中考物理计算题解题攻略二专题43初中力热综合计算题Word文档下载推荐.docx
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由Q放=mq可得,节省汽油的质量:
m′=
≈5.2kg。
【例题2】
(2019内蒙古通辽)我国自主研发的某品牌汽车进行技术测试,已知该车在某段长1.2km的水平路面做匀速直线运动,用时40s,汽车在行驶过程中受到的阻力为400N,汽车在此过程中发动机热机效率为48%,汽油的热值q=4.6×
107J/kg。
在该段测试过程中:
(1)汽车的功率为多少?
(2)燃烧了多少汽油?
(计算结果保留两位小数)
(1)汽车的功率为1.2×
104W;
(2)燃烧了0.02kg汽油。
(1)因汽车匀速行驶时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,
所以,此过程中汽车牵引力做的功:
W=Fs=fs=400N×
1.2×
103m=4.8×
105J,
汽车牵引力做的功率:
P=
(2)由η=
100%可得,消耗汽油完全燃烧释放的热量:
=1×
106J,
由Q放=mq可得,消耗汽油的质量:
m=
≈0.02kg
1.(2019湖南省邵阳)如图所示,一平底热水壶,其质量为0.5kg,内底面积为180cm2.有一次小军同学用该热水壶装了1.5L的水放在水平桌面上,测得壶中水深15cm,初温20℃.请你通过计算回答:
(1)此时水和热水壶的总质量是多少?
(2)加热前水对壶底的压强多大?
(3)在标准大气压下加热水至沸腾,水至少要吸收多少热量?
[ρ水=1.0×
103kg/m3,c水=4.2×
103J/(kg•℃),g=10N/kg]
(1)此时水和热水壶的总质量是2kg;
(2)加热前水对壶底的压强为1.5×
103Pa;
(3)在标准大气压下加热水至沸腾,水至少要吸收5.04×
105J热量。
(1)水的体积:
V水=1.5L=1.5×
10﹣3m3,
根据ρ可得水的质量:
m水=ρ水V水=1.0×
103kg/m3×
1.5×
10﹣3m3=1.5kg;
则水和热水壶的总质量:
m=m壶+m水=0.5kg+1.5kg=2kg;
(2)水深h=15cm=0.15m,
则壶底受到水的压强:
p=ρgh=1×
10N/kg×
0.15m=1.5×
(3)1标准大气压下水的沸点是100℃,则水吸收的热量:
Q吸=c水m水(t﹣t0)=4.2×
103J/(kg•℃)×
1.5kg×
(100℃﹣20℃)=5.04×
105J。
2.(2018开封)五一假期,小红全家驾车从郑州市到开封市通许县游玩,出发前,爱学习的小红收集了相关数据,整理成下表,请你根据表中数据完成相关计算.计算时需要的物理常量g取10N/kg,q汽油=4.6×
107J/kg.
(1)如果你仔细观察的话,可以发现汽车的尾翼是____表面比较平,___表面的弧度大些。
这和飞机的机翼是相反的。
在汽车高速运动时,这种形状的尾翼会产生一个向下的压力,增加轮胎的抓地力,缩小刹车距离。
该轿车静止时(车上无人)对水平地面的压强为_____Pa。
(2)该轿车匀速行驶lkm牵引力所做的功是多少J?
(3)郑州到通许消耗的汽油在完全燃烧时放出的热量是多少J?
(1)上,下。
7×
104Pa
(2)2×
106J(3)2.484×
108J
(1)车的尾翼的形状上面平直、下面凸起,车高速行驶时带动空气流动,车的上方空气流速慢、压强大,车的下方空气流速快、压强小。
这种形状的尾翼会产生一个向下的压力,增加轮胎的抓地力,缩小刹车距离。
轿车对地面的压力F=G=mg=1050kg×
10N/kg=1.05×
104N
S=0.15m2
该轿车静止时对水平地面的压强为P=F/S=1.05×
104N/0.15m2=7×
104Pa
(2)该轿车匀速行驶时,牵引力F等于其受到的阻力f,即F=f=2000N
路程s=lkm=l000m
根据功的计算公式W=Fs得轿车匀速行驶lkm牵引力所做的功为
W=Fs=2000N×
l000m=2×
106J
(3)由于行驶lkm耗油量为50g,郑州到通许的距离为108km,则郑州到通许消耗的汽油质量为m汽油=108×
50g=5.4×
103g=5.4kg
q汽油=4.6×
107J/kg
根据Q=mq得到全程消耗的汽油在完全燃烧时放出的热量为
Q=m汽油q汽油=5.4kg×
4.6×
107J/kg=2.484×
3.(2018海南)当今太阳能热水器已经在广安城乡用得非常普遍了,如图所示。
已知某太阳能热水器在冬季有效日照时段里,能将8℃、100L水加热到38℃。
请解答:
在此过程中,水吸收了多少热量?
[水的比热容为4.2×
103J/(kg℃),水的密度为1.0×
103kg/m3]
【答案】1.26×
107J
【解析】太阳能热水器中水的体积V=100L=100dm3=0.1m3,
由ρ=m/v可得,水的质量
m=ρV=1.0×
103kg/m3×
0.1m3=100kg
在此过程中,水吸收的热量
Q吸=cm(t﹣t0)
=4.2×
103J/(kg•℃)×
100kg×
(38℃﹣8℃)
=1.26×
107J。
4.(2019贵州模拟题)一辆轿车在平直的高速公路上匀速行驶1.8km,轿车上的速度表如图所示,在此过程中
⑴轿车速度为多少km/h?
合多少m/s?
⑵若轿车发动机的功率为40kW,则该车行驶中所受阻力多大?
⑶若轿车消耗汽油0.25kg,其发动机的效率多大?
(q汽油=4.6×
107J/kg)
【答案】⑴轿车速度为90km/h,合25m/s.
⑵若轿车发动机的功率为40kW,则该车行驶中所受阻力为1600N
⑶若轿车消耗汽油0.25kg,其发动机的效率为25%
【解析】⑴轿车的速度为90km/h=90×
1000m/3600s=25m/s
(2)P=Fv得:
F=P/v=40000W/25m/s=1600N
因轿车匀速运动,受力平衡
所以阻力f=F=1600N
⑶汽油燃烧释放的热量为:
Q=mq=0.25kg×
107J/kg=1.15107J
牵引力做功为:
W=Fs=1600N×
1800m=2.88×
106J
∴发动机效率为:
η=W用/W放×
100%=2.88×
106J/1.15107J×
100%=25%
5.(2018云南)某款油电混合动力小汽车,具有省油、能量利用率高等特点,其相关信息如表.在某次水平道路测试中,该车以中速匀速行驶170km,共消耗汽油10L.测试过程中,内燃机既向车轮提供能量,又向蓄电池充电,同时蓄电池又将部分能量通过电动机向车轮输送,此时,内燃机和电动机共同驱动车辆前进.之后,工作人员又进行了制动测试,描绘出了制动距离(从刹车开始到车停止的距离)与制动时的速度关系图象,如图所示.
驱动模式
纯电动
启动、低速
油电混动
中速
纯燃油
高速
汽车质量
1200kg
车轮与地面总接触面积
0.096m3
(1)由图象可知,车速越 ,制动距离越长.
(2)该车空载静止时,对水平地面的压强是多少?
(g取10N/kg)
(3)在水平道路中速匀速行驶测
试中,若平均阻力为1000N,牵引力做的功是多少?
(4)在水平道路中速匀速行驶测试中,若该车内燃机的效率为53%,此过程最终使蓄电池增加了多少能量?
(忽略蓄电池和电动机的热损失,ρ汽油取0.7×
103kg/m3,q汽油=4.6×
(1)大;
(2)1.25×
(3)1.7×
108J;
(4)6.6×
105J.
【解析】由图象可知,汽车的速度越大,制动距离越长;
已知汽车的质量,利用G=mg求其重力;
汽车对地面的压力等于重力,求出总接触面积(受力面积),利用p=F/S求对水平地面的压强;
匀速行驶时,汽车的牵引力与所受到的阻力为一对平衡力,由W=Fs解题.根据密度公式变形可求得汽油的质量,利用Q=mq可求得汽油完全燃烧放出的热量,再利用内燃机的效率可求得有用能量,然后可知蓄电池增加了多少能量.
(1)由图象可知,汽车的速度越大,停车距离会随着反应距离的变长而变长,即制动距离越长.
(2)汽车的重力:
G=mg=1200kg×
10N/kg=12000N,
汽车静止时对水平地面的压力:
F=G=12000N
受力面积S=0.096m2,
该车空载静止时,对水平地面的压强p=F/S=12000N/0.096m2=1.25×
105Pa
(3)由题可知,汽车做匀速直线运动,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,大小是相等的,
可得牵引力F牵=f=1000N,
汽车牵引力做的功
W机械=F牵s=1000N×
1.7×
105J=1.7×
108J.
(4)由ρ=m/V可知,车消耗汽油的质量
m汽油=ρ汽油V=0.7×
10×
10﹣3m3=7kg,
汽油完全燃烧放出的热量
Q放=mq=7kg×
107J/kg=3.22×
由η=W有用/Q放可得,内燃机输出的有用能量
W有用=Q放η=3.22×
108J×
53%=1.7066×
最终蓄电池增加的能量
W=W有用﹣W机械=1.7066×
108J﹣1.7×
108J=6.6×
6.(2018山东潍坊)某一型号的汽车质量为5×
103kg,轮胎与地面接触面积为4×
250cm2,在一段平直公路上用0.5小时匀速行驶了54km,车受到的阻力为车重的0.1倍.求:
(1)该汽车的行驶速度;
(2)该汽车对地面的压强;
(3)该汽车牵引力所做的功;
(4)已知这一过程消耗燃油1.5×
10﹣2m3,求汽车发动机在这一过程中消耗的总能量及该汽车的效率.(假设燃油完全燃烧,燃油密度ρ为0.8×
103kg/m3,燃油热值q为4.5×
107J/kg,g取10N/kg)
(1)108km/h;
(2)5×
(3)2.7×
(4)50%.
(1)汽车的行驶速度:
v=s/t=54km/0.5h=108km/h.
(2)F=G=mg=5×
103kg×
10N/kg=5×
104N,S=4×
250cm2=1000cm2=0.1m2
,
该汽车对地面的压强:
P=F/S=5×
104N/0.1m2
=5×
105Pa.
(3)f=0.1G=0.1×
5×
104N=5×
103N,s=54km=5.4×
104m,
因为匀速行驶,所以F=f=5×
103N,
该汽车牵引力所做的功
W=Fs=5×
103N×
5.4×
104m=2.7×
(4)由ρ=m/V可得,燃油的质量
m=ρV=0.8×
10﹣2m3=12kg,
这一过程中消耗的总能量
Q=mq=12kg×
4.5×
107J/kg=5.4×
该汽车的效率
η=W/Q×
100%=2.7×
108J/5.4×
100%=50%.
7.(2019吉林模拟题)夏天,公园内的草坪都要定期使用如图所示的草坪修剪机进行修剪,它底盘刀具的动力靠汽油机提供。
修剪机总重为200N,四个轮子与地面的接触面积为20cm2,修剪机正常工作时,刀具每秒钟通过的距离为23m,匀速运动时受到的平均阻力为20N,在一次修剪过程中,所用时间为5000s,耗油0.2kg.(q汽油=4.6×
107J/kg)求:
(1)使用前修剪机静止时对水平地面的压强;
(2)修剪机克服阻力做功的功率;
(3)汽油机的效率。
(1)105Pa
(2)460J460W(3)25%
(1)使用前修剪机静止时对水平地面的压力:
F=G=200N
使用前修剪机静止时对水平地面的压强:
P=F/S=1×
(2)修剪机匀速行驶的速度:
v=s/t=23m/s
修剪机克服阻力做功的功率:
P=W/t=Fs/t=Fv=20N×
23m/s=460W;
(3)修剪机匀速行驶受到的牵引力等于阻力,即F牵引力=f=20N;
由v=s/t可得,修剪机5000s行驶的路程:
s′=vt′=23m/s×
5000s=115000m;
则修剪机5000s内做的功:
W=F牵引力s′=20N×
115000m=2.3×
106J;
0.2kg汽油完全燃烧放出的热量:
Q=mq=0.2kg×
107J/kg=9.2×
汽油机的效率:
η=W/Q×
100%=25%.
8.(2019沈阳模拟题)五一假期,小明全家驾车从宿迁到徐州游玩,出发前,爱学习的小明收集了相关数据,整理成下表,请你根据表中数据完成相关计算.
(1)轿车静止时对水平地面的压强(g取10N/kg);
(2)全程行车所需的时间;
(3)匀速行驶lkm牵引力所做的功;
(4)全程消耗的汽油在完全燃烧时放出的热量(q汽油=4.6×
107/kg).
轿车质量(kg)
1050
车轮与地面接触总面积(m2)
0.15
宿迁到徐州距离(km)
108
预设行车速度(km/h)
90
行驶lkm耗油量(g)
50
匀速行驶时受到的阻力(N)
2000
(1)7×
104Pa
(2)1.2h(3)2×
(1)根据公式p=F/S计算轿车对地面的压强,其中F=G=mg;
(2)根据t=s/v计算出行驶所用的时间;
(3)根据二力平衡条件,若匀速行驶则F=f,根据W=Fs计算出功的大小;
(4)根据公式Q=mq计算出燃油燃烧放出的热量.
9.(2018重庆模拟题)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,该飞机最大起飞质量为37t,最大飞行高度达20000m,最大航行速度达2.5倍声速(合3060km/h),最大载油量为10t,飞机航行时所受阻力的大小与速度的关系见表:
速度v/(m/s)
100
200
300
400
500
阻力f/N
0.3×
104
2.7×
4.8×
7.5×
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×
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,且以500m/s的速度巡航时,飞机的最大航程约是多少千米?
(1)5×
1011J
(2)1.92×
104kW(3)2.7×
103km
(1)燃油完全燃烧放出的热量:
Q=mq=1×
104kg×
107J/kg=5×
1011J;
(2)由表中数据可知,飞机以400m/s的速度巡航时,所受阻力为4.8×
104N,
则飞机发动机的输出功率为
P=W/t=Fs/t=Fv=1.92×
104kW
(3)由
(1)可知Q=5×
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W=40%×
Q=40%×
1011J=2×
1011J,
根据表格查出500m/s时的阻力为7.5×
则由W=fs=Fs,可得S=W/f=2.67×
10.(2018湖北宜昌)甲、乙两位同学对“雨滴的下落速度是否跟雨滴的大小有关”持有不同的意见,于是他们对此展开研究。
他们从网上查到,雨滴在下落过程中接近地面时受到的空气阻力与雨滴的横截面积S成正比,与雨滴下落速度v的平方成正比,即f=kSv2(其中k为比例系数,是个定值),雨滴接近地面时可看做匀速直线运动。
把雨滴看做球形,其半径为r,密度为ρ,比热为c,球的体积为V=
πr3.(注:
所有结果均用字母表示)
(1)半径为r的雨滴重力为 。
(2)在接近地面时,大雨滴的下落速度 小雨滴的下落速度(选填“大于”“等于”“小于”),写出推理过程。
(3)假设半径为r的雨滴在近地面下落h高度的过程中,重力对它所做的功全部转化为雨滴的内能,则雨滴的温度升高了多少?
(1)
πr3ρg;
(2)大于;
推理过程详见解答;
(3)雨滴的温度升高了
。
(1)雨滴的体积:
V=
πr3,
则根据ρ=
得,其质量m=ρV=
πr3ρ,
故重力G=mg=
(2)雨滴接近地面时可看做匀速直线运动,故f=G,
因为f=kSv2=kπr2v2,G=
πr3ρg,
所以,kπr2v2=
化简得,v=
又因为k、ρ、g均为定值,
所以,r越大,速度越大,
即在接近地面时,大雨滴的下落速度大于小雨滴的下落速度。
(3)设雨滴的质量为m,
因为重力对它所做的功全部转化为雨滴的内能,即W=Q,
又因为W=Gh=mgh,Q=cm△t,
所以,mgh=cm△t,
则△t=
11.(能力题)如图,质量为0.1kg的铁球从高为2.3m的斜面顶端无摩擦下滑后,撞击到水平地面上的金属块。
假设撞击时铁球的机械能有20%转化成内能,并全部被自己吸收(c铁=0.46×
103J/(kg•℃),假设铁球在整个运动过程中与接触面无摩擦、不计空气阻力)。
(1)求铁球下滑到斜面底端的过程中,重力做功多少J?
(2)求铁球升高的温度为多少℃?
(1)铁球下滑到斜面底端的过程中,重力做功为2.3J;
(2)铁球升高的温度为0.01℃。
(1)铁球的重力:
G=mg=0.1kg×
10N/kg=1N,
铁球下滑到斜面底端的过程中,重力做功:
W=Gh=1N×
2.3m=2.3J;
(2)由于铁球从斜面顶端无摩擦下滑,
所以该过程中铁球的机械能没有损失,则撞击时铁球的机械能等于最初的重力势能,即W机=W=2.3J,
根据题意和Q=cm△t可得,铁球升高的温度:
△t=
=
=0.01℃。
12.(2018大连)我市正在争创全国文明城市,各单位都加大了“创城”工作的力度。
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。
已知水的密度为1.0×
103kg/m3,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:
空车质量
水罐容积
装满水时车轮与地面的总接触面积
额定功率
5t
4m3
0.6m2
120kW
(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)若水罐内有一漂浮的物体浸没在水中的体积为1.0×
10﹣3m3,则该物体受到的浮力为多大?
(4)该洒水车在水平路面上以额定功率匀速行驶5000m用时10min,试计算此过程汽车所受到的阻力大小。
(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×
(3)则该物体受到的浮力为10N;
(4)此过程汽车所受到的阻力大小为1.44×
104N。
(1)汽油机的一个工作循环包括:
吸气、压缩、做功、排气四个冲程;
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×
107J/kg=2.3×
107J;
(2)由ρ=
可知,装满水的质量:
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×
该洒水车装满水时对地面的压强:
p=
=1.5×
(3)该物体受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×
1.0×
10﹣3m3=10N;
(4)洒水车行驶5000m用时10min,
则行驶速度:
v=
m/s,
由P=
=Fv可得牵引力:
F=
=1.44×
因为洒水车匀速行驶,所以受到的阻力:
f=F=1.44×
13.(2017•德州)图1是一艘完全依靠太阳能驱动的船,该船长30米,宽15米,排水量60吨,船的表面安装有太阳能电池板,接收太阳能的功率为1.6×
105W,若接收的太阳能只用来驱动船前进。
在一次航行中,从某一时刻开始,太阳能船受到水平方向的牵引力F随时间t的变化关系如图2甲所示,船的运动速度v随时间t的变化关系如图2乙所示。
(1)满载时太阳能船受到的浮力;
(2)第50s到第100s内牵引力做的功;
(3)第50s到第100s的运动过程中,太阳能船的效率。
(1)满载时太阳能船受到的浮力为6×
105N;
(2)第50s到第100s内牵引力做的功为2×
(3)第50s到第100s的运动过程中,太阳能船的效率为25%。
【解析
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