2022年中考物理二轮专题复习+内能的利用计算

内能的利用 专题计算

1．某汽车在某次行驶过程中消耗了0.3kg的汽油。（汽油的热值q＝4.6×107J/kg）求：

（1）这些汽油完全燃烧放出的热量？

（2）若汽车匀速行驶1.8km所用的时间为0.02h，则汽车的速度是多大？

2．用某金属壶在天然气灶上烧水，金属壶的质量为300g，内盛1kg水。当把壶中水从20℃烧开时，它们一共吸收3.47×105J的热量（一标准大气压下），共消耗了17.35L的天然气，天然气灶的热效率为50%。已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）。求：

（1）水吸收多少热量；

（2）金属的比热容；

（3）天然气的热值。

3．现代家庭装修中有些浴室使用燃气热水器提供热水，小芳家安装了燃气热水器。已知水进入热水器前的温度是10℃，洗澡时热水器输出热水的温度设定为40℃；如果小芳洗一次澡用热水0.05m3，水的比热容是4.2×103J/（kg·℃）。求：

（1）小芳洗澡所用热水的质量为多少？

（2）这些水10℃升高到40℃需要吸收多少热量？

（3）若天然气完全燃烧释放热量的70%被水吸收，需要消耗多少m3的天然气？（天然气的热值q=4×107J/m3）

4．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耗时0.125h匀速行驶 10km，消耗汽油1L。若这些汽油完全燃烧放出的热量有 30%用来驱动汽车做有用功，所用汽油的热值为 4.6×107 J/kg，密度为 0.7×103kg/m3，求：

（1）汽车行驶的速度；

（2）这些汽油完全燃烧放出的热量；

（3）这辆轿车以该速度匀速行驶时受到的阻力。

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，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500L、初温为20oC的水加热到100oC，共燃烧了10m3天然气，已知水的比热容c水=4.2×103J/(kg•oC)，天然气的热值q=4.2×107J/m3，可燃冰的热值为同体积天然气的160倍，求：

（1）水吸收的热量；

（2）燃气锅炉烧水时的效率；

（3）若换用可燃冰，应使用多少m3可燃冰。

6．我国自主研制的某型新一代战斗机，它具备超音速巡航、电磁隐身、超机动性、超视距攻击等优异性能。该飞机最大载油量为10t，它在航行时受到的阻力大小与速度的关系见表：

已知飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是40%，飞机使用的航空燃油的热值为5×107J/kg。求：

（1）飞机发动机完全燃烧10t燃油获得的能量是多少焦？

（2）若在飞机油箱中加满燃油，并且以500m/s的速度匀速直线飞行巡航时，飞机的最大航程是多少千米？

7．柳州争创全国文明城市在行动，司机小李驾小汽车到某县城执行相关任务，路程为300km。该小汽车油箱内装满35 kg汽油，在高速公路上匀速行驶时，车受到的阻力是920 N。（汽油完全燃烧产生的内能有30%转化为机械能；汽油的热值为4.6×107J/kg）求：

（1）汽车到达目的地时牵引力所做的功；

（2）通过计算说明汽车在行驶途中是否需要加油。

8．小明家买了一辆以汽油为燃料的小汽车，如图所示。经查阅资料，小明了解到以下信息 “该车如以80km/h的速度匀速行驶时，发动机的牵引力为1000N，百公里油耗：10L/100km”。（温馨提示：“百公里油耗：10L/100 km”是指汽车行驶100km，需要消耗10L汽油。）已知：汽油密度ρ=0.7×103kg/m3，汽油热值q=4.6×107J/kg。请你运用所学过的知识解答下列问题：

（1）完全燃烧10L汽油所放出的热量是多少J?

（2）该车以80km/h的速度匀速行驶时，它的发动机效率是多少?（结果保留整数位）

9．如图所示，某家用燃气热水器将质量为70kg、温度为20℃的自来水加热到40℃，消耗的天然气体积为0.3m3（假设天然气完全燃烧）。已知水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），天然气的热值为3.5×107J/m3。求：

（1）水吸收的热量；

（2）该热水器工作的效率。

10．近年来，我国多个城市成功实现氢燃料新能源公交车投放使用。某新能源公交车在平直的公路上匀速行驶4km，用时6min，发动机输出功率保持70kw，此过程共消耗氢燃料0.3kg，已知氢燃料的热值q=1.4×108J/kg在匀速行驶过程中，求：

（1）公交车的速度；

（2）公交车做的有用功；

（3）发动机的效率。

11．新冠肺炎肆虐，武汉封城，全国各地纷纷伸出援助之手，2020年2月8日，陆良县捐赠的时鲜蔬菜运往武汉（如图），一辆货车满载后总质量是6.0×103kg，在平直的公路上匀速行驶100km耗油20kg，若货车受到的平均阻力是总重力的0.05倍，轮胎与地面的接触总面积为0.6m2（汽油的热值是5.0×107J/kg）。求：

(1)货车静止时对地面的压强；

(2)货车的牵引力所做的功；

(3)货车发动机的效率。

12．全球汽车保有量在迅速增长，截止2020年，全球处于使用状态的汽车数量较世纪初翻了两番，石油能耗大幅增加，提高汽车内燃机的效率成为节约能源的有效措施，假设全球汽车数量为，平均每辆车每年的里程数为s，平均每辆汽车每年耗油量为，油料的热值为q。采用新技术可将汽车内燃机的效率从提高到，这样每年可以节约的油料质量？

13．某型新一代战斗机，它具备超音速巡航、电磁隐身、超机动性、超视距攻击等优异性能，该飞机最大起飞质量为37t，最大飞行高度达2000m，最大航行速度达2.5倍声速（合3060km/h），最大载油量为10t，飞机飞行时所受阻力的大小与速度的关系见表：

已知飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是40%，飞机使用的航空燃油的热值为5×107J/kg。求：

（1）飞机发动机完全燃烧10t燃油获得的能量是多少焦？

（2）当飞机以400m/s的速度巡航时，飞机发动机的输出功率是多少千瓦？

（3）若在飞机油箱中加满燃油，并且以500m/s的速度巡航时，飞机的最大航程约是多少？

14．“牛腩炖土豆”既健康又美味，是大家非常喜爱的菜品。周末小钢一家在餐馆点了一份牛腩炖土豆，如图所示，它利用一个酒精炉（以固体酒精块作为燃料）加热。请计算以下问题：[已知：牛腩土豆混合物的比热容为3.6×103J/(kg⋅℃)，酒精块的热值为1×107J/kg]

(1)若将1kg的牛腩土豆从30℃加热到100℃，则牛腩土豆需要吸收多少热量？

(2)若在这个过程中消耗126g的酒精块，酒精炉的热效率为多少？

15．小东家的小汽车质量为1.2t，车轮与水平地面接触总面积为300cm2。小丽家开车去旅游，若汽车以90km/h的速度在水平地面匀速直线行驶，发动机在这段时间内的功率为20kW。（取q汽油﹦4.5×107J/kg，g取10N/kg）求：

（1）汽车静止在水平地面上，对水平地面的压强。

（2）汽车此次行驶时，受到的阻力。

（3）此次共行驶15min，若汽油机的效率为25%，消耗汽油的质量。

16．天然气是一种清洁的能源，“西气东输”实现后，很多家用燃气灶改用天然气作为燃料。现将一壶质量为2kg、初温为20℃的水加热到100℃，需要完全燃烧0.025m3的天然气。求：

（1）水吸收的热量是多少?

（2）天然气完全燃烧放出的热量是多少?（q气=4.2×107J/m3）

（3）燃气灶的热效率是多少?

17．一辆汽车在长为45km的新建大桥上进行测试，汽车的总质量为1.6t，以90km/h的速度匀速通过大桥，受到的阻力是总重的0.1倍，全程消耗了5kg的汽油，求汽车通过大桥：（q油=4.6×107J/kg）

(1)所需的时间。

(2)牵引力做的功。

(3)汽油机的效率。（计算结果精确到0.1%）

18．太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一，某品牌太阳能热水器每小时平均接收4.2×106J的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为100kg、初温为20℃的水温度升高到40℃。求：

（1）在5小时内热水器中的水吸收的热量；c水=4.2×103J/(kg·℃）

（2）太阳能热水器的效率；

参考答案：

1．（1）1.38×107J；（2）90km/h

【解析】

解：（1）这些汽油完全燃烧放出的热量

（2）汽车的速度

答：（1）这些汽油完全燃烧放出的热量是1.38×107J；

（2）汽车的速度是90km/h。

2．（1）3.36×105J；（2）0.458×103J/（kg•℃）；（3）4×107J/m3

【解析】

（1）1标准大气压下水的沸点为100℃，即水和金属壶的末温为100℃，水吸收的热量为

（2）水和金属壶总共吸收了3.47×105J的热量，则金属壶吸收的热量为

则该金属的比热容为

（3）可得天然气的热值为

答：（1）水吸收的热量为3.36×105J。

（2）金属的比热容为0.458×103J/（kg•℃）。

（3）天然气的热值是4×107J/m3。

3．（1）50kg；（2）6.3×106J；（3）

【解析】

解：（1）由得，洗澡所用热水的质量为

（2）水吸收的热量为

（3）由可得，天然气完全燃烧释放热量为

由可得，消耗天然气的体积为

答：（1）小芳洗澡所用热水的质量为50kg；

（2）这些水10℃升高到40℃需要吸收6.3×106J；

（3）需要消耗多少的天然气。

4．（1）80km/h；（2）3.22×107 J；（3）966N

【解析】

解：（1）汽车耗时0.125h匀速行驶 10km，汽车行驶的速度为

v=

（2）汽车消耗汽油1L，合1×10-3m3，这些汽油完全燃烧放出的热量为

Q放=mq=ρVq=0.7×103kg/m3×1×10-3m3×4.6×107 J/kg=3.22×107 J

（3）汽油完全燃烧放出的热量有30%用来驱动汽车做有用功，则有用功为

W=30% Q放==30%×3.22×107 J=9.66×106J

则汽车受到的牵引力为

F=966N

因汽车匀速行驶，则驶时受到的阻力等于牵引力，即

f=F=966N

答：（1）汽车行驶的速度为80km/h；

（2）这些汽油完全燃烧放出的热量为3.22×107 J；

（3）这辆轿车以该速度匀速行驶时受到的阻力为966N。

5．（1）1.68×108J；（2）40%；（3）0.0625m3

【解析】

解：（1）水的体积为

V=500L=500dm3=0.5m3

水的质量为

m=ρ水V=1×103kg/m3×0.5m3=500kg

水吸收的热量为

Q吸=c水mt=4.2×103J/(kg•℃)×500kg×(100℃﹣20℃)=1.68×108J

(2)天然气完全燃烧放出的热量为

Q放=Vq天然气=10m3×4.2×107J/m3=4.2×108J

燃气锅炉烧水的效率为

η=×100%=40%

(3)可燃冰的热值为同体积天然气的160倍，则可燃冰的热值为

q可燃冰=160q天然气=160×4.2×107J/m3=6.72×109J/m3

若换用可燃冰燃烧放出相同的热量，应使用可燃冰的体积为

V可燃冰==0.0625m3

答：（1）水吸收的热量为1.68×108J；

（2）燃气锅炉烧水时的效率为40%；

（3）若换用可燃冰，应使用0.0625m3可燃冰。

6．(1)5×1011J；(2)2.7×103km

【解析】

解：(1) 燃油完全燃烧放出的热量

 (2) 由(1)可知Q=5×1011J，已知飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是40%，则有用功

根据表格查出500m/s时的阻力为7.5×104N，则由

可得

答：(1) 飞机发动机完全燃烧10t燃油获得的能量是5×1011J；

(2) 若在飞机油箱中加满燃油，并且以500m/s的速度匀速直线飞行巡航时，飞机的最大航程是2.7×103km。

7．(1)2.76×108J；(2)不需要加油

【解析】

解：(1) 路程为 300km=300000m，汽车在高速公路上匀速行驶时，车受到的阻力是920 N，牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等，故牵引力所做的功

(2) 汽油完全燃烧产生的内能有30%转化为机械能，则汽油燃烧产生的内能

油箱内35千克汽油完全燃烧产生内能

所以不需要加油。

答：(1) 汽车到达目的地时牵引力所做的功；

(2) 汽车在行驶途中不需要加油。

8．（1）3.22×108J；（2）31%

【解析】

解：（1）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放=mq=7kg×4.6×107J/kg=3.22×108J

（2）汽车匀速行驶100km，牵引力做功

W=Fs=1000N×105m=1×108J

发动机效率

≈31%

答：（1）完全燃烧10L汽油所放出的热量是3.22×108J；

（2）该车以80km/h的速度匀速行驶时，它的发动机效率是31%。

9．（1）5.88×106J；（2）56%

【解析】

解：(1) 水吸收的热量

(2) 天然气完全燃烧放出的热量

热水器的效率

答：(1) 水吸收的热量5.88×106J；

(2) 热水器的效率56%。

10．(1) 11.1m/s；(2) 2.52×107J；(3) 60%

【解析】

解：(1)公交车的速度

(2) 公交车做的有用功

(3) 发动机的效率

答：(1) 公交车的速度是；

(2) 公交车做的有用功是；

(3) 发动机的效率是60%。

11．(1)1×105Pa；(2)3×108J；(3)30%

【解析】

解：(1)货车满载后受到的总重力

G＝mg＝6.0×103kg×10N/kg＝6.0×104N

货车满载时对地面的压力

F＝G＝6.0×104N

货车静止时对地面的压强

(2)货车受到的平均阻力

f＝0.05G＝0.05×6.0×104N＝3×103N

货车匀速行驶，受力平衡，故牵引力

F1＝f＝3×103N

货车牵引力做的功

W＝F1s＝3×103N×100×103m＝3×108J

(3)货车消耗的汽油完全燃烧释放的热量

Q＝m1q＝20kg×5.0×107J/kg＝1×109J

货车发动机的效率

答：(1)货车满载时对地面的压强为1×105Pa；

(2)货车的牵引力所做的功为3×108J；

(3)货车发动机的效率为30%。

12．

【解析】

解：因为对于一辆车来说每年的里程数一定，所以每年内燃机做的有用功是一定的，即

所以

提高内燃机的效率后

用功一定，故

即采用新技术后一辆车一年消耗的油料质量

这样一辆车一年节约的油料为

所以全球所有的车辆每年节约的油料

答：每年可以节约的油料质量是。

13．(1)5×1011；(2)1.92×104kW；(3)2.7×103km

【解析】

解：(1)燃烧10 t燃油获得的能量

Q=mq=1.0×104kg×5×107J/kg=5×1011J

(2)由表格知，飞机的速度为400m/s时，所受的阻力为4.8×104N，而此时飞机的动力等于阻力，所以发动机的输出功率

(3)燃烧10 t燃油转化为机械能的能量

Q1=ηQ=40%×5×1011J＝2×1011J

当飞机的速度为500m/s时，所受的阻力为7.5×104N，此时飞机的动力等于阻力，由W=Fs得，飞机最大航程

答：(1)飞机发动机完全燃烧10t燃油获得的能量是5×1011J；

(2)当飞机以400m/s的速度巡航时，飞机发动机的输出功率是1.92×104kW；

(3)飞机以500m/s的速度巡航时，飞机的最大航程约是2.7×103km。

14．(1)2.52×105J；(2)20%

【解析】

解：(1)牛腩土豆吸收的热量为

(2)126g的酒精块完全燃烧放出的热量为

酒精炉的热效率为

答：(1)若将1kg的牛腩土豆从30℃加热到100℃，则牛腩土豆需要吸收2.52×105J的热量；

(2)若在这个过程中消耗126g的酒精块，酒精炉的热效率为20%。

15．(1)4×105 Pa；(2)8×102N；(3)1.6kg

【解析】

解：(1)汽车对水平地面的压力为

对水平地面的压强为

(2)汽车的速度为

发动机的功率为

根据可知，汽车牵引力为

因为汽车做匀速直线运动，则阻力为

(3)牵引力做的功为

由可知，汽油完全燃烧放出的热量为

根据可知，消耗汽油的质量为

答：(1)汽车静止在水平地面上，对水平地面的压强4×105 Pa；

(2)汽车此次行驶时，受到的阻力8×102N；

(3)消耗汽油的质量为1.6kg。

16．（1）6.72×105J；（2）1.05×106J；（3）64%

【解析】

(1)水吸收的热量

Q吸m（t−t0）=4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃−20℃）=6.72×105J

(2)天然气完全燃烧放出的热量

Q放=Vq=0.025m3×4.2×107J/m3=1.05×106J

(3)燃气灶的热效率

答：(1)水吸收的热量是6.72×105J；

(2)天然气完全燃烧放出的热量是1.05×106J；

(3)燃气灶的热效率是64%。

17．(1)0.5h；(2)7.2×107J；(3)31.3%

【解析】

解：(1)所需的时间

(2)因为匀速，所以牵引力等于阻力为

F=f=0.1mg=0.1×1.6×103kg×10N/kg=1.6×103N

牵引力做的功

W=Fs=1.6×103N×45×103m=7.2×107J

(3)汽油燃烧放热

Q=m1q=5kg×4.6×107J/kg=2.3×108J

汽油机的效率

答：(1)所需的时间0.5h；

(2)牵引力做的功7.2×107J；

(3)汽油机的效率31.3%。

18．(1)8.4×106J；(2)40%

【解析】

解：(1)在5小时内热水器中的水吸收的热量

Q=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×100kg×(40℃-20℃)=8.4×106J

(2)热水器5小时内接收到的太阳能

E=Pt′=4.2×106J/h×5h=2.1×107J

热水器的效率

=40%

答：(1)在5小时内热水器中的水吸收的热量是8.4×106J；

(2)太阳能热水器的效率是40%。