1、第 1 页，共 12 页九年级物理内能利用计算专题一、计算题（本大题共 13 小题，共 104.0 分）1. 如图所示某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞面积为 S，一个冲程中活塞在汽缸中移动的距离是 L，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为 时间内曲轴转动 N 圈、消， 耗汽油的质量为 m，根据所学知识可知，曲轴转两周做一次 已知汽油的热值为 q 不.考虑大气压对计算的影响，不计摩擦损失 温馨提示：所求的物理量用题中字母表示 .(求满负荷工作时)这种汽油机做功冲程中燃气对活塞的平均压力(1)时间内汽油机做的功(2)这种汽油机把内能转化为机械能的效率(3)2. 晓欣同学看到一些小汽车的尾部都标有“ ”
2、、“ ”、“ ”或“ ”等字样，他上网查询0.8 1.6 1.8 2.0得知这是汽车发动机“排气量”的数值 所谓排气量就是发动机气缸的工作容积，是指所有气缸内.活塞从下止点到达上止点所扫过的容积之和 一般情况下发动机的“排气量”越大，功率越大 汽车. .发动机每一个工作循环要经历四个冲程，带动曲轴转动 2 周 现有一辆小轿车发动机排气量为 ，. 1.8最大功率为 74kw，当该发动机以最大功率工作时，曲轴的转速为 汽油机工作时的最佳5200/.空燃比 即空气和燃油的质量比 为 14：1，压缩比是 即气缸总容积与燃烧室容积的比值 ，若发( ) 10( )动机在最大功率时汽油和空气的混合密度为 ，
3、汽油的热值为 、密度为1.35/3 4.6107/请计算：0.71103/3.这台发动机在最大功率时 1min 内发动机做的有用功(1)内发动机吸气冲程的次数(2)1内发动机消耗汽油的质量(3)1这台发动机在最大功率时的热机效率(4)3. 如图所示，是小华和同学们利用酒精灯加热试管中的水，直至将塞在试管口的塞子冲出的实验示意图 根据下表提供的数据，解答以下问题 如需计. (算，则计算结果保留至小数点后一位 )如果在实验中完全燃烧了 7g 的酒精，那么这些酒精放出的热量是多少？(1)酒精的热值是 ( 3.0107/)上一问中酒精放出的热量若有 用来加热水，能将质量为多少质量(2) 40%的水在一
4、标准大气压下从 加热到沸腾？20第 2 页，共 12 页4. 如图所示为一款内燃机的汽缸结构图，已知活塞的面积为 S，在做功冲程中燃气的平均压强为 P，做程冲程中活塞移动的距离为 L，内燃机每分钟消耗的燃油质量为m，燃料的热值为 q，飞轮每分钟转动 N 周 以上各物理量均采用国际单位中的主.(单位，以下计算结果均用题目中的已知量表示 求：)做功冲程中活塞受到的压力；(1)做功冲程中燃气对活塞所做的功；(2)每分钟燃料完全燃烧放出的热量；(3)内燃机的机械效率(4)5. 可燃冰是一种新型能源，它是水和天然气在高压低温情况下形成的类冰状结晶物质，主要成分是甲烷，其开采是世界难题，据中央电视台 20
5、17 年 5 月 18 日报道，我国可燃冰已试采成功，技术处于世界领先，用燃气锅炉烧水时，把质量为 500kg，初温为 的水加热到 ，共燃烧了20 100天然气，已知水的比热容 ，天然气的热值 ，可燃123 水 =4.2103/() =4.2107/3冰的热值为同体积天然气的 160 倍，求：水吸收的热量；(1)燃气锅炉烧水时的效率；(2)若换用可燃冰，应使用多少 可燃冰(3) 36. 小彤家使用的是瓶装液化气，每瓶中装入的液化气质量为 液化气的热值取 21.( 5107/.)的液化气完全燃烧，释放的热量是多少？(1)21若整瓶液化气完全燃烧释放热量的 被利用，那么散失的热量是多少？(2) 6
6、0%小彤想节约能源、降低能耗，若将上述散失的热量全部利用起来，可以把多少千克温度为(3)的水加热到 ？20 100第 3 页，共 12 页7. 某同学在研究“沙子和水谁的吸热本领大”时，选用了两只完全相同的酒精灯用完全相同的方式分别给质量都是 200g 的沙子和水加热 他绘制出沙子与水的温度随加热时间变化的图象分别如图.a、图 b 所示 已知酒精的热值 ，加热时酒精灯平均每分钟消耗 酒精 已知水. =3.0107/ 2.8 .的比热容 ，求：水 =4.2103/()加热 2min 时间内水吸收的热量 ；(1) 吸水这 2min 时间内酒精灯的加热效率 ；(2) 沙子的比热容 (3) 沙8. 某
7、物理兴趣小组的同学，用煤炉给 10kg 的水加热，在 6min 内完全燃烧了 2kg 的煤，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图象 水的比热容为 ，煤的热值约为 求：. 4.2103/() 3107/煤完全燃烧产生的热量；(1)经过 6min 时间加热，水所吸收的热量；(2)煤炉烧水时的热效率(3)9. 现代社会，“变废为宝”已成为节约能源的重要途径，例如“填埋”和“焚烧”垃圾都可发电，这样既处理了垃圾，又起到了节能减排的效果 经研究表明每焚烧 1t 垃圾可发电 J.请同学. 8.1108们计算一下 1t 垃圾发电产生的这些能量相当于完全燃烧多少 kg 的汽油放出的热量？ 汽油
8、的热值 (1) ( =3107/)可使效率为 的汽车匀速前进多少 km？ 汽车匀速前进受到的摩擦力 (2) 30% ( =648)如果这些能量全部被水吸收，可将多少 的水烧开？(3) 50，在一个标准大气压下；结果保留整数 水 =4.2103/() 第 4 页，共 12 页10. 鄂尔多斯市向“大气污染宣战”研究表明：“ 来源中，机动车的排放占比较大，保护环境人人有责，小明家相应我市改善2.5空气质量的号召，准备将家里的小轿车进行了油改气 燃烧汽油改为燃烧天然气 小明查找资料发( ).现天然气发动机的效率为 如表是小明家该品牌轿车的测试报告如表： 40%.车型 测试道路 测试距离 测试速度 整
9、车质量 消耗汽油 受到的阻力某品牌轿车 标准水平国道 100km匀速行80/驶 1000kg 10L整车重的倍0.08已知汽油的密度 ，热值 ，请你帮小兵解答小=0.71103/3 =4.6107/， =10/轿车在满足测试条件时的下列问题该轿车行驶 100km，消耗的总能量是多少？(1)该轿车行驶 100km，做的有用功是多少？(2)从该轿车的效率看你建议小明家是否进行油改气？(3)11. 液化石油气的热值高达 ，一些不法商贩为谋取暴利，常将液化石油气与价格低廉、4.6107/热值仅为 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2.9107/ .的瓶装燃气进行检测：将
10、质量为 100kg、初始温度为 的水装入容器内，用高效炉灶燃烧瓶内31燃气加热容器中的水直至 恰好沸腾，瓶内燃气消耗了 通过高效炉灶，水能吸收燃气100 0.84.完全燃烧释放热量的 已知水的比热容为 ，问：75%. 水 =4.2103/()瓶内燃气的热值是多少？(1)该液化石油气站销售的瓶装液化石油气有无掺混二甲醚？(2)12. 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 的速度在一段平直的. 72/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1.5.为 ，那么，在这段运动过程中，求：30%该
11、汽车发动机做的有用功是多少？(1)该汽车的输出功率为多少？(2)第 5 页，共 12 页已知：汽油的密度为 ，汽油的热值为( 0.8103/3 4.5107/)13. 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 的速度在一段平直的. 72/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1.5.为 已知：汽油的密度为 ，汽油的热值为 ，30%， ( 0.8103/3 4.5107/)那么，在这段运动过程中：该汽车发动机做的有用功是多少？汽车受到的阻力多大？(1)该汽车的输出功率为多少？(2)第 6
12、页，共 12 页答案和解析【答案】1. 解： 燃气对活塞的平均压力为： (1) =时间内曲轴转动 N 圈，飞轮每转两圈对外做功一次，(2)所以飞轮转动 N 周，要对外做功 次，2做一次功 ；=t 时间内燃气对活塞做的总功为： 总 =2=2=2消耗汽油的质量为 m，已知汽油的热值为 q，则释放的总能量 ，(3) =汽油机把内能转化为机械能的效率 =总100%=2100%=2100%答： 做功冲程中燃气对活塞的平均压力为 pS(1)时间内燃气对活塞做的总功为 (2)2汽油机的效率为 (3)2100%2. 解： 内做的有用功： ；(1)1 =7.410460=4.44106发动机以最大功率工作时，曲
13、轴的转速为 ，每分钟完成工作循环： ，(2) 5200/ 25200=10400故完成吸气冲程 10400 个；燃气的质量： ，(3) =1.35/31.81033=2.43103因为空燃比是 14：1，所以燃油的质量是整个质量的 ，115做一次功消耗的汽油质量： ，2.43103115=1.621041min 消耗汽油质量： ；总 =104001.62104=1.6848内汽油燃烧释放的热量： ，(4)1 =1.68484.6107/=7.75107发动机的效率： =100%=4.441067.75107100%5.7%答： 内做的有用功为 ；(1)1 4.44106内发动机吸气冲程 104
14、00 次；(2)1内发动机消耗汽油的质量是 ；(3)1 1.6848发动机的效率是 (4) 5.7%3. 解：完全燃烧 7g 的酒精放出热量为：(1)；放 =71033.0107/=2.1105水吸收的热量为： ；(2) 吸 =40%放 =40%2.1105=8.4104根据 可知，吸 =(0)水的质量为： =吸(0)= 8.41044.2103/()(10020)=0.25答：这些酒精放出的热量是 ；(1) 2.1105这些热量可以将 的水在一标准大气压下从 加热到沸腾(2) 0.25 20第 7 页，共 12 页4. 解：根据 可知，做功冲程中活塞受到的压力： ；(1) = =做程冲程中活
15、塞移动的距离为 L，(2)所以做功冲程燃气对活塞做的功为： ；=内燃机每分钟消耗的燃油质量为 m，(3)所以每分钟燃料完全燃烧放出的热量为： ；=汽油机的效率为： (4) =2=2答： 做功冲程中活塞受到的压力为 pS；(1)做功冲程中燃气对活塞所做的功为 pSL；(2)每分钟燃料完全燃烧放出的热量为 qm；(3)内燃机的机械效率 (4)25. 解： 水吸收的热量：(1)；吸 =4.2103/()500(10020)=1.68108天然气完全燃烧放出的热量：(2)；放 =天然气 =1234.2107/3=5.04108燃气锅炉烧水时的效率：；=吸放 100%=1.681085.04108100
16、%33.3%可燃冰的热值为同体积天然气的 160 倍，(3)则可燃冰的热值： ，可燃冰 =160天然气 =1604.2107/3=6.72109/3若换用可燃冰燃烧放出相同的热量，应使用可燃冰的体积：可燃冰 =放可燃冰 =5.041086.72109/3=0.0753答： 水吸收的热量为 ；(1) 1.68108燃气锅炉烧水时的效率为 ；(2) 33.3%若换用可燃冰，应使用 可燃冰(3) 0.07536. 解：液化气完全燃烧释放热量： ；(1)21 放 =215107/=1.05109整瓶液化气完全燃烧释放热量的 被利用，那么散失的热量应该占液化气完全燃烧释放热量的(2) 60%，40%散失
17、的热量为： ；散失 =放 40%=1.0510840%=4.2108由题知， 可知，(3) 散失 =吸 =水 水 (0)水的质量： 水 =散失水 (0)= 4.21084.2103/()(10020)=1250答：的液化气完全燃烧，释放的热量是 ；(1)21 1.05109散失的热量是 ；(2) 4.2108散失的热量可以把 1250kg 温度为 的水加热到 (3) 20 100第 8 页，共 12 页7. 解：已知沙子和水的质量相等，吸收相同热量时，因沙子的比热容比水小，由 可知，沙子的温(1) =度升高得多，所以图 a 表示的是沙子吸热升温的过程，图 b 表示的是水吸热升温的过程由图 b
18、可知，加热 2min 水温度升高 ，水 =7020=50则加热 2min 时间内水吸收的热量：；水吸 =水 水 水 =4.2103/()0.2(7020)=4.2104因为酒精灯平均每分钟消耗 酒精，(2) 2.8加热 2min 时间内消耗酒精的质量： ，=2.8/2=5.6=5.6103则酒精完全燃烧放出的热量： J. 放 =5.61033.0107/=1.68105酒精灯的加热效率：；=水吸放 100%=4.21041.68105100%=25%因为两酒精灯完全相同、加热方式也相同，所以相同时间内酒精灯燃烧放出相同的热量，(3)则在 2min 的时间内，沙子吸收的热量：，沙吸 =水吸 =4
19、.2104由图 a 可知加热 2min，沙子的温度从 上升到 ，20 250沙 =25020=230， 沙 =200=0.2由 可得，沙子的比热容：吸 =沙 =沙吸沙 沙 = 4.21040.22300.91103/()答： 加热 2min 时间内水吸收的热量为 ；(1) 4.2104这 2min 时间内酒精灯的加热效率为 ；(2) 25%沙子的比热容为 (3) 0.91103/()8. 解：煤完全燃烧产生的热量：(1)；放 =23107/=6107由图知，经过 6min 时间加热，水升高的温度值 ，(2) =8020=60水所吸收的热量：；吸 =4.2103/()1060=2.52106煤炉
20、烧水时的热效率：(3)=吸放 =2.521066107100%=4.2%答： 煤完全燃烧产生的热量为 ；(1) 6107经过 6min 时间加热，水所吸收的热量为 ；(2) 2.52106煤炉烧水时的热效率为 (3) 4.2%9. 解：由题知，汽油完全燃烧放出的热量： ，(1) 放 =电 =8.1108由 可得，汽油的质量：放 =；=放=8.11083107/=27汽车匀速前进， ，(2) =648第 9 页，共 12 页由题知，牵引力所做的功： ，=30%放 =30%8.1108=2.43108由 可得，汽车匀速前进的距离：=；=2.43108648=375000=375由题知，垃圾燃烧产生
21、的能量全部被水吸收，即 ，(3) 吸 =放 =8.1108由 可得，烧开水的质量：吸 =水 (0)水 =吸(0)= 8.11084.2103/()(10050)3.86103答： 相当于完全燃烧 27kg 的汽油；(1)可供汽车匀速前进 375km；(2)能把 的 的水烧开(3) 3.861035010. 解：由表格数据知，轿车行驶 100km 消耗汽油的体积： ，(1) 10=101033根据公式 ，得汽车行驶 100km 消耗的汽油质量：=，=0.71103/310103=7.1该车 100km 消耗的总能量：；=4.6107/7.1=3.266108由题知，受到的阻力等于整车重的 倍，(
22、2) 0.08轿车受到牵引力： ，=0.08=0.08=0.08100010/=800轿车行驶路程 ，=100=1105轿车行驶 100km 做的有用功：；=8001105=8107轿车的效率：(3)，=100%=81073.266108100%24.5%天然气发动机的效率为 ，所以从该轿车的效率小明家可以进行油改气40%答： 该轿车行驶 100km，消耗的总能量是 (1) 3.266108该轿车行驶 100km，做的有用功是 ；(2) 8107从该轿车的效率看建议小明家进行油改气(3)11. 解： 水吸收的热量为：(1)；吸 =(0)=4.2103/()100(10031)=2.898107
23、燃气燃烧放出的热量为： ；放 =吸75%=2.89810775%=3.864107瓶内燃气的热值为： ；=放气 =3.8641070.84=4.6107/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 ；故该(2) =石油气 =4.6107/液化石油气站销售的瓶装液化石油气没有掺混二甲醚；答： 瓶内燃气的热值是 ；(1) 4.6107/该液化石油气站销售的瓶装液化石油气没有掺混二甲醚(2)12. 解：由 得消耗汽油的质量为：(1)=，=0.8103/31.51033=1.2第 10 页，共 12 页汽油完全燃烧放出的热量：；放 =1.24.5107/=5.4107由 得，汽油机的有用
24、功：=放；=放 =30%5.4107=1.62107由 得汽车运动的时间：(2)=；=872/=19=400汽车的输出功率：=1.62107400 =4.05104.答： 该汽车发动机做的有用功是 ；(1) 1.62107该汽车的输出功率为(2) 4.05104.13. 解：由 得，消耗汽油的质量为：(1)=，=0.8103/31.51033=1.2汽油完全燃烧放出的热量：；放 =1.24.5107/=5.4107由 得该汽车发动机做的有用功是：=放；=放 =30%5.4107=1.62107由 得汽车发动机的牵引力：=，=1.621078103=2025汽车受到的阻力： ；=2025由 得汽
25、车运动的时间：(2)=；=872/=19=400该汽车的输出功率：=1.62107400 =4.05104=40.5答：该汽车发动机做的有用功为 ；汽车受到的阻力为 2025N；(1) 1.62107该汽车的输出功率为 (2) 40.5【解析】1. 知道燃气的平均压强和活塞的面积，可利用公式 计算出平均压力的大小(1) =知道活塞在气缸中移动的距离，可利用公式 计算出一个做功冲程燃气对活塞做的功(2) =飞轮 曲轴 每转两圈对外做功一次，计算出飞轮转动 N 周对外做功的次数，从而可以计算出 t 时间内( )燃气对活塞做的总功；由 求汽油释放的总能量，(3)=根据 求内能转化为机械能的效率=总1
26、00%此题考查热机中压力、功、燃料的热值和能量转化效率的计算，涉及的知识点较多，难度较大第 11 页，共 12 页2. 根据公式 进行计算，要注意把功率单位换算成 W，把时间单位换算成 s(1) =热机一个工作循环包括四个冲程、曲轴和飞轮转两周，对外做功一次；(2)根据 算出燃气的质量，然后根据空燃比算出汽油的质量；(3) =发动机的效率是有用功跟汽油燃烧释放热量的比值(4)本题贴近生活，能让学生了解能量的转化和汽车的效率 本题考查了功的计算、热量的计算、热机效率.的计算，难点在于计算做一次功消耗燃油的质量 难度较大.3. 根据燃料燃烧公式 ，代入数值，即可求得；(1) 放 =根据题意可知 ；
27、由 变形，代入数值，即可求得(2) 吸 =40%放 吸 =(0)考查了燃料燃烧公式 、热量公式 的变形应用 注意公式的单位统一= 吸 =(0) .4. 利用压强公式求出压力大小；(1)根据功的计算公式求出做功冲程所做的功；(2)根据公式 求出燃料完全燃烧放出的热量；(3) =结合效率公式求出热机效率(4)此题考查热机中压力、功、热量、效率的计算，关键是对公式和公式变形的理解和应用5. 由热量公式 可以求出水吸收的热量；(1) =由燃烧值公式可以求出天然气完全燃烧释放的热量，由效率公式求出燃气灶烧水的效率；(2)换用可燃冰，根据可燃冰的热值为同体积天然气的 160 倍，可知可燃冰的热值，再利用
28、可求(3) =得应使用多少 可燃冰3本题主要考查了燃料完全燃烧放热公式 、 和效率公式的掌握和运用，放 =吸 =(0)难度不大，属于基础题目6. 已知液化气的质量和热值，利用 求整瓶液化气完全燃烧放出的热量；(1) 放 =知道这些的热量 被利用，则散失的热量占 ，据此计算；(2) 60% 40%求出了散失的热量，用这些热量加热水，知道水的比热容和水的温度升高值，利用吸热公式求水的(3)质量本题考查了学生对吸热公式、燃料完全燃烧放出热量公式的掌握和运用，属于公式的应用题目，难度不大7. 用两只完全相同的酒精灯，分别给水和沙子加热，这样做的目的是使水和沙子在相同时间吸收(1)相同的热量，利用公式
29、分析图 a、图 b 哪个图是表示水的温度随加热时间变化的图象；从图象=可知，加热 2min，水的温度变化，已知水的质量和比热容，可利用公式 计算水吸收的热吸 =量已知酒精灯平均每分钟消耗 酒精，便可以计算出给水加热 2min 时间消耗的酒精，已知酒精的(2) 2.8热值，可利用公式 计算热量；利用效率公式求加热效率；放 =相同时间内酒精灯燃烧放出相同的热量，从 可知，加热 2min 水吸收的热量，可求沙子吸收的热(3) (1)量，已知沙子的质量和加热 2min 沙子的温度变化，可利用公式 计算沙子的比热容=本题考查了学生对吸热公式、效率公式、热值公式的掌握和运用，能从液体的温度随时间变化的图象
30、搜集有关信息是本题的关键8. 已知煤的质量和热值，利用 可求得煤完全燃烧产生的热量；(1) =由图知，经过 6min 时间加热，水升高的温度值，利用吸热公式求水吸收的热量；(2)烧水时的热效率 热效率等于水吸收的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比 (3) ( )本题考查了学生对吸热公式、燃料完全燃烧放热公式的掌握和运用，能从液体的温度随时间变化的图象搜集有关信息是本题的关键9. 知道 1t 垃圾发电产生的能量 ，利用 求汽油的质量；(1) 电 放 =电因为汽车匀速前进，所以汽车的牵引力等于阻力，又知道 ，利用功的公式求汽车前(2) =30%放第 12 页，共 12 页进的距离；由题知，垃圾产生的
31、能量全部被水吸收，即 ，知道水的比热容、水的初温和末温，利用(3) 吸 =放求水的质量吸 =水 (0)=放本题考查了学生对吸热公式、功的公式、燃料完全燃烧放热公式的掌握和运用，知识点多、综合性强，计算时要求灵活运用公式10. 由 算轿车行驶 100km 消耗汽油的质量， 算总能量；(1)= =由轿车阻力计算牵引力，由 计算有用功；(2) =由 计算轿车的效率，与天然气发动机的效率比较可得结论(3)=本题属于逐层递进的计算题，在有用功、热值计算总能量以及效率，关键是从表格中获取有用信息11. 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，
32、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12. 根据 求出消耗汽油的质量，利用 求汽油完全燃烧放出的热量，再利用效率公式(1) = 放 =的变形公式 可求出牵引力做的功=放 =放知道前进的距离，利用 求出汽车运动的时间，利用 即可求出功率(2) = =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13. 根据 求出消耗汽油的质量，利用 求汽油完全燃烧放出的热量，再利用效率公式(1) = 放 =的变形公式 可求出牵引力做的功；=放 =放知道前进的距离，利用公式 求出汽车的牵引力，知道汽车做匀速直线运动，受到的牵引力等于=阻力，可求阻力；知道前进的距离，利用 求出汽车运动的时间，利用 即可求出功率(2) = =本题考查了学生对功、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
