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初中物理北师大版九年级全册六 燃料的利用和环境保护教课课件ppt
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这是一份初中物理北师大版九年级全册六 燃料的利用和环境保护教课课件ppt，共39页。PPT课件主要包含了23×108，热传递，加热时间，7×107等内容，欢迎下载使用。
1.(新素材·现代科技) 2023年12月21日21时35分, 神舟十七号航天员完成出仓活动,顺利维修了天和核心舱的 太阳翼。神舟十七号的运载火箭用了液态氢作燃料,主要原 因是液态氢的 ( )A.密度大 B.热值高C.沸点高 D.燃点高
解析 运载火箭用了液态氢作燃料,主要原因是液态氢热值 高。燃烧相同质量的燃料,释放的热量更多。故选B。
2.(2023江苏宿迁中考改编)反复弯折铁丝,铁丝弯折处会很 烫,铁丝内能是通过 (选填“热传递”或“做功”)的 方式增加,此能量的转化与四冲程汽油机的 冲程相 同。某汽车每一百千米耗油5 kg,这些汽油完全燃烧可放出 的热量是 J。(q汽油=4.6×107 J/kg)
解析 反复弯折铁丝是通过做功的方式使铁丝的内能增加, 此过程是机械能转化为内能。四冲程汽油机的压缩冲程中 活塞对燃料混合物做功,使燃料混合物的内能增加,是机械能 转化成内能。某汽车每一百千米耗油5 kg,这些汽油完全燃 烧可放出的热量Q=mq=5 kg×4.6×107 J/kg=2.3×108 J。
3.(2024辽宁锦州黑山期中)燃烧1 m3的煤气大约能放出热量 3.9×107 J,某市管道煤气收费标准为2.87元/m3,有一户人家在 一个月内烧煤气消耗了1.17×109 J热量,这个月应交煤气费 元。
解析 一个月内燃烧的煤气体积V= = =30 m3;所以这个月应该缴煤气费为:2.87元/m3×30 m3=86.1元。
4.(2023湖北随州中考)汽车是现代生活中最常见的一种交通 工具,如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。 下列有关说法正确的是 ( )
A.甲图是压缩冲程,活塞对汽缸内的气体做功,气体的温度升 高B.由乙图可知该汽油机的效率是30%C.汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分,这会降低燃料的热值D.为节能,冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖,该举 措大大提高了燃料的热值
解析 根据图甲可知,两个气门关闭、活塞上行,为压缩冲 程,活塞对汽缸内的气体做功,机械能转化为内能,气体的温 度升高,A正确;热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃 烧放出的热量的比值,由图可知,输出有用功所占比例为:10 0%-36%-30%-6%=28%,即该汽油机的效率为28%,B错误;热 值是燃料本身的一种特性,只与燃料本身有关,和燃料的质 量、放出热量的多少、燃烧是否充分、温度高低等因素无 关,C、D错误。故选A。
5.(2023辽宁沈阳中考)校车在某段平直路面上以36 km/h的 速度匀速行驶10 min,通过的路程为 km;若在此过程中 消耗1 kg柴油,发动机输出有用的机械功为1.72×107 J,校车发 动机的效率为 %。(柴油热值为4.3×107 J/kg)
解析 校车的速度v=36 km/h,行驶的时间t=10 min= h,校车通过的路程s=vt=36 km/h× h=6 km;1 kg柴油完全燃烧放出的热量Q放=mq柴油=1 kg×4.3×107 J/kg=4.3×107 J,则校车发动机 的效率为η= ×100%= ×100%=40%。
6.某型号汽车在车型测试中,在一段平直公路上匀速行驶了3 6 km,用时0.5 h,汽车的总质量为3×103 kg,受到的阻力为车重 的0.12倍,已知这一过程消耗燃油15 L,假设燃油完全燃烧,燃 油密度为0.8×103 kg/m3,燃油热值为4.5×107 J/kg,g取10 N/kg。(1)若该汽车在平直的公路上匀速行驶的路程为s,发动机牵 引力为F,发动机效率为η,燃油的热值为q,请推导证明该汽车 在这段路程内消耗燃油质量的表达式m= ;
(2)求该汽车发动机的效率。
解析 (1)燃油完全燃烧放出的热量Q放=mq,发动机牵引力做的功W有用=Fs,因为ηQ放=W有用,所以ηmq=Fs,则m= ;(2)汽车的重力为G=m车g=3×103 kg×10 N/kg=3×104 N,因为汽车匀速行驶,所以牵引力F=f=0.12G=0.12×3×104 N=3.6×103 N,
牵引力做的功为W有用=Fs=3.6×103 N×36×103 m=1.296×108 J,消耗燃油的质量为m=ρ油V油=0.8×103 kg/m3×15×10-3 m3=12 kg,燃油完全燃烧释放的热量为Q放=mq=12 kg×4.5×107 J/kg=5.4×108 J,则该汽车发动机的效率为η= ×100%= ×100%=24%。
7.(中华优秀传统文化)(2023吉林长春中考,10,★☆☆)如图所 示是我国《农书》中记录的槽碓(duì)。大木勺积水较多会 下沉,使石锤上升;当大木勺内的水流出变轻后,石锤落下击 打石臼内的谷物。该槽碓 ( )
A.机械效率可达100% B.是杠杆C.机械效率可超过100% D.是热机
解析 任何机械使用时,都不可避免地做额外功,任何机械的 效率都不可能达到或超过100%,A、C错误;结合图片和生活 经验,槽碓在使用过程中,是绕着固定点转动的硬棒,属于杠 杆,B正确;槽碓使用时将水的机械能转化为石锤的机械能,没 有将内能转化为机械能,不属于热机,D错误。故选B。
8.(新素材·现代科技)(2023广西中考,17,★☆☆)2023年5月30 日,搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭 发射成功。火箭升空时,燃料燃烧释放的内能转化为 能,散失的能量越少,发动机效率越 (选填“高”或 “低”)。
解析 火箭升空时,燃料燃烧过程中,将化学能转化为内能, 又将内能转化为火箭的机械能;内燃机的效率等于用来做有 用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比,散失的能量越 少,转化成的有用功越多,发动机的效率越高。
9.(2023四川南充中考,14,★★☆)某单缸四冲程汽油机,飞轮 每分钟转3 000转,则每秒对外做功 次,每次对外做功1 15 J,该汽油机的效率为25%,连续工作1小时需消耗汽油 kg(q汽油=4.6×107 J/kg)。
解析 该单缸四冲程汽油机的飞轮转速:3 000 r/min=50 r/s, 即汽油机飞轮每秒转50圈,由于四冲程汽油机1个工作循环 完成4个冲程,飞轮和曲轴转2圈,对外做功1次,所以该汽油机 每秒对外做功25次;汽油机1小时对外所做的功:W总=3 600×2 5×115 J=1.035×107 J,汽油完全燃烧放出的热量:Q放= = =4.14×107 J,消耗汽油的质量:m= ==0.9 kg。
10.(2023陕西中考A卷,14,★★☆) 在 标 准 大 气 压 下, 使 用 煤 气 灶将 2 kg 的水从 20 ℃ 加 热 到 100 ℃, 水 吸 收 的 热 量 是 J, 若 不 计 热 量 损 失 ,此 过 程 需 要 完 全 燃烧 kg的煤气,这是通过 的方式增加了水的内能。未使用完的煤气的热值 (选填“变大”“变小”或“不变”)。[水的比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃),煤气的热值q气=4.2×107 J/kg]
6.72×105
解析 由公式可知,水吸收的热量:Q吸=c水m水Δt=4.2×103 J/(kg· ℃)×2 kg×(100 ℃-20 ℃)=6.72×105 J;不计热量损失,根据Q吸= Q放=mq,所以需要完全燃烧煤气的质量:m= = =0.016 kg;用煤气灶烧水的过程中,能量发生了转移,是通过 热传递的方式使水的内能增加;热值是燃料的一种特性,未使 用完的煤气的热值不变。
11.(2023安徽合肥蜀山校级月考,17,★★☆)如图所 示,A、B、C三个实验装置完全相同,燃料的质量都为12 g,烧 杯内液体的质量都相同。
(1)利用B、C装置进行“比较不同燃料的热值”实验,通过 反映燃料完全燃烧放出的 热量;分析表一数据可知,燃料 (选填“a”或“b”) 的热值较大。
温度计示数的变化量
(2)利用A、B装置进行“比较不同物质的比热容”实验,通 过 反映物质吸收的热量;分析表二数据可知,液体 (选填“a”或“b”)的比热容较大。
解析 (1)在“比较不同燃料的热值”实验中,通过温度计示 数的变化量反映燃料完全燃烧放出的热量;分析表一数据可 知,加热前液体b的温度相同,燃料燃尽后,燃料a所加热的液 体b的温度较高,故燃料a的热值较大;(2)在“比较不同物质 的比热容”实验中,通过加热时间反映物质吸收的热量;分析 表二数据可知,液体的初温相同,加热至相同温度,液体b用的 时间长,吸收的热量多,故液体b的比热容较大。
12.(2023甘肃兰州中考,23,★★☆)一辆燃油汽车沿平直公路 匀速行驶了108 km,所用时间为1 h,消耗汽油10 kg,汽车在行 驶过程中所受阻力恒为1 380 N(汽油的热值q汽油=4.6×107 J/ kg)。求:(1)汽车行驶的速度;(2)牵引力的功率;(3)汽车发动机的效率。
解析 (1)汽车行驶的速度v= = =108 km/h=30 m/s;(2)汽车沿平直公路匀速行驶,牵引力和阻力是平衡力,牵引 力F=f=1 380 N,牵引力的功率P= = =Fv=1 380 N×30 m/s=4.14×104 W;(3)牵引力做的功W=Pt=4.14×104W×3 600 s=1.490 4×108 J汽油完全燃烧放出的热量Q=mq汽油=10 kg×4.6×107 J/kg=4.6× 108 J
汽车发动机的效率η= ×100%= ×100%=32.4%。
13.(2024湖北浠水英才学校期中,18,★★★)如图所示是一台手扶双轮压路机,质量为550 kg(水箱未装水时的质量),水箱容积为15 L。在一次压路作业中(水箱装满水),以0.2 m/s的速度在水平路面上匀速行驶10 min,行驶过程中受到的平均阻力是总重的 0.4 倍。问:(g取10 N/kg,柴油的热值取4×107 J/kg)(1)压路机在这次压路作业中牵引力做的功是多少?(2)若发动机效率为30%,这次作业要消耗多少千克柴油?(3)水箱装满水是为了降低发动机的温度,确保发动机正常工
作,当满水箱的水从20 ℃上升到80 ℃可以吸收多少热量?[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
解析 (1)根据密度公式得,水箱中水的质量m水=ρV=1.0 g/cm3×15×103cm=15 000 g=15 kg,水的重力G水=m水g=15 kg×10 N/kg=150 N,压路机的重力为G压路机=m压路机g=550 kg×10 N/kg=5 500 N,压路机静止时对水平地面的压力等于自身的重力加上水的重力,F=G压路机+G水=5 500 N+150 N=5 650 N,压路机匀速前进时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,二力大小相等,即F牵=f=0.4G总=0.4×5 650 N=2 260 N,压路机在这次压路作业中运动的距离s=vt=0.2 m/s×10×60 s=120 m,牵引力做的功:W=F牵s=2 260 N×120 m=2.712×105 J;
(2)由η= 得,柴油完全燃烧释放的热量:Q放= = =9.04×105 J,由Q放=mq可得,消耗柴油的质量:m= ==0.022 6 kg;(3)水吸收的热量:Q吸=cm水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×15 kg×(80 ℃-20 ℃)=3.78×106 J。
方法指导 (1)压路机静止时对水平地面的压力等于自身的 重力加上水的重力,压路机匀速前进时处于平衡状态,受到的 牵引力和阻力是一对平衡力,二力大小相等,即F=f=0.4G总;已 知速度和时间,根据速度公式的变形式s=vt可求出运动的距 离,根据W=Fs求出牵引力做的功;(2)根据η= ×100%求出柴油完全燃烧释放的热量,利用Q放=mq求出消耗柴油的质量; (3)根据Q=cmΔt求解。
14.阅读短文,回答问题。爆米花爆米花是一种很受欢迎的食品,通常由玉米粒加工而成。那 么玉米粒是如何变成爆米花的呢? 传统的爆米花机实际上是一个带有密封盖的铁罐。加 工爆米花时,用煤炉给装有玉米粒的爆米花机加热,密封在罐 里的玉米粒温度不断升高,其中的水分逐渐变成水蒸气,玉米
粒内部压强不断增大。部分水蒸气从玉米粒中跑出,进入铁 罐内,而铁罐内气体的温度也在不断升高,压强越来越大。玉米粒像吹足气的小气球,但由于受到罐内气压的约束,它们不 能爆开。加热到一定程度时,打开爆米花机的密封盖,罐内气 体压强迅速减小,高温高压的玉米粒突然进入气压较低的环 境中,便迅速爆开,变成了爆米花。(1)加工爆米花的过程中,通过 的方式使玉米粒的内 能增加。
(4)如果加工一次爆米花需要消耗0.5 kg的无烟煤,则这些无 烟煤充分燃烧放出的热量为 J。(无烟煤的热值为3.4×107 J/kg)
(2)加热过程中,玉米粒中的水发生的物态变化是 。(3)在整个加工过程中,能反映罐内气体压强p和温度t变化情 况的图像是 。
解析 物理核心素养中的科学思维主要包括模型建构、科 学推理、科学论证、质疑创新等要素。(1)加工爆米花时,将玉米粒放入铁罐内加热,玉米粒通过热 传递的方式从铁罐中吸收热量,温度升高,内能增加。(2)加热过程中,玉米粒中的水由液态变为气态,发生的物态 变化是汽化。(3)加工爆米花时,罐里的玉米粒温度逐渐升高,其中的水分 逐渐汽化为水蒸气,部分水蒸气从玉米粒中跑出,进入铁罐 内,铁罐内气体的温度也在升高,使罐内压强越来越大,加热
1.(新素材·现代科技) 2023年12月21日21时35分, 神舟十七号航天员完成出仓活动,顺利维修了天和核心舱的 太阳翼。神舟十七号的运载火箭用了液态氢作燃料,主要原 因是液态氢的 ( )A.密度大 B.热值高C.沸点高 D.燃点高
解析 运载火箭用了液态氢作燃料,主要原因是液态氢热值 高。燃烧相同质量的燃料,释放的热量更多。故选B。
2.(2023江苏宿迁中考改编)反复弯折铁丝,铁丝弯折处会很 烫,铁丝内能是通过 (选填“热传递”或“做功”)的 方式增加,此能量的转化与四冲程汽油机的 冲程相 同。某汽车每一百千米耗油5 kg,这些汽油完全燃烧可放出 的热量是 J。(q汽油=4.6×107 J/kg)
解析 反复弯折铁丝是通过做功的方式使铁丝的内能增加, 此过程是机械能转化为内能。四冲程汽油机的压缩冲程中 活塞对燃料混合物做功,使燃料混合物的内能增加,是机械能 转化成内能。某汽车每一百千米耗油5 kg,这些汽油完全燃 烧可放出的热量Q=mq=5 kg×4.6×107 J/kg=2.3×108 J。
3.(2024辽宁锦州黑山期中)燃烧1 m3的煤气大约能放出热量 3.9×107 J,某市管道煤气收费标准为2.87元/m3,有一户人家在 一个月内烧煤气消耗了1.17×109 J热量,这个月应交煤气费 元。
解析 一个月内燃烧的煤气体积V= = =30 m3;所以这个月应该缴煤气费为:2.87元/m3×30 m3=86.1元。
4.(2023湖北随州中考)汽车是现代生活中最常见的一种交通 工具,如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。 下列有关说法正确的是 ( )
A.甲图是压缩冲程,活塞对汽缸内的气体做功,气体的温度升 高B.由乙图可知该汽油机的效率是30%C.汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分,这会降低燃料的热值D.为节能,冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖,该举 措大大提高了燃料的热值
解析 根据图甲可知,两个气门关闭、活塞上行,为压缩冲 程,活塞对汽缸内的气体做功,机械能转化为内能,气体的温 度升高,A正确;热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃 烧放出的热量的比值,由图可知,输出有用功所占比例为:10 0%-36%-30%-6%=28%,即该汽油机的效率为28%,B错误;热 值是燃料本身的一种特性,只与燃料本身有关,和燃料的质 量、放出热量的多少、燃烧是否充分、温度高低等因素无 关,C、D错误。故选A。
5.(2023辽宁沈阳中考)校车在某段平直路面上以36 km/h的 速度匀速行驶10 min,通过的路程为 km;若在此过程中 消耗1 kg柴油,发动机输出有用的机械功为1.72×107 J,校车发 动机的效率为 %。(柴油热值为4.3×107 J/kg)
解析 校车的速度v=36 km/h,行驶的时间t=10 min= h,校车通过的路程s=vt=36 km/h× h=6 km;1 kg柴油完全燃烧放出的热量Q放=mq柴油=1 kg×4.3×107 J/kg=4.3×107 J,则校车发动机 的效率为η= ×100%= ×100%=40%。
6.某型号汽车在车型测试中,在一段平直公路上匀速行驶了3 6 km,用时0.5 h,汽车的总质量为3×103 kg,受到的阻力为车重 的0.12倍,已知这一过程消耗燃油15 L,假设燃油完全燃烧,燃 油密度为0.8×103 kg/m3,燃油热值为4.5×107 J/kg,g取10 N/kg。(1)若该汽车在平直的公路上匀速行驶的路程为s,发动机牵 引力为F,发动机效率为η,燃油的热值为q,请推导证明该汽车 在这段路程内消耗燃油质量的表达式m= ;
(2)求该汽车发动机的效率。
解析 (1)燃油完全燃烧放出的热量Q放=mq,发动机牵引力做的功W有用=Fs,因为ηQ放=W有用,所以ηmq=Fs,则m= ;(2)汽车的重力为G=m车g=3×103 kg×10 N/kg=3×104 N,因为汽车匀速行驶,所以牵引力F=f=0.12G=0.12×3×104 N=3.6×103 N,
牵引力做的功为W有用=Fs=3.6×103 N×36×103 m=1.296×108 J,消耗燃油的质量为m=ρ油V油=0.8×103 kg/m3×15×10-3 m3=12 kg,燃油完全燃烧释放的热量为Q放=mq=12 kg×4.5×107 J/kg=5.4×108 J,则该汽车发动机的效率为η= ×100%= ×100%=24%。
7.(中华优秀传统文化)(2023吉林长春中考,10,★☆☆)如图所 示是我国《农书》中记录的槽碓(duì)。大木勺积水较多会 下沉,使石锤上升;当大木勺内的水流出变轻后,石锤落下击 打石臼内的谷物。该槽碓 ( )
A.机械效率可达100% B.是杠杆C.机械效率可超过100% D.是热机
解析 任何机械使用时,都不可避免地做额外功,任何机械的 效率都不可能达到或超过100%,A、C错误;结合图片和生活 经验,槽碓在使用过程中,是绕着固定点转动的硬棒,属于杠 杆,B正确;槽碓使用时将水的机械能转化为石锤的机械能,没 有将内能转化为机械能,不属于热机,D错误。故选B。
8.(新素材·现代科技)(2023广西中考,17,★☆☆)2023年5月30 日,搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭 发射成功。火箭升空时,燃料燃烧释放的内能转化为 能,散失的能量越少,发动机效率越 (选填“高”或 “低”)。
解析 火箭升空时,燃料燃烧过程中,将化学能转化为内能, 又将内能转化为火箭的机械能;内燃机的效率等于用来做有 用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比,散失的能量越 少,转化成的有用功越多,发动机的效率越高。
9.(2023四川南充中考,14,★★☆)某单缸四冲程汽油机,飞轮 每分钟转3 000转,则每秒对外做功 次,每次对外做功1 15 J,该汽油机的效率为25%,连续工作1小时需消耗汽油 kg(q汽油=4.6×107 J/kg)。
解析 该单缸四冲程汽油机的飞轮转速:3 000 r/min=50 r/s, 即汽油机飞轮每秒转50圈,由于四冲程汽油机1个工作循环 完成4个冲程,飞轮和曲轴转2圈,对外做功1次,所以该汽油机 每秒对外做功25次;汽油机1小时对外所做的功:W总=3 600×2 5×115 J=1.035×107 J,汽油完全燃烧放出的热量:Q放= = =4.14×107 J,消耗汽油的质量:m= ==0.9 kg。
10.(2023陕西中考A卷,14,★★☆) 在 标 准 大 气 压 下, 使 用 煤 气 灶将 2 kg 的水从 20 ℃ 加 热 到 100 ℃, 水 吸 收 的 热 量 是 J, 若 不 计 热 量 损 失 ,此 过 程 需 要 完 全 燃烧 kg的煤气,这是通过 的方式增加了水的内能。未使用完的煤气的热值 (选填“变大”“变小”或“不变”)。[水的比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃),煤气的热值q气=4.2×107 J/kg]
6.72×105
解析 由公式可知,水吸收的热量:Q吸=c水m水Δt=4.2×103 J/(kg· ℃)×2 kg×(100 ℃-20 ℃)=6.72×105 J;不计热量损失,根据Q吸= Q放=mq,所以需要完全燃烧煤气的质量:m= = =0.016 kg;用煤气灶烧水的过程中,能量发生了转移,是通过 热传递的方式使水的内能增加;热值是燃料的一种特性,未使 用完的煤气的热值不变。
11.(2023安徽合肥蜀山校级月考,17,★★☆)如图所 示,A、B、C三个实验装置完全相同,燃料的质量都为12 g,烧 杯内液体的质量都相同。
(1)利用B、C装置进行“比较不同燃料的热值”实验,通过 反映燃料完全燃烧放出的 热量;分析表一数据可知,燃料 (选填“a”或“b”) 的热值较大。
温度计示数的变化量
(2)利用A、B装置进行“比较不同物质的比热容”实验,通 过 反映物质吸收的热量;分析表二数据可知,液体 (选填“a”或“b”)的比热容较大。
解析 (1)在“比较不同燃料的热值”实验中,通过温度计示 数的变化量反映燃料完全燃烧放出的热量;分析表一数据可 知,加热前液体b的温度相同,燃料燃尽后,燃料a所加热的液 体b的温度较高,故燃料a的热值较大;(2)在“比较不同物质 的比热容”实验中,通过加热时间反映物质吸收的热量;分析 表二数据可知,液体的初温相同,加热至相同温度,液体b用的 时间长,吸收的热量多,故液体b的比热容较大。
12.(2023甘肃兰州中考,23,★★☆)一辆燃油汽车沿平直公路 匀速行驶了108 km,所用时间为1 h,消耗汽油10 kg,汽车在行 驶过程中所受阻力恒为1 380 N(汽油的热值q汽油=4.6×107 J/ kg)。求:(1)汽车行驶的速度;(2)牵引力的功率;(3)汽车发动机的效率。
解析 (1)汽车行驶的速度v= = =108 km/h=30 m/s;(2)汽车沿平直公路匀速行驶,牵引力和阻力是平衡力,牵引 力F=f=1 380 N,牵引力的功率P= = =Fv=1 380 N×30 m/s=4.14×104 W;(3)牵引力做的功W=Pt=4.14×104W×3 600 s=1.490 4×108 J汽油完全燃烧放出的热量Q=mq汽油=10 kg×4.6×107 J/kg=4.6× 108 J
汽车发动机的效率η= ×100%= ×100%=32.4%。
13.(2024湖北浠水英才学校期中,18,★★★)如图所示是一台手扶双轮压路机,质量为550 kg(水箱未装水时的质量),水箱容积为15 L。在一次压路作业中(水箱装满水),以0.2 m/s的速度在水平路面上匀速行驶10 min,行驶过程中受到的平均阻力是总重的 0.4 倍。问:(g取10 N/kg,柴油的热值取4×107 J/kg)(1)压路机在这次压路作业中牵引力做的功是多少?(2)若发动机效率为30%,这次作业要消耗多少千克柴油?(3)水箱装满水是为了降低发动机的温度,确保发动机正常工
作,当满水箱的水从20 ℃上升到80 ℃可以吸收多少热量?[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
解析 (1)根据密度公式得,水箱中水的质量m水=ρV=1.0 g/cm3×15×103cm=15 000 g=15 kg,水的重力G水=m水g=15 kg×10 N/kg=150 N,压路机的重力为G压路机=m压路机g=550 kg×10 N/kg=5 500 N,压路机静止时对水平地面的压力等于自身的重力加上水的重力,F=G压路机+G水=5 500 N+150 N=5 650 N,压路机匀速前进时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,二力大小相等,即F牵=f=0.4G总=0.4×5 650 N=2 260 N,压路机在这次压路作业中运动的距离s=vt=0.2 m/s×10×60 s=120 m,牵引力做的功:W=F牵s=2 260 N×120 m=2.712×105 J;
(2)由η= 得,柴油完全燃烧释放的热量:Q放= = =9.04×105 J,由Q放=mq可得,消耗柴油的质量:m= ==0.022 6 kg;(3)水吸收的热量:Q吸=cm水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×15 kg×(80 ℃-20 ℃)=3.78×106 J。
方法指导 (1)压路机静止时对水平地面的压力等于自身的 重力加上水的重力,压路机匀速前进时处于平衡状态,受到的 牵引力和阻力是一对平衡力,二力大小相等,即F=f=0.4G总;已 知速度和时间,根据速度公式的变形式s=vt可求出运动的距 离,根据W=Fs求出牵引力做的功;(2)根据η= ×100%求出柴油完全燃烧释放的热量,利用Q放=mq求出消耗柴油的质量; (3)根据Q=cmΔt求解。
14.阅读短文,回答问题。爆米花爆米花是一种很受欢迎的食品,通常由玉米粒加工而成。那 么玉米粒是如何变成爆米花的呢? 传统的爆米花机实际上是一个带有密封盖的铁罐。加 工爆米花时,用煤炉给装有玉米粒的爆米花机加热,密封在罐 里的玉米粒温度不断升高,其中的水分逐渐变成水蒸气,玉米
粒内部压强不断增大。部分水蒸气从玉米粒中跑出,进入铁 罐内,而铁罐内气体的温度也在不断升高,压强越来越大。玉米粒像吹足气的小气球,但由于受到罐内气压的约束,它们不 能爆开。加热到一定程度时,打开爆米花机的密封盖,罐内气 体压强迅速减小,高温高压的玉米粒突然进入气压较低的环 境中,便迅速爆开,变成了爆米花。(1)加工爆米花的过程中,通过 的方式使玉米粒的内 能增加。
(4)如果加工一次爆米花需要消耗0.5 kg的无烟煤,则这些无 烟煤充分燃烧放出的热量为 J。(无烟煤的热值为3.4×107 J/kg)
(2)加热过程中,玉米粒中的水发生的物态变化是 。(3)在整个加工过程中,能反映罐内气体压强p和温度t变化情 况的图像是 。
解析 物理核心素养中的科学思维主要包括模型建构、科 学推理、科学论证、质疑创新等要素。(1)加工爆米花时,将玉米粒放入铁罐内加热,玉米粒通过热 传递的方式从铁罐中吸收热量,温度升高,内能增加。(2)加热过程中,玉米粒中的水由液态变为气态,发生的物态 变化是汽化。(3)加工爆米花时,罐里的玉米粒温度逐渐升高,其中的水分 逐渐汽化为水蒸气,部分水蒸气从玉米粒中跑出,进入铁罐 内,铁罐内气体的温度也在升高,使罐内压强越来越大,加热
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