2022年中考物理二轮复习内能的利用专题计算

2022学年中考物理二轮复习——内能的利用专题计算

1．小明用家中电热淋浴器将的水，从加热到，发现家中电能表的示数变化了（此段时间内家中其他用电器均没有工作）。已知水的比热容，求此过程中：

（1）水吸收的热量；

（2）电热淋浴器的热效率。

2．如图为一款雪地摩托车，发动机的输出功率为8kW。若雪地车载着质量为50kg的人，以36km/h的速度在水平雪面上匀速直线行驶2h，消耗了3.6kg燃油（燃油的热值q=4.0×107J/kg）。求：

（1）雪地车通过的路程是多少？

（2）匀速行驶过程中雪地车所受阻力是多少？

（3）雪地车发动机的效率是多少？

3．如图是我国自主研发的水陆两栖飞机“鲲龙-600”，它可以承担大型灭火、水上救援等任务。若该两栖飞机以10m/s的速度匀速直线飞行60s，消耗航空燃油50kg，发动机的效率为40%，已知q燃油=4.2×107J/kg。求：

（1）它在此过程中飞行的路程。

（2）50kg的航空燃油完全燃烧放出的热量。

（3）飞机发动机的功率。

4．按照规定，我国载货车辆的轮胎对地面的压强应控制在 7×105Pa 以内，某型号货车部分参数如下表所示，王师傅在执行一次运输任务时，开着装满沙子的货车在一段平直公路上匀速行驶15km，货车所受阻力为车和沙子总重的 0.02 倍。（沙子的密度为2.4×103kg/m3，燃油的热值为 4.5×107 J/kg，g取10N/kg）请回答∶

（1）通过计算判断该货车是否超载？

（2）这段时间内货车牵引力所做的功是多少？

（3）货车在这一过程中消耗燃油 5kg，发动机的效率是多少？ （假设燃油完全燃烧）

5．如图为某建筑工地使用的流动式混凝土搅拌车，空车质量为10t，内部容量，柴油热值为，g取10N/kg。

（1）若该车从出发地到45km处的建筑工地，前40km是平直公路，该路段的平均速度为80km/h，后5km是泥泞路段，用时6min，求全程的平均速度是多少？

（2）该搅拌车静止在水平地面上装满了密度为的混凝土，对水平地面的压强是，搅拌车对地面的总接触面积是多少？

（3）该搅拌车向5m高度处输送混凝土，输送速度为90m/h，（搅拌旋转功率忽略不计），柴油发动机效率为30%，当满载的混凝土输送完时，需消耗柴油多少kg？

6．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和激光测距仪来了解周围的交通状况。该款车以72km/h的速度在一段平直的公路上匀速行驶了8km，消耗汽油1.5L。假设燃油完全燃烧，汽油机的效率为30%，那么，在这段运动过程中，已知：汽油的密度为0.8×103kg/m3，汽油的热值为4.5×107J/kg。求：

（1）汽车运动的时间为多少秒？

（2）所消耗汽油的质量；

（3）汽油燃烧所放出的热量。

7．2020年扬州市成功实现全国文明城市“四连冠”。为了净化市区空气，环卫工人每天清晨都驾驶洒水车对市区道路洒水（如图）。下表是某洒水车的相关数据。已知汽油的燃烧值为4.6×107J/kg，g取10N/kg，请根据题意回答下列问题：

（1）若该洒水车的发动机是汽油发动机，发动机工作时哪个冲程将内能转化为机械能？燃烧0.5kg汽油能产生多少热量？

（2）该洒水车装满水时对地面的压强为多少？

（3）该洒水车在水平路面上以额定功率匀速行驶的速度为10m/s，试计算此过程汽车所受到的阻力大小。

8．如图所示是国产水陆两栖坦克，总重，它的发动机是一台新型内燃机，两条履带与地面接触的总面积为5 m2，某次执行任务时，该坦克在平直公路上匀速行驶1200m，用时2min，发动机牵引力的功率保持600 kW 恒定不变，发动机消耗了4.5 kg 的燃料。（，，g=10 N/kg）

（1）该坦克要从水平冰面上经过，冰层能承受的最大压强为Pa，请计算说明坦克能否安全通过？

（2）执行任务过程坦克受到的阻力是多大？

（3）此时发动机的效率是多大？

9．小明家有一台容量为100L的太阳能热水器，某天加满水的热水器经过一天的阳光照射水温从20℃升高到60℃[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），水的密度为1.0×103kg/m3]。求：

（1）加满水时热水器中水的质量；

（2）一天内热水器中的水吸收的热量；

（3）小明家还有一台燃气热水器，加热效率为50%，己知天然气热值q=4.2×107J/m3，求将100L水从20℃加热到60℃所需的天然气。

10．如图所示是一辆5G无人驾驶汽车，质量为1.2t，车轮与水平地面总接触面积为。某次测试中它以20m/s的速度在平直公路上匀速行驶10km，发动机的输出功率为27.6kW。（g取10N/kg）求：

（1）汽车静止在水平地面时，对地面的压强是多少?

（2）汽车前进过程中受到的阻力是多少?

（3）若发动机的效率为30%，完成此次测试至少需要消耗多少kg汽油?（取）

11．液化石油气的热值高达4.6×107J/kg，一些不法商贩为谋取暴利，常将液化石油气与价格低廉、热值仅为2.9×107J/kg的二甲醚混合装入钢瓶内销售给客户。为此质量监测部门对某液化石油气站销售的瓶装燃气进行检测：将质量为100kg、初始温度为25℃的水装入容器内，用高效炉灶燃烧瓶内燃气加热容器中的水直至100℃恰好沸腾，瓶内燃气消耗了1.2kg。通过高效炉灶，水能吸收燃气完全燃烧释放热量的70%。已知水的比热容为c水=4.2×103J/（kg·℃），问：

（1）水吸收的热量是多少？

（2）瓶内燃气的热值是多少？

（3）该液化石油气站销售的瓶装液化石油气有无掺混二甲醚？

12．国家重点工程“西气东输”给千家万户送来了清洁能源天然气。王可家月均消耗天然气10m3，若这些天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收。

（1）10m3天然气完全燃烧放出的热量是多少？

（2）假使这些热量全部被吸收，则可使多少千克的水从20℃加热到100℃。（c水=4.2×103J/（kg·℃）、q天然气=8.4×107J/m3）

13．随着国民经济的发展，汽车已走进家庭。一辆小轿车以某一速度在平直路面上匀速行驶100km，消耗汽油10L。若这些汽油完全燃烧放出的热量有25%用来驱动汽车做有用功，所用汽油的热值为4.6×107J/kg，密度为0.7×103kg/m3，求：

（1）这些汽油完全燃烧放出的热量；      

（2）这辆轿车以该速度匀速行驶时受到的阻力。

14．我国99A主战坦克的质量达5×104kg，发动机的最大功率是1.1×106W，某次执行任务时，该坦克在平直公路上以最大功率匀速行驶3000m用时300s，已知柴油的热值q=4×107J/kg，求：

（1）这段时间坦克的速度是多少？

（2）行驶过程中坦克受到的摩擦力是多少？

（3）在上述行驶过程中共消耗25kg 柴油，则发动机的效率是多少？

15．生物质颗粒是利用农林废弃物为原材料，经过粉碎、混合、挤压、烘干等工艺，制成各种成型的可直接燃烧的一种新型清洁燃料。它的密度可达0.8-1.4g/cm3，热值为1.68×107J/kg。燃烧一吨无烟煤可以产生8.5kg的二氧化硫，生物质颗粒燃料中不含硫，燃烧时不产生二氧化硫，因而可以减少对大气的污染以及酸雨的产生。（水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，无烟煤的热值为3.36×107J/kg）求：

（1）完全燃烧1吨生物质颗粒可以释放的热量；

（2）现需把1×104kg水烧开，如果用生物质颗粒代替无烟煤可以减少排放二氧化硫的质量是多少（水的初温为20℃，不考虑热量的散失）。

16．一辆物流运输车如图所示，该运输车空载时质量为2×103kg，最大载重3t。某次运输过程中，该运输车满载，以40km/h的速度水平匀速直线行驶了30min。此时该车受到的平均阻力为1.8×103N，车轮与地面的总接触面积为0.25m2。（g取10N/kg）

（1）此时该车对地面的压强为多少？

（2）牵引力在这段路程中做功为多少？

（3）此过程该车共消耗柴油2kg，则该车效率为多少？（q汽油＝4.6×107J/kg）

17．用煤气灶将50kg、20℃的水加热到60℃，需要燃烧热值为q=4.2×107J/kg的煤气0.8kg。已知水的比热容为c=4.2×103J/（kg·℃）。求：

（1） 水吸收的热量；

（2）0.8kg煤气完全燃烧放出的热量；

（3）煤气灶烧水的效率。

18．如图所示，是一款新型汽车，该款车以72km/h的速度在一段平直的公路上匀速行驶了一段路程，消耗汽油1.2kg，假设汽油完全燃烧，汽油机的效率为30%，那么，在这段运动过程中，求：

（1）汽车匀速行驶8min通过的路程是多少m？

（2）汽油完全燃烧放出的热量是多少？

（3）该汽车发动机做的有用功是多少？（汽油的热值q=4.5×107J/kg）

参考答案：

1．（1）；（2）

【解析】

解：（1）水吸收的热量

（2）电热淋浴器消耗的电能

电热淋浴器的热效率

答：（1）水吸收的热量为；

（2）电热淋浴器的热效率为。

2．（1）72km；（2）800N；（3）40%

【解析】

解：（1）雪地车通过的路程

s=vt=36km/h×2h=72km

（2）据知P=Fv知，雪地车以36km/h匀速直线行驶时，受到的牵引力

此时雪地车所受的阻力与牵引力是一对平衡力，所以

f=F=800N

（3）雪地车消耗3.6kg燃油放出的热量

Q放=mq=3.6kg×4.0×107J/kg=1.44×108J

雪地车在这个过程所做的功

W=Fs=800N×72×103m=5.76×107J

雪地车的效率

答：（1）雪地车通过的路程是72km；

（2）匀速行驶过程中雪地车所受的阻力是800N；

（3）雪地车发动机的效率是40%。

3．（1）600m；（2）2.1×109J；（3）1.4×107W

【解析】

解：（1）它在此过程中飞行的路程

s=vt=10m/s×60s=600m

（2）50kg的航空燃油完全燃烧放出的热量

Q放＝mq=50kg×4.2×107J/kg=2.1×109J

（3）飞机发动机做的功

W=ηQ放=40%×2.1×109J=8.4×108J

飞机发动机的功率

P==1.4×107W

答：（1）它在此过程中飞行的路程是600m；。

（2）50kg的航空燃油完全燃烧放出的热量是2.1×109J；

（3）飞机发动机的功率是1.4×107W。

4．（1）超载；（2）9×107J；（3）40%

【解析】

（1）货车所装的沙子的质量

货车所装的沙子的重力

装满沙子的货车在平直公路上，货车对路面的压力

车轮与路面的总接触面积

 货车对路面的压强

所以该货车超载

（2）装满沙子的货车在一段平直公路上匀速行驶，牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等，，货车所受阻力为车和沙子总重的 0.02 倍。汽车受到的牵引力

这段时间内货车牵引力所做的功

（3）5kg燃油完全燃烧释放的热量

发动机的效率

答：（1）通过计算可知，该货车超载；

（2）这段时间内货车牵引力所做的功是9×107J；

（3）在这一过程中发动机的效率是40%。

5．（1）；（2）；（3）

【解析】

解：（1）前40km所用时间

总时间

全程平均速度

（2）混凝土质量

搅拌车质量

搅拌车静止时对面的压力：

搅拌车对地面的总接触面积

（3）对车做的有用功

由得，油完全燃烧放出的热量为

由得，燃油质量

答：（1）全程的平均速度是；

（2）搅拌车对地面的总接触面积是；

（3）需消耗柴油。

6．（1）400s；（2）1.2kg；（3）

【解析】

解：（1）汽车运动的时间为

（2）所消耗汽油的质量

（3）汽油燃烧所放出的热量

答：（1）汽车运动的时间为400s；

（2）所消耗汽油的质量1.2kg；

（3）汽油燃烧所放出的热量。

7．（1）2.3×107J；（2）1.5×105Pa；（3）1.2×104N

【解析】

解：（1）做功冲程是高温高压的燃气对活塞做功完成的，是将内能转化为机械能的过程。

燃烧0.5kg汽油产生的热量

Q=m汽油q=0.5kg×4.6×107J/kg=2.3×107J

（2）装满水的质量

m水=ρV=1.0×103kg/m3×4m3=4×103kg

汽车和水的总重

G总=G车+G水=(m车+m水)g=(5×103kg+4×103kg)×10N/kg=9×104N

该洒水车装满水时对地面的压力

F=G总=9×104N

该洒水车装满水时对地面的压强

p==1.5×105Pa

（3）功率

=Fv

牵引力

F==1.2×104N

答：（1）发动机工作时做功冲程将内能转化为机械能；燃烧0.5kg汽油能产生2.3×107J热量；

（2）该洒水车装满水时对地面的压强为1.5×105Pa；

（3）此过程汽车所受到的阻力大小为1.2×104N。

8．（1）坦克能安全通过；（2）6×104 N；（3）40%

【解析】

解：（1）坦克对水平冰面的压强

＜7×104 Pa

能安全通过。

（2）坦克的速度

功率

坦克受到的牵引力

坦克匀速行驶，牵引力和阻力是平衡力，阻力为

f=F=6×104 N

（3）有用功

W有用=Pt=600×103W×2×60s=7.2×107J

燃料燃烧放出的热量

Q放=mq燃料=4.5 kg×4.0×107 J/kg=1.8×108J

发动机的效率

答：（1）坦克能安全通过；

（2）坦克受到的阻力是6×104 N；

（3）发动机的效率是40%。

9．（1）100kg；（2）；（3）0.8m3

【解析】

（1）由密度公式可知，加满水时热水器中水的质量为

（2）由吸热公式可知一天内热水器中的水吸收的热量

（3）燃气热水器产生的热量为

根据热值计算公式可知

答：（1）加满水时热水器中水的质量为100kg；

（2）一天内热水器中的水吸收的热量为；

（3）加热到60℃所需0.8m3天然气。

10．（1）；（2）；（3）1kg

【解析】

解：（1）汽车质量为

汽车静止在水平地面时，对地面的压力

汽车静止在水平地面时，对地面的压强

（2）发动机的输出功率

发动机的牵引力

由于汽车做匀速直线运动，所以汽车前进过程中受到的阻力

（3）方法一：

汽车以20m/s的速度在平直公路上匀速行驶10km所用的时间

发动机做的功

所燃烧汽油放出的热量

所燃烧汽油的质量

方法二：

发动机做的功

所燃烧汽油放出的热量

所燃烧汽油的质量

答：（1）汽车静止在水平地面时，对地面的压强是；

（2）汽车前进过程中受到的阻力是；

（3）若发动机的效率为30%，完成此次测试至少需要消耗1kg汽油。

11．（1）3.15×107J；（2）3.75×107J/kg；（3）有掺混

【解析】

解：（1）水吸收的热量

（2）燃烧释放的热量

代入数据

解得

（3）因为q < 4.6×107J/kg，所以该瓶装液化石油气掺混二甲醚。

答：（1）水吸收的热量是3.15×107J；

（2）瓶内燃气的热值是3.75×107J/kg；

（3）该瓶装液化石油气掺混二甲醚。

12．（1）8.4×108J；（2）2.5×103kg

【解析】

解：（1）天然气完全燃烧放出的热量是

Q放=V月耗q天然气=10m3×8.4×107J/m3=8.4×108J

（2）根据

Q吸=cm（t－t0）

得

m===2.5×103kg

答：（1）10m3天然气完全燃烧放出的热量是8.4×108J。

（2）这些热量全部被吸收，则可使2.5×103kg千克的水从20℃加热到100℃。

13．（1）；（2）805N

【解析】

解：（1）燃烧汽油的体积

V=10L=10×10-3m3

汽油的质量

m=ρV=0.7×103kg/m3×10×10-3m3=7kg

汽油完全燃烧放出的热量

Q=mq=7kg×4.6×107J/kg=3.22×108J

（2）用来驱动汽车做的有用功

W有=Q×25%=3.22×108J×25%=8.05×107J

轿车牵引力

答：（1）这些汽油完全燃烧放出的热量；

（2）这辆轿车以该速度匀速行驶时受到的阻力805N。

14．（1）；（2）；（3）

【解析】

（1）这段时间坦克的速度是

（2）由可得，行驶过程中发动机的牵引力

坦克匀速行驶，所以

（3）发动机做的有用功

汽油完全燃烧释放的热量为

行驶过程中共消耗25kg 柴油，则发动机的效率是

答：（1）这段时间坦克的速度是；

（2）行驶过程中坦克受到的摩擦力是；

（3）行驶过程中共消耗25kg 柴油，则发动机的效率是。

15．（1）1.68×1010J；（2）0.85kg

【解析】

（1）完全燃烧1吨生物质颗粒可以释放的热量

（2）把1×104kg水烧开需要吸收的热量

不考虑热量的散失，烧水用无烟煤的质量

可以减少排放二氧化硫的质量

答：（1）完全燃烧1吨生物质颗粒可以释放的热量是1.68×1010J；

（2）可以减少排放二氧化硫的质量是0.85kg。

16．（1）2×105Pa；（2）3.6×107J；（3）39.1%

【解析】

（1）运输车满载时对地面的压力等于满载时的总重力，由即可求出压强。

（2）运输车匀速行驶，因此牵引力等于车受到的平均阻力，由s＝vt求出运输车行驶的距离，再由W＝Fs计算牵引力做功。

（3）牵引力做的功为有用功，由Q＝mq计算出柴油燃烧释放出的总能量，即可求出热机效率。

解：（1）汽车对地面的压力

所以车对地面的压强

（2）汽车运动时间

因此车行驶的距离

运输车匀速行驶，则车的牵引力

因此，牵引力做的功

（3）柴油放出的总热量

因此，柴油发动机的效率

答：（1）运输车满载静止在水平地面上对地面的压强为2×105Pa。

（2）运输车牵引力在这段路程中做功为3.6×107J。

（3）运输车柴油发动机的效率为39.1%。

17．（1）8.4×106J；（2）3.36×107J；（3）25%

【解析】

解：（1）水吸收的热量为

Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×50kg×(60℃-20℃)=8.4×106J

（2）0.8kg煤气完全燃烧放出的热量为

Q放=m煤气q=0.8kg×4.2×107J/kg=3.36×107J

（3）煤气灶烧水的效率为

η=25%

答：（1）水吸收的热量为8.4×106J；

（2）0.8kg煤气完全燃烧放出的热量为3.36×107J；

（3）煤气灶烧水的效率为25%。

18．（1）9600m；（2）5.4×107J；（3）1.62×107J

【解析】

解：（1）汽车的速度

v=72km/h=20m/s

根据可知，汽车匀速行驶8min通过的路程是

s=vt=20m/s×8×60s=9600m

（2）汽油完全燃烧放出的热量

Q放=mq=1.2kg×4.5×107J/kg=5.4×107J

（3）由得，汽车发动机做的有用功

W=ηQ放=30%×5.4×107J=1.62×107J

答：（1）汽车匀速行驶8min通过的路程是9600m；

（2）汽油完全燃烧放出的热量是5.4×107J；

（3）该汽车发动机做的有用功是1.62×107J。