中考专题复习 计算专题(热学力学)---内能的利用热机燃料综合类
1、 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10m/s的速度在平直公路上以20kW的功率匀速行驶了10min,消耗汽油1.2kg,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)1.2kg的汽油完全燃烧放出的热量为多少?(已知汽油的热值为4.5×107J/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?
2、 在城乡建设中,推土机发挥着巨大作用。图为某型号履带式推土机,额定功率为2.0×105W。请回答并计算:
(1)推土机安装履带,是为了在松软的土地上作业时___________________;当推土机在湿滑的土地上作业时,履带上凸出的棱则起到___________________的作用。
(2)当推土机在平直场地上以额定功率进行推土作业时,在1min内匀速前进了120m,求推土机受到的阻力。
(3)若推土机发动机的效率为40%,工作一段时间消耗柴油50L,求此过程中推土机做的功。已知柴油的密度为0.8×103kg/m3,热值为4.0×107J/kg。
3、[复合题] 如图所示的C919大型客机,是中国首款按照最新国际适航标准,具有自主知识产权的干线民用飞机,于2008年开始研制。2019年有三架C919飞机完成首次飞行试验。某次试飞时,飞机发动机的水平推力为1.6×105N,飞机以600km/h的速度沿水平方向匀速航行1h,消耗航空煤油4000kg。求1h内:(航空煤油的热值为4×107J/kg)
(1) 发动机所做的功;
(2) 航空煤油完全燃烧放出的热量;
(3) 发动机的热机效率。
4、[复合题] 如图所示,国产大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600,是国家为满足森林灭火和水上救援的迫切需要,研制的大型特种用途民用飞机,它装有4台国产WJ6涡轮螺旋桨发动机,既能在陆地上起降,又能在水面上起降,是一艘会飞的船。飞机发动机的热效率和推进效率是反映飞机性能的重要指标。发动机的热效率是指发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比,推进效率是指发动机传递给飞机的推进功(推力所做的功)与获得的机械能之比。飞机的部分参数如表所示:(燃油的热值q=4.6×107J/kg)
WJ6发动机数量 4台 M大起飞质量 53.5t
最大巡航速度 500km/h 发动机巡航推力 4.6×104N
发动机的热效率 40% 发动机的推进效率 ……
(1) 机翼外形做成上凸下平的流线型是利用了__________的原理,从而产生较大的升力;
(2) AG600以最大速度满载巡航2h,消耗燃油5000kg,燃油完全燃烧获得的内能为多少?
(3) 在上述过程中发动机的推进效率为多少?
5、 当前新能源汽车日益普及,某品牌新能源汽车一次最多能装入18kg硼和45L水,利用二者反应产生的能量,相当于3.5L汽油完全燃烧产生的能量。当该车以108km/h的速度在水平路面上匀速行驶时,燃料的能量转化为机械能的效率为80%,该轿车的质量是1.6t,轿车受到的阻力是车重的0.1倍。(汽油的热值为4.6×107J/kg,ρ汽油=0.8×103kg/m3,g取10N/kg)
求:
(1)发动机的牵引力为多大?
(2)发动机的有用功率多大?
(3)一次加满燃料可以供该车行驶多少千米?
(4)请说出使用该车的优点(一条即可)。
6、 压路机又称压土机,是一种的设备,它以机械本身的重力作用,广泛用于高等级公路、铁路、机场跑道、大坝、体育场等大型工程项目的填方压实作业。如图所示为某型号压路机,整机质量18t(行驶速度27km/h,发动机功率110kW,已知柴油的热值q=4.3×107J/kg。请回答下列问题:
(1)压路机碾子质量很大是通过________的方式来增大压强。
(2)压路机以27km/h的速度匀速通过150m的距离的过程所受的阻力。
(3)若该压路机柴油发动机的效率为40%,通过此段路程需要完全燃烧多少千克柴油?
7、 俗话说,瑞雪兆丰年,2019我省又迎来了一场大范围的降雪天气,大雪后,小明看到广场的雪地上有小朋友打雪仗,铲雪车在公路上进行铲雪作业,他用手机上网查阅到该型号铲雪车的额定功率是120kW,质量是5t,求:(g=10N/kg)
(1)小明看到一小朋友将一个雪球斜向上抛出后,若不计空气阻力,则雪球在下落过程中的机械能________(选填“变小”“不变”或“变大”);铲雪车工作时,将________能转化为________能。
(2)假设铲雪车在一段长1.5km的平直路面上,以额定功率保持18km/h的速度匀速直线前进进行铲雪作业,求这一过程中铲雪车所做的功和受到的阻力的大小。
(3)该过程中共消耗柴油5L,该铲雪车的效率是多少?(柴油的热值为4.0×107J/kg,柴油的密度ρ=0.8×103kg/m3)
8、 国产大型客机C919(如图所示)于2017年首飞成功,2018年将有102架机投入适航取证试验飞行。其最大起飞质量为7×104kg。
(1)飞机起飞的升力原理源自我们物理学习里的________,当飞机加速上升时,飞机的机械能________(选填“变大”、“不变”或“变小”)。
(2)若飞机以最大起飞质量在空中以900km/h的速度水平匀速直线飞行12min,它在水平方向受到的阻力为飞机重力的0.1倍,那么飞机发动机在这段时间内所做的功是多少?
(3)若航空燃料的热值是4.2×107J/kg,飞机发动机的效率为30%,飞机在12min内需要燃烧的燃料质量是多少?
9、 张亮的爸爸新买了一辆小汽车,如图所示,质量为1400kg,每个车轮与地面的接触面积为0.05m2.这辆汽车匀速行驶144km,用时2h,消耗汽油9kg,其发动机的功率为23kW.请运用所学的知识解答问题,(汽油的热值为4.6×107J/kg,g取10N/kg)
(1)汽车静止时对地面的压强为多大?
(2)汽车匀速行驶时所受的牵引力为多大?
(3)汽车发动机的效率是多少?
10、[复合题] 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:
空载质量 4.8t
最大抓举高度 6m
空载最大行驶功率 4×104W
柴油机效率 40%
(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) 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)
11、[复合题] 芜湖奇瑞汽车有限公司是一家大型的汽车生产基地。该厂某型号汽车在车型测试中,在一段平直公路上匀速行驶了36km,用时0.5小时,车的总质量为3×103kg,受到的阻力为车重的0.1倍,其中g=10N/kg。求:
(1) 该汽车牵引力所做的功;
(2) 已知这一过程消耗燃油1.5×10 2m3,则热机在这一过程中消耗的总能量(假设燃油完全燃烧,燃油密度为0.8×103kg/m3,燃油热值q为4.5×107J/kg);
(3) 该汽车发动机的效率;
(4) 若该汽车在平直的公路上匀速行驶的路程为s,发动机牵引力为F,其发动机效率η,汽油的热值为q,请推导该汽车在这段路程内消耗汽油质量的表达式m。
12、[复合题] 百公里油耗指的是汽车在道路上行驶时每百公里平均燃料消耗量,是汽车耗油量的一个衡量指标。由于多数车辆在90km/h接近经济车速,因此对外公布的理论油耗通常为90km/h的百公里匀速油耗,某品牌汽车行驶100km油耗为8L,汽车发动机的输出功率为25kW(已知汽油的密度为0.75×103kg/m3,热值为4.5×107J/kg)。求:
(1) 汽油在燃烧的过程中,将__________能转化为__________能。汽油用掉一半时,其热值__________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2) 8L汽油完全燃烧放出的热量。
(3) 行驶100km时间内发动机所做的功。
(4) 该品牌汽车发动机的热机效率(百分号前保留整数)。
13、[复合题] 我国设计建造的世界首座半潜式圆筒型海洋生活平台“希望7号”在浙江嵊泗海域顺利装载到亚洲最大半潜船“祥云口”轮上,并运往巴西海域作业,如图所示,主船体直径60m,型深27m,设计吃水深度19m,满载航行时总质量为。某次满载试航时海洋生活平台以18km/h的速度匀速航行10km。已知该平台所受阻力是总重的0.016倍。(取,)
(1) “希望7号”以混合燃油作为燃料,燃油属于_________(选填“可再生”或“不可再生”)能源。
(2) 试航所用的时间是多少?
(3) 海洋生活平台满载试航时所受牵引力的功率是多少?
(4) 若试航过程需要燃烧的燃油质量为2.5t,则海洋生活平台燃油机动力系统效率是多少?
14、[复合题] 2018年10月港珠澳大桥开通仪式在广东珠海举行。一辆汽车在其中一段长的直桥上进行通车测试。汽车的质量为,轮胎与地面的接触总面积为,以的速度匀速通过大桥的这一段路程,受到的阻力是总重的0.08倍,全程消耗了的汽油。(取,汽油的热值)求:
(1) 汽车通过大桥的这段路程所需的时间;
(2) 汽车静止时对地面的压强;
(3) 牵引力所做的功;
(4) 汽车发动机的效率。
15、[复合题] 2015年,我国建造的世界首座半潜式圆筒型海洋生活平台“希望7号”出海试航,“希望7号”独特的圆筒型设计具有技术先进、安全稳定和作业可靠等优势。试航期间将进行推进器安装作业、航速、倾斜试验和全球定位系统等相关试验。在试航中,若“希望7号”平台的排水量(排开水的质量)为2.5×104t,以5m/s的速度匀速直线航行5km,航行中所受阻力为4×106N(取g=10N/kg,燃油的热值q燃油=4×107J/kg)。问:
(1) “希望7号”平台进行全球定位系统试验中,与卫星之间通过__________(选填“次声波”“超声波”或“电磁波”)来通信的。
(2) 平台受到的浮力是多大?
(3) 一名工作人员体重为700N,若他的单脚与地面的接触面积为200cm2,他自由站立时对地面的压强是多大?
(4) 若平台燃油机动力系统效率为40%,则该段试航过程至少需要燃烧的燃油质量是多少?
16、 俗话说,瑞雪兆丰年,2019我省又迎来了一场大范围的降雪天气,大雪后,小明看到广场的雪地上有小朋友打雪仗,铲雪车在公路上进行铲雪作业,他用手机上网查阅到该型号铲雪车的额定功率是120kW,质量是5t,求:(g=10N/kg)
(1)小明看到一小朋友将一个雪球斜向上抛出后,若不计空气阻力,则雪球在下落过程中的机械能________(选填“变小”“不变”或“变大”);铲雪车工作时,将________能转化为________能。
(2)假设铲雪车在一段长1.5km的平直路面上,以额定功率保持18km/h的速度匀速直线前进进行铲雪作业,求这一过程中铲雪车所做的功和受到的阻力的大小。
(3)该过程中共消耗柴油5L,该铲雪车的效率是多少?(柴油的热值为4.0×107J/kg,柴油的密度ρ=0.8×103kg/m3)
17、 出租车是我们出行时常用交通工具,但现在的出租车不少是以燃烧天然气为动力,这是因为燃烧天然气可以提高能量利用率,节省成本。出租车的储气瓶中储存的压缩天然气,当使用时,通过软管从储气瓶导入天然气燃料,在发动机附近,天然气将进入压力调节器从而实现降压,变成了常压下的气体,然后和空气混合在发动机里燃烧,现在一出租车行驶时受到阻力是车重的0.05倍,发动机的效率为40%.出租车将乘客送到60km外的地方,用时1h20min,行驶中车子总重力为2.4×104N.已知常压下q天然气=4×107J/m3。
求出租车在行驶过程中:
(1)运动的平均速度;
(2)匀速行驶时牵引力所做的功?
(3)消耗的天然气在常压下的体积?
18、 如图所示,是我国自行设计研制大型灭火、水上救援水陆两栖飞机鲲龙-600,2018年10月1日,鲲龙-600完成了首次水上高速滑行试验,飞机操控稳定,各系统工作正常。若鲲龙-600以270km/h的速度匀速直线滑行10min,消耗航空煤油675kg,飞机发动机的功率为2.25×104kW,试问:(航空煤油的热值为4×107J/kg)
(1)飞机机翼横截面的形状上下不对称,是利用流体流速越大,压强越________的原理,使飞机产生向上的升力。采用涡轮喷气发动机的飞机,在飞行时,向后高速喷出燃烧气体,飞机便向前运动,这表明物体间力的作用是________。
(2)675kg的航空煤油完全燃烧放出的热量为多少?
(3)飞机在滑行过中受到的阻力是多大?
(4)发动机的效率为多大?
19、[复合题] 如图所示是庆祝中华人民共和国成立70周年阅兵式上,我国自主研发的具有世界先进水平的99A式主战坦克通过天安门广场接受检阅。若坦克以5m/s的速度匀速通过500m宽的天安门广场,此时坦克发动机的功率为1000kW,在这一过程中:
(1) 坦克油箱内柴油越来越少,柴油的热值__________(选填“变小”“不变”或“变大”)。
(2) 坦克运动的时间是多少?
(3) 坦克受到的阻力是多少?
(4) 坦克消耗柴油的质量是多少?(柴油的热值q=4×107J/kg,坦克发动机的效率为40%)
20、[复合题] 如图是我国人民解放军使用的一种中型气垫登陆艇,其部分参数如下:满载排水量160吨,续航距离320公里,航速80节。其入水后,启动柴油发动机,通过向下喷气将船身略微举高,就可以减少航行时的阻力。
(1) 该满载的气垫船静止漂浮在水面上时所受的浮力是多少?()
(2) 该气垫船以的速度匀速直线运动时,若受到的阻力始终为,则该气垫船以这样的速度航行320公里大约需要消耗多少千克的柴油?这个过程中推力的功率为多少?(该气垫船所用的柴油机的效率大约为40%,柴油的热值)
(3) 气垫船在被举高时的施力物体是_________,这里采用了_________的办法减小了气垫船在水中航行的阻力。
21、 正在到来的第四次工业革命将使人类进入“无人机时代”。各种类型的机器人纷纷问世,其中会飞的机器人﹣﹣“无人机”异军突起,频频出现在公众的视野中。WJ﹣600无人机采用了战术无人机常用的常规气动布局,尾部装有一台涡轮喷气发动机。该机是我国少数采用喷气发动机作为动力系统的战术攻击无人机,它集高空、高速、无人、侦查、打击为一体的无人机,最大输出功率为200kW,能够在1.4×104km的高空以648km/h的速度飞行。它具备全自主起降和飞行能力,其机体结构选用铝合金材料。
(1)“无人机”机体结构选用铝合金材料是因为在体积一定时,_______________。
(2)若该无人机在1.4×104km的高空以648km/h匀速飞行,求此时无人机受到的空气阻力是多少?(结果保留整数)
(3)该机在某次到900km处执行任务(以648km/h速度匀速飞行)时,载弹后整机质量2.5t(含油料),如果涡轮喷气发动机的机械效率为30%,则刚刚升空后水平匀速飞行时机翼产生的升力是多大?假设燃料完全燃烧,此次执行任务至少添加航空燃料多少千克?(g=10N/Kg,航空燃料热值5.0×107J/Kg)
22、 飞机的发动机是一种热机,通过航空煤油在气室中燃烧,从喷口向后髙速喷出气体,使发动机获得向前的推力.高空中某飞机获得1.6×105N的水平推力,以600km/h的速度沿水平方向匀速航行1h,需要完全燃烧热值为4×107J/kg的航空煤油4000kg.求1h内:
(1)发动机所做的功.
(2)航空煤油完全燃烧放出的热量.
(3)发动机的热机效率.
23、 百公里油耗指的是汽车在道路上行驶时每百公里平均燃料消耗量,是汽车耗油量的一个指标.由于多数车辆在90km/h接近经济车速,因此大多对外公布的理论油耗通常为90km/h的百公里匀速油耗.经出厂测试试,某品牌汽车百公里理论油耗为7.5L,汽车发动机的输出功率为23kw(已知汽油的密度为0.72×l03kg/m3,热值为4.6×107J/kg).试求:
(1)15L汽油完全燃烧放出的热量;
(2)百公里测试时间内发动机所做的功;
(3)该品牌汽车发动机的热机效率.
24、 我国自主研制的某型新一代战斗机,它具备超音速巡航、电磁隐身、超机动性、超视距攻击等优异性能,该飞机最大起飞质量为37t,最大飞行高度达20000m,最大航行速度达2.5倍声速(合3060km/h),油箱最大容积为1.25×104L,飞机航行时所受阻力的大小与速度的关系见表:
已知飞机使用的航空燃油密度0.8×103kg/m3,热值为5×107J/kg.求:
(1)飞机发动机完全燃烧1.25×104L燃油获得的能量是多少焦?
(2)当飞机以500m/s的速度巡航时,飞机发动机的输出功率是多少瓦?
(3)若在飞机油箱中加满燃油,并且以500m/s的速度巡航时,飞机的最大航程可达2×103千米,则飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是多少?
25、 2013年11月27日,ACN新闻报道,日本早稻田大学的内藤健健教授发现了一种全新的压缩燃烧原理,可使汽油发动机的效率达60%,所谓发动机效率是指发动机牵引汽车前进所需能量与汽油完全燃烧产生内能的比值.当前汽油发动机的最高效率是30%.假期小明全家驾车去某地旅游,在高速公路上匀速行驶225km,所用时间是2.5h,消耗汽油20L(汽油完全燃烧),汽车发动机在这段时间内产生牵引力的功率为20kW.求:
(1)该汽车发动机的效率是多少?(已知ρ汽油=0.8×103kg/m3,q汽油=4.5×107J/kg)
(2)假如小明家的汽车采用了全新的压缩燃烧原理,效率达60%,则20L汽油可以让该车以同样的功率和速度行驶多长的距离.
26、[复合题] 放假期间,小明的爸爸带全家驾车到外地旅游,途中汽车以100km/h的速度匀速通过了一段路面水平平整、长200km的高速路段。汽车行驶过程中,发动机的实际功率恒为25kW,汽车的效率为25%。已知汽油热值为q=4.6×107J/kg。求:
(1) 汽车通过该路段行驶的时间;
(2) 汽车通过该路段牵引力做的功;
(3) 汽车在该路段上行驶时的牵引力;
(4) 汽车通过该路段消耗汽油的质量。
答案解析
拓展
1、
【答案】 (1)1.2kg的汽油完全燃烧放出的热量为5.4×107J;
(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%.
【解析】 (1)汽油燃烧放出的热量为:
Q=mq=1.2kg×4.5×107J/kg=5.4×107J;
(2)由P=可得牵引力做功为:
W=Pt=20000W×600s=1.2×107J,
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=1.2×107J,
则机械效率为:
η=×100%=×100%=25%.
2、
【答案】 (1)减小压强;增大摩擦(2)1×105N(3)6.4×108J
【解析】 (1)推土机安装履带,这是在压力大小不能改变的情况下,通过增大受力面积可以减小压强;
履带上凸出的棱,这是在压力大小不能改变的情况下,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦的。
(2)当推土机以额定功率进行推土作业时,
所做的功为:
因为,
所以推土机的牵引力
又因为在平直的场地上匀速前进,
所以阻力。
(3)消耗的柴油质量,
柴油放出的热量。
由得,
推土机做功为:。
3、[复合题]
【答案】(1) 9.6×1010J
(2) 1.6×1011J
(3) 60%
【解析】(1) 由得飞机航行的路程:
s=vt=600km/h×1h=600km=6×105m;
发动机所做的功:
W=Fs=1.6×105N×6×105m=9.6×1010J。
(2) 航空煤油完全燃烧放出的热量:
Q放=qm=4×107J/kg×4000kg=1.6×1011J。
(3) 发动机的热机效率:
。
4、[复合题]
【答案】(1) 流体的流速越大压强越小
(2) 燃油完全燃烧获得的内能:
Q=mq=5000kg×4.6×107J/kg=2.3×1011J。
(3) 发动机的热效率为40%,则获得的机械能:
W机=ηQ=40%×2.3×1011J=9.2×1010J,
AG600以最大速度满载巡航2h,通过的路程:
s=vt=500km/h×2h=1000km=106m,
有用功:W有=Fs=4.6×104N×106m=4.6×1010J,
发动机的推进效率:
。
【解析】(1) 机翼外形做成上凸下平的流线型,相同时间内通过机翼上方的路程长、速度大,所以上方的空气流速大、压强小,而机翼下方的空气流速小、压强大,产生了向上的升力,即机翼是利用流体压强跟流速的关系获得升力的。
(2) 暂无解析
(3) 暂无解析
5、
【答案】 (1)1.6×103N
(2)4.8×104W
(3)64.4km
(4)对环境无污染
【解析】 (1)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;
(2)汽车的速度:v=108km/h=108×m/s=30m/s,
由得,汽车的功率:
P=Fv=1.6×103N×30m/s=4.8×104W;
(3)汽油的质量m′=ρV=0.8×103kg/m3×3.5×10-3m3=2.8kg,
3.5L汽油完全燃烧时放出的热量:
Q放=m′q=2.8kg×4.6×107J/kg=1.288×108J;
由得,一次加满燃料汽车发动机做功:
W=ηQ放=80%×1.288×108J=1.0304×108J;
由W=Fs得,汽车最多行驶的路程:
6.44×104m=64.4km;
(4)水和硼反应产生氢,氢再进入内燃机燃烧,生成物是水,对环境无污染。
6、
【答案】 (1)增大压力
(2)1.47×104N
(3)0.13
【解析】 (1)压路机的碾子的质量很大,是在受力面积一定时,通过增大压力来增大压强。
(2)因为v=27km/h=7.5m/s,
所以根据,
压路机的牵引力:,
因为匀速运动,所以阻力f=F=1.47×104N;
(3)压路机的速度v=27 km/h=7.5m/s,s=150m,
需要时间:
;
由得发动机所做的功:
W=Pt=1.1×105W×20s=2.2×106J;
根据可得柴油放出的热量:
由Q=qm得燃料的质量:
。
7、
【答案】 (1)不变;内;机械
(2)3.6×107J;2.4×104N
(3)22.5%
【解析】 (1)雪球在下落过程中,高度减小,重力势能减小;速度增大,动能增大,因此由重力势能转化动能。因不计空气阻力,雪球在下落的过程中,重力势能全部转化为动能,故机械能的总量守恒;
铲雪车工作时,内能减小,机械能增大,故将内能转化为机械能。
(2)根据可得,除雪车前进1.5km所用的时间:,
根据可得,除雪车做的功:W=Pt=1.2×105W×300s=3.6×107J,
除雪车的推力,
因为匀速直线运动,即受到的阻力f=F=2.4×104N;
(3)消耗汽油的体积V=5L=5×10-3m3,
根据可得,消耗汽油的质量m=ρV=0.8×103kg/m3×5×10-3m3=4kg。
汽油完全燃烧放出的热量Q放=mq=4kg×4.0×107J/kg=1.6×108J,
则效率。
8、
【答案】 (1)流体压强和流速的关系;变大
(2)1.26×1010J
(3)1000kg
【解析】 (1)飞机的机翼上凸下平,飞机在运动过程中,机翼上方的空气流速大、压强小,机翼下方的空气流速小、压强大,所以机翼在较大的向上压强差的作用下升上天空,即飞机获得升力的原理是流体压强和流速的关系;
飞机加速上升时,质量不变,速度增大,动能增大,同时高度增加,即重力势能增大,所以飞机的机械能变大;
(2)由可得,飞机飞行的路程:
s=vt=900km/h×h=180km=1.8×105m,
飞机匀速直线飞行,牵引力和阻力是一对平衡力,所以飞机的牵引力:
F=f=0.1G=0.1mg=0.1×7×104kg×10N/kg=7×104N,
飞机发动机在这段时间内所做的功:
W=Fs=7×104N×1.8×105m=1.26×1010J;
(3)由得,燃料燃烧放出的热量:
=4.2×1010J,
由Q=mq得,燃烧燃料的质量:
。
9、
【答案】 (1)7×104Pa
(2)1150N
(3)40%
【解析】 (1)汽车对地面的压力为:
F=G=mg=1400kg×10N/kg=14000N;
对地面的压强为:
;
(2)由得,汽车做的功为:
W=Pt=23×103W×2×3600s=1.656×108J;
由W=Fs得,牵引力为:
;
(3)汽油完全燃烧放出的热量:
Q=mq=9kg×4.6×107J/kg=4.14×108J;
汽车发动机的效率:
。
10、[复合题]
【答案】(1) 起重机空载静止在水平地面上时,对地面的压力:
F=G=mg=4.8×103kg×10N/kg=4.8×104N,
则根据可得,它与地面的接触面积:
。
(2) 起重机对物料做功:
W=Gh=1.0×104N×6m=6×104J,
则起重机对物料做功的功率:
。
(3) 起重机空载时以最大行驶功率行驶1h,由可得,牵引力做的功:
W′=P′t′=4×104W×3600s=1.44×108J,
则根据可得,柴油完全燃烧释放的热量:
,
根据Q放=mq可得,消耗柴油的质量:
。
【解析】(1) 暂无解析
(2) 暂无解析
(3) 暂无解析
11、[复合题]
【答案】(1) 车重G=mg=3×103kg×10N/kg=3×104N,
车受到的阻力:f=0.1×G=0.1×3×104N=3×103N;
因为车匀速行驶,所以牵引力F=f=3×103N,
则牵引力做功:W有用=Fs=3×103N×36000m=1.08×108J。
(2) 由得消耗燃油的质量:
m=ρV=0.8×103kg/m3×1.5×10 2m3=12kg;
燃油完全燃烧放出的热量(消耗的总能量):
W总=Q放=mq=12kg×4.5×107J/kg=5.4×108J。
(3) 汽车的牵引力所做的功就是有用功,燃油完全燃烧放出的热量就是总功,
则发动机的效率:。
(4) 因为Q=mq,W=Fs,又因为,
所以,,由此可得:该汽车在这段路程内消耗汽油质量的表达式。
【解析】(1) 暂无解析
(2) 暂无解析
(3) 暂无解析
(4) 暂无解析
12、[复合题]
【答案】(1) 化学;内;不变
(2) 汽车百公里耗油的体积:V=8L=8dm3=8×10 3m3,
所消耗汽油的质量:m=ρV=0.75×103kg/m3×8×10 3m3=6kg,
汽油完全燃烧放出的能量:
Q=mq=6kg×4.5×107J/kg=2.7×108J。
(3) 汽车的速度:v=90km/h=25m/s,
在一百公里内发动机做的功为:
。
(4) 发动机的效率:
。
【解析】(1) 汽油在燃烧的过程中,将化学能转化为内能;热值是燃料的一种特性,其大小与质量无关,所以汽油用掉一半时,热值不变。
(2) 暂无解析
(3) 暂无解析
(4) 暂无解析
13、[复合题]
【答案】(1) 不可再生
(2)
(3)
(4)
【解析】(1) “希望7号”以混合燃油作为燃料,燃油属于不可再生能源。
(2) 由得航行时间:。
(3) 所受的阻力:
,
因为平台匀速直线航行,根据二力平衡条件,平台所受的牵引力:,
则平台所受牵引力的功率:
。
(4) 航行牵引力做功:
,
燃油完全燃烧放出的热量:
,
平台燃油机动力系统效率:
。
14、[复合题]
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)
【解析】(1) 由可得汽车通过大桥的这段路程所需的时间:。
(2) 汽车质量:,
其重力:,
汽车静止时对地面的压力:,
汽车静止时对地面的压强:。
(3) 汽车受到的阻力是总重的倍,即:,
因为匀速通过大桥,所以牵引力:,
牵引力所做的功:。
(4) 汽油完全燃烧放出的热量:,
汽油机的效率:。
15、[复合题]
【答案】(1) 电磁波
(2) 解:平台的排水量为m排=2.5×104t=2.5×107kg,
根据阿基米德原理可得平台受到的浮力:
F浮=G排=m排g=2.5×107kg×10N/kg=2.5×108N。
(3) 解:工作人员对地面的压力:F=G=700N,
他自由站立时,受力面积S=2×200cm2=400cm2=0.04m2;
则工作人员对地面的压强:。
(4) 解:平台匀速直线航行,平台所受的牵引力F牵=f=4×106N,
平台航行的路程s=5km=5×103m,
牵引力做的功:W=Fs=4×106N×5×103m=2×1010J,
由得,燃油燃烧放出的热量,
由Q放=mq 可得,至少需要燃烧的燃油质量:
。
【解析】(1) “希望7号”平台进行全球定位系统试验中,与卫星之间是通过电磁波通信的。
(2) 暂无解析
(3) 暂无解析
(4) 暂无解析
16、
【答案】 (1)不变;内;机械
(2)3.6×107J;2.4×104N
(3)22.5%
【解析】 (1)雪球在下落过程中,高度减小,重力势能减小;速度增大,动能增大,因此由重力势能转化动能。因不计空气阻力,雪球在下落的过程中,重力势能全部转化为动能,故机械能的总量守恒;
铲雪车工作时,内能减小,机械能增大,故将内能转化为机械能。
(2)根据可得,除雪车前进1.5km所用的时间:,
根据可得,除雪车做的功:W=Pt=1.2×105W×300s=3.6×107J,
除雪车的推力,
因为匀速直线运动,即受到的阻力f=F=2.4×104N;
(3)消耗汽油的体积V=5L=5×10-3m3,
根据可得,消耗汽油的质量m=ρV=0.8×103kg/m3×5×10-3m3=4kg。
汽油完全燃烧放出的热量Q放=mq=4kg×4.0×107J/kg=1.6×108J,
则效率。
17、
【答案】 (1)12.5m/s
(2)7.2×107J
(3)4.5m3
【解析】 (1)出租车行驶的路程s=60km=60000m,行驶时间t=1h20min=80min=4800s,
行驶速度:
;
(2)出租车行驶时受到阻力:
f=0.05G=0.05×2.4×104N=1200N,
因为出租车匀速行驶,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,牵引力:
F=f=1200N,
牵引力所做的功:
W有用=Fs=1200N×60000m=7.2×107J;
发动机的效率:
,
天然气完全燃烧放出的热量:
;
由Q放=Vq得消耗天然气的体积:
。
18、
【答案】 (1)小;相互的
(2)1.35×1010J
(3)3×105N
(4)50%
【解析】 (1)飞机机翼上方是凸形的,下方是平的,相同时间内,空气通过上方的路程大,通过下方的路程小,通过上方的速度大,通过下方的速度小,根据流体流速越大,压强越小,飞机机翼上方的压强小,下方压强大,机翼受到压强差的作用,受到压力差的作用,产生向上的升力作用。
喷气飞机向后喷出气体,给空气一个向后的力的作用,根据物体间力的作用是相互的,空气给飞机一个向前的推动力的作用,飞机向前运动。
(2)航空煤油完全燃烧放出的热量:
Q放=mq=675kg×4×107J/kg=2.7×1010J;
(3)由得牵引力做功W=Pt=2.25×107W×600s=1.35×1010J,
由得路程s=vt=270km/h×h=45km=4.5×104m,
由W=Fs得牵引力,
因为飞机做匀速直线运动,所以受到的阻力f=F=3×105N。
(4)发动机的效率。
19、[复合题]
【答案】(1) 不变
(2) 由可得坦克运动的时间:
。
(3) 由可得牵引力:
,
因为匀速运动,故坦克受到的阻力:
f=F=2×105N。
(4) 由可得坦克所做的功:
W=Pt=1×106W×100s=1×108J,
由可得柴油燃烧放出的热量:
,
由Q=mq 可得坦克消耗柴油的质量:
。
【解析】(1) 热值是燃料的一种性质,其大小与燃料的质量等无关,所以油箱内的柴油用去一部分后,柴油的热值不变。
(2) 暂无解析
(3) 暂无解析
(4) 暂无解析
20、[复合题]
【答案】(1)
(2)
(3) 空气 使接触面脱离
【解析】(1) 满载的气垫船静止时漂浮在水面上时所受的浮力:
。
(2) 因为匀速航行,则推力:
,
航行公里所做功:
,
已知该气垫船所用的柴油机的效率大约为,
则,
,
由得:
;
气垫船的速度:
,
推力的功率:
。
(3) 气垫船是利用高压空气在船底和水面(或地面)间形成气垫,故施力物体是空气,采用了使接触面脱离的办法减小了气垫船在水中航行的阻力。
21、
【答案】 (1)铝合金的密度较小,可减轻无人机的质量
(2)1111N
(3)2.5×104N;144kg
【解析】 (1)根据ρ=可知,在体积一定时,密度越小,质量越小,
所以,无人机”机体结构选用铝合金材料是因为在体积一定时,铝合金的密度较小,可减轻无人机的质量;
(2)v=648km/h=180m/s,
由P===Fv得故牵引力:
F==≈1111N;
因飞机做匀速直线飞行,根据二力平衡,此时无人机受到的空气阻力:
f=F=1111N;
(3)载弹后整机重力:
G=mg=2.5×103kg×10N/kg=2.5×104N,
当飞机水平匀速飞行时机翼产生的升力与它的重力二力平衡:
则F升=G=2.5×104N;
根据v=可得,此次执行任务飞行时间至少为:
t===3h=1.08×104s,
根据P=可得有用功:
W有用=Pt=2.0×105W×1.08×104s=2.16×109J
由η=得,此次执行任务至少添加航空燃料的质量:
m′===144kg。
答:(1)铝合金的密度较小,可减轻无人机的质量;
(2)此时无人机受到的空气阻力是1111N;
(3)刚刚升空后水平匀速飞行时机翼产生的升力是2.5×104N;假设燃料完全燃烧,此次执行任务至少添加航空燃料144kg。
22、
【答案】 (1)发动机所做的功为9.6×1010J.
(2)航空煤油完全燃烧放出的热量为1.6×1011J.
(3)发动机的热机效率为60%.
【解析】 (1)由得飞机航行的路程:
s=vt=600km/h×1h=600km=6×105m;
发动机所做的功:
W=Fs=1.6×105N×6×105m=9.6×1010J;
(2)航空煤油完全燃烧放出的热量:
Q放=qm=4×107J/×4000kg=1.6×1011J;
(3)发动机的热机效率:
.
23、
【答案】 (1)4.968×108J
(2)9.2×107J
(3)37%
【解析】 (1)汽油的体积:
V=15L=1.5×10-2m3;
由得,汽油的质量:
m=ρV=0.72×103kg/m3×1.5×10-2m3=10.8kg,
15L汽油完全燃烧放出的热量:
Q=mq=10.8kg×4.6×107J/kg=4.968×108J;
(2)汽车的速度:
v=90km/h=25m/s,
由得,在一百公里内发动机做的功为:
;
(3)7.5L汽油完全燃烧放出的热量为:
;
发动机的效率
为:.
答:(1)15L汽油完全燃烧放出的热量是4.968×108J;
(2)测试时间内发动机所做的功9.2×107J;
(3)发动机的效率是37%.
24、
【答案】 (1)飞机发动机完全燃烧1.25×104L燃油获得的能量是5×1011J
(2)飞机发动机的输出功率是3.75×107W
(3)飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是30%
【解析】 (1)∵,∴燃油完全燃烧1.25×104L燃油的质量是:m=ρV=0.8×103kg/m3×1.25×104×10-3m3=1×104kg,燃油完全燃烧放出的热量:Q放=mq=1×104kg×5×107J/kg=5×1011J;
(2)由表中数据可知,飞机以500m/s的速度巡航时,所受阻力为7.5×104N,则飞机发动机的输出功率为:;
(3)克服阻力做的有用功W有用=Fs=7.5×104N×2×106m=1.5×1011J,所以飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是:.
25、
【答案】 (1)25%(2)5.4×105m
【解析】 (1)由可得,20L汽油的质量:m=ρV=0.8×103kg/m3×20×10-3m3=16kg,汽油完全燃烧放出的热量:Q总=mq=16kg×4.5×107J/kg=7.2×108J,由可得,2.5h内牵引力做功:W有用1=Pt=20000W×2.5×3600s=1.8×108J,汽车发动机的效率:;
(2)由可得,效率达60%后牵引力做的功:W有用2=Q总η2=7.2×108J×60%=4.32×108J,由可得行驶的时间:;由题中条件可得汽车行驶的速度:;由可得,采用全新的压缩燃烧原理后汽车行驶的路程:s'=vt'=25m/s×2.16×104s=5.4×105m.
26、[复合题]
【答案】(1) 解:已知速度v=100km/h,s=200km,由v=得,运动时间:。
(2) 解:由P=可得,汽车通过该路段牵引力做的功W=Pt=25×1000W×7200s=1.8×108J。
(3) 解:由W=Fs可得,。
(4) 解:由η=得汽油完全燃烧释放的热量:=,
所以,消耗汽油的质量:=。
【解析】(1) 暂无解析
(2) 暂无解析
(3) 暂无解析
(4) 暂无解析