人教版物理九年級(jí)第十四章內(nèi)能的應(yīng)用綜合復(fù)習(xí)教案

/第十四章內(nèi)能的應(yīng)用【知識(shí)點(diǎn)一】：根底知識(shí)穩(wěn)固1、關(guān)于熱值的概念,以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是〔〕A．任何物體都有熱值 B．燃料燃燒時(shí)才有熱值C．燃料的熱值與燃料是否完全燃燒無(wú)關(guān) D．燃燒時(shí)放出熱量多的燃料熱值大【答案】：C2、關(guān)于熱機(jī)的效率,下述正確的選項(xiàng)是〔〕A．熱機(jī)的效率有可能等于1 B．熱機(jī)的效率一定小于1C．熱機(jī)的效率越高,其損失的能量越多 D．熱機(jī)的效率越高,對(duì)環(huán)境的影響越大【答案】：B3、火箭采用液態(tài)氫做燃料,火箭點(diǎn)火后,高溫高壓的燃?xì)庋杆倥蛎浵蛲鈬姵?燃?xì)獾臏囟认陆?火箭那么獲得推力快速上升,并到達(dá)一定的速度。以下關(guān)于火箭的說(shuō)法中不正確的選項(xiàng)是〔〕A.無(wú)論如何改良,火箭的熱機(jī)效率也不可能到達(dá)100%B.采用液態(tài)氫做燃料,污染較小C.采用液態(tài)氫做燃料,是因?yàn)闅錃獾臒嶂岛艽驞.燃?xì)獾膬?nèi)能全部轉(zhuǎn)化為箭身的機(jī)械能【答案】：D【知識(shí)點(diǎn)二】：熱平衡問(wèn)題1、將質(zhì)量為75.4kg、溫度為45℃的熱水與溫度為10℃的冷水混合,假設(shè)混合后水的溫度為32℃。不計(jì)熱損失,求需冷水的質(zhì)量?！敬鸢浮浚?、一大杯冷水的溫度為t1,一小杯熱水的溫度為t2,將他們混合后的溫度為t。那么,以下四個(gè)關(guān)系中,哪個(gè)是正確的？〔〕A. B. C. D.【答案】：【知識(shí)點(diǎn)三】：熱機(jī)效率1、某中學(xué)為學(xué)生供給開(kāi)水用鍋爐將200kg水從25℃加熱到100℃,燃燒了6kg的無(wú)煙煤。試求：〔1〕鍋爐內(nèi)的200kg水吸收的熱量是多少J？〔2〕6kg的無(wú)煙煤完全燃燒放出的熱量是多少J？〔無(wú)煙煤的熱值q=3.4×107J/kg〕〔3〕此鍋爐的效率是多少【答案】：2、把質(zhì)量為20kg、溫度為25℃的水加熱到60℃,需要多少熱量？假設(shè)用熱值為4.2×107J/kg的液化石油氣作燃料,且液化石油氣完全燃燒放出的熱量有70％被水吸收,問(wèn)需要完全燃燒多少kg的液化石油氣？【答案】：3、某中學(xué)鍋爐房每天要將3t水從20℃加熱到100℃。問(wèn)：(1)這些水要吸收熱量為多少？(2)"西氣東輸"實(shí)現(xiàn)后,可用天然氣作為燃料來(lái)燒水,設(shè)天然氣完全燃燒釋放熱量的75%被水吸收,學(xué)校每天因燒水要消耗天然氣的體積是多少m3？〔天然氣的熱值q=8.4×107J/m3〕【答案】：【知識(shí)點(diǎn)四】汽車(chē)的熱效率1．一輛汽車(chē),發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率是29.4kW,熱機(jī)效率為20％,它帶有16kg汽油,如果車(chē)速60km/h,它能行駛多遠(yuǎn)？〔汽油的熱值為4.6×107J/kg〕【答案】：2、一輛汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率為66150w,每小時(shí)耗柴油14kg,計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)的效率．〔柴油的燃燒值為4.3×107J/kg〕【答案】：3、提高熱機(jī)效率是“節(jié)能減排〞的一個(gè)重要途徑．如果汽油機(jī)的效率從η1=30%提高到η2=36%,那么一輛轎車(chē)在汽油機(jī)效率為30%時(shí),消耗一定質(zhì)量汽油,能夠在平直道路上勻速行駛10km；當(dāng)效率變?yōu)?6%后,在相同道路情況下,以相同速度勻速行駛,并消耗相同質(zhì)量汽油的情況下,能夠行駛多少千米？【答案】：根據(jù)題意得：η1=,那么W1=Qη1

?F×10km=mq×30%,①η2=,那么W2=Qη2?FS2=mq×36%,②由于①式和②式中的F、m、q都相同,所以用②÷①可得：=,解得：S2=12km．4、“五·一〞期間,爸爸開(kāi)車(chē)帶著李兵從綿陽(yáng)市區(qū)出發(fā)參觀“樂(lè)山大佛〞景點(diǎn),汽車(chē)(包括車(chē)上的人和物品)質(zhì)量為1.8×103kg,車(chē)輪與地面的總接觸面積為0.09m2,當(dāng)汽車(chē)以90km/h的速度在平直路面上勻速行駛時(shí),汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)牽引力為1000N,效率為30％,汽油的熱值為46×107〔1〕汽車(chē)靜止時(shí)對(duì)路面的壓強(qiáng)；〔2〕汽車(chē)以90km/h的速度勻速行駛時(shí),牽引力的功率；〔3〕假設(shè)汽車(chē)按照這種方式行駛,這次旅行全程往返250km,牽引力做的功是多少？李兵應(yīng)該提醒爸爸至少要加汽油多少kg？【答案】：〔1〕汽車(chē)靜止時(shí)對(duì)地面的壓力為F=G=mg=1.8×103kg×10N／kg=1.8×104N,汽車(chē)靜止時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)為2×105Pa〔2〕汽車(chē)以90km/h的速度勻速行駛時(shí),牽引力的功率P=Fv=1000N×25m/s=2.5×104W?！?〕全程往返約250km牽引力所做的功W=Fs=1000N×2.5×105m=2.5×108由得,全程往返約250km需要汽油的質(zhì)量為：【知識(shí)點(diǎn)五】：太陽(yáng)能的熱效率1、簡(jiǎn)易太陽(yáng)能熱水器的受光面積1.4m2

,內(nèi)裝80kg水,太陽(yáng)每分鐘輻射到1m2面積上的熱量是8×104J,如果60％的熱量被水吸收,問(wèn):20℃的水曬3h后水溫升高到多少攝氏度？〔水的比熱容是4.2×103J/(kg·℃)〕【答案】：2、隨著低碳理念的普及,學(xué)?？萍夹〗M的同學(xué)擬設(shè)計(jì)一種以太陽(yáng)能電池驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)．通過(guò)查閱資料得知：四川地區(qū)太陽(yáng)光垂直照射時(shí),每平方米太陽(yáng)能電池板最大可提供150W的電功率．?dāng)M設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能汽車(chē)質(zhì)量是500kg,它在平直路面上最快每秒可行駛15m,行駛過(guò)程中所受的平均阻力是車(chē)重的0.02倍．該汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)能夠?qū)?0%的電功率轉(zhuǎn)化為牽引汽車(chē)前進(jìn)的機(jī)械功率．假設(shè)該車(chē)在平直路面上以最高速度行駛,試通過(guò)計(jì)算答復(fù)以下問(wèn)題〔g取10N/kg〕：〔1〕驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供的推力是多少牛？〔2〕驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供的機(jī)械功率是多少瓦？〔3〕該車(chē)的太陽(yáng)能電池板面積約為多大？〔計(jì)算結(jié)果小數(shù)點(diǎn)后保存一位數(shù)字〕【答案】：〔1〕驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供的推力F=f=0.02G=0.02mg=0.02×500kg×10N/kg=100N．〔2〕驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供的機(jī)械功率是P=Fv=100N×15m/s=1500W．〔3〕電功率轉(zhuǎn)化率η===90%,所以該車(chē)的太陽(yáng)能電池板面積約為S≈11.1m2．【知識(shí)點(diǎn)六】：內(nèi)燃機(jī)的實(shí)際應(yīng)用1、如以下圖所示為四缸發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理：內(nèi)燃機(jī)通過(guò)連桿把四個(gè)汽缸的活塞連在一根曲軸上,并使各汽缸的做功過(guò)程錯(cuò)開(kāi),在飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的每半周里,都有一個(gè)汽缸在做功,其他三個(gè)汽缸分別在做吸氣、壓縮和排氣工作。

〔1〕有一臺(tái)四缸發(fā)動(dòng)機(jī),其主要技術(shù)指標(biāo)如左表所示。其中排量等于四個(gè)汽缸工作容積的總和,汽缸工作容積指活塞從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所掃過(guò)的容積,又稱(chēng)單缸排量,它取決于活塞的面積和活塞上下運(yùn)動(dòng)的距離〔既沖程長(zhǎng)〕。轉(zhuǎn)速表示每分鐘曲軸或飛輪所轉(zhuǎn)的周數(shù)。

①該發(fā)動(dòng)機(jī)在1s內(nèi)做功

J,單缸排量V=

L。

②在每個(gè)做功沖程里,發(fā)動(dòng)機(jī)做功W=

J。

〔2〕在做功沖程里,燃?xì)鈱?duì)活塞所做的功可表示為W="p"V,式中p表示燃?xì)鈱?duì)活塞的壓強(qiáng),那么p=

Pa。

〔3〕右圖為發(fā)動(dòng)機(jī)在做功沖程中的示意圖。下面給出了公式W="p"V的證明,請(qǐng)將推導(dǎo)過(guò)程補(bǔ)充完整〔要求各表達(dá)式均用S、l或p表示〕：

設(shè)活塞的面積為S,沖程長(zhǎng)為l,燃?xì)鈱?duì)活塞的壓強(qiáng)為p,那么燃?xì)鈱?duì)活塞的壓力F=

,燃?xì)鈱?duì)活塞所做的功W=

,又根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)可知發(fā)動(dòng)機(jī)的單缸排量V="S"l,故W="p"V?！敬鸢浮浚骸?〕①1.2×105J、0.5、②600、〔2〕1.2×106、〔3〕pS、pSl試題分析：由題意可知發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為1.2×106W,1s內(nèi)做的功為1.2×106J。發(fā)動(dòng)機(jī)四缸排量為2L,單缸的排量為0.5L。它的轉(zhuǎn)速為6000r/min,每秒轉(zhuǎn)100圈,由于發(fā)動(dòng)機(jī)有四缸,每半圈做一次功,每秒內(nèi)做功200次,那么一個(gè)做功沖程做的功為600J。根據(jù)汽缸一次做功及單缸的容積代入W="p"V中,。

公式W="p"V的推導(dǎo)過(guò)程：

燃?xì)鈱?duì)活塞的壓力

燃?xì)鈱?duì)活塞所做的功2、某單缸四沖程汽油機(jī)的氣缸活塞面積為30cm2,一個(gè)沖程活塞在氣缸中移動(dòng)的距離是50mm,滿(mǎn)負(fù)荷工作時(shí)做功沖程燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)為9.0×lO5Pa,飛輪lmin轉(zhuǎn)動(dòng)1800周,當(dāng)汽油機(jī)滿(mǎn)負(fù)荷工作時(shí)〔不計(jì)摩擦〕,假設(shè)1min消耗汽油0.01L．汽油的密度ρ=0.8×103kg/m3；汽油的熱值為4.6×l07J/kg．求：〔1〕做功沖程中燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓力；〔2〕一個(gè)做功沖程中燃?xì)鈱?duì)活塞做的功；〔3〕汽油機(jī)的功率．〔4〕該汽油機(jī)的效率．【答案】：3、AMP型柴油機(jī)汽缸直徑為90mm,活塞沖程是100mm,做功沖程中燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)為69.3N/cm2。

(l)求做功沖程中燃?xì)馑龅墓Γ?/p>

如果曲軸每分鐘轉(zhuǎn)2019圈,求此柴油機(jī)的功率【答案】：【知識(shí)點(diǎn)七】：提升訓(xùn)練1、從2019年開(kāi)始,我國(guó)就參與了國(guó)際科研合作工程?國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆聯(lián)合實(shí)施協(xié)定?,研究可控核聚變技術(shù)。該技術(shù)可用氫的同位素氘和氚聚合發(fā)生核聚變釋放能量,并不會(huì)產(chǎn)生放射性污染,如圖甲所示。而氘可以從海水中提取,從1L的海水中提取的氘參與核聚變反響放出的能量相當(dāng)于300L優(yōu)質(zhì)汽油完全燃燒放出的熱量。假設(shè)這些核能用來(lái)發(fā)電的效率可以到達(dá)50%,所產(chǎn)生的電能可供如圖乙所示的電力機(jī)車(chē)牽引功率為4800kW的“和諧號(hào)〞電力動(dòng)車(chē)組以252km/h的運(yùn)營(yíng)速度勻速行駛多少km？〔計(jì)算結(jié)果保存一位小數(shù)〕〔汽油密度：0.71×103kg/m3；汽油熱值：4.6×107J/kg〕【答案】：先計(jì)算出300L優(yōu)質(zhì)汽油完全燃燒放出的熱量,再計(jì)算出其轉(zhuǎn)化的電能,電能和電力機(jī)車(chē)牽引功率可計(jì)算出行駛時(shí)間,最后根據(jù)公式s=vt計(jì)算出行駛路程。由由ρ=m／V可得汽油質(zhì)量：m汽油=ρ汽油V汽油=0.71×103kg/m3×300×10-3m3=213kg,汽油完全燃燒放出熱量：Q=qm汽油=4.6×107J/kg×213kg=9.798×109J,產(chǎn)生的電能：W=50%Q由P=W/t可得產(chǎn)生的電能可供動(dòng)車(chē)組行駛時(shí)間：t=W/P=4.899×109J/4.8×106W≈1020.6s,動(dòng)車(chē)組行駛速度：v=252km/h=70m/s,由v=s／t可得,動(dòng)車(chē)組行駛路程：s=vt=70m/s×1020.6s=71442m≈71.4km。2、肥胖是人類(lèi)健康的大敵,跳繩是減肥的方法之一。某人的質(zhì)量為80kg,跳起時(shí)重心升高的平均高度約為5厘米。在晨練中,他在10分鐘內(nèi)跳了800次,〔每千克脂肪提供的能量是J,可用表示,g=10N/kg〕請(qǐng)問(wèn)在10分鐘時(shí)間內(nèi)：〔1〕人克服重力所做的功是多少？〔2〕人克服重力做功的平均功率是多少？〔3〕假設(shè)人克服重力做功而消耗的能量只由脂肪提供,在理論上可以消耗多少脂肪？【答案】：7、解析：〔1〕人的重力：G=mg=80kg×10N/kg=800N,人克服重力做的總功：W=nGh=800×800N×0.05m=32019J?！?〕人做功的平均功率：P==≈53.3W?！?〕由題知,人克服重力做功而消耗的能量只由脂肪提供,即：Q=W=32019J,理論上消耗脂肪質(zhì)量：m===0.002kg．3、近年來(lái),我國(guó)局部省份開(kāi)始推廣使用乙醇汽油,乙醇汽油是由10%體積的乙醇與90%體積的汽油混合而成．乙醇的熱值為2.4×107J/L,汽油的熱值為3.3×107J/L．設(shè)混合后總體積不變,請(qǐng)計(jì)算乙醇汽油的熱值為多少？〔解答要求：寫(xiě)出依據(jù)的主要公式,有數(shù)據(jù)代入,答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位〕【答案】：4、液化石油氣,〔Liquefied

Petroleum

Gas,簡(jiǎn)稱(chēng)LPG〕,石油產(chǎn)品之一,為無(wú)色氣體或黃棕色油狀液體,是丙烷和丁烷的混合物,通常伴有少量的丙烯和丁烯。一種強(qiáng)烈的氣味劑乙硫醇被參加液化石油氣,這樣石油氣的泄漏會(huì)很容易被覺(jué)察。液化石油氣主要用作石油化工原料,用于烴類(lèi)裂解制乙烯或蒸氣轉(zhuǎn)化制合成氣,可作為工業(yè)、民用、內(nèi)燃機(jī)燃料。液化石油氣在1910年由沃爾特·史內(nèi)林博士首次生產(chǎn)出來(lái),1912年出