專題22 熱力綜合計算題對策（教師版含解析）

專題22熱力綜合計算題對策中考典型例題解析轎車質(zhì)量(kg)1050車輪與地面接觸總面積(m2)0.15鄭州到通許的距離(km)108預(yù)設(shè)行車速度(km/h)90行駛lkm耗油量(g)50勻速行駛時受到的阻力(N)2000【例題1】(2021河南鄭州二模)五一假期，小紅全家駕車從鄭州市到開封市通許縣游玩，出發(fā)前，愛學(xué)習(xí)的小紅收集了相關(guān)數(shù)據(jù)，整理成下表，請你根據(jù)表中數(shù)據(jù)完成相關(guān)計算．計算時需要的物理常量g取10N/kg，q汽油=4.6×107J/kg．(1)如果你仔細觀察的話，可以發(fā)現(xiàn)汽車的尾翼是____表面比較平，___表面的弧度大些。這和飛機的機翼是相反的。在汽車高速運動時，這種形狀的尾翼會產(chǎn)生一個向下的壓力，增加輪胎的抓地力，縮小剎車距離。該轎車靜止時(車上無人)對水平地面的壓強為_____Pa。(2)該轎車勻速行駛lkm牽引力所做的功是多少J？(3)鄭州到通許消耗的汽油在完全燃燒時放出的熱量是多少J？【答案】(1)上，下。7×104Pa(2)2×106J(3)2.484×108J【解析】(1)車的尾翼的形狀上面平直、下面凸起，車高速行駛時帶動空氣流動，車的上方空氣流速慢、壓強大，車的下方空氣流速快、壓強小。這種形狀的尾翼會產(chǎn)生一個向下的壓力，增加輪胎的抓地力，縮小剎車距離。轎車對地面的壓力F=G=mg=1050kg×10N/kg=1.05×104NS=0.15m2該轎車靜止時對水平地面的壓強為P=F/S=1.05×104N/0.15m2=7×104Pa(2)該轎車勻速行駛時，牽引力F等于其受到的阻力f，即F=f=2000N路程s=lkm=l000m根據(jù)功的計算公式W=Fs得轎車勻速行駛lkm牽引力所做的功為W=Fs=2000N×l000m=2×106J(3)由于行駛lkm耗油量為50g，鄭州到通許的距離為108km，則鄭州到通許消耗的汽油質(zhì)量為m汽油=108×50g=5.4×103g=5.4kgq汽油=4.6×107J/kg根據(jù)Q=mq得到全程消耗的汽油在完全燃燒時放出的熱量為Q=m汽油q汽油=5.4kg×4.6×107J/kg=2.484×108J【例題2】(2021蘇州一模)一輛汽車以恒定的功率在平直的公路上做直線運動，其圖象如圖所示，在第10s時速度達到，通過的路程為120m。求：在內(nèi)汽車的平均速度；設(shè)汽車在行駛過程中所受阻力不變，大小為那么在內(nèi)汽車發(fā)動機產(chǎn)生的牽引力所做的功是多少焦耳？若發(fā)動機的轉(zhuǎn)化效率為，則內(nèi)燃燒了多少千克汽油？已知汽油的熱值大約為。【答案】(1)12m/s；(2)8×105；(3)0.02【解題過程】(1)汽車在0~10s內(nèi)的平均速度：；(2)由圖像可知，10~20s汽車做勻速直線運動，所受的牽引力和阻力是平衡力，∴汽車所受的牽引力：，汽車運動時間：，汽車在10~20s內(nèi)運動的路程：，汽車牽引力做的功：；(3)汽油完全燃燒放出的熱量：，需要燃燒汽油的質(zhì)量：．臨門一腳預(yù)測練1.(2021海南一模)當今太陽能熱水器已經(jīng)在廣安城鄉(xiāng)用得非常普遍了，如圖所示。已知某太陽能熱水器在冬季有效日照時段里，能將8℃、100L水加熱到38℃。請解答：在此過程中，水吸收了多少熱量？[水的比熱容為4.2×103J/(kg℃)，水的密度為1.0×103kg/m3]【答案】1.26×107J【解析】太陽能熱水器中水的體積V=100L=100dm3=0.1m3，由ρ=m/v可得，水的質(zhì)量m=ρV=1.0×103kg/m3×0.1m3=100kg在此過程中，水吸收的熱量Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg?℃)×100kg×(38℃﹣8℃)=1.26×107J。2.(河北衡水二模)某一型號的汽車質(zhì)量為5×103kg，輪胎與地面接觸面積為4×250cm2，在一段平直公路上用0.5小時勻速行駛了54km，車受到的阻力為車重的0.1倍．求：(1)該汽車的行駛速度；(2)該汽車對地面的壓強；(3)該汽車牽引力所做的功；(4)已知這一過程消耗燃油1.5×10﹣2m3，求汽車發(fā)動機在這一過程中消耗的總能量及該汽車的效率．(假設(shè)燃油完全燃燒，燃油密度ρ為0.8×103kg/m3，燃油熱值q為4.5×107J/kg，g取10N/kg)【答案】(1)108km/h；(2)5×105Pa；(3)2.7×108J；(4)50%．【解析】(1)汽車的行駛速度：v=s/t=54km/0.5h=108km/h．(2)F=G=mg=5×103kg×10N/kg=5×104N，S=4×250cm2=1000cm2=0.1m2，該汽車對地面的壓強：P=F/S=5×104N/0.1m2=5×105Pa．(3)f=0.1G=0.1×5×104N=5×103N，s=54km=5.4×104m，因為勻速行駛，所以F=f=5×103N，該汽車牽引力所做的功W=Fs=5×103N×5.4×104m=2.7×108J，(4)由ρ=m/V可得，燃油的質(zhì)量m=ρV=0.8×103kg/m3×1.5×10﹣2m3=12kg，這一過程中消耗的總能量Q=mq=12kg×4.5×107J/kg=5.4×108J，該汽車的效率η=W/Q×100%=2.7×108J/5.4×108J×100%=50%．轎車質(zhì)量(kg)1050車輪與地面接觸總面積(m2)0.15宿遷到徐州距離(km)108預(yù)設(shè)行車速度(km/h)90行駛lkm耗油量(g)50勻速行駛時受到的阻力(N)20003.(2021湖北荊州一模)五一假期，小明全家駕車從宿遷到徐州游玩，出發(fā)前，愛學(xué)習(xí)的小明收集了相關(guān)數(shù)據(jù)，整理成下表，請你根據(jù)表中數(shù)據(jù)完成相關(guān)計算．(1)轎車靜止時對水平地面的壓強(g取10N/kg)；(2)全程行車所需的時間；(3)勻速行駛lkm牽引力所做的功；(4)全程消耗的汽油在完全燃燒時放出的熱量(q汽油=4.6×107/kg)．【答案】(1)7×104Pa(2)1.2h(3)2×106J(3)2.484×108J【解析】(1)根據(jù)公式p=F/S計算轎車對地面的壓強，其中F=G=mg；(2)根據(jù)t=s/v計算出行駛所用的時間；(3)根據(jù)二力平衡條件，若勻速行駛則F=f，根據(jù)W=Fs計算出功的大??；(4)根據(jù)公式Q=mq計算出燃油燃燒放出的熱量．4．(2021新疆一模)我市正在爭創(chuàng)全國文明城市，各單位都加大了“創(chuàng)城”工作的力度。為了凈化市區(qū)空氣，環(huán)衛(wèi)工人每天清晨都駕駛灑水車對市區(qū)道路灑水(如圖)．下表是某灑水車的相關(guān)數(shù)據(jù)。已知水的密度為1.0×103kg/m3，汽油的燃燒值為4.6×107J/kg，g取10N/kg．請根據(jù)題意回答下列問題：空車質(zhì)量水罐容積裝滿水時車輪與地面的總接觸面積額定功率5t4m30.6m2120kW(1)若該灑水車的發(fā)動機是汽油發(fā)動機，發(fā)動機工作時哪個沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能？燃燒0.5kg汽油能產(chǎn)生多少熱量？(2)該灑水車裝滿水時對地面的壓強為多少？(3)若水罐內(nèi)有一漂浮的物體浸沒在水中的體積為1.0×10﹣3m3，則該物體受到的浮力為多大？(4)該灑水車在水平路面上以額定功率勻速行駛5000m用時10min，試計算此過程汽車所受到的阻力大小?！敬鸢浮?1)發(fā)動機工作時做功沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；燃燒0.5kg汽油能產(chǎn)生2.3×107J熱量；(2)該灑水車裝滿水時對地面的壓強為1.5×105Pa；(3)則該物體受到的浮力為10N；(4)此過程汽車所受到的阻力大小為1.44×104N?！窘馕觥?1)汽油機的一個工作循環(huán)包括：吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程；做功沖程是高溫高壓的燃氣對活塞做功完成的，是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的過程。燃燒0.5kg汽油產(chǎn)生的熱量：Q=m汽油q=0.5kg×4.6×107J/kg=2.3×107J；(2)由ρ=可知，裝滿水的質(zhì)量：m=ρV=1.0×103kg/m3×4m3=4×103kg，汽車和水的總重：G總=G車+G水=(m車+m水)g=(5×103kg+4×103kg)×10N/kg=9×104N；該灑水車裝滿水時對地面的壓力：F=G總=9×104N；該灑水車裝滿水時對地面的壓強：p===1.5×105Pa；(3)該物體受到的浮力：F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.0×10﹣3m3=10N；(4)灑水車行駛5000m用時10min，則行駛速度：v===m/s，由P===Fv可得牽引力：F===1.44×104N，因為灑水車勻速行駛，所以受到的阻力：f=F=1.44×104N。5.(2020湖南岳陽)某型號汽車整車與駕駛員的總質(zhì)量是2060kg，駕駛員駕駛該汽車在平直公路上勻速行駛進行車型測試，測試過程中消耗汽油的體積為1.5×10-3m3(g=10N/kg，ρ汽油=0.7×103kg/m3，q汽油=4.5×107J/kg，)求：(1)汽車與駕駛員的總重力；(2)測試過程中消耗汽油的質(zhì)量；(3)假設(shè)汽油完全燃燒，汽油機的效率為40%，汽車在測試過程中做的有用功是多少?！敬鸢浮?1)20600N；(2)1.05kg；(3)1.89×107J【解析】(1)汽車與駕駛員的總重力G=mg=2060kg×10N/kg=20600N(2)測試過程中消耗汽油的質(zhì)量m汽油=ρ汽油V=0.7×103kg/m3×1.5×10-3m3=1.05kg(3)汽油完全燃燒放出的熱量Q放=m汽油q汽油=105kg×4.5×107J/kg=4.725×107J汽車在測試過程中做的有用功W有=Q放η=4.725×107J×40%=1.89×107J6.(2021福建一模)小天收集了一些數(shù)據(jù)填在下表中。如果該車滿載貨物后在平直的公路上勻速行駛100m，貨車受到的阻力是車重的1/10．那么在此過程中：(g取10Nkg)(1)該貨車車牽引力是多少？牽引力所做的功是多少？(2)燃油完全燃燒放出的熱量是多少？(3)該貨車發(fā)動機的效率是多少？品牌型號東風(fēng)xx外型尺寸5×1.9×23(m)變速箱A85空車質(zhì)量1.5噸最高車速120km/h滿載時載貨量2.5噸空載百公里油耗12L燃油密度0.8×103kg/m3滿載百公里油耗20L燃油熱值5×107J/kg【答案】(1)4×103N；4×105J；(2)8×105J；(3)50%。【解析】(1)滿載貨物時貨車的總質(zhì)量：m=m車+m貨=1.5t+2.5t=4t=4×103kg，貨車的總重力：G=mg=4×103kg×10N/kg=4×104N，由題意知，貨車受到的阻力：f=G/10=4×104N/10=4×103N，因為該車滿載貨物后在平直的公路上勻速行駛，所以，根據(jù)二力平衡條件可知，該貨車的牽引力：F=f=4×103N。牽引力所做的功：W=Fs=4×103N×100m=4×105J。(2)由表格數(shù)據(jù)可知，貨車滿載百公里油耗為20L，則貨車行駛100m=0.1km消耗燃油的體積：V=(0.1km/100km)×20L=0.02L=2×10﹣5m3，由ρ=m/V得，消耗燃油的質(zhì)量：m燃油=ρ燃油V燃油=0.8×103kg/m3×2×10﹣5m3=0.016kg，燃油完全燃燒放出的熱量：Q放=m燃油q燃油=0.016kg×5×107J/kg=8×105J。(3)該貨車發(fā)動機的效率：η=W/Q放×100%=50%。7．(2021湖南邵