題型07內(nèi)能的相關(guān)計(jì)算（解析版）

主題一聲、熱、光專題題型07內(nèi)能的相關(guān)計(jì)算（解析版）題型歸納題型一物體比熱容的相關(guān)計(jì)算題型二燃料熱值相關(guān)計(jì)算題型三熱機(jī)效率的相關(guān)計(jì)算解題方法與技巧1、物體在熱傳遞過程中吸收或放出的熱量可以利用公式Q吸=cm（t-t0）或Q吸=cm（t0-t）計(jì)算,而物體的質(zhì)量m、溫度改變量Δt、初溫t0、末溫t、比熱容c可利用相應(yīng)的變形式計(jì)算。2、熟記兩個熱學(xué)計(jì)算公式:Q吸=cm（t-t0）[或Q放=cm（t0-t）]和Q放=qm（或Q放=qV）。3、計(jì)算過程中應(yīng)注意的問題:（1）審題緊扣關(guān)鍵詞，如“升高了”“升高到”“全部被皮吸收”“效率”等。（2）根據(jù)題中情景選擇對應(yīng)的公式列式計(jì)算。（3）代入物理量應(yīng)統(tǒng)一單位，當(dāng)Q=qm時，q的的單位用“J/kg”;當(dāng)Q=qV時，q的單位用“J/m3”。（4）爐子、噴燈等工作時，有效利用的熱量就是“被吸收的熱量”，故效率η=。4、在熱機(jī)的計(jì)算題中，常綜合考查固體壓強(qiáng)（）、功（W=Fs）、功率（）和速度（）的計(jì)算。題型歸納：題型一物體比熱容的相關(guān)計(jì)算1．（2021?上海）質(zhì)量為2kg的水溫度升高5℃，求吸收的熱量Q吸[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]?！窘獯稹拷猓核盏臒崃繛椋篞吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×2kg×5℃＝4.2×104J.答：水吸收的熱量為4.2×104J.2．（2022?聊城）食物也是一種“燃料”，釋放化學(xué)能的過程不斷地發(fā)生在人體內(nèi)，提供細(xì)胞組織所需的能量。人體攝入的能量（營養(yǎng)師常稱之為熱量）過多或過少，都有損于健康。（1）某種油炸食品，每100g可提供的能量約為1.26×106J，假設(shè)這些能量全部被質(zhì)量為5kg、溫度為25℃的水吸收，可使這些水的溫度升高到多少攝氏度？[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]（2）如果上述這些能量全部用于克服重力做功，則能把多少千克的物體提升10m？（g取10N/kg）【解答】解：（1）每100g這種油炸食品可提供的能量約為1.26×106J，假設(shè)這些能量全部被水吸收，則Q吸＝1.26×106J，根據(jù)公式Q吸＝c水m（t﹣t0），則水升高到的溫度t＝+t0＝+25℃＝85℃。（2）如果上述這些能量全部用于克服重力做功，則W＝1.26×106J，根據(jù)W＝Gh＝mgh得＝＝1.26×104kg。答：（1）某種油炸食品，每100g可提供的能量約為1.26×106J，假設(shè)這些能量全部被質(zhì)量為5kg、溫度為25℃的水吸收，可使這些水的溫度升高到85攝氏度；（2）如果上述這些能量全部用于克服重力做功，則能把1.26×104千克的物體提升10m。3．（2020?呼和浩特）“宇”牌太陽能熱水器，水箱內(nèi)有200kg的水。水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃），求：（1）在陽光照射下，水的溫度升高了10℃，水吸收的熱量；（2）天氣原因，水箱內(nèi)200kg的水，溫度從90℃降低到50℃，和溫度從30℃升高到80℃，放出的熱量與吸收的熱量之比?！窘獯稹拷猓海?）水吸收的熱量：Q＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×200kg×10℃＝8.4×106J；（2）水降低溫度放得熱量與升高溫度吸收熱量之比：Q放：Q吸＝cm（t降﹣t0降）：cm（t0升﹣t升）＝（t降﹣t0降）：（t0升﹣t升）＝（90℃﹣50℃）：（80℃﹣30℃）＝4：5。答：（1）在陽光照射下，水的溫度升高了10℃，水吸收的熱量為8.4×106J；（2）天氣原因，水箱內(nèi)200kg的水，溫度從90℃降低到50℃，和溫度從30℃升高到80℃，放出的熱量與吸收的熱量之比為4：5。4．（2022?洛陽三模）小洛想知道自己上到9樓克服重力做的功究竟多大，已知她的體重為500N，每層樓高為3m，她從1樓步行上到9樓（8個樓間距），用時2min，請你幫她計(jì)算：（1）她上樓克服重力做的功是多少？做功的功率是多少？（2）完全燃燒多少立方米天然氣放出的熱量，與小洛克服重力做的功相等？如果這些熱量的35%被水吸收，能使一瓶0.5kg的水溫度升高多少攝氏度？[已知天然氣的熱值是3.0×107J/m3，水的比熱容是4.2×103J/（kg?℃）]【解答】解：（1）家住9樓，小洛上樓的高度h＝8×3m＝24m，所用時間t1＝2min＝120s，小洛上樓克服重力做的功為：W＝Gh＝500N×24m＝12000J；做功的功率為：P＝＝＝100W；（2）由題意可知，天然氣完全燃燒放出的熱量Q放＝W＝12000J；由Q放＝Vq可得天然氣的體積為：V＝＝＝4×10﹣4m3；由η＝可得水吸收的熱量為：Q吸＝Q放η＝12000J×35%＝4200J，由Q吸＝cmΔt可得水升高的溫度為：Δt＝＝＝2℃。答：（1）她上樓克服重力做的功是12000J；做功的功率是100W；（2）完全燃燒4×10﹣4m3的天然氣放出的熱量，與小洛克服重力做的功相等；如果這些熱量的35%被水吸收，能使一瓶0.5kg的水溫度升高2℃。5．（2022?泰山區(qū)三模）在探究擴(kuò)散快慢與溫度的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中要用到熱水，小宇為了能夠較好的保持熱水的溫度，使用了一個容量為500mL的保溫杯帶了一滿杯溫度為90℃的熱水到學(xué)校，保溫杯杯內(nèi)底面積為20cm2，杯中水深30cm，小字家到學(xué)校距離為1800m，他從家騎車到學(xué)校用時6分鐘，到校后測量熱水溫度為80℃。問：（1）小宇從家騎車到學(xué)校的平均速度是多少？（2）在小宇上學(xué)的路上水散失的熱量有多少？（3）保溫杯正放在水平桌面上時，水對杯底的壓力有多大？【解答】解：（1）小宇從家騎車到學(xué)校的時間：t＝6min＝360s，小宇從家騎車到學(xué)校的平均速度是：v＝＝＝5m/s；（2）水的體積為：V＝500mL＝500cm3，根據(jù)ρ＝知水的質(zhì)量為：m＝ρV＝1.0g/cm3×500cm3＝500g＝0.5kg，在小宇上學(xué)的路上水散失的熱量為：Q放＝cmΔt＝4.2×103J/（kg?℃）×0.5kg×（90℃﹣80℃）＝2.1×104J；（3）水對杯底的壓強(qiáng)為：p＝ρgh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.3m＝3×103Pa，水對杯底的壓力為：F＝pS＝3×103Pa×20×10﹣4m2＝6N。答：（1）小宇從家騎車到學(xué)校的平均速度是5m/s；（2）在小宇上學(xué)的路上水散失的熱量有2.1×104J；（3）保溫杯正放在水平桌面上時，水對杯底的壓力有6N。6．（2022?臨沂二模）2022北京冬奧會期間，“綠衣”大巴車為運(yùn)動員、工作人員、志愿者等提供接駁服務(wù)，成為一道亮麗風(fēng)景線。大巴車的總質(zhì)量為11.5t，輪胎與地面的接觸總面積0.5m2。該車?yán)脷淙剂想姵仳?qū)動電動機(jī)工作，在平直公路上以72km/h的速度勻速行駛時，電動機(jī)的額定功率為84kW。若水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃），氫氣的熱值為1.4×108J/kg，g取10N/kg，求：（1）質(zhì)量為200kg的水吸收0.3kg的氫完全燃燒放出的熱量升高的溫度。（2）大巴車靜止在水平地面上時，對地面的壓強(qiáng)。（3）大巴車勻速行駛10min的路程和電動機(jī)所做的功。【解答】解：（1）0.3kg的氫完全燃燒放出的熱量：Q放＝m氫q＝0.3kg×1.4×108J/kg＝4.2×107J；根據(jù)題意可知，水吸收的熱量：Q吸＝Q放＝4.2×107J；由Q吸＝cmΔt可知，水升高度的溫度：Δt＝＝＝50℃；（2）大巴車的總重力：G＝m車g＝11.5×103kg×10N/kg＝1.15×105N；大巴車靜止在水平地面上時，對地面的壓力等于大巴車的重力，即F＝G＝1.15×105N；大巴車靜止在水平地面上時，對地面的壓強(qiáng)：p＝＝＝2.3×105Pa；（3）大巴車的速度v＝72km/h＝20m/s，由v＝可知，大巴車勻速行駛10min的路程：s＝vt＝20m/s×10×60s＝1.2×104m；由P＝可知，電動機(jī)所做的功：W＝Pt＝84×103W×10×60s＝5.04×107J。答：（1）質(zhì)量為200kg的水吸收0.3kg的氫完全燃燒放出的熱量升高的溫度為50℃；（2）大巴車靜止在水平地面上時，對地面的壓強(qiáng)為2.3×105Pa；（3）大巴車勻速行駛10min的路程為1.2×104m；電動機(jī)所做的功為5.04×107J。7．（2022?福州模擬）某款電熱水壺自重5N，與桌面的接觸面積為200cm2。現(xiàn)往該水壺內(nèi)裝入質(zhì)量為1kg、初溫為20℃的水，并放置在水平桌面上，接通電源使其正常工作，在1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下將水燒開。g取10N/kg，c水＝4.2×103J/（kg?℃）。求：（1）裝入水后水壺的重力；（2）裝入水后水壺對桌面的壓強(qiáng)；（3）水吸收的熱量?！窘獯稹拷猓海?）壺內(nèi)裝入質(zhì)量為1kg的水，重力為：G水＝mg＝1kg×10N/kg＝10N，裝入水后水壺的重力：G＝G壺+G水＝10N+5N＝15N；（2）裝入水后水壺對桌面的壓力：F＝G＝15N；裝入水后水壺對桌面的壓強(qiáng)：p＝＝＝750Pa；（3）水壺裝了質(zhì)量為1kg，初溫為20℃的水，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)是100℃，則水吸收的熱量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J∕（kg?℃）×1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×105J。答：（1）裝入水后水壺的重力為15N；（2）裝入水后水壺對桌面的壓強(qiáng)為750Pa；（3）水吸收的熱量是3.36×105J。8．（2021?常州模擬）據(jù)報導(dǎo)，上海一對父子在草坪上做“聚光”實(shí)驗(yàn)，結(jié)果引燃大片草坪，受到行政處罰。當(dāng)時氣溫15℃陽光的強(qiáng)度800W/m2枯草的比熱容1.5×103J/（kg?℃）枯草的著火點(diǎn)415℃枯草的熱值7.5×106J/kg空氣的密度1.2kg/m3空氣的比熱容1.0×103J/（kg?℃）（1）他們用圓面積為50cm2的透鏡正對陽光，將陽光聚焦在0.1g的枯草上，其他信息見表，至少經(jīng)過多少時間可將枯草點(diǎn)燃？（2）若每1m2的草坪上有枯草40g，枯草燃燒產(chǎn)生的熱量有10%被近地面5cm內(nèi)的空氣吸收，則大片草坪燃燒后，近地面的這層空氣的平均氣溫可達(dá)多少℃？（不計(jì)枯草所占體積）【解答】解：（1）枯草溫度達(dá)到著火點(diǎn)時吸收熱量：Q吸＝c草m草（t2﹣t1）＝1.5×103J/（kg?℃）×0.1×10﹣3kg×（415℃﹣15℃）＝60J；1s內(nèi)從陽光吸收熱量為：800W/m2×50×10﹣4m2×1s＝4J，至少所需時間：T＝＝15s；（2）40g枯草燃燒放熱：Q放＝m草q＝0.04kg×7.5×106J/kg＝3×105J，近地空氣吸熱：Q吸′＝Q放×10%＝3×105J×10%＝3×104J，1m2近地空間空氣的質(zhì)量：m空氣＝ρ空氣V空氣＝1.2kg/m3×1m2×0.05m＝0.06kg，由Q吸＝cm△t可得近地空氣的溫度變化：△t＝＝＝500℃，空氣末溫：t＝t0+△t＝15℃+500℃＝515℃。答：（1）至少經(jīng)過15s的時間可將枯草點(diǎn)燃；（2）大片草坪燃燒后，近地面的這層空氣的平均氣溫可達(dá)515℃。題型二燃料熱值相關(guān)計(jì)算9．（2022?貴港）某學(xué)校，需要把1000kg的水從20℃加熱到80℃，[q天然氣＝4×107J/m3，c水＝4.2×103J/（kg?℃）]求：（1）這些水吸收的熱量；（2）若用天然氣加熱，不計(jì)熱量損失，需要完全燃燒多少m3的天然氣？【解答】解：（1）水吸收的熱量：Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg?℃）×1000kg×（80℃﹣20℃）＝2.52×108J；（2）由題知，不計(jì)熱量損失，天然氣完全燃燒放出的熱量：Q放＝Q吸＝2.52×108J，由Q放＝Vq得加熱這些水所需要天熱氣的體積：V＝＝＝6.3m3。答：（1）這些水吸收的熱量為2.52×108J；（2）加熱這些水所需要天熱氣的體積為6.3m3。10．（2022?大連模擬）用天然氣將質(zhì)量為0.02kg的菜油從室溫加熱到170℃，已知天然氣完全燃燒釋放出的熱量有60%被菜油吸收。[菜油比熱容c＝2.0×103J/（kg?℃），天然氣的熱值q＝4×107J/m3]求：（1）菜油吸收的熱量；（2）此過程燃燒天然氣的體積?！窘獯稹拷猓海?）菜油吸收的熱量為；Q吸＝c菜油m（t﹣t0）＝2.0×103J/（kg?℃）×0.02kg×（170℃﹣20℃）＝6000J；（2）天然氣燃燒釋放出的熱量有60%被菜油吸收，由η＝×100%可得，天然氣放出的熱量為：Q放＝＝＝10000J；由Q放＝Vq得天然氣的體積為：V＝＝＝2.5×10﹣4m3。答：（1）菜油吸收了6000J熱量？（2）此過程中燃燒了2.5×10﹣4m3的天然氣。11．（2021?宜昌）小明學(xué)習(xí)了燃料的熱值后，很想知道家中使用的天然氣的熱值是多少？但在教材的燃料熱值表中沒有查閱到。于是，他在家里將裝有2kg水的水壺放到天然氣灶上去燒，用溫度計(jì)測量水從20℃加熱至80℃的過程中，觀察到天然氣表的數(shù)字變化了0.035m3。他通過上網(wǎng)查閱得知天然氣灶的效率約為36%，已知水的比熱容c水＝4.2×103J/（kg?℃）。求：（1）在這個過程中水吸收了多少熱量？（2）請你幫小明算出天然氣的熱值?！窘獯稹拷猓海?）在這個過程中水吸收的熱量Q吸＝c水m水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×2kg×（80℃﹣20℃）＝5.04×105J；（2）天然氣完全燃燒放出的熱量Q放＝＝＝1.4×106J，天然氣的熱值q天然氣＝＝＝4×107J/m3答：（1）在這個過程中水吸收了5.04×105J的熱量；（2）天然氣的熱值為4×107J/m3。12．（2021?廣安）菜油是人們烹飪時常用的材料，最適宜的烹飪溫度在150℃到180℃之間。某酒店廚師在炸制酥肉時，將2kg的菜油從20℃加熱到170℃（未沸騰），求：（1）菜油吸收的熱量[取c菜油＝2.0×103J/（kg?℃）]；（2）如果這些熱量由天然氣燃燒來提供，則需要完全燃燒多少m3的天然氣（假設(shè)天然氣完全燃燒釋放的熱量全部被菜油吸收，天然氣的熱值為4.0×107J/m3）?！窘獯稹拷猓海?）菜油吸收的熱量為：Q吸＝c菜油m△t＝2.0×103J/（kg?℃）×2kg×（170℃﹣20℃）＝6×105J；（2）因?yàn)樘烊粴馔耆紵尫诺臒崃咳勘徊擞臀?，則：Q吸＝Q放＝qV，天然氣的體積為：V＝＝＝0.015m3。答：（1）菜油吸收的熱量為6×105J；（2）這些熱量用天然氣來提供，需要完全燃燒0.015m3的天然氣。13．（2022?大連二模）使用某爐灶把溫度為20℃的水加熱到100℃，燃燒了0.35kg的煙煤，爐灶燒水時的熱效率40%，水的比熱容是4.2×103J/（kg?℃），煙煤的熱值約為3×107J/kg。試求：（1）煙煤完全燃燒釋放的熱量為多少？（2）水的吸收的熱量為多少？（3）加熱水的質(zhì)量為多少？【解答】解：（1）煙煤完全燃燒放熱：Q放＝m煙煤q煙煤＝0.35kg×3×107J/kg＝1.05×107J；（2）由η＝知，水吸收的熱量：Q吸＝ηQ放＝40%×1.05×107J＝4.2×106J；（3）由Q吸＝cm（t﹣t0）知，水的質(zhì)量：m＝＝＝12.5kg。答：（1）煙煤完全燃燒釋放的熱量為1.05×107J；（2）水的吸收的熱量為4.2×106J；（3）加熱水的質(zhì)量為12.5kg。14．（2022?五華區(qū)校級三模）垃圾合理分類并利用可以保護(hù)環(huán)境、變廢為寶。在一定條件下，1t某種分類后的垃圾能“榨”出126kg燃料油。若燃料油的熱值q＝4.0×107J/kg，c水＝4.2×103J/（kg?℃）。求：（1）這些垃圾“榨”出的燃料油完全燃燒釋放出的熱量；（2）在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，這些熱量全部被體積15m3、初溫為30℃的水吸收，水升高的溫度；（3）若這些熱量的30%用來做有用功，可以使受到阻力為5×103N的汽車勻速行駛的距離?！窘獯稹拷猓海?）1t該種分類后的垃圾能“榨”出燃料油為m油＝126kg，完全燃燒釋放的熱量：Q放＝m油q＝126kg×4.0×107J/kg＝5.04×109J；（2）由ρ＝可得水的質(zhì)量：m水＝ρ水V水＝1.0×103kg/m3×15m3＝1.5×104kg，由題知燃料油完全燃燒放出的熱量全部被水吸收，即Q吸＝Q放＝5.04×109J，由Q吸＝cmΔt可得水升高的溫度：Δt＝＝＝80℃，因?yàn)樵跇?biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的沸點(diǎn)是100℃，水沸騰時，吸收熱量、溫度不變，水的初溫為30℃，所以水只能升高到100℃，水升高的溫度為70℃；（3）由題知，轉(zhuǎn)化為的有用功W有用＝Q放η＝5.04×109J×30%＝1.512×109J，汽車勻速行駛時克服阻力做的功為有用功，由W有用＝fs得行駛的距離：s＝＝＝3.024×105m＝302.4km。答：（1）這些垃圾“榨”出的燃料油完全燃燒釋放出的熱量為5.04×109J；（2）在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，這些熱量全部被體積15m3、初溫為30℃的水吸收，水升高的溫度為70℃；（3）若這些熱量的30%用來做有用功，可以使受到阻力為5×103N的汽車勻速行駛的距離為302.4km。15．（2022?回民區(qū)二模）高速鐵路的廣泛應(yīng)用，使人們的出行更加快捷。放假期間，小明乘坐高鐵去看望外婆。下表是他乘坐的“和諧號”高鐵列車部分參數(shù)。滿載時總質(zhì)量1200t車輪與鐵軌接觸總面積1m2最高時速360km/h（1）高鐵以最高時速平直運(yùn)行270km，經(jīng)過了多長時間？（2）滿載的列車總重力是多少？（3）滿載的列車停在水平軌道上時，對軌道的壓強(qiáng)是多少？（4）如果列車運(yùn)行1km耗電1.075×108J，這些電能全部由燃燒柴油來獲得，列車行駛1km需要消耗多少千克柴油？（q柴＝4.3×107J/kg）【解答】解：（1）高鐵以最高時速平直運(yùn)行270km，經(jīng)過的時間：＝＝0.75h（2）滿載的列車總重力：G＝mg＝1200×103kg×10N/kg＝1.2×107N，（3）滿載的列車停在水平軌道上時，對軌道的壓力：F＝G＝1.2×107N，對軌道的壓強(qiáng)：p＝＝＝1.2×107Pa；（4）列車行駛1km需要完全燃燒柴油釋放的熱量：Q＝W′＝1.075×108J，由Q＝mq可得，所需柴油的質(zhì)量：m′＝＝＝2.5kg。答：（1）高鐵以最高時速平直運(yùn)行270km，經(jīng)過了0.75h；（2）滿載的列車總重力是；（3）滿載的列車停在水平軌道上時，對軌道的壓強(qiáng)是；（4）列車行駛1km需要消耗2.5kg柴油。題型三熱機(jī)效率的相關(guān)計(jì)算16．（2022?金昌）綠色環(huán)保已成為人們生活中重要的理念。電動汽車是一種節(jié)能環(huán)保的交通工具，某電動汽車部分參數(shù)如下。若某次車滿載時，車和人的總質(zhì)量為1.8噸，四個車輪與水平地面接觸面積分別為50cm2（g＝10N/kg）。求：額定乘客人數(shù)5電動機(jī)額定電壓500V電動機(jī)額定功率100kW電池容量500Ah（1）滿載時汽車對水平地面的壓強(qiáng)；（2）若汽車以108km/h的速度在平直高速公路勻速行駛20分鐘，行駛的距離是多少；（3）若汽車在額定功率下沿平直公路以10m/s的速度勻速行駛，發(fā)動機(jī)效率為80%，則汽車在行駛過程中受到的阻力大小?！窘獯稹拷猓海?）該汽車滿載時對水平路面的壓力：F＝G＝mg＝1.8×103kg×10N/kg＝1.8×104N，對水平地面的壓強(qiáng)：p＝＝＝9×105Pa；（2）由v＝可得，汽車行駛的路程：s＝vt＝108×m/s×20×60s＝3.6×104m；（3）由發(fā)動機(jī)效率為80%，可得機(jī)械有用功率：P＝80%P額，由P＝＝＝Fv可得該過程中汽車的牽引力：F＝＝＝8000N，汽車在額定功率下沿平直公路以10m/s的速度勻速行駛，阻力與牽引力是一對平衡力，大小相等，所以f＝F＝8000N。答：（1）滿載時汽車對水平地面的壓強(qiáng)是9×105Pa；（2）汽車行駛的距離是3.6×104m；（3）汽車在行駛過程中受到的阻力大小是8000N。17．（2021?聊城）一輛汽車以20m/s的速度在平直的公路上勻速行駛了3km，受到的阻力為1200N，燃燒了0.3kg汽油。（汽油的熱值q＝4.6×107J/kg）求：（1）牽引力做了多少功；（2）這些汽油完全燃燒放出的熱量；（3）發(fā)動機(jī)的效率?！窘獯稹拷猓海?）已知汽車勻速行駛時受到的阻力為f＝1200N，由二力平衡的條件可知汽車的牽引力為：F＝f＝1200N，則牽引力做的功為：W＝Fs＝1200N×3×103m＝3.6×106J；（2）這些汽油完全燃燒放出的熱量為：Q放＝qm＝4.6×107J/kg×0.3kg＝1.38×107J；（3）發(fā)動機(jī)的效率為：η＝＝≈26.1%。答：（1）牽引力做了3.6×106J的功；（2）這些汽油完全燃燒放出的熱量為1.38×107J；（3）發(fā)動機(jī)的效率為26.1%。18．（2021?黑龍江）一輛汽車以72km/h的速度勻速行駛10min，消耗的汽油為1.2kg。汽車勻速行駛時受到的牽引力F＝1.2×103N，汽油的熱值q＝4.6×107J/kg。（1）汽車在這段時間做的功是多少？（2）這段時間內(nèi)汽車的效率是多少？（百分號前保留一位小數(shù)）（3）簡要分析汽車效率低的原因（寫出兩條即可）?！窘獯稹拷猓海?）由題意可知汽車行駛的速度v＝72km/h＝72×m/s＝20m/s，汽車行駛的時間t＝10min＝600s，由v＝得：汽車行駛的路程s＝vt＝20m/s×600s＝1.2×104m，汽車在這段時間做的功W＝Fs＝1.2×103N×1.2×104m＝1.44×107J；（2）汽油完全燃燒放出的熱量Q＝mq＝1.2kg×4.6×107J/kg＝5.52×107J，所以這段時間內(nèi)汽車的效率：η＝W/Q×100%＝×100%≈26.1%；（3）汽車效率低的原因主要是汽油不能完全燃燒、氣缸散失很多熱量、尾氣帶走許多熱量。答：（1）汽車在這段時間做的功是1.44×107J；（2）這段時間內(nèi)汽車的效率約是26.1%；（3）汽車效率低的原因主要是汽油不能完全燃燒、氣缸散失很多熱量、尾氣帶走許多熱量。19．（2022?鐵嶺模擬）如圖是小型履帶起重機(jī)，其自重為3×104N，起重機(jī)與地面的總接觸面積為0.2m2。求：（g＝10N/kg，q燃油＝4.0×107J/kg）（1）起重機(jī)靜止在水平路面上時，對路面的壓強(qiáng)；（2）起重機(jī)將25t的材料輸送到6m的高處，克服材料重力做的功；（3）若起重機(jī)的效率為25%，則上述過程消耗燃油的質(zhì)量是多少？【解答】解：（1）起重機(jī)靜止在水平路面上時，對路面的壓力F＝G機(jī)＝3×104N，起重機(jī)靜止在水平路面上時，對路面的壓強(qiáng)：p＝＝＝1.5×105Pa；（2）25t的材料的重力：G材料＝m材料g＝25×1000kg×10N/kg＝2.5×105N，克服材料重力做的功：W＝G材料h＝2.5×105N×5m＝1.5×106J；（3）由η＝可知，消耗的燃油完全燃燒放出的熱量：Q放＝＝＝6×106J，由Q放＝mq可知，消耗燃油的質(zhì)量：m＝＝＝0.15kg。答：（1）起重機(jī)靜止在水平路面上時，對路面的壓強(qiáng)為1.5×105Pa；（2）起重機(jī)將25t的材料輸送到6m的高處，克服材料重力做的功為1.5×106J；（3）若起重機(jī)的效率為25%，則上述過程消耗燃油的質(zhì)量是0.15kg。20．（2022?尋烏縣三模）我國自行生產(chǎn)的高性能汽油和電力混合動力車，車輛的部分參數(shù)如表所示。發(fā)動機(jī)類型最大輸出功率/kW效率汽油機(jī)5430%電動機(jī)3080%（1）若汽車在平直的公路上以汽油機(jī)為動力勻速行駛時，受到的阻力恒為2000N，則汽車的最高速度為多少米/秒？（2）若某次行駛過程中，電動機(jī)消耗電能2kW?h，則其輸出的機(jī)械能為多少？若這些機(jī)械能由汽油機(jī)輸出，至少需要燃燒多少千克的汽油？（q汽油＝4.6×107J/kg，保留1位小數(shù)）（3）重力為G的轎車，以速度v爬上長為L、高為h的坡，爬坡的效率為η，求該汽車爬坡時的實(shí)際功率。（用符號表示，寫出推導(dǎo)過程）【解答】解：（1）因?yàn)槠囋谄街钡墓飞蟿蛩傩旭偅誀恳＝f＝2000N，由表中數(shù)據(jù)知，汽油機(jī)最大輸出功率54kW，根據(jù)P＝＝＝Fv可得汽車的最高速度：v＝＝＝27m/s；（2）電動機(jī)消耗電能2kW?h，由表中數(shù)據(jù)知，電動機(jī)效率為80%，由η＝可得輸出的機(jī)械能：W機(jī)械＝W電η＝2×3.6×106J×80%＝5.76×106J；由表中數(shù)據(jù)知，汽油機(jī)的效率為30%，若這些機(jī)械能由汽油機(jī)輸出，放出的熱量：Q放＝＝＝1.92×107J，根據(jù)Q放＝mq可得，至少需要燃燒汽油的質(zhì)量：m＝＝≈0.4kg。（3）爬坡的效率：η＝＝，故爬坡時轎車的牽引力：F＝，該汽車爬坡時的實(shí)際功率：P＝Fv＝v。答：（1）汽車的最高速度為27m/s；（2）若某次行駛過程中，電動機(jī)消耗電能2kW?h，則其輸出的機(jī)械能為5.76×106J；若這些機(jī)械能由汽油機(jī)輸出，至少需要燃燒0.4kg的汽油；（3）汽車爬坡時的實(shí)際功率為P＝v。21．（2022?東方二模）如圖所示是利用5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)運(yùn)程駕駛的汽車，其質(zhì)量為1.5×103kg，車輪與地面接觸的總面積為0.075m2，該車在水平路面上勻速直線行駛13.8km，用時10min，消耗汽油2kg，這一過程中汽車發(fā)動機(jī)的輸出功率為46kW，求：（汽油熱值為q汽＝4.6×107J/kg，g＝10N/kg）（1）汽車在該路段的速度；（2）汽車靜止在水平地面上時，對地面的壓強(qiáng)；（3）在這一過程中汽車發(fā)動機(jī)的效率?！窘獯稹拷猓海?）汽車在該路段的速度：v＝＝＝23m/s；（2）汽車靜止在水平地面上時，對地面的壓力：F壓＝G＝mg＝1.5×103kg×10N/kg＝1.5×104N，對地面的壓強(qiáng)：p＝＝＝2×105Pa；（3）根據(jù)P＝求算出車做的有用功為：W＝Pt＝46×103W×10×60s＝2.76×107J，汽油完全燃燒放出的熱量：Q放＝m汽q汽＝2kg×4.6×107J/kg＝9.2×108J，在這一過程中汽車發(fā)動機(jī)的效率：η＝×100%＝×100%＝30%。答：（1）汽車在該路段的速度為23m/s；（2）汽車靜止在水平地面上時，對地面的壓強(qiáng)2×105Pa；（3）在這一過程中汽車發(fā)動機(jī)的效率為30%。22．（2022?銀川校級三模）北京2022年冬奧會成功舉辦，冰雪運(yùn)動越來越受到人們的喜愛，如圖所示是一款國產(chǎn)雪地摩托車，其自重為160kg，靜止時與地面接觸的總面積為10000cm2。雪地摩托具有履帶和雪橇的組合，雪地摩托的履帶也不同于一般的履帶，而是采用橡膠制成，雪地摩托便可以在冰雪之中更加靈活地前行。同時，在履帶表面也分布著不少鋼釘。（g＝10N/kg）（1）請根據(jù)題目信息和圖示的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)說出其中的兩個物理知識。（2）雪地摩托靜止時對水平地面的壓強(qiáng)為多少？（3）當(dāng)其以最大功率72kW在水平雪地上勻速直線行駛時，最高速度可達(dá)108km/h。該車發(fā)動機(jī)為一款單缸4沖程汽油機(jī)，若其效率為24%，則該車以最大功率在水平雪地上用最高速度勻速直線行駛23min，需要多少千克汽油？（汽油的熱值為q＝4.6×107J/kg）【解答】解：（1）雪地摩托的履帶是通過增大接觸面積，減小雪地摩托對地面的壓強(qiáng)，防止在雪地下陷；履帶表面分布著不少鋼釘，是在壓力一定時，通過接觸面越粗糙，增大摩擦力防止在雪地打滑；（2）雪地摩托的重力：G＝mg＝160kg×10N/kg＝1600N，雪地摩托靜止時對水平地面的壓力：F＝G＝1600N，雪地摩托靜止時對