2021人教版九年级物理第十四章内能及其利用单元检测卷（pdf版含解析）

初三物理全册单元检测卷：内能及其利用说明：本试卷满分100分，考试时间90分钟一、选择题（12个小题，每小题3分，共36分）1．小李家使用的燃气热水器，将30kg的水从20℃加热到45℃，消耗了0.15m3的天然气。已知水的比热容为4.2×103J/（kg℃），天然气的热值为4×107J/m3，则下列与该过程有关的计算结果和分析正确的是（）A．水吸收的热量与水的末温成正比B．水吸收的热量是3.15×105JC．热水器的能量转化效率是52.5%D．热水器的能量转化效率与环境温度无关【答案】C【解析】A．由Q吸=cm（t﹣t0）知，水吸收的热量与水的质量和升高的温度成正比，故A错误；B．将30kg的水从20℃加热到45℃，水吸收的热量：Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg℃）×30kg×（45℃﹣20℃）=3.15×106J，故B错误；C．天然气完全燃烧放出热量：Q3736放=V天然气q=0.15m×4×10J/m=6×10J，热水器的能量转化效率：η=Q吸/Q放×100%=52.5%，故C正确；D．热水器的能量转化效率与环境温度有关，因为环境温度越低，加热的时间越长，其散失的热量越多，则热水器的能量转化效率越低，故D错误。2．下列数据中，最接近生活实际的是（）A．一标准大气压下，冰的熔点为37℃B．人步行的速度约为1.1m/sC．正常人1min的脉搏数约为200次D．小汽车内的汽油机效率可以达到95%【答案】B．【解析】首先对题目中涉及的物理量有个初步的了解，对于选项中的单位，可根据需要进行相应的换算或转换，排除与生活实际相差较远的选项，找出符合生活实际的答案．A．一标准大气压下，冰的熔点为0℃，故A错误；B．人正常步行的速度在4km/h=4×m/s≈1.1m/s左右．故B正确；C．人的脉搏在每分钟60次多一点，与每分钟70次接近，故C错误；D．汽油机的效率在30%左右，绝达不到95%，因为克服摩擦、尾气带走许多内能，故D错误．3．某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9km，用时5min45s，消耗燃油1.5kg，已知汽车的牵引力是2000N，燃油的热值为4.6×107J/kg，假设燃油完全燃烧。通过计算可知，下列结果正确的是（）①汽车行驶速度是20km/h②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.9×107J ③汽车牵引力做功的功率是30kW④汽车发动机的效率是20%A．只有①和②B．只有②和③C．只有①和④D．只有②和④【答案】D【解析】（1）已知汽车行驶的时间和路程，利用速度公式即可求解；（2）根据Q放=mq可求热量；（3）根据车受到的阻力为车重的0.1倍求得车受到的阻力，因为匀速行驶，所以牵引力等于阻力，利用W=Fs可求得该汽车牵引力所做的功，再利用P=求功率；（4）根据燃油密度和体积求得其质量，利用Q=mq可求得消耗的总能量，再利用效率公式求出该汽车的效率。①汽车的行驶速度：v===72km/h，故①错误；（2）消耗的燃油完全燃烧放出的热量：Q放=mq=1.5kg×4.6×107J/kg=6.9×107J，故②正确；（3）因为匀速行驶，所以汽车受到的牵引力：F=f=2×103N，该汽车牵引力所做的功：W=Fs=2×103N×6.9×103m=1.38×107J，该汽车牵引力所做功的功率：P===40000W=40kW，故③错误；（4）汽车消耗燃油的产生的热量：Q放=mq=1.5kg×4.6×107J/kg=6.9×107J，该汽车的效率：η==×100%=20%，故④正确。4．2018年4月2日，天宫一号圆满完成预定任务后返回地球。8.5t重的天宫一号，在100km左右的高空以约22倍音速再入大气层。其中部分器件在大气层中与大气层摩擦烧蚀销毁。最后大约1.5t残骸坠入南太平洋。在这个过程中，天宫一号的部分机械能（）A．通过热传递转化为大气的内能B．通过重力做功转化为大气的内能 C．通过摩擦做功转化为大气的内能D．通过重力做功转化为残骸的内能【答案】D【解析】改变内能的方法有两个：做功和热传递，据此分析。天宫一号在100km左右的高空以约22倍音速再入大气层时，高度减小，重力势能减小，克服与大气的摩擦做功，机械能转化为内能。故D正确。5．随着人们生活水平的不断提高，汽车作为常用的交通工具逐步进入寻常百姓家，下列说法中正确的是（）A．车轮的表面刻有凹凸不平的花纹是为了增大摩擦B．安全带可以减小紧急刹车时汽车的惯性C．普通遥控车钥匙是利用紫外线来传递相关信息的D．四冲程汽油机的压缩冲程是把内能转化为机械能【答案】A．【解析】（1）根据增大摩擦的方法分析此选项．（2）司机系安全带其目的是防止惯性带来的伤害．（3）遥控器是利用红外线进行遥控的．（4）四冲程汽油机工作时，有吸气、压缩、做功、排气四个冲程，有两个冲程存在能量转化，压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能．．A．车轮的表面刻有凹凸不平的花纹，这是在压力不变的情况下，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦的，故本选项正确．B．安全带可以防止紧急刹车时由于惯性造成的伤害，不能减小紧急刹车时汽车的惯性，故本选项错误．C．普通遥控车钥匙的遥控器是利用红外线进行遥控的，故本选项错误．D．汽油机工作时，压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程通过燃气膨胀做功把内能转化为机械能，故本选项错误．6.四冲程柴油机工作过程中，以下说法错误的是（）A.压缩冲程和做功冲程发生了能量的转化B.做功冲程使汽车获得动力C.排气冲程排出了汽车的尾气D.吸气冲程吸入气缸的是柴油【答案】D【解析】（1）压缩冲程：活塞的机械能转化为燃料混合物的内能；做功冲程：燃料燃烧，化学能转化为内能，产生高温高压气体，推动活塞做功，内能在转化为机械能。 （2）做功冲程使汽车获得动力。（3）排气冲程排出汽车的尾气。（4）吸气冲程吸入气缸的只有空气。7.如图是内燃机工作循环中的一个冲程，它是（）A．压缩冲程，将化学能转化成内能B．压缩冲程，将机械能转化成内能C．做功冲程，将内能转化成机械能D．做功冲程，将机械能转化成内能【答案】C【解析】图中的气门关闭，活塞下行，并且电火花打火，这是做功冲程的特点；在做功冲程中，能量转化关系是气体的内能转化为机械能。8．如图所示，是汽油机工作时的四个冲程，其中属于做功冲程的是（）ABCD【答案】C．【解析】解决此题要知道内燃机的四个冲程有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，判断冲程名称可用口诀：“先看气门开关情，再看活塞上下行；开下吸气开上排，关上压缩关下功．”进行分析．A．进气门开启，气体流入汽缸，是吸气冲程；不符合题意；B．两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，不符合题意；C．两气门都关闭，火花塞点火，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，符合题意；D．排气门开启，气体流出汽缸，是排气冲程；不符合题意．9.某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9km，用时5min45s，消耗燃油1.5kg，已知汽车的牵引力是2000N，燃油的热值为4.6×107J/kg，假设燃油完全燃烧。通过计算可知，下列结果正确的是（） ①汽车行驶速度是20km/h②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.9×107J③汽车牵引力做功的功率是30kW④汽车发动机的效率是20%A．只有①和②B．只有②和③C．只有①和④D．只有②和④【答案】D【解析】已知汽车行驶的时间和路程，利用速度公式即可求解；根据Q放=mq可求热量；根据车受到的阻力为车重的0.1倍求得车受到的阻力，因为匀速行驶，所以牵引力等于阻力，利用W=Fs可求得该汽车牵引力所做的功，再利用P=求功率；根据燃油密度和体积求得其质量，利用Q=mq可求得消耗的总能量，再利用效率公式求出该汽车的效率。（1）汽车的行驶速度：v===72km/h，故①错误；（2）消耗的燃油完全燃烧放出的热量：Q放=mq=1.5kg×4.6×107J/kg=6.9×107J，故②正确；（3）因为匀速行驶，所以汽车受到的牵引力：F=f=2×103N，该汽车牵引力所做的功：W=Fs=2×103N×6.9×103m=1.38×107J，该汽车牵引力所做功的功率：P===40000W=40kW，故③错误；（4）汽车消耗燃油的产生的热量：Q放=mq=1.5kg×4.6×107J/kg=6.9×107J，该汽车的效率：η==×100%=20%，故④正确。10.根据能量守恒定律，下列情形可能发生的是（）A．随着科学技术不断发展和提高，永动机是可以制成的B．两个斜面相对连接，小球从左斜面滚下后冲上右斜面C．电水壶里的水沸腾后断电，水的沸腾却一直持续下去D．出枪膛的子弹射穿木板后，以更快的速度继续运动 【答案】B【解析】A.永动机违反了能量的转化与守恒，不可能实现，故A错误；B.两个斜面相对接，小球从左斜面滚下后，由于具有动能，会继续冲上右斜面，故B正确；C.在电水壶的使用过程中，消耗了电能，而水的温度升高，内能增加，断电后，水不再吸收热量，水的沸腾会停止，故C错误；D.子弹射穿木板的情景，子弹高速运动，说明子弹具有动能，由于摩擦生热会使动能减小，它的速度减慢，故D错误。11.生活中能量转化的实例很多，下列描述中正确的是（）A．摩擦生热是把内能转化为机械能B．燃料燃烧放热是把内能转化为化学能C．电动机带动水泵把水送到高处是把电能转化为机械能D．摩擦起电是把电能转化为机械能【答案】C【解析】A.摩擦生热是克服摩擦做功，摩擦过程中，消耗了机械能，内能增大，把机械能转化为内能，故A错误；B.燃料燃烧放热是把化学能转化为内能，故B错误；C.电动机带动水泵把水送到高处是把电能转化为机械能，故C正确；D.摩擦起电是消耗了机械能，获得了电能，故是把机械能转化为电能，故D错误。12.能量的转化是自然界普遍的现象．下列关于能量转化的观点错误的是（）水果电池光合作用钻木取火电磁感应A.水果电池是化学能转化为电能B.光合作用是光能转化为化学能C.钻木取火是机械能转化为内能D.电磁感应现象是电能转化为机械能【答案】D【解析】A.水果电池是化学能转化为电能 B.光合作用是光能转化为化学能C.钻木取火是机械能转化为内能D.电磁感应现象是机械能转化为电能二、填空题（10个小题，每空1分，共25分）13．用天然气烧水，水烧开后，壶盖不断向上跳动，此过程中能量转化与四冲程汽油机的冲程的能量转化相同；若天然气完全燃烧放出的热量有50%被水吸收，在标准大气压下把5kg的水从20℃加热至沸腾，需完全燃烧m3天然气。（c水=4.2×103J/（kg•℃），q天然气=4×107J/m3）【答案】做功；0.084。【解析】（1）水烧开以后，水蒸气膨胀对壶盖做功，把壶盖顶起来，将水蒸气的内能转化为壶盖的机械能。这与汽油机的做功冲程的能量转化相同，在汽油机的做功冲程中，是将燃气的内能转化为活塞的机械能；（2）在标准大气压下水的沸点为100℃，即水的末温为100℃，水吸收的热量为：Q吸=c水m水△t=4.2×103J/（kg•℃）×5kg×（100℃﹣20℃）=1.68×106J。由η==50%得天然气完全燃烧放出的热量：Q6放===3.36×10J，由Q放=Vq得天然气的体积：V3气===0.084m。14．如图所示，用酒精灯给水加热一段时间后，观察到软木塞冲岀试管口。（1）软木塞冲出试管口，说明力能改变物体的。（2）此过程中，水蒸气减少的内能（选填“大于”、“等于”或“小于”）软木塞增加的机械能，这与热机的冲程相似。【答案】（1）运动状态；（2）大于；做功。【解析】（1）软木塞冲出试管口，运动状态发生了变化，说明力可以改变物体的运动状态； （2）水蒸气对软木塞做功，水蒸气的内能减小，水蒸气的内能转化为软木塞的机械能，由于存在热量的散失，故水蒸气减少的内能大于软木塞增加的机械能；该过程与热机的做功冲程能量转化相同。15．我国在南海进行的可燃冰试采获得成功．可燃冰是一种固态晶体，在常温压下会迅速（填物态变化）为气态．它的热值约为1.4×1010J/m3，2m3的可燃冰完全燃烧后可放出J的热量，若这些热量60%被水吸收，可以将kg的水从0℃加热到100℃．（C3J/（kg•℃））水=4.2×10【答案】升华；2.8×1010；4×104．【解析】物质由固态直接变成气态的过程叫做升华，升华吸热；知道可燃冰的质量和热值，根据Q放=mq求出完全燃烧释放热量的计算，根据η=×100%求出水吸收的热量，再根据Q吸=cm（t﹣t0）求出加热水的质量．（1）可燃冰在常温压下会迅速变为气态，此过程为升华过程；（2）2m3的可燃冰完全燃烧释放的热量：Q310310放=Vq=2m×1.4×10J/m=2.8×10J，由η=×100%可得，水吸收的热量：Q1010吸=ηQ放=60%×2.8×10J=1.68×10J，由Q吸=cm（t﹣t0）可得，加热水的质量：m===4×104kg．16．菜油最适宜的烹饪温度在150℃至180℃之间．用天然气将质量为0.02kg的菜油从室温20℃加热到170℃，天然气燃烧释放出的热量有60%被菜油吸收．则菜油吸收了J热量，燃烧了m3的天然气．（取c菜油=2.0×103J/（kg•℃），天然气的热值为4×107J/m3）【答案】6×103；2.5×10﹣4．【解析】本题考查了学生对吸热公式、燃料燃烧放热公式的掌握和运用，因条件已给出，难度不大．知道菜油的质量、比热容和菜油的初温和末温，利用吸热公式求菜油吸收的热量；知道效率，利用效率公式可以求出天然气放出的热量，根据公式Q=Vq求出体积．菜油吸收的热量：Q吸=c菜油m（t﹣t0）=2×103J/（kg•℃）×0.02kg×（170℃﹣20℃）=6000J；天然气燃烧释放出的热量有60%被菜油吸收，则天然气放出的热量为： Q放===10000J；由Q=Vq得天然气的体积为：V===2.5×10﹣4m3．17．在热机的四个冲程中，把机械能转化为内能的是冲程。汽油机工作时要产生大量的热，通常采用水循环将热带走，这是利用水的特性。【答案】压缩；比热容大。【解析】（1）在热机的四个冲程中，把机械能转化为内能的是压缩冲程；（2）汽车的散热器可用水做冷却剂，是因为水的比热容比较大，在升高相同的温度时可以吸收更多的热量，降低发动机的温度。18．天然气热水器将40kg的水由22℃加热到42℃水的内能增加了J，水的内能增加是通过方式实现的，若天然气燃烧放出的热量有84%被水吸收，需要消耗kg的天然气。已知c水=4.2×103J/（kg•℃），q天然气=4×107J/kg。【答案】3.36×106；热传递；0.1。【解析】（1）水吸收的热量：Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×40kg×（42℃-22℃）=3.36×106J；（2）水从火吸收热量，内能增加、温度升高，是利用热传递改变水的内能；Q吸（3）由η=得，天然气完全燃烧放出的热量：Q放6Q吸3.3610J6Q==410J，放η84%由Q放=mq得，需要天然气的质量：6Q410J放m==0.1kg。7q410J/kg19．新农村建设中正在大力推广使用瓶装液化气．如果每瓶装10kg液化气，液化气的热值取4.2×107J/kg，则每瓶液化气全部完全燃烧放出的热量是J，若放出的热量有40%被水吸收，在标准大气压下可把kg的水从20℃加热至沸腾．[c3J/（kg•℃）]．水=4.2×10【答案】4.2×108；500．【解析】（1）整瓶液化气完全燃烧释放热量： Q78放=mq=10kg×4.2×10J/kg=4.2×10J，（2）由题知，水吸收的热量：Q88吸=Q放×40%=4.2×10J×40%=1.68×10J，由Q吸=c水m水（t﹣t0）得水的质量：m水===500kg．20.菜油最适宜的烹饪温度在150℃至180℃之间。用天然气将质量为0.02kg的菜油从室温20℃加热到170℃，天然气燃烧释放出的热量有60%被菜油吸收。则菜油吸收了_______J热量，燃烧了______m-3的天然气。（取c菜油=2.0×103J·(kg·℃）-1，天然气的热值为4×107J/m3）【答案】6×103，2.5×10-4【解析】Q吸=cmΔt=2.0×103J·(kg·℃）-1×0.02kg×（170℃-20℃）=6×103J；天然气燃烧放出热量Q放=Q吸/η=6×103J/60％=104J；又Q放=qV得：V=Q放/q=104J/4×107J/m3=2.5×10-4m3.21.我国海域可燃冰（天然气水合物）试采已经成功，实现了历史性突破。可燃冰分布于深海沉积物或陆域永久冻土中，是由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质，燃烧后仅会生成少量的二氧化碳和水。根据测算，1立方米可燃冰可以分解释放出160立方米以上的天然气。完全燃烧5立方米可燃冰产生的热量73至少为（天然气热值为3.2×10J／m）。试写出可燃冰具备的两条优点、。10【答案】2.56×10J；热值大；污染小。【解析】由题意知：1立方米可燃冰可以分解释放出160立方米以上的天然气，完全燃烧5立方米可燃冰即37337V=800m的天然气，天然气热值为q=3.2×10J／m，产生的热量为Q=Vq=800m×3.2×10J／310m=2.56×10J；由题意和通过计算说明可燃冰的优点是热值大、污染小、储备丰富等。22．汽油机作为汽车的“心脏”，在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈地燃烧，将能转化成能，一辆汽车一年行驶三万公里，消耗汽油2t，这些汽油完全燃烧放出J的热量．（q汽油 =4.6×107J/kg）【答案】化学；内；9.2×1010．【解析】（1）内燃机的一个工作循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈地燃烧是化学能转化为内能，其中压缩冲程将机械能转化成内能；（2）2t汽油完全燃烧要放出的热量：Q3kg×4.6×107J/kg=9.2×1010J．放=mq=2×10三、分析简答题（2个小题，每题4分，共8分）23.某校师生在学习了能量的转化与守恒以后，组织兴趣小组调查学校几种炉灶的能量利用效率。他们发现学校的一个老式锅炉烧水时，经常冒出大量的黑烟，且烧水时锅炉周围的温度很高，锅炉的效率很低。（1）请你根据调查中发现的现象分析此锅炉效率低的原因，并提出相应的改进措施。（2）要减少烟气带走的热量，可以采用什么办法？【答案】（1）锅炉效率低的原因：①锅炉冒出大量的黑烟，说明煤燃烧不完全；②锅炉周围的温度很高，说明锅炉向周围散失的热量太多。（2）改进措施：尽量使燃料燃烧充分；利用烟气携带的热量对其他的水进行预加热，综合利用内能。【解析】在当今的低耗、高效的形式下，锅炉效率低是社会关注的焦点问题。在本题中，师生通过共同调查研究，发现了锅炉效率低的主要原因表现症状：经常冒出大量的黑烟；锅炉周围的温度很高。针对这两种表现，通过分析，揭示其效率低的原因：燃烧问题和散热问题。发现问题，分析问题，如何解决问题呢？烟气带走热量，是普遍存在的问题，让同学们提出解决方案，渗透、融合了情感态度价值观的教育，可谓是一箭双雕。24.请阅读下面的介绍，回答相关问题。焦耳是一位伟大的物理学家，他成功地发现了焦耳定律，测出了热功当量……。但他在探索科学真理的道路上，也走过弯路。年轻的时候，焦耳也和许多人一样设想能制作出一种“永动机”——不需要给它提供任何动力（即不消耗任何能源）就能自动工作起来的机械装置。他曾通宵达旦地冥思苦想，不断地设计、制作，但没有一次是成功的。接连的失败引起了焦耳的深思，他没有像有些人那样“执迷不悟”，而是反思原来的设想，重新确定新的探究课题。经过不懈地努力，他终于在新的研究领域中取得了成功，发现了科学真理。（1）“永动机”制造一直失败的原因是：它违背了______________________。（2）你从焦耳科学探究的历程中得到的启示是:______________________。【答案】（1）能量守恒定律（2）科学探究要善于思考，认清方向，经常反思，不懈努力。 【解析】解决此类问题，首先要静下心来读题，先粗读，知道题目叙述的概况；后精读，分析有关题目的内容和特征。然后提取相关信息，排出干扰因素，弄清物理情景、物理过程，建立物理模型，找出物理规律。最后应用所学知识解答题目中的问题。四、计算题（2个小题，每题9分，共18分）25．某款新型电动轿车，每充电一次，锂离子电池储存的能量为50kW•h，可供该车连续行驶300km，其最高车速可达120km/h。（1）电动轿车的顶部向上凸起，当它高速行驶时，车顶的气压比车底的气压。（2）若该车以108km/h的速度匀速行驶10min，通过的路程是多少？（3）该车连续行驶100km消耗的电能相当于完全燃烧多少升柴油产生的热量。（q柴油=4.3×107J/kg，ρ柴油=0.85×103kg/m3，计算结果保留两位小数【答案】（1）小；（2）该车以108km/h的速度匀速行驶10min，通过的路程为18km；（3）该车连续行驶100km消耗的电能相当于完全燃烧1.65L柴油产生的热量。【解析】依据流体压强与流速的关系来分析解答：流体流速越大的位置，其压强越小；知道汽车速度和行驶时间，利用s=vt求汽车行驶的距离；根据题意求出该车连续行驶100km消耗的电能，再根据Q放=W=mq求出相当于完全燃烧柴油的质量，最后根据ρ=求出相当于完全燃烧柴油的体积。（1）轿车的形状上面凸起、下面平直，车高速行驶时带动空气流动，车的上方空气流速快、压强小，车的下方空气流速慢、压强大；（2）根据v=可知，该车以108km/h的速度匀速行驶10min，通过的路程为：s=vt=108km/h×h=18km；（3）由题意有，行驶100km消耗的电能：W=×50kW•h=kW•h=×3.6×106J=6×107J，依题意有，Q放=W，由Q放=mq可得，完全燃烧柴油的质量：m==≈1.4kg，由ρ=可得，完全燃烧柴油的体积： V==≈1.65×10﹣3m3=1.65L。26．在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中，用酒精灯给烧杯中的水加热，烧杯中盛有20℃、质量为100g的水，在一个标准大气压下加热至沸腾，假如完全燃烧酒精3g。[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），酒精的热值为3.0×107J/kg]求：（1）水吸收的热量是多少？（2）此过程中酒精灯烧水的热效率。（3）科学研究表明：1g100℃的水汽化成同温度的水蒸汽需要吸收2.26×103J的热量。水开始沸腾后持续观察沸腾现象，同时发现水的质量减少了5g，求此过程水汽化成水蒸气所吸收的热量。【答案】（1）水吸收的热量是3.36×104J；（2）酒精灯烧水的热效率是37.3%；（3）5g，100℃的水汽化成同温度的水蒸汽需要吸收的热量是1.13×104J。【解析】（1）一个标准大气压下水的沸点为100℃，即需将水加热至100℃，水吸收的热量：Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg•℃）×0.1kg×（100℃﹣20℃）=3.36×104J；（2）3g酒精完全燃烧释放的热量：Q﹣374放=mq=3×10kg×3.0×10J/kg=9×10J；酒精灯烧水的热效率：η=×100%=×100%≈37.3%；（3）1g100℃的水汽化成同温度的水蒸汽需要吸收2.26×103J的热量，则5g100℃的水汽化成同温度的水蒸汽需要吸收的热量：Q=5g×2.26×103J/g=1.13×104J。五、综合素养题（2个小题，27题6分、28题7分，共13分）27.开发新能源，共创碧水蓝天。太阳能等新型能源的开发和利用是解决社会发展的能源危机、环境污染的必由之路。如图13所示，是世界上最大的太阳能飞机，重达2.3吨，该飞机机身和机翼均采用极轻的碳纤维材料，机翼上安装有高效太阳能电池板，能提供65kW的最大功率，该飞机的最大飞行速度为40km/h。2假设飞机停在水平地面时轮与地面的总接触面积为0.1m，g取10N/kg，求： (1)飞机停在水平地面时对地面的压强大小。(2)当飞机发动机的输出功率保持60kW，并以108km/h的速度水平匀速飞行时，发动机的牵引力大小。(3)若飞机发动机保持60kW的输出功率匀速飞行1h，发动机输出的能量为多大？这些能量相当于多少升的733航空燃油完全燃烧时释放的能量？(航空燃油的热值取410J/Kg，密度取0.7510Kg/m)【答案】见解析。【解析】(1)F=G=mg=2.3×103kg×10N4Nkg=2.3×10F2.3×104N5P===2.3×10paS0.1m2p6×104W3（2）由p=FV，得F===2×10NV30m/s（3）w=pt=6×104w×3600s=2.16×108JQW2.16×108Jm====5.4kgqq4×107J/kgm5.4kg-33V===7.2×10m=7.2L(1分)ρ0.75×103kg/m328．某汽车在平直路面上以75km/h的速度匀速行驶1h的过程中，消耗了5kg汽油，汽油燃烧释放能量的40%随废气通过热电转换装置，如图所示，汽油热值近似取q=5×107J/kg，设汽油在气缸内完全燃烧．（1）图示时刻，四冲程汽油机处于冲程；若该汽油机每分钟完成7200个冲程，则它每秒钟完成个工作循环（2）若上述过程中汽油燃烧释放能量的30%用来驱动汽车行驶，求汽车所受的阻力f；（3）研究表明新材料的出现可将热电转换装置的效率大幅提高到15%，据此计算，上述过程中随废气排放的能量通过转换装置后可获得多少电能？这些电能可供车内总功率为1000W的用电器持续工作多长时间？ 【答案】（1）压缩；30；（2）汽车所受的阻力f是103N；（3）随废气排放的能量通过转换装置后可获得1.5×107J的电能；这些电能可供车内总功率为1000W的用电器持续工作1.5×104s．【解析】由进气门和排气门的关闭和打开情况、活塞的上行和下行情况来判断是哪个冲程；热机完成一个工作循环，要经过4个冲程，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周，根据这个比例关系可以求出答案；根据W=Q放=mq求得总功，已知燃烧效率为30%，可求得有用功；根据求得的汽车在这段时间内所做的有用功，利用W=Fs可求得汽车匀速行驶过程中的牵引力，再利用二力平衡条件可知其所受的阻力；汽油燃烧释放能量的40%随废气通过热电转换装置，可求转化的能量，由提高到15%可求转换的电能，由W=Pt可求时间．（1）由图可知，进气门和排气门都是关闭的，活塞上行，可以判断是压缩冲程；该汽油机每分钟完成7200个冲程，故每秒完成120个冲程，热机完成一个工作循环，要经过4个冲程，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周，若该汽油机每秒完成120个冲程，则每秒它对外做功30次，完成30个工作循环，飞轮转动20周；（2）汽油完全燃烧释放的热量：Q放=mq汽油=5kg×5×107J/kg=2.5×108J；根据η=可得有用功：W有=ηW总=30%×2.5×108J=7.5×107J；由v=可得，汽车在平直路面上以75km/h的速度匀速行驶1h的过程中，通过的路程：s=vt=75km/h×1h=75km=75000m，由W=Fs可得，汽车匀速直线行驶，F=f， f=F===103N；（3）汽油燃烧释放能量的40%，由公式Q′=Qη1=2.5×108J×40%=1×108J，转换的电能：W′=Q′η2=1×108J×15%=1.5×107J；由P=可得，这些电能可供车内总功率为1000W的用电器持续工作的时间：t===1.5×104s．