2020年秋沪科版九年级物理期末复习——13章内能与热机(热机效率计算)
13章内能与热机（热机效率计算）1．一辆使用汽油为燃料的汽车，以54km/h的速度在水平路面上匀速行驶时，发动机的实际功率为23kw。若小汽车行驶的距离为75km，汽车的热值
q=4.6×107J/kg，小汽车发动机的效率为25%。求小汽车在这段路程中：
(1)运动的时间；
(2)发动机所做的功；
(3)若将汽车在该次行驶过程中损失的热量用来加热水，可将多少千克的10℃冷水加热到40℃的温水供家庭使用？（结果保留整数）
2．一容器中装有40kg温度是10℃的冷水，若用某一天然气灶把它加热到
温度为60℃时，共用了0.6m3的天然气，已知天然气的热值为2.8×107J/m3，水的比热容4.2×103J/（kg·℃）。
(1)这次加热过程中，水吸收的热量是多少?
(2)0.6m3的天然气完全燃烧释放的热量是多少?
(3)该热水器的实际效率是多少?
3．随着人们生活水平的日益提高，小汽车越来越多地走进了百姓人家。一辆用汽油作为燃料的小汽车，质量为1.5吨，该车以72km/h的速度在水平路面上匀速行驶108km，消耗汽油9kg，发动机的实际功率为23kW。已知汽油的热值q＝4.6×107J/kg，求小汽车在这段路程中：
(1)运动的时间；
(2)发动机所做的功；
(3)发动机的效率。
4．小明学习了热学的有关知识后，知道水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)，他想估算一下自己家每天烧水做饭需要的热量．于是小明仔细记录了他家每天烧水、煮饭、炒菜需要的时间，并把它折算成烧水时间，相当于每天将30 kg 20 ℃的水烧开．
（1）小明家每天烧水做饭需要多少热量？
（2）如果普通煤的热值为3×107 J/kg，从理论上讲小明家每天烧水做饭需要多少千克普通煤？
（3）小明家实际平均每天需要烧4块蜂窝煤，按每块蜂窝煤含煤0.5 kg 算，他家每天实际用煤2 kg，由此小明计算出他家煤炉的效率只有16.5％．你认为小明家煤炉效率低的原因是什么？
（4）从大的方面讲，家用煤炉除了热效率低、浪费能源的缺点外，另一个主要缺点是什么？
5．冰的熔化热是指单位质量的冰熔化过程中所吸收的热量，冰的熔化热为λ=3.35×105J/kg。现将2 kg初温为-10°C的冰用燃气灶进行加热直至刚好全部熔化。求∶
[已知冰的比热容c冰=2.1×10 3J/（kg·℃），天然气的热值q=4.0×107J/m3]
(1)冰刚开始熔化之前需要吸收的热量；
(2)冰全部熔化成水的过程中所需要吸收的热量；
(3)若加热效率为50%，则整个过程中至少需要消耗多少立方米的天然气。
6．某汽车匀速行驶100km，消耗汽油10kg，发动机做的有用功为1×108J，其中汽油的热值是4×107J/kg。求：
(1)汽油完全燃烧放出的热量；
(2)发动机的效率。
7．一台汽油机，活塞面积是S m2，活塞行程是L cm，做功冲程燃气产生的
平均压强为p Pa，若飞轮的转速是n转/分钟，汽油机的效率为η，汽油
的热值为q J/kg，汽油机在1min内要消耗多少kg的汽油？
8．用燃气灶将10L初温为35℃的水加热至沸腾（1标准大气压下），完全燃烧了0.1m3的天然气。（q天然气=4.2×107J/m3，c水=4.2×103J/（kg·℃）求：
(1)水吸收的热量；
(2)燃烧产生的热量；
(3)燃气灶的热效率。
9．一辆汽车为50km长的新建大桥进行通车测试，如图所示。汽车总质量为1.5t，以0.5h的时间匀速通过大桥，受到的牵引力力是总重力的0.08倍，全程消耗了4kg的汽油。g取10N/kg，求汽车通过大桥；
(1)行驶的速度；
(2)牵引力所做的功；
(3)汽油机的效率。（q汽油=4.6×107J/kg）
10．某汽车在一段平直的公路上匀速行驶5.6km ，受到的阻力是33.010N ?，消耗燃油1.5 L ，燃油的密度330.810kg/m ρ=?，热值7
410J/kg q =?，求：
(1)消耗的燃油质量是多少？
(2)发动机牵引汽车前进所做的有用功是多少？
(3)汽车发动机的效率是多少？
11．某单缸四冲程汽油机的活塞横截面积为5×10-3m 2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是80mm ，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9×105Pa ，曲轴转速为2400r/min ，当汽油机满负荷工作时，求：
(1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力；
(2)汽油机的功率；
(3)若汽油机在吸气冲程中吸入的空气质量与燃油质量之比为14∶1，吸入的油气混合物的平均密度为1.35kg/m 3，汽油的热值取4.5×107J/kg ，则该汽油机的效率为多大（结果精确到0.1%）。 12．如图甲所示，1标准大气压下，普通煤炉把壶内20℃，5kg 水烧开需完全燃烧一定质量的煤，此过程中，烧水效率为28%，为提高煤炉效率，浙江
大学创意小组设计了双加热煤炉，如图乙所示，在消耗等量煤烧开壶内初温
相同，等量水的过程中，还可额外把炉壁间10kg水从20℃加热至40℃，q
＝3×107J/kg，c水＝4.2×103J/（kg?℃），以上过程中，
煤
问：（1）普通煤炉完全燃烧煤的质量有多大？
（2）双加热煤炉的烧水效率有多大？
13．某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞面积为30cm2，气缸容积为150mL；满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×105Pa，飞轮1min转动
1800r/min，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），若1min消耗汽油10g，汽油的热值为4.6×107J/kg，求：
(1)一个做功冲程中燃气对活塞做的功；
(2)该汽油机的效率；
(3)若燃气对活塞的平均压强为p，设活塞的面积为S，冲程长为L，气缸工作容积（单缸排量）为V，如图所示，请推导出一个做功冲程燃气对活塞做的功W=pV。
14．图中所示的“歼20”是我国自主研制的新一代隐身重型歼击机，具有卓越的机动性能，对中国国防装备发展有重要意义。其部分性能参数如下：最大起飞重量37t，最大载油量为12t，最大飞行高度18km，最大飞行速度3062km/h，最大航程4000千米。航行时所受阻力的大小与速度的关系见下表：
已知歼击机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能时损失60%的热量，歼击机使用的航空燃油的热值为5×107J/kg。求：
(1)当歼击机以400m/s的速度匀速巡航时，飞机发动机的输出功率是多少？
(2)若在歼击机油箱中加满燃油，并且以500m/s的速度匀速巡航时，它的续航路程是多少km？
15．如图是一种以柴油机为动力的抓斗起重机，其部分参数如表。求：(1)起重机空载静止在水平地面上时，对地面的压强是2.4×105Pa，它与地面的接触面积是多少？（取g=10N/kg）
(2)将1.0×104N的物料抓举到最大高度用时15s，起重机对物料做功的功率多大？
(3)起重机空载时以最大行驶功率行驶1h，消耗柴油多少kg？（取q柴油=4×107J/kg）
答案
1．(1)5000s ；(2)1.15×108J ；(3)2738kg
2．(1)68.410J ?；(2)71.6810J ?；(3)50%
3．(1)35.410s ?；(2)81.2410J ?；(3)30%
4．（1）1.008×107 J ；（2）0.336kg ；（3）一方面煤不能完全燃烧，另一方面煤燃烧放出的热量不能被水完全吸收，大部分的热量散失掉了；（4）不安全，易煤气中毒、易引发火灾；大气污染严重，不卫生等.
5．(1) 4.2×10 4J ；(2) 6.7×10 5J ；(3) 3.6m 3
6．(1)4×108
J ；(2)25% 7．2npSL q
η 8．(1) 2.73×106J ；(2) 4.2×106
J ；(3) 65%
9．(1)100km/h ；(2)6×107J ；(3)32.6%
10．(1)1.2kg ；(2)1.68×107J ；(3)35%
11．(1)4500N ；(2)7200W ；(3)22.2％
12．（1）0.2kg ；（2）42%
13．(1)135J ；(2)26.4%；(3)略
14．(1)1.92×107W ；(2)3.2×103
15．(1)0.2m2；(2) 4×103W；(3)9kg