第14-2講熱機的效率能量的轉(zhuǎn)化和守恒-2024年中考一輪復(fù)習(xí)講義

第142講熱機效率、能量的轉(zhuǎn)化和守恒知識點1：熱機效率燃料的熱值：我們把某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質(zhì)量之比，叫做這種燃料的熱值。熱值在數(shù)值上等于1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量。熱值的單位由熱量的單位和質(zhì)量的單位組合而成。在國際單位制中，熱量的單位是焦耳，質(zhì)量的單位是千克，則熱值的單位是焦每千克，符號是J/kg。熱機效率：燃料很難完全燃燒，放出的熱量往往比按熱值計算出的要小，而且有效利用的熱量又比放出的熱量要小。對于熱機而言，燃料釋放的能量只有一部分用來做有用功，還有相當(dāng)一部分能量散失了。用來做有用功的那部分能量，與燃料完全燃燒放出的能量之比，叫做熱機的效率。蒸汽機的效率很低，只有6%~15%。內(nèi)燃機中，燃料是在汽缸內(nèi)部燃燒的，而且燃料與空氣混合充分，燃燒得比較完全，所以內(nèi)燃機的效率比蒸汽機的高。汽油機的效率為20%~30%，柴油機的效率為30%~45%。熱機的效率是熱機性能的重要指標(biāo)。熱機的效率高，在做功同樣多的情況下，就消耗更少的燃料，從而節(jié)約能源，減少污染。在設(shè)計和制造熱機時，要不斷改進和創(chuàng)新，以減少各種能量損失，提高效率。在熱機的能量損失中，廢氣帶走的能量最多。設(shè)法利用廢氣的能量，是提高燃料利用率的重要措施。大型發(fā)電機常常用蒸汽輪機推動，為了提高燃料的利用率，人們利用蒸汽輪機排出的廢氣來供熱，這就是熱電站。這種既供電又供熱的熱電站，比起一般的火電站來，燃料的利用率大大提高。【典例探究1】如圖，是我國自主研制的實用型地效飛機，地效飛機可以低空飛行，能停在水面或地面上，在客運、貨運、旅游救護、海洋監(jiān)測等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。地效飛機某次執(zhí)行任務(wù)，以180km/h的速度勻速飛行了90km，消耗燃油的質(zhì)量為36kg，發(fā)動機的效率為40%，已知燃油熱值為4.5×107J/kg，假設(shè)燃油完全燃燒，地效飛機這次執(zhí)行任務(wù)的過程中，下列計算正確的是（）①地效飛機飛行的時間為0.5h；②消耗的燃油完全燃燒放出的熱量為1.62×109J；③飛機做的有用功為6.48×108J；④地效飛機飛行過程中受到的阻力為7200N?！窘忸}思路】熱效率和熱機效率熱效率：，其中Q有用指有效利用的熱量，E指總能量。如果是爐子，則E為燃料完全燃燒放出的熱量(E=Q總=qm)；如果是太陽能熱水器，則E為太陽光照射到熱水器上的總能量；如果是電熱器，則E為電流做功放出的熱量(E=W=UIt)。熱機效率：，其中W有用指用來做有用功的能量，Q總指燃料完全燃燒釋放的能量?！敬鸢浮緿【解析】①由可得地效飛機飛行的時間為故①正確；②消耗的燃油完全燃燒放出的熱量為Q放＝qm＝4.5×107J/kg×36kg＝1.62×109J故②正確；③發(fā)動機的效率為η＝40%，由可得飛機做的有用功為W＝Q放η＝1.62×109J×40%＝6.48×108J故③正確；④由W＝Fs可得地效飛機飛行過程的牽引力為因為地效飛機勻速飛行，所以飛機受到的阻力、牽引力是一對平衡力，大小相等，受到的阻力f＝F＝7200N故④正確。故選D?！镜淅骄?】我國自主研制的某型新一代戰(zhàn)斗機，它具備超音速巡航、電磁隱身、超機動性、超視距攻擊等優(yōu)異性能，該飛機最大起飛質(zhì)量為Mt，最大飛行高度為Hm，最大航行速度達3馬赫[馬赫（Ma）是表示航空航天飛行器速度的量詞，又叫馬赫數(shù)（MachNumber），1Ma=v聲m/s]，油箱最大容積為V0L，若飛機巡航時做勻速直線運動，巡航時所受阻力的大小與速度的關(guān)系見下表：速度v/（m·s1）100200300400500阻力f/N0.3×1041.2×1042.7×1044.8×1047.5×104已知飛機發(fā)動機燃油完全燃燒放出的能量轉(zhuǎn)化為機械能的效率是，飛機使用的航空燃油的密度為ρ0kg/m3，熱值為q0J/kg，求：（1）飛機發(fā)動機完全燃燒一滿油箱燃油獲得的能量是多少焦？（2）當(dāng)飛機以最大航行速度巡航時，飛機發(fā)動機的輸出功率是多少千瓦？（3）若在飛機油箱中加滿燃油，并且以最大航行速度巡航時，飛機的最大航程約是多少千米？（在推導(dǎo)計算過程中需要的物理量，請?zhí)崆霸O(shè)定）【解題思路】如何計算能量轉(zhuǎn)化型熱量計算題？【備注】無論是能量的轉(zhuǎn)移型，還是能量的轉(zhuǎn)化型，若無能量損失，則Q吸=Q放=E太=W電（機）若有能量的損失Q吸=ηQ放=ηE太=ηW電（機）上式中的η為轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的效率?！敬鸢浮浚?）ρ0V0q0×103；（1）8.1×103v聲3；（3）【解析】（1）油箱最大容積為V0L，航空燃油的密度為ρ0kg/m3，則一箱油的質(zhì)量為燃料的熱值為q0J/kg，則完全燃燒一滿油箱燃油獲得的能量（2）由表中數(shù)據(jù)可知，由表中數(shù)據(jù)可知，速度為100m/s時，受到的阻力為0.3×104N；速度為200m/s時，受到的阻力為1.2×104；通過分析可知飛機受到的阻力的增大倍數(shù)與速度增大倍數(shù)的平方成正比，即fv2，所以飛機以最大速度3馬赫（即為）巡航時，此時受到的阻力為因為飛機為巡航，所以動力等于阻力。故此時飛機發(fā)動的的輸出功率為（3）完全燃燒一滿油箱燃油獲得的能量因飛機發(fā)動機燃油完全燃燒放出的能量轉(zhuǎn)化為機械能的效率是，則輸出的能量為則以最大航行速度巡航時，由可得答：（1）飛機發(fā)動機完全燃燒一滿油箱燃油獲得的能量是ρ0V0q0×103J；（2）當(dāng)飛機以最大航行速度巡航時，飛機發(fā)動機的輸出功率是8.1×103v聲3kW；（3）飛機的最大航程約是千米。知識點2：能量的轉(zhuǎn)化和守恒自然界中的各種現(xiàn)象都是互相聯(lián)系的?？茖W(xué)家們經(jīng)過長期探索，發(fā)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化是非常普遍的，在一定條件下，各種形式的能量是可以相互轉(zhuǎn)化的。摩擦生熱，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；水電站里水輪機帶動發(fā)電機發(fā)電，機械能轉(zhuǎn)化為電能；電動機帶動水泵把水送到高處，電能轉(zhuǎn)化為機械能；植物吸收太陽光進行光合作用，光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；燃料燃燒時發(fā)熱，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能……能量守恒定律：大量事實表明，能量既不會憑空消滅，也不會憑空產(chǎn)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到其他物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。這就是能量守恒定律（lawofconservationofenergy）。能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。大到天體，小到原子核，無論是物理學(xué)的問題還是化學(xué)、生物學(xué)、地理學(xué)、天文學(xué)的問題，所有能量轉(zhuǎn)化的過程，都服從能量守恒定律。從日常生活到科學(xué)研究、工程技術(shù)，這一規(guī)律都發(fā)揮著重要的作用。例如，在行駛的汽車中，燃料的化學(xué)能通過燃燒轉(zhuǎn)化為燃氣的內(nèi)能，再通過熱機做功把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。在這個過程中，燃料的化學(xué)能一部分轉(zhuǎn)化為機械能，一部分轉(zhuǎn)化成了熱機和周圍環(huán)境的內(nèi)能。不少人曾經(jīng)設(shè)想制造一種不需要動力就能源源不斷地對外做功的機器，人們把這種機器叫做永動機。然而，在科學(xué)技術(shù)發(fā)展的歷史上，從來沒有一種永動機成功過。能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)，使人們認識到：任何一部機器，只能使能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，而不能無中生有地制造能量。因此，根本不可能造出永動機?！镜淅骄俊浚ǘ噙x題）下列有關(guān)能量轉(zhuǎn)換的說法正確的是（）A．煤燃燒是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的過程B．化石燃料和植物燃料燃燒時放出的能量均來源于太陽能C．動物體內(nèi)葡萄糖被氧化成CO2是熱能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的過程D．植物通過光合作用將CO2轉(zhuǎn)化為葡萄糖是太陽能轉(zhuǎn)變成熱能的過程【解題思路】如何解答有關(guān)能量的相互轉(zhuǎn)化問題？自然界中各種形式的能量不能孤立的，不同形式的能量會發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，能量也會在不同的物體間相互轉(zhuǎn)移．能量轉(zhuǎn)化是個普遍現(xiàn)象，自然界中物質(zhì)運動形式的變化總伴隨著能量的相互轉(zhuǎn)化．解答此類問題的關(guān)鍵是明確消耗了什么形式的能，而最終獲得了什么形式的能?！敬鸢浮緼B【解題大招】A．煤燃燒是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的過程，故A正確；B．化石燃料和植物燃料燃燒時放出的能量均來源于太陽能，故B正確；C．動物體內(nèi)葡萄糖被氧化成CO2是化學(xué)能轉(zhuǎn)變成熱能的過程，故C錯誤；D．植物通過光合作用將CO2轉(zhuǎn)化為葡萄糖是太陽能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的過程，故D錯誤；故選AB?！練w納總結(jié)】1．熱機效率熱值是燃料本身的一種特性，它的大小只取決于燃料的種類，而與燃料的質(zhì)量、放熱多少等無關(guān)。不同燃料的熱值一般不同。熱值在數(shù)值上等于1kg的某種燃料完全燃燒放出的熱量。熱值反映了燃料在燃燒過程中，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的本領(lǐng)的大小。熱機效率：熱機用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比叫做熱機的效率。（1）公式：；（2）提高熱機效率的途徑：①使燃料充分燃燒；②盡量減小各種熱量損失；③機器零件間保持良好的潤滑、減小摩擦。熱機的能量流向圖燃料很難完全燃燒，釋放的熱量也沒有全部用來做有用功，損失了大部分，在各種能量損失中，廢氣帶走的能量最多。設(shè)法利用廢氣的能量，是提高燃料利用率的重要措施。熱機效率和爐具效率的求解方法求熱機的效率∶發(fā)動機的牽引力做功消耗的能量與燃料完全燃燒放出的能量之比η=W有Q總其中W有=Fs或W有=Pt（F是牽引力，s是汽車行駛的距離，P是汽車發(fā)動機功率，t是行駛時間），求爐具燒水的效率∶水吸收的熱量與燃料完全燃燒放出的熱量之比η=其中Q吸=cm水Δt，Q總=m燃q。提高熱機效率的途徑：使燃料充分燃燒；利用廢氣的能量；保證良好潤滑，減少摩擦；改進熱機，減少各種能量的損失。一、單選題1．（2023·湖南長沙·統(tǒng)考中考真題）磚的制作工藝流傳數(shù)千年，從曬制到燒制，從青磚到紅磚，小小的磚塊見證了人類邁向文明的歷程，下列說法正確的是（）A．曬制泥坯時，泥坯溫度越高含有的熱量越多B．高溫?zé)茣r，通過熱傳遞的方式改變磚塊的內(nèi)能C．燒制紅磚時，燃料燃燒越充分，其熱值越大D．在質(zhì)地均勻的磚上雕刻花紋，磚的密度變小【答案】B【解析】A．熱量是一個過程量，只能說吸收（或者放出）了多少熱量，不能說某物體含有多少熱量，故A錯誤；B．高溫?zé)茣r，磚吸收熱量，內(nèi)能增加，即通過熱傳遞的方法增加磚塊的內(nèi)能，故B正確；C．燃料的熱值僅與燃料的種類有關(guān)，而與燃料的燃燒程度、質(zhì)量都無關(guān)，故C錯誤；D．若在質(zhì)地均勻的磚上雕刻花紋，磚的質(zhì)量變小，體積也減小，由于組成磚的材料沒有發(fā)生變化，則磚的密度不會變化，故D錯誤。故選B。2．（2023·廣東深圳·統(tǒng)考中考真題）端午節(jié)煮粽子是中華文化的傳統(tǒng)習(xí)俗，下列說法正確的是（）A．燃料燃燒為內(nèi)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 B．打開鍋蓋上面的白霧是水蒸氣C．加熱粽子是利用做功增加內(nèi)能 D．聞到粽子的香味是因為擴散現(xiàn)象【答案】D【解析】A．燃料燃燒時發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并釋放出熱量，所以是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故A錯誤；B．打開鍋蓋上面的白霧是水蒸氣液化形成的小水滴，故B錯誤；C．加熱粽子時，開水放出熱量，粽子吸收熱量，所以是通過熱傳遞增加內(nèi)能，故C錯誤；D．聞到粽子的香味是香味分子不停地做無規(guī)則運動，是擴散現(xiàn)象，故D正確。故選D。3．（2023·山東濟寧·統(tǒng)考中考真題）以下對廚房里一些現(xiàn)象的分析，不正確的是（）A．在碗沿上磕雞蛋，利用了物體間力的作用是相互的B．將刀刃磨的很薄，是為了減小壓強C．水燒開后，壺蓋被頂起，其能量轉(zhuǎn)化與內(nèi)燃機的做功沖程相同D．用天然氣做飯，利用了天然氣具有較大的熱值【答案】B【解析】A．在碗沿上磕雞蛋，雞蛋對碗沿有力的作用，碗沿對雞蛋也有力的作用，故利用了物體間力的作用是相互的，故A正確，不符合題意；B．將刀刃磨的很薄，是在壓力一定時通過減小受力面積來增大壓強，故B錯誤，符合題意；C．水燒開后，具有較大的內(nèi)能，將壺蓋被頂起，是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，其能量轉(zhuǎn)化與內(nèi)燃機的做功沖程相同，故C正確，不符合題意；D．用天然氣做飯，天然氣與其它燃料相比較，輸送的是天然氣，這是利用了天然氣熱值大的特性，故D正確，不符合題意。故選B。4．（2023·四川成都·統(tǒng)考中考真題）小美在老師指導(dǎo)下進行了以下實驗：甲、乙兩燒杯各裝100g水，用酒精燈加熱甲燒杯，煤油燈加熱乙燒杯，直至杯內(nèi)水沸騰1分鐘即熄滅該燈，測得消耗酒精4g、煤油2.5g。她根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制了水溫與加熱時間關(guān)系的圖像（如圖）。若水沸騰前質(zhì)量不改變，同一杯水沸騰前后單位時間內(nèi)吸收的熱量相等，，，，則下列說法正確的是（）A．整個過程，甲杯中的水吸收的熱量更多B．前3分鐘，乙杯中的水吸收的熱量為C．消耗的煤油完全燃燒放出的熱量為D．酒精燈加熱的效率為28%【答案】B【解析】A．由題意，由于甲、乙兩燒杯各裝水的質(zhì)量相等，水的初始溫度相同，根據(jù)可知水沸騰前，兩杯水吸收的熱量相等，為且同一杯水沸騰前后單位時間內(nèi)吸收的熱量相等，則整個過程甲、乙兩杯水所吸收的熱量分別為所以整個過程，乙杯中的水吸收的熱量更多，故A錯誤；B．由圖可得，3分鐘時乙杯中的水恰好沸騰，則吸收的熱量為故B正確；C．整個過程消耗的煤油完全燃燒放出的熱量為故C錯誤；D．在整個過程中，燃燒4g酒精所釋放的熱量為可得酒精燈加熱的效率為故D錯誤。故選B。二、多選題5．（2023·四川宜賓·統(tǒng)考中考真題）關(guān)于內(nèi)能及其利用，下列說法正確的是（）A．一切物體都具有內(nèi)能B．足球運動越慢，它的內(nèi)能越小C．冬天搓手取暖，是通過做功的方式改變內(nèi)能D．熱機的功率大，效率就一定高【答案】AC【解析】A．自然界中一切物體都是由分子和原子構(gòu)成的，內(nèi)能為分子動能和分子勢能之和，所以一切物體都具有內(nèi)能，故A正確；B．足球運動快慢，是機械能的大小變化，與內(nèi)能大小無關(guān)，故B錯誤；C．冬天搓手取暖，將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以是通過做功的方式改變內(nèi)能，故C正確；D．熱機的功率大，則做功快，與效率的高低無關(guān)，故D錯誤。故選AC。三、計算題6．（2023·湖北·統(tǒng)考中考真題）2023年5月28日上午，我國首架自行研制、擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的噴氣式客機C919，如圖甲，歷時2h從上海到北京，開啟了首次商業(yè)載客飛行。（1）已知上海到北京航程為1178km，求C919由上海飛往北京的平均速度；（2）C919在高空水平定速巡航時，若受到的阻力為，飛機發(fā)動機的效率為25%，則飛行4km需要消耗多少升汽油？已知汽油密度為，汽油熱值為：（3）如圖乙是飛機單側(cè)機翼與周圍空氣發(fā)生相對運動的模型。圖中機翼的下表面可視為平面，面積為。飛機起飛前在水平跑道上快速滑行時，機輪與地面的總接觸面積為，飛機對地面的壓強為p。飛機總重為G，近似地認為飛機受到的升力來自于飛機雙側(cè)機翼。請推導(dǎo)出飛機在跑道上滑行時機翼上下表面的壓強差（用字母表示）。【答案】（1）；（2）50L；（3）【解析】解：（1）C919由上海飛往北京的平均速度（2）C919在高空水平定速巡航時，受到的牽引力與阻力是一對平衡力，為，飛機牽引力做的功汽油燃燒產(chǎn)生的熱量飛行4km需要消耗的汽油質(zhì)量飛行4km需要消耗的汽油的體積（3）飛機起飛前在水平跑道上快速滑行時，機輪與地面的總接觸面積為，飛機對地面的壓強為p，此時飛機對地面的壓力為飛機的重力為G，此時飛機的升力的大小為圖乙是飛機單側(cè)機翼與周圍空氣發(fā)生相對運動的模型，且圖中機翼的下表面可視為平面，面積為S1，則兩側(cè)機翼下表面的總面積為2S1，飛機在跑道上滑行時機翼上下表面的壓強差答：（1）C919由上海飛往北京的平均速度為；（2）飛行4km需要消耗50L汽油（3）飛機在跑道上滑行時機翼上下表面的壓強差。7．（2023·甘肅蘭州·統(tǒng)考中考真題）一輛燃油汽車沿平直公路勻速行駛了108km，所用時間為1h，消耗汽油10kg，汽車在行駛過程中所受阻力恒為1380N（汽油的熱值）。求：（1）汽車行駛的速度；（2）牽引力的功率；（3）汽車發(fā)動機的效率。【答案】（1）108km/h；（2）4.14×104W；（3）32.4%【解析】解：（1）汽車行駛的速度（2）汽車沿平直公路勻速行駛，牽引力和阻力是平衡力，牽引力F=f=1380N牽引力的功率（3）牽引力做的功W=Pt=4.14×104W×3600s=1.4904×108J汽油完全燃燒放出的熱量Q=mq汽油=10kg×4.6×107J/kg=4.6×108J汽車發(fā)動機的效率答：（1）汽車行駛的速度是108km/h；（2）牽引力的功率是4.14×104W；（3）汽車發(fā)動機的效率是32.4%。四、填空題8．（2023·福建·統(tǒng)考中考真題）蒸米時，木桶中米內(nèi)能的增加是通過方式實現(xiàn)的，完全燃燒10kg的干木柴能釋放出J的熱量。（干木柴的熱值為1.2×107J/kg）【答案】熱傳遞1.2×108【解析】[1]蒸米時，米吸收熱量，內(nèi)能增加，是通過熱傳遞的方式增加內(nèi)能的。[2]由Q=mq可得，完全燃燒10kg的干木柴釋放的熱量為Q=mq=10kg×1.2×107J/kg=1.2×108J9．（2023·四川廣元·統(tǒng)考中考真題）某研學(xué)活動小組在實踐活動期間，粗略測量了一農(nóng)家柴火灶的熱效率。同學(xué)們在柴火灶的鐵鍋里倒入5kg水。蓋上鍋蓋，完全燃燒了1kg干木柴使水溫從升高到，水吸收的熱量為J，該柴火灶的熱效率為。[水的比熱容是），這種千木柴的熱值是]【答案】【解析】[1]5kg的水溫度從升高到吸收的熱量為[2]1kg的干木柴完全燃燒放出的熱量為該柴火灶的效率10．（2023·山東棗莊·統(tǒng)考中考真題）為全面推進“鄉(xiāng)村振興”工程，加快農(nóng)業(yè)農(nóng)村綠色發(fā)展，我市部分農(nóng)村地區(qū)已經(jīng)使用上了天然氣燒水煮飯。小明同學(xué)用他家的天然氣灶將質(zhì)量為2kg，初溫為20℃的水加熱到100℃，水吸收的熱量是3的天然氣，則此天然氣灶的熱效率為?！舅谋葻崛輈=4.2×103J/（kg·℃），天然氣的熱值q=7.0×107J/m3】【答案】6.72×10532%【解析】[1]由題意及比熱容公式可得，水吸收的熱量為3的天然氣完全燃燒所產(chǎn)生的熱量為Q總=qV=7×107J/m33=2.1×106J則熱效率為11．（2023·江蘇無錫·統(tǒng)考中考真題）如圖所示，在空氣壓縮引火儀的玻璃筒底部放一小團干燥的棉花，用力將活塞迅速下壓，棉花會立即燃燒，下壓過程中活塞對筒內(nèi)空氣，空氣的能增大，該能量轉(zhuǎn)化過程與汽油機的沖程相同?！敬鸢浮孔龉?nèi)壓縮【解析】[1][2]將活塞迅速下壓，活塞對壓縮引火儀內(nèi)的空氣做功，活塞的機械能轉(zhuǎn)化為空氣的內(nèi)能，空氣內(nèi)能增大，溫度升高，達到棉花的著火點而燃燒。[3]汽油機的壓縮沖程中，活塞壓縮汽油和空氣的混合物做功，活塞的機械能轉(zhuǎn)化為混合氣體的內(nèi)能，所以與該過程的能量轉(zhuǎn)化與汽油機的壓縮沖程相同。3的煤氣，水吸收的熱量是J，該燃氣熱水器燒水的效率是。[已知水的比熱容為，水的密度為，煤氣的熱值為]【答案】50%【解析】[1]水的質(zhì)量為水吸收的熱量是[2]煤氣完全燃燒放出的熱量為該燃氣熱水器燒水的效率是一、單選題1．（2023·黑龍江佳木斯·校聯(lián)考模擬預(yù)測）為了提高工作效率，機場工作人員經(jīng)常以電動平衡車（如圖甲所示）代步。某次工作人員騎著平衡車（其銘牌如圖乙所示）在水平地面上以額定功率且以最高速度勻速直線行駛了一段距離，行駛時平衡車受到的阻力為120N。此過程中，下列說法正確的是（）A．牽引力的大小為600NB．牽引力做功的功率為480WC．電動平衡車的重力為600ND．電動平衡車的效率為80%【答案】D【解析】A．由題意知，工作人員騎著平衡車在水平地面上以最高速度勻速直線運動時，平衡車處于平衡狀態(tài)，因此平衡車受到的牽引力與阻力是一對平衡力，故牽引力F=f=120N故A錯誤；B．牽引力做功的功率故B錯誤；C．電動平衡車的重力G=mg=10.3kg×10N/kg=103N故C錯誤；D．由題表可知，該平衡車的額定功率P總=600W，故該電動平街車的效率故D正確。故選D。2．（2023·湖北孝感·統(tǒng)考二模）如圖，太陽能汽車利用太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，儲存在車上的蓄電池內(nèi)，為汽車提供動力。下列說法正確的是（）A．太陽能汽車在行駛過程中不需要克服阻力做功B．蓄電池為汽車提供動力時，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能C．太陽能汽車不能將接收到的太陽能全部轉(zhuǎn)化為機械能D．太陽能汽車將太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，再將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能【答案】C【解析】A．太陽能電汽車在行駛過程需要克服空氣阻力以及其他阻力，故A錯誤；B．蓄電池為汽車提供動力時，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，然后電能再轉(zhuǎn)化為機械能，故B錯誤；C．由于在能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中存在能量的散失，所以太陽能汽車不能將接收到的太陽能全部轉(zhuǎn)化為機械能，故C正確；D．太陽能汽車將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，再將電能轉(zhuǎn)化為機械能，故D錯誤。故選C。3．（2023·江蘇泰州·校考一模）下列能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的情景中，屬于能量轉(zhuǎn)移的是（）A．燃料燃燒時發(fā)熱B．用熱水袋取暖C．鉆木取火D．電動機帶動水泵把地下水送到地面【答案】B【解析】A．燃料燃燒時，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，屬于能量的轉(zhuǎn)化，故A不符合題意；B．用熱水袋取暖，是熱傳遞過程，內(nèi)能從熱水袋轉(zhuǎn)移到其它物體向上，屬于能量的轉(zhuǎn)移，故B符合題意；C．鉆木取火，是克服摩擦做功，將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，屬于能量的轉(zhuǎn)化，故C不符合題意；D．電動機帶動水泵把地下水送到地面，電動機工作時將電能轉(zhuǎn)化為機械能，屬于能量的轉(zhuǎn)化，故D不符合題意。故選B。二、計算題3，已知水的比熱容4.2×103J/（kg?℃）。天然氣的熱值為7.0×107J/m3，試求：（1）此過程中，水吸收的熱量是多少？（2）該熱水器本次加熱的效率是多少？【答案】（1）8.4×106J；（2）60%【解析】解：（1）此過程中水吸收的熱量為（2）天然氣完全燃燒放出的熱量為該熱水器的加熱效率為答：（1）此過程中，水吸收的熱量為8.4×106J；（2）該熱水器本次加熱的效率是60%。5．（2023·江西新余·統(tǒng)考一模）如圖是我國第一款純電動疫苗接種車，疫苗車空車質(zhì)量為4t，車輪與水平地面接觸的總面積為，發(fā)動機的輸出功率為60kW不變。（取，汽油的熱值為）求：（1）疫苗車空車靜止在水平地面時，對地面的壓強；（2）疫苗車在水平路面勻速直線行駛時，受到的阻力為3000N，疫苗車的速度；（3）疫苗車以（2）中的速度在平直路面行駛46km，若換用效率為的汽油機提供動力，需要消耗汽油的質(zhì)量。【答案】（1）；（2）20m/s；（3）10kg【解析】解：（1）疫苗車空車的重力疫苗車空車靜止在水平地面時，對地面的壓力對水平地面的壓強（2）因為疫苗車在水平路面勻速直線行駛，所以疫苗車受到的牽引力、阻力是一對平衡力，大小相等，疫苗車受到的牽引力由可得疫苗車行駛速度（3）疫苗車勻速行駛做的有用功若換用效率為的汽油機提供動力，由可得汽油完全燃燒釋放的熱量由可得，需要完全燃燒汽油的質(zhì)量答：（1）疫苗車空車靜止在水平地面時，對地面的壓強為；（2）疫苗車在水平路面勻速直線行駛時，受到的阻力為3000N，疫苗車的速度為；（3）若換用效率為的汽油機提供動力，需要消耗汽油的質(zhì)量為10kg。6．（2023·廣東江門·江門市第二中學(xué)校考二模）某載重汽車發(fā)動機的效率為25%，其車重為8×104N，在平直的公路上以80km/h的速度勻速行駛，汽車受到的阻力為車重的0.09倍。（汽油的熱值為4.6×107J/kg）求：（1）汽車勻速行駛時的牽引力為多大？（2）汽車勻速行駛100km時牽引力做了多少功？（3）汽車勻速行駛100km消耗多少千克的汽油？（結(jié)果保留到小數(shù)點后一位）【答案】（1）7.2×103N；（2）7.2×108【解析】解：（1）車受到的阻力汽車在平直的公路上勻速行駛，則牽引力和阻力是一對平衡力，大小相等，所以（2）汽車勻速行駛時牽引力做的功（3）由可得，汽油完全燃燒釋放的熱量由可得，所需汽油的質(zhì)量答：（1）汽車勻速行駛時的牽引力為7.2×103N；（2）汽車勻速行駛時發(fā)動機的功率是1.6×105W；（3）汽車勻速行駛100km消耗62.61kg汽油。7．（2023·廣東揭陽·統(tǒng)考二模）如圖為世界上最大的卡車“別拉斯”，其車身長20米，寬度將近10米，高度則有8米，作為一臺在礦山進行工程運輸?shù)能囕v，該車裝配了兩個高性能的柴油發(fā)動機。安裝8條輪胎，車輛自身重量達到360噸，最高速度可達60km/h，請回答下列問題，g取10N/kg。（1）該車輛以最高速度行駛10min的距離是多少？2計算。當(dāng)該車輛空載時靜止在水平地面上，對地面的壓強為多少？（3）已知其勻速行駛時所受阻力為車重的0.1倍，空載時勻速行駛2km，效率按25%來計算，柴油的熱值為4×107J/kg，那么此過程中消耗柴油多少kg？【答案】（1）10km；（2）；（3）72kg【解析】解：（1）該車輛以最高速度行駛的距離為（2）在水平地面上，空載時卡車對地面的壓力受力面積卡車對地面的壓強為（3）卡車勻速行駛，牽引力和阻力是平衡力，牽引力牽引力做的功由可得，消耗的柴油完全燃燒釋放的熱量由可得，消耗柴油的質(zhì)量答：（1）該車輛以最高速度行駛10min的距離是10km；2計算。當(dāng)該車輛空載時靜止在水平地面上，對地面的壓強為；（3）已知其勻速行駛時所受阻力為車重的0.1倍，空載時勻速行駛2km，效率按25%來計算，柴油的熱值為4×107J/kg，那么此過程中消耗柴油72kg。8．（2023·遼寧鞍山·校聯(lián)考模擬預(yù)測）2022年北京冬奧會成功舉辦，帶動3億人踏上冰雪．如圖所示是一款雪地摩托，其凈重為。靜止時與地面接觸的總面積為2000cm2，當(dāng)其以最大功率36kW在水平雪地上勻速直線行駛時，最高速度可達108km/h。（1）雪地摩托靜止時對水平地面的壓強為多少？（2）當(dāng)該車以最大功率在水平雪地上用最高速度勻速直線行駛時，所受阻力為多少？（3）該車發(fā)動機為一款單缸4沖程汽油機，若其效率為24%，則該車以最大功率在水平雪地上用最高速度勻速直線行駛23min，需要多少千克汽油？（汽油的熱值為）【答案】（1）8×103【解析】解：（1）雪地摩托車對水平雪地的壓力雪地摩托與地面接觸的總面積雪地摩托靜止時對水平地面的壓強（2）雪地摩托最高速度雪地摩托的最大功率該車以最大速度在水平雪地上用最高速度勻速直線行駛，受到的阻力等于牽引力（3）行駛時間為雪地摩托所做的功汽油完全燃燒放出的熱量汽油的質(zhì)量答：（1）雪地摩托靜止時對水平地面的壓強為8×103Pa；（2）當(dāng)該車以最大功率在水平雪地上用最高速度勻速直線行駛時，所受阻力為1200N；（3）需要4.5千克汽油。三、填空題9．（2023·河北石家莊·?？既＃┍銛y燃料罐（圖）給戶外活動帶來了方便，罐內(nèi)填充液化的丁烷（C4H10），打開氣罐時液態(tài)丁烷先（填物態(tài)變化），點燃丁烷，丁烷完全燃燒的產(chǎn)物為。丁烷熱值為4.57×107J/kg，水的比熱容為4.2×103J/（kg·C），一罐120g的丁烷完全燃燒可以將kg水從20℃加熱到沸騰（結(jié)果保留一位小數(shù)）。【解析】[1]打開氣罐時，罐里的液體丁烷變成氣體噴出來，這發(fā)生的是汽化現(xiàn)象。[2]丁烷由碳、氫兩種元素組成，燃燒然燒產(chǎn)物為二氧化碳和水。[3]120g丁烷完全燃燒放出的熱量水從20℃到沸騰吸收的熱量，根據(jù)得10．（2023·廣東珠?！ぶ楹Ｊ凶锨G中學(xué)桃園校區(qū)?？既＃?022年6月5日10時44分，搭載著神舟十四號載人飛船的長征二號F火箭成功發(fā)射，火箭用液態(tài)氫作燃料，是因其較大；火箭起飛過程中，以發(fā)射塔為參照物，火箭是（選填“運動”或“靜止”）的；火箭上升的過程中機械能（選填“增大”“減小”或“不變”）?！敬鸢浮繜嶂颠\動增大【解析】[1]火箭起飛過程中，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為火箭的機械能，相同質(zhì)量的液態(tài)氫完全燃燒釋放的熱量多，所以火箭用液態(tài)氫作燃料，是因其熱值較大。[2]火箭發(fā)射過程中，火箭與發(fā)射塔之間的相對位置發(fā)生變化，因此火箭是運動的。[3]火箭起飛過程中，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為火箭的機械能，火箭上升的過程中機械能增大。11．（2023·江蘇·校聯(lián)考一模）如圖所示為一種人們設(shè)想中的永動機，它通過高處的水流沖擊葉片，葉片的轉(zhuǎn)動又帶動抽水機從低處將水抽到高處，從而循環(huán)工作，這種永動機（選填“能夠”或“不能”）永遠工作下去，因為在這一過程中會有一部分能轉(zhuǎn)化為能，而能量的總量保持不變。【答案】不能機械內(nèi)【解析】[1][2][3]他設(shè)想的機械裝置不可能實現(xiàn)，因為抽水機在此過程中，存在摩擦，有部分機械能會轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即機械能會逐漸減少，所以機械能總量不