初中物理内能利用计算题1.docx
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初中物理内能利用计算题1
初中物理-内能利用-计算题1
一．解答题（共11小题）
1．如图所示，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．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
（已知：
汽油的密度为×103kg/m3，汽油的热值为×107J/kg）
2．质量为3t的小型载重汽车，额定功率为l00kW，车上装有6t的砂石．汽车先以lOm/s的速度在平直公路上以20kW的功率匀速行驶了lOmin，消耗汽油，然后又以额定功率用了2min的时间，将砂石从山坡底运送到50m高的坡顶施工现场．g取10N/kg．试问：
（1）的汽油完全燃烧放出的热量为多少（已知汽油的热值为×107J/kg）
（2）汽车在平直公路上匀速行驶时，受到的阻力为多少
（3）汽车从坡底向坡顶运送砂石的机械效率是多少
3．莲莲家的汽车尾部上标有“”的字样，其中“T”就是“涡轮增压”，是利用高温、高压的废气去冲击“废气涡轮”高速旋转，来带动同轴的“进气涡轮”也高速旋转，从而增加吸气冲程的进气量并增大进气气压，使汽油燃烧更充分，燃气压强更大，同时也减少了废气中的有害物质，达到提高发动机效率和减少废气污染的目的．这辆汽车的最低油耗可达（kW•h），已知汽油的热值为×107J/kg．（温馨提示：
最低油耗是指燃烧最少的汽油获得最大有用功的能量；（kW•h）表示获得1kW•h能量消耗汽油）．
求：
（1）的汽油完全燃烧时放出的热量为多少
（2）该汽车发动机的效率最高可达多少（结果保留整数）
4．我国自行生产的混合动力汽车已经服务于北京奥运．混合动力汽车启动时，内燃机并不工作，蓄电池通过某种方式向车轮输送能量；当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，也可以同时给蓄电池充电；当车辆需要全力加速时，内燃机和蓄电池还可以同时向车轮输送能量．
电压/v
300
功率/w
30
容量/Ah
100
质量/kg
320
（1）根据以上描述，请你说出一种混合动力汽车不同于普通汽车的优点 ．
（2）表是某台混合动力汽车所用的镍氢蓄电池组的部分参数（其中容量即为电荷量），试求该蓄电池组最多可储存多少电能．
（3）测试人员驾驶该车在平直公路上匀速直线行驶，观察仪表盘，发现这段时间内汽车内燃机消耗燃油，车速为50km/h，蓄电池组储存的电能由最大值的60%增加到80%．从汽车使用技术手册中，测试人员发现该车使用的燃油的热值为×107J/kg，汽车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图所示．
①内燃机若完全燃烧燃油能放出多少热量
②车速为50km/h时汽车发动机的动力有多大
③试计算该汽车内燃机的效率（不计内燃机外机械传动及充电过程中的能量损失）．
5．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×lO5Pa，飞轮1min转动1800周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），若1min消耗汽油．汽油的密度ρ=×103kg/m3；汽油的热值为×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．
6．液化石油气的热值高达×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×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气加热容器中的水直至100℃恰好沸腾，瓶内燃气消耗了．通过高效炉灶，水能吸收燃气完全燃烧释放热量的75%．已知水的比热容为c水=×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
7．
（1）地球上海洋的面积约占地球表面积的70～75%，海洋的贮水量约为×1021千克，海水资源极其丰富．当前某些发达国家公然践踏国际规则，肆意排放CO2，引起温室效应．假定由此导致海水的温度升高℃，则海水将多吸收的热量约为 焦[设海水的比热为×103焦/（千克•℃）]
（2）淡水资源缺乏是一个全球性难题，世界各国都在倡导节约用水，合理利用水资源．然而生活中常有一些细节被人们所忽略，如水龙头不拧紧会滴水．假设某水龙头没拧紧每秒钟会滴下两滴水，每滴水约为毫升，照此计算，这只水龙头连续滴水一个月（30天）会流失约 千克的水．（水的密度ρ水=×103千克/米3）
8．由于降水偏少以及火力发电用煤安排不足等原因，全国大多数省份供电不足，频频跳闸停电，影响居民生活及农业生产．某校为了维持正常教学用电，自购了一台发电机，铭牌上的参数如下表．
型号
200GF
额定功率
50Hz
转速
1500r/min
额定电流
400A
额定功率
200Kw
效率
80%
请回答下列问题：
（1）柴油发电机由柴油机和发电机两部分组合而成，工作时的能量转化是：
柴油燃烧 能转变为内能，柴油机 冲程中内能转变为机械能，最后通过发电机转化为电能．
（2）发电机的工作原理是（ ）
A、电流的磁效应；B、电磁感应现象；C、磁场对电流有作用力；D、通电线圈在磁场中转动
（3）到了夏天，全校50个教室，各个教室要增开“220V100W”的电风扇4台，学生公寓、教师办公室要增开“220V”的空调机40台，多媒体教室、会议室、计算机房要增开“220V”空调机8台．若其他设备总功率为80kW并照常运行．
①试通过计算说明现有发电机能否满足需要．
②柴油发电机对学校的环境会造成哪些影响（至少两点）
9．2010年上海世博会使用了一种纯电动节能环保车．这种车使用电池作动力源，走起来比燃油车的响声小得多，同时也不会排放气体．下表是一款纯电动汽车与同型号内燃机汽车对比的测试数据（测试过程可视为匀速直线运动）．
车型
能源
测试距离
牵引力
有用功
百公里耗能
效率
纯电动汽车
电能
100km
600N
×107J
%
内燃机汽车
汽油
100km
600N
3×108J
（1）请通过计算，在表格内填写汽车牵引力做的有用功及内燃机汽车的效率；
（2）根据题目信息，说出这种纯电动汽车节能、环保主要体现在哪几个方面
10．发动机是汽车的核心部件，发动机的质量决定了整车的性能和品质，现代汽车主要分汽油和柴油两类发动机，其中汽油发动机提供动力的是内燃机的汽缸．若某台以汽油为燃料的汽车，发动机内有四个汽缸，其相关数据如下表所示．
（1）汽车以100km/h速度匀速运动时发动机的输出功率最大，则1min内有用功 J．
（2）汽车内燃机一个工作循环包括四个冲程，一个汽缸正常工作四个冲程的顺序是 （对甲、乙、丙、丁重新排序）， 图所示的冲程内燃机给汽车提供动力．
（3）汽车排气量是指发动机气缸的工作容积，汽车排气量越大，功率越大，空燃比是指汽缸内空气和燃油的质量比．
汽车发动机数据表
1min内完成工作循环
2600次
93#汽油
汽缸内汽油和空气的混合密度
m3
排气量
热值
×107（J/kg）
发动机最大功率
75（kw）
空燃比
14：
1
当汽车以100km/h速度匀速运动时，根据表中数据求汽车发动机的效率．（计算结果保留一小数）
11．一种正在研制中的太阳能动力车如图，它上面的太阳能接收板的有效面积为S=8m2，天气晴朗、接收板正对着太阳时，每1m2面积上每1s内接收到的太阳能是×103J．正常运行时：
这种车将太阳能转化成机械能的效率可达12%．求：
（1）2h内太阳能动力车接收到的太阳能是多少J
（2）正常运行时该车的功率可达多少kW
（3）若该车（含载重）的总质量为160kg，沿水平路面行驶时受到的阻力为总重力的
，则它在水平路面上匀速行驶的速度可达多少m/s（运算中取g=10N/kg）
初中物理-内能利用-计算题1
参考答案与试题解析
一．解答题（共11小题）
1．（2015•内江）如图所示，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．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
（已知：
汽油的密度为×103kg/m3，汽油的热值为×107J/kg）
【考点】热机的效率；功率的计算．
【专题】计算题；比热容、热机、热值；功、功率、机械效率．
【分析】
（1）根据ρ=
求出消耗汽油的质量，利用Q放=mq求汽油完全燃烧放出的热量，再利用效率公式η=
的变形公式W=ηQ放可求出牵引力做的功．
（2）知道前进的距离，利用
求出汽车运动的时间，利用P=
即可求出功率．
【解答】解：
（1）由ρ=
得消耗汽油的质量为：
m=ρV=×103kg/m3××10﹣3m3=，
汽油完全燃烧放出的热量：
Q放=mq=kg××107J/kg=×107J；
由η=
得，汽油机的有用功：
W=ηQ放=30%××107J=×107J；
（2）由v=
得汽车运动的时间：
t=
=
=
h=400s；
汽车的输出功率：
P=
=
=×104W．
答：
（1）该汽车发动机做的有用功是×107J；
（2）该汽车的输出功率为×104W．
【点评】本题考查了学生功、功率的公式、燃料完全燃烧放热公式的掌握和运用，明确哪些是有用能量、哪些是总能量是本题的关键，要求灵活运用所学公式．
2．（2015•河南）质量为3t的小型载重汽车，额定功率为l00kW，车上装有6t的砂石．汽车先以lOm/s的速度在平直公路上以20kW的功率匀速行驶了lOmin，消耗汽油，然后又以额定功率用了2min的时间，将砂石从山坡底运送到50m高的坡顶施工现场．g取10N/kg．试问：
（1）的汽油完全燃烧放出的热量为多少（已知汽油的热值为×107J/kg）
（2）汽车在平直公路上匀速行驶时，受到的阻力为多少
（3）汽车从坡底向坡顶运送砂石的机械效率是多少
【考点】燃料的热值；机械效率的计算；功率计算公式的应用．
【专题】比热容、热机、热值；功、功率、机械效率．
【分析】
（1）利用燃料放热公式，求出放出的热量；
（2）先利用牵引力的功率和时间求出牵引力所做的功，再根据W=Fs求出牵引力，结合二力平衡得到阻力；
（3）先求出有用功，再利用斜面的机械效率公式求出机械效率．
【解答】解：
（1）汽油燃烧放出的热量为：
Q=mq=××107J/kg=×107J；
（2）
由P=
可得牵引力做功为：
W=Pt=20000W×600s=×107J，
由功的计算公式，可得牵引力为：
F=
=
=2000N，
由于汽车匀速运动，则受到的阻力为f=F=2000N；
（3）汽车在斜坡上做的有用功为：
W有用=Gh=mgh=6000kg×10N/kg×50m=3×106J，
总功为：
W总=P额t=100000W×2×60s=×107J，
则机械效率为：
η=
×100%=
×100%=25%．
（1）的汽油完全燃烧放出的热量为×107J；
（2）汽车在平直公路上匀速行驶时，受到的阻力为2000N；
（3）汽车从坡底向坡顶运送砂石的机械效率是25%．
【点评】此题主要考查了燃料放热、力学功与功率的关系以及机械效率，属于能量综合运算题，难度适中．
3．（2014•江西）莲莲家的汽车尾部上标有“”的字样，其中“T”就是“涡轮增压”，是利用高温、高压的废气去冲击“废气涡轮”高速旋转，来带动同轴的“进气涡轮”也高速旋转，从而增加吸气冲程的进气量并增大进气气压，使汽油燃烧更充分，燃气压强更大，同时也减少了废气中的有害物质，达到提高发动机效率和减少废气污染的目的．这辆汽车的最低油耗可达（kW•h），已知汽油的热值为×107J/kg．（温馨提示：
最低油耗是指燃烧最少的汽油获得最大有用功的能量；（kW•h）表示获得1kW•h能量消耗汽油）．
求：
（1）的汽油完全燃烧时放出的热量为多少
（2）该汽车发动机的效率最高可达多少（结果保留整数）
【考点】有关热机的计算．
【专题】热和能．
【分析】
（1）根据Q=mq求出汽油完全燃烧时放出的热量；
（2）根据题意可知消耗汽油获得的能量，根据η=
求出发动机的效率．
【解答】解：
（1）的汽油完全燃烧时放出的热量：
Q放=mq=××107J/kg=×106J；
（2）根据题意可知，完全燃烧汽油获得的能量为W=1kW•h=×106J，
汽车发动机的效率：
η=
×100%=
×100%≈39%．
答：
（1）的汽油完全燃烧时放出的热量为×106J；
（2）该汽车发动机的效率最高可达39%．
【点评】此题主要考查的是学生对热值和热机效率计算公式的理解和掌握，难度不大．
4．（2008•武汉）我国自行生产的混合动力汽车已经服务于北京奥运．混合动力汽车启动时，内燃机并不工作，蓄电池通过某种方式向车轮输送能量；当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，也可以同时给蓄电池充电；当车辆需要全力加速时，内燃机和蓄电池还可以同时向车轮输送能量．
电压/v
300
功率/w
30
容量/Ah
100
质量/kg
320
（1）根据以上描述，请你说出一种混合动力汽车不同于普通汽车的优点 清洁，污染少、能源利用率高 ．
（2）表是某台混合动力汽车所用的镍氢蓄电池组的部分参数（其中容量即为电荷量），试求该蓄电池组最多可储存多少电能．
（3）测试人员驾驶该车在平直公路上匀速直线行驶，观察仪表盘，发现这段时间内汽车内燃机消耗燃油，车速为50km/h，蓄电池组储存的电能由最大值的60%增加到80%．从汽车使用技术手册中，测试人员发现该车使用的燃油的热值为×107J/kg，汽车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图所示．
①内燃机若完全燃烧燃油能放出多少热量
②车速为50km/h时汽车发动机的动力有多大
③试计算该汽车内燃机的效率（不计内燃机外机械传动及充电过程中的能量损失）．
【考点】热机的效率；功的计算；热量的计算；燃料的热值．
【专题】应用题；简答题；压轴题．
【分析】内燃机主要讲内能转化为机械能，在燃烧燃料时，产生的废气会污染环境，并且废气带走大部分热量，内燃机的效率很低．要解决此题需要用到计算公式：
W=UIt、Q=mq、W=Fs、η=
．
【解答】解：
（1）混合动力汽车启动时，内燃机不工作，只有当蓄电池电能过低或高速行驶时，才用到内燃机，所以混合动力汽车污染少．
故答案为：
清洁，污染少、能源利用率高．
（2）该蓄电池组储存的电能为：
W=UIt=300V×100A×3600s=×108J
答：
该蓄电池可储存×108J的电能．
（3）①内燃机若完全燃烧燃油能放出的热量是：
Q=mq=××107J/kg=×108J
答：
放出的热量是×108J．
②分析图可知：
车速为50km/h时，受到的阻力位2000N，又因为车做匀速直线运动，所以F=f=2000N
答：
发动机的动力为2000N．
③行驶过程中充入的电能W1=W×（80%﹣60%）=×108J×（80%﹣60%）=×107J
车行驶的路程为：
s=vt=50km/h×=25km=250OOm
行驶机械功：
W2=Fs=2000N×25000m=5×107J
内燃机的效率为：
η=
=40%
答：
内燃机的效率为40%．
【点评】此题考查了电功、机械功的计算，并且还考查了热机的效率，及燃料燃烧时的放热公式．考查得很全面．
5．（2005•南通）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×lO5Pa，飞轮1min转动1800周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），若1min消耗汽油．汽油的密度ρ=×103kg/m3；汽油的热值为×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．
【考点】有关热机的计算．
【专题】计算题．
【分析】热机工作时的压力和燃气的压强和活塞的面积有关，做功的多少和燃气的平均压力和做功的距离有关，计算功率要在对应的时间内计算做功的多少，计算效率也应是在对应的时间内燃料完全燃烧放出的热量和做的功．
【解答】解：
（1）燃气对活塞的平均压力：
F=PS=×lO5Pa×30×10﹣4m2=2700N；
（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功：
W=FS=2700N×=135J；
（3）曲轴每转两圈对外做功一次，所以1min转动1800周，要做功900次，所以P=
（4）该汽油机1min消耗汽油质量：
m=ρV=×103kg/m3××10﹣3m3=，
效率：
η=
．
答：
（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力为2700N；
（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功135J；
（3）汽油机的功率为2025W；
（4）汽油机的效率为33%．
【点评】此题考查热机中压力、功、功率、效率的计算．在计算功率和效率时要注意对应关系．
6．（2012•常州）液化石油气的热值高达×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×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气加热容器中的水直至100℃恰好沸腾，瓶内燃气消耗了．通过高效炉灶，水能吸收燃气完全燃烧释放热量的75%．已知水的比热容为c水=×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
【考点】燃料的热值；热量的计算．
【专题】计算题．
【分析】根据水的比热容，计算出水吸收的热量，然后根据炉灶的热效率，可求出燃气燃烧放出的热量，最后根据热值的概念，求出燃气的热值；对照所求热值与石油气热值的关系，判断是否掺假．
【解答】解：
（1）水吸收的热量为：
Q吸=cm（t﹣t0）=×103J/（kg•℃）×100kg×（100℃﹣31℃）=×107J；
燃气燃烧放出的热量为：
Q放=
=
=×107J；
瓶内燃气的热值为：
q=
=
=×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=×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×107J/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．
【点评】此题属于热学的综合题，将比热容与热值的相关计算，通过热效率联系在一起；根据相应的计算公式可解答．
7．（2002•丽水）
（1）地球上海洋的面积约占地球表面积的70～75%，海洋的贮水量约为×1021千克，海水资源极其丰富．当前某些发达国家公然践踏国际规则，肆意排放CO2，引起温室效应．假定由此导致海水的温度升高℃，则海水将多吸收的热量约为 ×1023 焦[设海水的比热为×103焦/（千克•℃）]
（2）淡水资源缺乏是一个全球性难题，世界各国都在倡导节约用水，合理利用水资源．然而生活中常有一些细节被人们所忽略，如水龙头不拧紧会滴水．假设某水龙头没拧紧每秒钟会滴下两滴水，每滴水约为毫升，照此计算，这只水龙头连续滴水一个月（30天）会流失约 千克的水．（水的密度ρ水=×103千克/米3）
【考点】燃料的热值．
【专题】实验题；电与热、生活用电．
【分析】
（1）已知海水的质量、温度的变化量、海水的比热容，利用吸热公式Q吸=cm△t求海水吸收的热量；
（2）根据题意求出这只水龙头连续滴水一个月流失的体积，再根据密度公式求出流失水的质量．
【解答】解：
（1）海水吸收的热量：
Q=cm△t=×103J/（kg•℃）××1021kg×℃=×1023J；
（2）流失水的体积：
V=2×5×10﹣8m3×24×3600×30=，
由ρ=
得，流失的水的质量：
m=ρ水V=×103kg/m3×=．
故答案为：
×1023；．
【点评】本题考查了热量公式和电功公式、密度公式的灵活应用，根据题意得出一个月流失水的体积是关键．
8．（2007•崇左）由于降水偏少以及火力发电用煤安排不足等原因，全国大多数省份供电不足，频频跳闸停电，影响居民生活及农业生产．某校为了维持正常教学用电，自购了一台发电机，铭牌上的参数如下表．
型号
200GF
额定功率
50Hz
转速
1500r/min
额定电流
400A
额定功率
200Kw
效率
80%
请回答下列问题：
（1）柴油发电机由柴油机和发电机两部分组合而成，工作时的能量转化是：
柴油燃烧 化学 能转变为内能，柴油机 做功 冲程中内能转变为机械能，最后通过发电机转化为电能．
（2）发电机的工作原理是（ B ）
A、电流的磁效应；B、电磁感应现象；C、磁场对电流有作用力；D、通电线圈在磁场中转动
（3）到了夏天，全校50个教室，各个教室要增开“220V100W”的电风扇4台，学生公寓、教师办公室要增开“220V”的空调机40台，多媒体教室、会议室、计算机房要增开“220V”空调机8台．若其他设备总功率为80kW并照常运行．
①试通过计算说明现有发电机能否满足需要．
②柴油发电机对学校的环境会造成哪些影响（至少两点）
【考点】内燃机的四个冲程；噪声及来源；发电机的构造和原理．
【专题】计算题；简答题；压轴题．
【分析】
（1）柴油发电机主要是通过燃烧柴油，将化学能转化为内能，再通过做功冲程，将内能转化为机械能，从而带动发电机来发电的．
（2）闭合电路的一段导体在磁场中做切割磁感线运动时，可以产生感应电流，根据此现象制成了发电机，可据此作答．
（3）①首先计算出学校各种用电设备的总功率、总电流，再和发电机铭牌上的数值进行比较即可．
②柴油发电机的污染主要来自两方面：
一、机器运转过程中产生的噪音，二、燃料燃烧产生的废气污染．
【解答】解：
（1）柴油机的四个冲程中，在压缩冲程的末端，空气被压缩，温度升高；做功冲程的开始，喷入雾状柴油后，柴油自然，化学能转化为内能，而此时内能有转化为机械能，带动飞轮转动做功；最后通过发电机将机械能转化为电能．
故答案为：
化学，做功．
（2）A、电磁铁利用了电流的磁效应，不合题意；
C、D、通电线圈在磁场中转动，体现了磁场对电流的作用力，不合题意；
而发电机的工作原理是电磁感应现象，故选B．
（3）①由题意知：
P总=×50×4+×40+×8+80kW=152kW＜200kw×80%，
I总=200×
A+8×
A+40×
A+
A≈＞400A，故不能满足需要．
②主要包括：
大气污染和噪音污染．
【点评】此题主要考查了柴油机能量转化和发电机的工作原理
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