专题22 热力综合计算题对策（教师版含解析）

专题22热力综合计算题对策中考典型例题解析轿车质量(kg)1050车轮与地面接触总面积(m2)0.15郑州到通许的距离(km)108预设行车速度(km/h)90行驶lkm耗油量(g)50匀速行驶时受到的阻力(N)2000【例题1】(2021河南郑州二模)五一假期，小红全家驾车从郑州市到开封市通许县游玩，出发前，爱学习的小红收集了相关数据，整理成下表，请你根据表中数据完成相关计算．计算时需要的物理常量g取10N/kg，q汽油=4.6×107J/kg．(1)如果你仔细观察的话，可以发现汽车的尾翼是____表面比较平，___表面的弧度大些。这和飞机的机翼是相反的。在汽车高速运动时，这种形状的尾翼会产生一个向下的压力，增加轮胎的抓地力，缩小刹车距离。该轿车静止时(车上无人)对水平地面的压强为_____Pa。(2)该轿车匀速行驶lkm牵引力所做的功是多少J？(3)郑州到通许消耗的汽油在完全燃烧时放出的热量是多少J？【答案】(1)上，下。7×104Pa(2)2×106J(3)2.484×108J【解析】(1)车的尾翼的形状上面平直、下面凸起，车高速行驶时带动空气流动，车的上方空气流速慢、压强大，车的下方空气流速快、压强小。这种形状的尾翼会产生一个向下的压力，增加轮胎的抓地力，缩小刹车距离。轿车对地面的压力F=G=mg=1050kg×10N/kg=1.05×104NS=0.15m2该轿车静止时对水平地面的压强为P=F/S=1.05×104N/0.15m2=7×104Pa(2)该轿车匀速行驶时，牵引力F等于其受到的阻力f，即F=f=2000N路程s=lkm=l000m根据功的计算公式W=Fs得轿车匀速行驶lkm牵引力所做的功为W=Fs=2000N×l000m=2×106J(3)由于行驶lkm耗油量为50g，郑州到通许的距离为108km，则郑州到通许消耗的汽油质量为m汽油=108×50g=5.4×103g=5.4kgq汽油=4.6×107J/kg根据Q=mq得到全程消耗的汽油在完全燃烧时放出的热量为Q=m汽油q汽油=5.4kg×4.6×107J/kg=2.484×108J【例题2】(2021苏州一模)一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动，其图象如图所示，在第10s时速度达到，通过的路程为120m。求：在内汽车的平均速度；设汽车在行驶过程中所受阻力不变，大小为那么在内汽车发动机产生的牵引力所做的功是多少焦耳？若发动机的转化效率为，则内燃烧了多少千克汽油？已知汽油的热值大约为。【答案】(1)12m/s；(2)8×105；(3)0.02【解题过程】(1)汽车在0~10s内的平均速度：；(2)由图像可知，10~20s汽车做匀速直线运动，所受的牵引力和阻力是平衡力，∴汽车所受的牵引力：，汽车运动时间：，汽车在10~20s内运动的路程：，汽车牵引力做的功：；(3)汽油完全燃烧放出的热量：，需要燃烧汽油的质量：．临门一脚预测练1.(2021海南一模)当今太阳能热水器已经在广安城乡用得非常普遍了，如图所示。已知某太阳能热水器在冬季有效日照时段里，能将8℃、100L水加热到38℃。请解答：在此过程中，水吸收了多少热量？[水的比热容为4.2×103J/(kg℃)，水的密度为1.0×103kg/m3]【答案】1.26×107J【解析】太阳能热水器中水的体积V=100L=100dm3=0.1m3，由ρ=m/v可得，水的质量m=ρV=1.0×103kg/m3×0.1m3=100kg在此过程中，水吸收的热量Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×100kg×(38℃﹣8℃)=1.26×107J。2.(河北衡水二模)某一型号的汽车质量为5×103kg，轮胎与地面接触面积为4×250cm2，在一段平直公路上用0.5小时匀速行驶了54km，车受到的阻力为车重的0.1倍．求：(1)该汽车的行驶速度；(2)该汽车对地面的压强；(3)该汽车牵引力所做的功；(4)已知这一过程消耗燃油1.5×10﹣2m3，求汽车发动机在这一过程中消耗的总能量及该汽车的效率．(假设燃油完全燃烧，燃油密度ρ为0.8×103kg/m3，燃油热值q为4.5×107J/kg，g取10N/kg)【答案】(1)108km/h；(2)5×105Pa；(3)2.7×108J；(4)50%．【解析】(1)汽车的行驶速度：v=s/t=54km/0.5h=108km/h．(2)F=G=mg=5×103kg×10N/kg=5×104N，S=4×250cm2=1000cm2=0.1m2，该汽车对地面的压强：P=F/S=5×104N/0.1m2=5×105Pa．(3)f=0.1G=0.1×5×104N=5×103N，s=54km=5.4×104m，因为匀速行驶，所以F=f=5×103N，该汽车牵引力所做的功W=Fs=5×103N×5.4×104m=2.7×108J，(4)由ρ=m/V可得，燃油的质量m=ρV=0.8×103kg/m3×1.5×10﹣2m3=12kg，这一过程中消耗的总能量Q=mq=12kg×4.5×107J/kg=5.4×108J，该汽车的效率η=W/Q×100%=2.7×108J/5.4×108J×100%=50%．轿车质量(kg)1050车轮与地面接触总面积(m2)0.15宿迁到徐州距离(km)108预设行车速度(km/h)90行驶lkm耗油量(g)50匀速行驶时受到的阻力(N)20003.(2021湖北荆州一模)五一假期，小明全家驾车从宿迁到徐州游玩，出发前，爱学习的小明收集了相关数据，整理成下表，请你根据表中数据完成相关计算．(1)轿车静止时对水平地面的压强(g取10N/kg)；(2)全程行车所需的时间；(3)匀速行驶lkm牵引力所做的功；(4)全程消耗的汽油在完全燃烧时放出的热量(q汽油=4.6×107/kg)．【答案】(1)7×104Pa(2)1.2h(3)2×106J(3)2.484×108J【解析】(1)根据公式p=F/S计算轿车对地面的压强，其中F=G=mg；(2)根据t=s/v计算出行驶所用的时间；(3)根据二力平衡条件，若匀速行驶则F=f，根据W=Fs计算出功的大小；(4)根据公式Q=mq计算出燃油燃烧放出的热量．4．(2021新疆一模)我市正在争创全国文明城市，各单位都加大了“创城”工作的力度。为了净化市区空气，环卫工人每天清晨都驾驶洒水车对市区道路洒水(如图)．下表是某洒水车的相关数据。已知水的密度为1.0×103kg/m3，汽油的燃烧值为4.6×107J/kg，g取10N/kg．请根据题意回答下列问题：空车质量水罐容积装满水时车轮与地面的总接触面积额定功率5t4m30.6m2120kW(1)若该洒水车的发动机是汽油发动机，发动机工作时哪个冲程将内能转化为机械能？燃烧0.5kg汽油能产生多少热量？(2)该洒水车装满水时对地面的压强为多少？(3)若水罐内有一漂浮的物体浸没在水中的体积为1.0×10﹣3m3，则该物体受到的浮力为多大？(4)该洒水车在水平路面上以额定功率匀速行驶5000m用时10min，试计算此过程汽车所受到的阻力大小。【答案】(1)发动机工作时做功冲程将内能转化为机械能；燃烧0.5kg汽油能产生2.3×107J热量；(2)该洒水车装满水时对地面的压强为1.5×105Pa；(3)则该物体受到的浮力为10N；(4)此过程汽车所受到的阻力大小为1.44×104N。【解析】(1)汽油机的一个工作循环包括：吸气、压缩、做功、排气四个冲程；做功冲程是高温高压的燃气对活塞做功完成的，是将内能转化为机械能的过程。燃烧0.5kg汽油产生的热量：Q=m汽油q=0.5kg×4.6×107J/kg=2.3×107J；(2)由ρ=可知，装满水的质量：m=ρV=1.0×103kg/m3×4m3=4×103kg，汽车和水的总重：G总=G车+G水=(m车+m水)g=(5×103kg+4×103kg)×10N/kg=9×104N；该洒水车装满水时对地面的压力：F=G总=9×104N；该洒水车装满水时对地面的压强：p===1.5×105Pa；(3)该物体受到的浮力：F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.0×10﹣3m3=10N；(4)洒水车行驶5000m用时10min，则行驶速度：v===m/s，由P===Fv可得牵引力：F===1.44×104N，因为洒水车匀速行驶，所以受到的阻力：f=F=1.44×104N。5.(2020湖南岳阳)某型号汽车整车与驾驶员的总质量是2060kg，驾驶员驾驶该汽车在平直公路上匀速行驶进行车型测试，测试过程中消耗汽油的体积为1.5×10-3m3(g=10N/kg，ρ汽油=0.7×103kg/m3，q汽油=4.5×107J/kg，)求：(1)汽车与驾驶员的总重力；(2)测试过程中消耗汽油的质量；(3)假设汽油完全燃烧，汽油机的效率为40%，汽车在测试过程中做的有用功是多少。【答案】(1)20600N；(2)1.05kg；(3)1.89×107J【解析】(1)汽车与驾驶员的总重力G=mg=2060kg×10N/kg=20600N(2)测试过程中消耗汽油的质量m汽油=ρ汽油V=0.7×103kg/m3×1.5×10-3m3=1.05kg(3)汽油完全燃烧放出的热量Q放=m汽油q汽油=105kg×4.5×107J/kg=4.725×107J汽车在测试过程中做的有用功W有=Q放η=4.725×107J×40%=1.89×107J6.(2021福建一模)小天收集了一些数据填在下表中。如果该车满载货物后在平直的公路上匀速行驶100m，货车受到的阻力是车重的1/10．那么在此过程中：(g取10Nkg)(1)该货车车牵引力是多少？牵引力所做的功是多少？(2)燃油完全燃烧放出的热量是多少？(3)该货车发动机的效率是多少？品牌型号东风xx外型尺寸5×1.9×23(m)变速箱A85空车质量1.5吨最高车速120km/h满载时载货量2.5吨空载百公里油耗12L燃油密度0.8×103kg/m3满载百公里油耗20L燃油热值5×107J/kg【答案】(1)4×103N；4×105J；(2)8×105J；(3)50%。【解析】(1)满载货物时货车的总质量：m=m车+m货=1.5t+2.5t=4t=4×103kg，货车的总重力：G=mg=4×103kg×10N/kg=4×104N，由题意知，货车受到的阻力：f=G/10=4×104N/10=4×103N，因为该车满载货物后在平直的公路上匀速行驶，所以，根据二力平衡条件可知，该货车的牵引力：F=f=4×103N。牵引力所做的功：W=Fs=4×103N×100m=4×105J。(2)由表格数据可知，货车满载百公里油耗为20L，则货车行驶100m=0.1km消耗燃油的体积：V=(0.1km/100km)×20L=0.02L=2×10﹣5m3，由ρ=m/V得，消耗燃油的质量：m燃油=ρ燃油V燃油=0.8×103kg/m3×2×10﹣5m3=0.016kg，燃油完全燃烧放出的热量：Q放=m燃油q燃油=0.016kg×5×107J/kg=8×105J。(3)该货车发动机的效率：η=W/Q放×100%=50%。7．(2021湖南邵