人教版物理九年級第十四章內能的應用綜合復習教案

/第十四章內能的應用【知識點一】：根底知識穩(wěn)固1、關于熱值的概念,以下說法中正確的選項是〔〕A．任何物體都有熱值 B．燃料燃燒時才有熱值C．燃料的熱值與燃料是否完全燃燒無關 D．燃燒時放出熱量多的燃料熱值大【答案】：C2、關于熱機的效率,下述正確的選項是〔〕A．熱機的效率有可能等于1 B．熱機的效率一定小于1C．熱機的效率越高,其損失的能量越多 D．熱機的效率越高,對環(huán)境的影響越大【答案】：B3、火箭采用液態(tài)氫做燃料,火箭點火后,高溫高壓的燃氣迅速膨脹向外噴出,燃氣的溫度下降,火箭那么獲得推力快速上升,并到達一定的速度。以下關于火箭的說法中不正確的選項是〔〕A.無論如何改良,火箭的熱機效率也不可能到達100%B.采用液態(tài)氫做燃料,污染較小C.采用液態(tài)氫做燃料,是因為氫氣的熱值很大D.燃氣的內能全部轉化為箭身的機械能【答案】：D【知識點二】：熱平衡問題1、將質量為75.4kg、溫度為45℃的熱水與溫度為10℃的冷水混合,假設混合后水的溫度為32℃。不計熱損失,求需冷水的質量?！敬鸢浮浚?、一大杯冷水的溫度為t1,一小杯熱水的溫度為t2,將他們混合后的溫度為t。那么,以下四個關系中,哪個是正確的？〔〕A. B. C. D.【答案】：【知識點三】：熱機效率1、某中學為學生供給開水用鍋爐將200kg水從25℃加熱到100℃,燃燒了6kg的無煙煤。試求：〔1〕鍋爐內的200kg水吸收的熱量是多少J？〔2〕6kg的無煙煤完全燃燒放出的熱量是多少J？〔無煙煤的熱值q=3.4×107J/kg〕〔3〕此鍋爐的效率是多少【答案】：2、把質量為20kg、溫度為25℃的水加熱到60℃,需要多少熱量？假設用熱值為4.2×107J/kg的液化石油氣作燃料,且液化石油氣完全燃燒放出的熱量有70％被水吸收,問需要完全燃燒多少kg的液化石油氣？【答案】：3、某中學鍋爐房每天要將3t水從20℃加熱到100℃。問：(1)這些水要吸收熱量為多少？(2)"西氣東輸"實現后,可用天然氣作為燃料來燒水,設天然氣完全燃燒釋放熱量的75%被水吸收,學校每天因燒水要消耗天然氣的體積是多少m3？〔天然氣的熱值q=8.4×107J/m3〕【答案】：【知識點四】汽車的熱效率1．一輛汽車,發(fā)動機的輸出功率是29.4kW,熱機效率為20％,它帶有16kg汽油,如果車速60km/h,它能行駛多遠？〔汽油的熱值為4.6×107J/kg〕【答案】：2、一輛汽車的發(fā)動機輸出功率為66150w,每小時耗柴油14kg,計算發(fā)動機的效率．〔柴油的燃燒值為4.3×107J/kg〕【答案】：3、提高熱機效率是“節(jié)能減排〞的一個重要途徑．如果汽油機的效率從η1=30%提高到η2=36%,那么一輛轎車在汽油機效率為30%時,消耗一定質量汽油,能夠在平直道路上勻速行駛10km；當效率變?yōu)?6%后,在相同道路情況下,以相同速度勻速行駛,并消耗相同質量汽油的情況下,能夠行駛多少千米？【答案】：根據題意得：η1=,那么W1=Qη1

?F×10km=mq×30%,①η2=,那么W2=Qη2?FS2=mq×36%,②由于①式和②式中的F、m、q都相同,所以用②÷①可得：=,解得：S2=12km．4、“五·一〞期間,爸爸開車帶著李兵從綿陽市區(qū)出發(fā)參觀“樂山大佛〞景點,汽車(包括車上的人和物品)質量為1.8×103kg,車輪與地面的總接觸面積為0.09m2,當汽車以90km/h的速度在平直路面上勻速行駛時,汽車發(fā)動機牽引力為1000N,效率為30％,汽油的熱值為46×107〔1〕汽車靜止時對路面的壓強；〔2〕汽車以90km/h的速度勻速行駛時,牽引力的功率；〔3〕假設汽車按照這種方式行駛,這次旅行全程往返250km,牽引力做的功是多少？李兵應該提醒爸爸至少要加汽油多少kg？【答案】：〔1〕汽車靜止時對地面的壓力為F=G=mg=1.8×103kg×10N／kg=1.8×104N,汽車靜止時對地面的壓強為2×105Pa〔2〕汽車以90km/h的速度勻速行駛時,牽引力的功率P=Fv=1000N×25m/s=2.5×104W。〔3〕全程往返約250km牽引力所做的功W=Fs=1000N×2.5×105m=2.5×108由得,全程往返約250km需要汽油的質量為：【知識點五】：太陽能的熱效率1、簡易太陽能熱水器的受光面積1.4m2

,內裝80kg水,太陽每分鐘輻射到1m2面積上的熱量是8×104J,如果60％的熱量被水吸收,問:20℃的水曬3h后水溫升高到多少攝氏度？〔水的比熱容是4.2×103J/(kg·℃)〕【答案】：2、隨著低碳理念的普及,學?？萍夹〗M的同學擬設計一種以太陽能電池驅動的汽車．通過查閱資料得知：四川地區(qū)太陽光垂直照射時,每平方米太陽能電池板最大可提供150W的電功率．擬設計的太陽能汽車質量是500kg,它在平直路面上最快每秒可行駛15m,行駛過程中所受的平均阻力是車重的0.02倍．該汽車的驅動電機能夠將90%的電功率轉化為牽引汽車前進的機械功率．假設該車在平直路面上以最高速度行駛,試通過計算答復以下問題〔g取10N/kg〕：〔1〕驅動電機提供的推力是多少牛？〔2〕驅動電機提供的機械功率是多少瓦？〔3〕該車的太陽能電池板面積約為多大？〔計算結果小數點后保存一位數字〕【答案】：〔1〕驅動電機提供的推力F=f=0.02G=0.02mg=0.02×500kg×10N/kg=100N．〔2〕驅動電機提供的機械功率是P=Fv=100N×15m/s=1500W．〔3〕電功率轉化率η===90%,所以該車的太陽能電池板面積約為S≈11.1m2．【知識點六】：內燃機的實際應用1、如以下圖所示為四缸發(fā)動機工作原理：內燃機通過連桿把四個汽缸的活塞連在一根曲軸上,并使各汽缸的做功過程錯開,在飛輪轉動的每半周里,都有一個汽缸在做功,其他三個汽缸分別在做吸氣、壓縮和排氣工作。

〔1〕有一臺四缸發(fā)動機,其主要技術指標如左表所示。其中排量等于四個汽缸工作容積的總和,汽缸工作容積指活塞從上止點到下止點所掃過的容積,又稱單缸排量,它取決于活塞的面積和活塞上下運動的距離〔既沖程長〕。轉速表示每分鐘曲軸或飛輪所轉的周數。

①該發(fā)動機在1s內做功

J,單缸排量V=

L。

②在每個做功沖程里,發(fā)動機做功W=

J。

〔2〕在做功沖程里,燃氣對活塞所做的功可表示為W="p"V,式中p表示燃氣對活塞的壓強,那么p=

Pa。

〔3〕右圖為發(fā)動機在做功沖程中的示意圖。下面給出了公式W="p"V的證明,請將推導過程補充完整〔要求各表達式均用S、l或p表示〕：

設活塞的面積為S,沖程長為l,燃氣對活塞的壓強為p,那么燃氣對活塞的壓力F=

,燃氣對活塞所做的功W=

,又根據數學知識可知發(fā)動機的單缸排量V="S"l,故W="p"V?！敬鸢浮浚骸?〕①1.2×105J、0.5、②600、〔2〕1.2×106、〔3〕pS、pSl試題分析：由題意可知發(fā)動機的功率為1.2×106W,1s內做的功為1.2×106J。發(fā)動機四缸排量為2L,單缸的排量為0.5L。它的轉速為6000r/min,每秒轉100圈,由于發(fā)動機有四缸,每半圈做一次功,每秒內做功200次,那么一個做功沖程做的功為600J。根據汽缸一次做功及單缸的容積代入W="p"V中,。

公式W="p"V的推導過程：

燃氣對活塞的壓力

燃氣對活塞所做的功2、某單缸四沖程汽油機的氣缸活塞面積為30cm2,一個沖程活塞在氣缸中移動的距離是50mm,滿負荷工作時做功沖程燃氣的平均壓強為9.0×lO5Pa,飛輪lmin轉動1800周,當汽油機滿負荷工作時〔不計摩擦〕,假設1min消耗汽油0.01L．汽油的密度ρ=0.8×103kg/m3；汽油的熱值為4.6×l07J/kg．求：〔1〕做功沖程中燃氣對活塞的平均壓力；〔2〕一個做功沖程中燃氣對活塞做的功；〔3〕汽油機的功率．〔4〕該汽油機的效率．【答案】：3、AMP型柴油機汽缸直徑為90mm,活塞沖程是100mm,做功沖程中燃氣的平均壓強為69.3N/cm2。

(l)求做功沖程中燃氣所做的功；

如果曲軸每分鐘轉2019圈,求此柴油機的功率【答案】：【知識點七】：提升訓練1、從2019年開始,我國就參與了國際科研合作工程?國際熱核聚變實驗堆聯合實施協(xié)定?,研究可控核聚變技術。該技術可用氫的同位素氘和氚聚合發(fā)生核聚變釋放能量,并不會產生放射性污染,如圖甲所示。而氘可以從海水中提取,從1L的海水中提取的氘參與核聚變反響放出的能量相當于300L優(yōu)質汽油完全燃燒放出的熱量。假設這些核能用來發(fā)電的效率可以到達50%,所產生的電能可供如圖乙所示的電力機車牽引功率為4800kW的“和諧號〞電力動車組以252km/h的運營速度勻速行駛多少km？〔計算結果保存一位小數〕〔汽油密度：0.71×103kg/m3；汽油熱值：4.6×107J/kg〕【答案】：先計算出300L優(yōu)質汽油完全燃燒放出的熱量,再計算出其轉化的電能,電能和電力機車牽引功率可計算出行駛時間,最后根據公式s=vt計算出行駛路程。由由ρ=m／V可得汽油質量：m汽油=ρ汽油V汽油=0.71×103kg/m3×300×10-3m3=213kg,汽油完全燃燒放出熱量：Q=qm汽油=4.6×107J/kg×213kg=9.798×109J,產生的電能：W=50%Q由P=W/t可得產生的電能可供動車組行駛時間：t=W/P=4.899×109J/4.8×106W≈1020.6s,動車組行駛速度：v=252km/h=70m/s,由v=s／t可得,動車組行駛路程：s=vt=70m/s×1020.6s=71442m≈71.4km。2、肥胖是人類健康的大敵,跳繩是減肥的方法之一。某人的質量為80kg,跳起時重心升高的平均高度約為5厘米。在晨練中,他在10分鐘內跳了800次,〔每千克脂肪提供的能量是J,可用表示,g=10N/kg〕請問在10分鐘時間內：〔1〕人克服重力所做的功是多少？〔2〕人克服重力做功的平均功率是多少？〔3〕假設人克服重力做功而消耗的能量只由脂肪提供,在理論上可以消耗多少脂肪？【答案】：7、解析：〔1〕人的重力：G=mg=80kg×10N/kg=800N,人克服重力做的總功：W=nGh=800×800N×0.05m=32019J?！?〕人做功的平均功率：P==≈53.3W?！?〕由題知,人克服重力做功而消耗的能量只由脂肪提供,即：Q=W=32019J,理論上消耗脂肪質量：m===0.002kg．3、近年來,我國局部省份開始推廣使用乙醇汽油,乙醇汽油是由10%體積的乙醇與90%體積的汽油混合而成．乙醇的熱值為2.4×107J/L,汽油的熱值為3.3×107J/L．設混合后總體積不變,請計算乙醇汽油的熱值為多少？〔解答要求：寫出依據的主要公式,有數據代入,答案中必須明確寫出數值和單位〕【答案】：4、液化石油氣,〔Liquefied

Petroleum

Gas,簡稱LPG〕,石油產品之一,為無色氣體或黃棕色油狀液體,是丙烷和丁烷的混合物,通常伴有少量的丙烯和丁烯。一種強烈的氣味劑乙硫醇被參加液化石油氣,這樣石油氣的泄漏會很容易被覺察。液化石油氣主要用作石油化工原料,用于烴類裂解制乙烯或蒸氣轉化制合成氣,可作為工業(yè)、民用、內燃機燃料。液化石油氣在1910年由沃爾特·史內林博士首次生產出來,1912年出