该车行驶的速度：v＝＝＝20m/s因该车水平匀速直线行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力所以，由P＝＝＝Fv可得该车受到的阻力：F阻＝F牵＝＝＝103N；（3）该车发动机做的功：W＝Pt＝20×103W×12.5×60s＝1.5×107J燃油完全燃烧释放的热量：Q放＝＝＝6×107J需要消耗燃油m＝m＝＝≈1.3kg。答：（1）该车载重4人时，静止在水平路面上时对路面的压强为1.44×105Pa；（2）在此过程中汽车受到的阻力为103N；（3）需要消耗1.3kg的燃油。【点评】本题为力学、热学综合题，考查了重力公式和压强公式、功率公式、做功公式、燃料完全燃烧释放热量公式、效率公式以及二力平衡条件的应用等，涉及到的知识点较多，有一定的难度。11．氢气﹣汽油发动机采用氢气和汽油两种燃料工作，可进行自由切换，氢气和汽油的热值分别取q氢气＝1.5×108J/kg、q汽油＝4.5×107J/kg。某司机驾驶使用上述发动机的轿车沿平直公路从甲地至乙地，甲、乙两地相距225km，出发时油箱内汽油的质量25kg。设氢气和汽油在气缸内均完全燃烧，轿车行驶中所受阻力恒定，发动机输出的能量全部用来驱动轿车行驶，全程分两个阶段，如图所示：阶段一：轿车使用氢燃料从甲地出发，以25m/s的速度匀速行驶1h到达丙地，此过程中轿车牵引力的功率为20kW，在使用氢燃料的情况下，轿车发动机的效率为50%。阶段二：从丙地开始，由于氢气不足，司机切换汽油为燃料，轿车仍以25m/s的速度匀速行驶，到达乙地油箱内汽油的质量还剩15kg。求：（1）甲、丙两地之间距离；（2）阶段一中消耗的氢燃料的质量；（3）阶段二中轿车发动机的效率。【分析】（1）利用速度公式求出甲、丙两地之间距离；（2）阶段一中知道轿车的速度和牵引力的功率，利用P＝＝＝Fv求出轿车的牵引力，根据P＝求出阶段一牵引力所做的有用功，利用效率公式求出氢燃料完全燃烧放出的热量；利用Q放＝mq求出消耗的氢燃料的质量；（3）结合（2）根据二力平衡条件可知轿车行驶时受到的阻力；先求出从丙地到达乙地消耗汽油的质量，利用Q放＝mq求出汽油完全燃烧放出的热量；求出从丙地到乙地的距离，利用W＝Fs求出轿车从丙地到达乙地所做的有用功，利用效率公式求出阶段二轿车发动机的效率。【解答】解：（1）由v＝可知，甲、丙两地之间距离：s1＝vt＝25m/s×1×3600s＝90000m＝90km；（2）由P＝＝＝Fv可知，阶段一中轿车的牵引力：F＝＝＝800N由P＝可知，阶段一牵引力所做的有用功：W＝Pt＝20×1000W×1×3600s＝7.2×107J由η＝可知，消耗的氢燃料完全燃烧放出的热量：Q放＝＝＝1.44×108J由Q放＝mq可知，消耗的氢燃料的质量：m＝＝＝0.96kg；（3）轿车匀速行驶过程中，轿车的牵引力与轿车受到的阻力是一对平衡力根据二力平衡条件可知，阶段一中轿车行驶时受到的阻力：f＝F＝800N；根据题意可知，阶段二中轿车从丙地到达乙地消耗汽油的质量：m汽油＝25kg﹣15kg＝10kg汽油完全燃烧放出的热量：Q放′＝m汽油q汽油＝10kg×4.5×107J/kg＝4.5×108J从丙地到乙地的距离s2＝s﹣s1＝225km﹣90km＝135km由于轿车行驶中所受阻力恒定，根据二力平衡条件可知，轿车的牵引力大小不变则轿车从丙地到达乙地所做的有用功：W′＝Fs2＝800N×135×1000m＝1.08×108J阶段二中轿车发动机的效率：η′＝×100%＝×100%＝24%。答：（1）甲、丙两地之间距离为90km；（2）阶段一中消耗的氢燃料的质量为0.96kg；（3）阶段二中轿车发动机的效率为24%。【点评】本题是一道力热综合题，主要考查速度公式、功率公式、效率公式、燃料完全燃烧放热公式以及二力平衡条件的应用，题目综合性较强，有一定的难度。12．新型混合动力汽车具有节能、低排放等优点。当混合动力汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池向车轮输送能量，当需要高速行驶或蓄电池电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电，车速与所受阻力的关系如图所示。在某次测试中，由内燃机提供能量，汽车以50km/h的速度匀速行驶了0.5h，求：（1）汽车以50km/h速度匀速行驶时的牵引力；（2）测试过程中牵引力做的功；（3）若所用燃料的热值为4.5×107J/kg，测试过程中消耗8kg燃料（假设燃料完全燃烧），则放出的总热量是多少；（4）若该次测试中内燃机的效率为30%，求此测试过程中蓄电池增加的电能。【分析】（1）由图可知，当车速为50km/h时，可知此时汽车受到的阻力，根据二力平衡条件可得出汽车的牵引力；（2）根据s＝vt求出行驶的路程，根据W＝Fs求出汽车发动机的牵引力做的功；（3）知道燃料的热值和质量，利用Q＝mq求燃料完全燃烧放出的热量；（4）根据η＝×100%求出该次测试中蓄电池增加的电能。【解答】解：（1）根据二力平衡条件，由图可知，汽车以50km/h速度匀速行驶时的牵引力：F＝f＝4000N；（2）测试过程中汽车行驶的路程：s＝vt＝50km/h×0.5h＝25km牵引力做的功：；（3）测试过程中燃料放出的总热量：Q＝mq＝8kg×4.5×107J/kg＝3.6×108J；（4）内燃机的效率：η＝×100%解得，W电＝ηQ﹣W牵＝30%×3.6×108J﹣1×108J＝8×106J。答：（1）汽车以50km/h速度匀速行驶时的牵引力为4000N；（2）测试过程中牵引力做的功为1×108J；（3）若所用燃料的热值为4.5×107J/kg，测试过程中消耗8kg燃料（假设燃料完全燃烧），则放出的总热量是3.6×108J；（4）若该次测试中内燃机的效率为30%，此测试过程中蓄电池增加的电能为8×106J。【点评】本题综合考查了功的计算、热量的计算以及热机的效率等，是一道生活中的物理题，有其实用价值，关键是公式及变形公式的灵活运用。13．2023年12月18日，甘肃临夏州积石山县发生6.2级地震。一方有难八方支援。咸阳高速交警连夜护送西安前往甘肃临夏积石山地震灾区的救援物资车队。一辆运送救灾物资的6轮卡车，卡车和物资的总质量为6t，每个车轮与地面接触的面积为500cm2，当它以72km/h的速度在水平路面上匀速行驶时，卡车受到的阻力为车总重的0.03倍。求：（g取10N/kg）（1）该车静止时，对地面的压强。（2）匀速行驶时卡车所受的牵引力。（3）若该卡车以柴油为燃料，该柴油机的效率为40%，则卡车匀速行驶10min：（）①卡车牵引力所做的功。②此过程中消耗柴油多少升？【分析】（1）水平面上的物体对水平面的压力等于其重力，根据F＝G总＝m总g得出卡车对地面的压力，根据p＝求出卡车静止时对地面的压强。（2）匀速行驶过程中卡车处于平衡状态，根据F牵＝f＝0.03G总得出卡车匀速行驶时所受的牵引力。（3）利用速度公式求出卡车10min通过的路程，然后利用W＝Fs计算牵引力做的功；根据η＝求完全燃烧柴油放出的热量，再利用Q放＝Vq求完全燃烧柴油的体积。【解答】解：（1）水平地面上汽车对地面的压力：F＝G＝mg＝6×103kg×10N/kg＝6×104N；该车静止时对地面的压强：p＝＝＝2×105Pa。（2）因为卡车做匀速直线运动，卡车水平面方向上受牵引力和阻力，这两个力是一对平衡力匀速行驶时卡车所受的阻力：f＝0.03G总＝0.03×6×104N＝1800N卡车匀速直线运动，水平方向二力平衡，则其所受的牵引力：F牵＝f＝1800N。（3）v＝72km/h＝20m/s10min行驶的路程：s＝vt＝20m/s×10×60s＝1.2×104m牵引力做的功：W＝Fs＝1800N×1.2×104m＝2.16×107J；由η＝得，完全燃烧柴油放出的热量：Q放＝＝＝5.4×107J由Q放＝Vq得完全燃烧柴油的体积：V＝＝≈1.64L。答：（1）该车静止时，对地面的压强为2×105Pa；（2）匀速行驶时卡车所受的牵引力为1800N；（3）①卡车牵引力所做的功为2.16×107J；②此过程中消耗柴油的体积约为1.64L。【点评】本题考查压强、功和热量的计算，同时考查二力平衡条件的应用，具有较强的综合性，属于中考压轴题，有一定难度。14．2023年9月28日德州市新能源汽车下乡巡展（首站）启动仪式在陵城区举行。新能源汽车采用的是电能、氢燃料等非常规的能源作为动力来源。氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是22世纪最理想的能源。测试员开车在一水平面上匀速行驶了10km。消耗0.3kg的氢燃料，汽车的牵引力为1260N。（q氢＝1.4×108J/kg）求：（1）质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量。（2）汽车发动机牵引力做的功。（3）该汽车发动机的效率。【分析】（1）根据Q放＝mq得出质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量；（2）根据W＝Fs得出汽车发动机牵引力做的功；（3）根据η＝得出汽车发动机的效率为。【解答】解：（1）质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量Q放＝mq＝0.3kg×1.4×108J/kg＝4.2×107J；（2）汽车发动机牵引力做的功W＝Fs＝1260N×10×103m＝1.26×107J；（3）汽车发动机的效率为：η＝＝＝30%。答：（1）质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量为4.2×107J；（2）汽车发动机牵引力做的功为1.26×107J；（3）该汽车发动机的效率为30%。【点评】本题考查了做功公式、燃料完全燃烧放热公式和效率公式的掌握和运用，难度不大。15．北京冬奥会上使用的氢燃料电池汽车，是利用氢与氧发生化学反应产生电能，供给电动机而驱动汽车行驶的，如图所示，该类型汽车甲在平直公路上从A地出发，以72km/h的速度行驶1h到达B地，消耗0.8kg氢燃料，所产生电能E电的80%用于维持汽车匀速行驶，所受阻力为1000N，氢燃料的热值为1.5×108J/kg。（1）求A、B两地之间距离；（2）求此过程中产生的电能E电；（3）氢燃料电池将化学能转化为电能的效率。【分析】（1）利用速度公式求出AB两地的距离；（2）根据二力平衡条件可知汽车的牵引力，利用W＝Fs求出汽车所做的有用功，利用效率公式求出此过程中产生的电能E电；（3）根据Q放＝mq求出0.8kg燃料完全燃烧放出的热量，然后利用效率公式求出氢燃料电池将化学能转化为电能的效率。【解答】解：（1）A、B两地之间距离为s＝vt＝72km/h×1h＝72km；（2）汽车甲在平直公路上匀速行驶，汽车甲受到的阻力和汽车的牵引力是一对平衡力根据二力平衡条件可知，汽车甲的牵引力F＝f＝1000N牵引力做的功为W＝Fs＝fs＝1000N×72×103m＝7.2×107J则产生的电能E电为；（3）氢燃料完全燃烧放出的热量为则氢燃料电池将化学能转化为电能的效率为。答：（1）A、B两地之间距离为72km；（2）此过程中产生的电能E电为9×107J；（3）氢燃料电池将化学能转化为电能的效率为75%。【点评】本题是一道力热综合题，主要考查二力平衡条件的应用、速度公式、功的计算公式、效率公式以及燃料完全燃烧放热公式的应用，题目综合性较强。16．氢燃料电池汽车利用氢与氧发生化学反应产生电能，供给电动机，从而驱动汽车行驶。如图所示，该类型汽车甲在平直公路上从A地出发，以72km/h的速度行驶1h到达B地，若氢燃料电池将化学能转化为电能的效率为75%，所产生电能E电的80%用于维持汽车匀速行驶，汽车行驶时所受的阻力为1000N，氢燃料的热值为1.5×108J/kg。（1）求此过程中产生的电能E电。（2）求此过程中需要消耗的氢燃料的质量。（假设氢燃料完全燃烧）（3）燃油汽车乙也在该公路上从A地出发，以72km/h的速度匀速行驶，所受阻力与甲车相同，汽油在汽缸内完全燃烧，需要燃烧5.3kg汽油用来维持汽车匀速行驶，汽油的热值q＝4.6×107J/kg，同样到达B地，汽车乙发动机的效率为多少？（计算结果精确到0.1%）【分析】（1）利用速度公式求出AB两地的距离，根据二力平衡条件可知汽车的牵引力，利用W＝Fs求出汽车所做的有用功，利用效率公式求出此过程中产生的电能E电；（2）由于氢燃料电池将化学能转化为电能的效率为75%，利用效率公式求出燃料完全燃烧放出的热量，利用根据Q放＝mq求出需要完全燃烧汽油的质量；（3）根据Q放＝mq求出5.3kg燃料完全燃烧放出的热量，然后利用效率公式求出汽车乙发动机的效率。【解答】解：（1）AB两地的距离为s＝vt＝72km/h×1h＝72km＝7.2×104m汽车甲在平直公路上匀速行驶，汽车甲受到的阻力和汽车的牵引力是一对平衡力，根据二力平衡条件可知，汽车甲的奉引力为F＝f＝1000N汽车甲所做的有用功为Wf＝Fs＝1000N×7.2×104m＝7.2×107J产生的电能；（2）燃料完全燃烧放出的热量为需要消耗的氢燃料的质量为；（3）汽油完全燃烧放出的热量为Q汽油＝m汽油q汽油＝5.3kg×4.6×107J/kg＝2.438×108J燃油汽车乙所做的有用功为W′＝W＝7.2×107J汽车乙发动机的效率为答：（1）此过程中产生的电能E电