專題49熱學與力學綜合計算題

2022年中考物理三輪復習冷熱門與必考點專題練(全國通用)專題49熱學與力學綜合計算題訓練(共10道題)轎車質(zhì)量（kg）1050車輪與地面接觸總面積（m2）0.15鄭州到通許的距離（km）108預設(shè)行車速度（km/h）90行駛lkm耗油量（g）50勻速行駛時受到的阻力（N）20001．（2021大慶）某汽車在水平地面上以25m/s的速度勻速行駛，行駛600s汽車發(fā)動機產(chǎn)生的牽引力所做的功為3×107J，消耗汽油1kg（假設(shè)汽油在發(fā)動機氣缸內(nèi)完全燃燒，汽油熱值取q＝5×107J/kg，g＝10N/kg）。針對這一過程，求：（1）汽車行駛的路程；（2）汽車受到的阻力；（3）汽車發(fā)動機的效率?！敬鸢浮浚?）汽車行駛的路程為1.5×104m；（2）汽車受到的阻力為2×103N；（3）汽車發(fā)動機的效率為60%?！窘馕觥浚?）根據(jù)速度公式v＝的變形公式s＝vt求出汽車行駛的路程；（2）根據(jù)汽車勻速行駛受到的阻力和牽引力是平衡力，根據(jù)公式W＝Fs的變形公式求出牽引力的大小即可得出汽車受到的阻力；（3）根據(jù)公式Q放＝mq求出汽油完全燃燒放出的熱量；根據(jù)效率的公式η＝×100%計算發(fā)動機的效率。解：（1）由v＝得，汽車行駛的路程為：s＝vt＝25m/s×600s＝1.5×104m；（2）因為汽車勻速直線行駛，所以受到的阻力和牽引力是平衡力，汽車受到的阻力為：f＝F＝＝＝2×103N；（3）1kg汽油完全燃燒放出的熱量為：Q放＝mq＝1kg×5×107J/kg＝5×107J；汽車發(fā)動機的效率為：η＝×100%＝×100%＝60%?！军c評】本題考查了速度公式、做功公式、燃燒放熱公式、效率公式的綜合應(yīng)用，關(guān)鍵是公式及其變形時的靈活運用。2.（2021黑牡雞朝鮮族）一輛汽車以72km/h的速度勻速行駛10min，消耗的汽油為1.2kg。汽車勻速行駛時受到的牽引力F=1.2×103N，汽油的熱值q=4.6×107J/kg。（1）汽車在這段時間做功是多少？（2）這段時間內(nèi)汽車的效率是多少？（百分號前保留一位小數(shù)）（3）簡要分析汽車效率低的原因（寫出兩條即可）?！敬鸢浮浚?）1.44×107J；（2）26.1%；（3）見解析【解析】（1）由題意可知v=72km/h=20m/st=10min=600s汽車運動的路程為汽車在這段時間做的功是W=Fs=1.2×103N×1.2×104m=1.44×107J（2）汽油完全燃燒放出的熱量Q=qm=4.6×107J/kg×1.2kg=5.52×107J這段時間內(nèi)汽車的效率 （3）汽車效率低的原因主要有：汽油不能完全燃燒，汽缸散失很多熱量，尾氣帶走許多熱量。3.（2021四川眉山）改革開放以來，我國人民的生活水平不斷提高，汽車已成為多數(shù)人的代步工具。某品牌國產(chǎn)汽車以的速度在平直公路上勻速行駛，消耗了汽油，汽車發(fā)動機功率為，已知：汽油的熱值為，汽油的密度為。求該汽車勻速行駛過程中：（1）消耗汽油的質(zhì)量；（2）發(fā)動機所做的功；（3）發(fā)動機的效率（百分號前保留整數(shù)）。【答案】（1）4.2kg；（2）6×107J；（3）31%【解析】（1）汽油的體積由密度公式得（2）汽車速度路程由速度公式得汽車發(fā)動機功率由功率公式得（3）燃料完全燃燒放出熱量發(fā)動機效率4.五一假期，小紅全家駕車從鄭州市到開封市通許縣游玩，出發(fā)前，愛學習的小紅收集了相關(guān)數(shù)據(jù)，整理成下表，請你根據(jù)表中數(shù)據(jù)完成相關(guān)計算．計算時需要的物理常量g取10N/kg，q汽油=4.6×107J/kg．（1）如果你仔細觀察的話，可以發(fā)現(xiàn)汽車的尾翼是____表面比較平，___表面的弧度大些。這和飛機的機翼是相反的。在汽車高速運動時，這種形狀的尾翼會產(chǎn)生一個向下的壓力，增加輪胎的抓地力，縮小剎車距離。該轎車靜止時（車上無人）對水平地面的壓強為_____Pa。（2）該轎車勻速行駛lkm牽引力所做的功是多少J？（3）鄭州到通許消耗的汽油在完全燃燒時放出的熱量是多少J？【答案】（1）上，下。7×104Pa（2）2×106J（3）2.484×108J【解析】（1）車的尾翼的形狀上面平直、下面凸起，車高速行駛時帶動空氣流動，車的上方空氣流速慢、壓強大，車的下方空氣流速快、壓強小。這種形狀的尾翼會產(chǎn)生一個向下的壓力，增加輪胎的抓地力，縮小剎車距離。轎車對地面的壓力F=G=mg=1050kg×10N/kg=1.05×104NS=0.15m2該轎車靜止時對水平地面的壓強為P=F/S=1.05×104N/0.15m2=7×104Pa（2）該轎車勻速行駛時，牽引力F等于其受到的阻力f，即F=f=2000N路程s=lkm=l000m根據(jù)功的計算公式W=Fs得轎車勻速行駛lkm牽引力所做的功為W=Fs=2000N×l000m=2×106J（3）由于行駛lkm耗油量為50g，鄭州到通許的距離為108km，則鄭州到通許消耗的汽油質(zhì)量為m汽油=108×50g=5.4×103g=5.4kgq汽油=4.6×107J/kg根據(jù)Q=mq得到全程消耗的汽油在完全燃燒時放出的熱量為Q=m汽油q汽油=5.4kg×4.6×107J/kg=2.484×108J5.一輛汽車以恒定的功率在平直的公路上做直線運動，其圖象如圖所示，在第10s時速度達到，通過的路程為120m。求：在內(nèi)汽車的平均速度；設(shè)汽車在行駛過程中所受阻力不變，大小為那么在內(nèi)汽車發(fā)動機產(chǎn)生的牽引力所做的功是多少焦耳？若發(fā)動機的轉(zhuǎn)化效率為，則內(nèi)燃燒了多少千克汽油？已知汽油的熱值大約為。【答案】（1）12m/s；（2）8×105；（3）0.02【解題過程】（1）汽車在0~10s內(nèi)的平均速度：；（2）由圖像可知，10~20s汽車做勻速直線運動，所受的牽引力和阻力是平衡力，∴汽車所受的牽引力：，汽車運動時間：，汽車在10~20s內(nèi)運動的路程：，汽車牽引力做的功：；（3）汽油完全燃燒放出的熱量：，需要燃燒汽油的質(zhì)量：．6.當今太陽能熱水器已經(jīng)在廣安城鄉(xiāng)用得非常普遍了，如圖所示。已知某太陽能熱水器在冬季有效日照時段里，能將8℃、100L水加熱到38℃。請解答：在此過程中，水吸收了多少熱量？[水的比熱容為4.2×103J/（kg℃），水的密度為1.0×103kg/m3]【答案】1.26×107J【解析】太陽能熱水器中水的體積V=100L=100dm3=0.1m3，由ρ=m/v可得，水的質(zhì)量m=ρV=1.0×103kg/m3×0.1m3=100kg在此過程中，水吸收的熱量Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg?℃）×100kg×（38℃﹣8℃）=1.26×107J。7.某一型號的汽車質(zhì)量為5×103kg，輪胎與地面接觸面積為4×250cm2，在一段平直公路上用0.5小時勻速行駛了54km，車受到的阻力為車重的0.1倍．求：（1）該汽車的行駛速度；（2）該汽車對地面的壓強；（3）該汽車牽引力所做的功；（4）已知這一過程消耗燃油1.5×10﹣2m3，求汽車發(fā)動機在這一過程中消耗的總能量及該汽車的效率．（假設(shè)燃油完全燃燒，燃油密度ρ為0.8×103kg/m3，燃油熱值q為4.5×107J/kg，g取10N/kg）【答案】（1）108km/h；（2）5×105Pa；（3）2.7×108J；（4）50%．【解析】（1）汽車的行駛速度：v=s/t=54km/0.5h=108km/h．（2）F=G=mg=5×103kg×10N/kg=5×104N，S=4×250cm2=1000cm2=0.1m2，該汽車對地面的壓強：P=F/S=5×104N/0.1m2=5×105Pa．（3）f=0.1G=0.1×5×104N=5×103N，s=54km=5.4×104m，因為勻速行駛，所以F=f=5×103N，該汽車牽引力所做的功W=Fs=5×103N×5.4×104m=2.7×108J，（4）由ρ=m/V可得，燃油的質(zhì)量m=ρV=0.8×103kg/m3×1.5×10﹣2m3=12kg，這一過程中消耗的總能量Q=mq=12kg×4.5×107J/kg=5.4×108J，該汽車的效率η=W/Q×100%=2.7×108J/5.4×108J×100%=50%．轎車質(zhì)量（kg）1050車輪與地面接觸總面積（m2）0.15宿遷到徐州距離（km）108預設(shè)行車速度（km/h）90行駛lkm耗油量（g）50勻速行駛時受到的阻力（N）20008.五一假期，小明全家駕車從宿遷到徐州游玩，出發(fā)前，愛學習的小明收集了相關(guān)數(shù)據(jù)，整理成下表，請你根據(jù)表中數(shù)據(jù)完成相關(guān)計算．（1）轎車靜止時對水平地面的壓強（g取10N/kg）；（2）全程行車所需的時間；（3）勻速行駛lkm牽引力所做的功；（4）全程消耗的汽油在完全燃燒時放出的熱量（q汽油=4.6×107/kg）．【答案】（1）7×104Pa（2）1.2h（3）2×106J（3）2.484×108J【解析】（1）根據(jù)公式p=F/S計算轎車對地面的壓強，其中F=G=mg；（2）根據(jù)t=s/v計算出行駛所用的時間；（3）根據(jù)二力平衡條件，若勻速行駛則F=f，根據(jù)W=Fs計算出功的大?。唬?）根據(jù)公式Q=mq計算出燃油燃燒放出的熱量．9．我市正在爭創(chuàng)全國文明城市，各單位都加大了“創(chuàng)城”工作的力度。為了凈化市區(qū)空氣，環(huán)衛(wèi)工人每天清晨都駕駛灑水車對市區(qū)道路灑水（如圖）．下表是某灑水車的相關(guān)數(shù)據(jù)。已知水的密度為1.0×103kg/m3，汽油的燃燒值為4.6×107J/kg，g取10N/kg．請根據(jù)題意回答下列問題：空車質(zhì)量水罐容積裝滿水時車輪與地面的總接觸面積額定功率5t4m30.6m2120kW（1）若該灑水車的發(fā)動機是汽油發(fā)動機，發(fā)動機工作時哪個沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能？燃燒0.5kg汽油能產(chǎn)生多少熱量？（2）該灑水車裝滿水時對地面的壓強為多少？（3）若水罐內(nèi)有一漂浮的物體浸沒在水中的體積為1.0×10﹣3m3，則該物體受到的浮力為多大？（4）該灑水車在水平路面上以額定功率勻速行駛5000m用時10min，試計算此過程汽車所受到的阻力大小?！敬鸢浮浚?）發(fā)動機工作時做功沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；燃燒0.5kg汽油能產(chǎn)生2.3×107J熱量；（2）該灑水車裝滿水時對地面的壓強為1.5×105Pa；（3）則該物體受到的浮力為10N；（4）此過程汽車所受到的阻力大小為1.44×104N?！窘馕觥浚?）汽油機的一個工作循環(huán)包括：吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程；做功沖程是高溫高壓的燃氣對活塞做功完成的，是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的過程。燃燒0.5kg汽油產(chǎn)生的熱量：Q=m汽油q=0.5kg×4.6×107J/kg=2.3×107J；（2）由ρ=可知，裝滿水的質(zhì)量：m=ρV=1.0×103kg/m3×4m3=4×103kg，汽車和水的總重：G總=G車+G水=（m車+m水）g=（5×103kg+4×103kg）×10N/kg=9×104N；該灑水車裝滿水時對地面的壓力：F=G總=9×104N；該灑水車裝滿水時對地面的壓強：p===1.5×105Pa；（3）該物體受到的浮力：F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.0×10﹣3m3=10N；（4）灑水車行駛5000m用時10min，則行駛速度：v===m/s，由P===Fv可得牽引力：F===1.44×104N，因為灑水車勻速行駛，所以受到的阻力：f=F=1.44×104N。10.小天收集了一些數(shù)據(jù)填在下表中。如果該車滿載貨物后在平直的公路上勻速行駛100m，貨車受到的阻力是車重的1/10．那么在此過程中：（g取10Nkg）（1）該貨車車牽引力是多少？牽引力所做的功是多少？（2）燃油完全燃燒放出的熱量是多少？（3）該貨車發(fā)動機的效率是多少？品牌型號東風xx外型尺寸5×1.9×23（m）變速箱A85空車質(zhì)量1.5噸最高車速120km/h滿載時載貨量2.5噸空載百公里油耗12L燃油密度0.8×103kg/m3滿載百公里油耗20L燃油熱值5×107J/kg【答案】（1）4×103N；4×105J；（2）8×105J；（3）50%?！窘馕觥浚?）滿載貨物時貨車的總質(zhì)量：m=m車+m貨=1.5t+2.5t=4t=4×103kg，貨車的總重力：G=mg=4×103kg×10N/kg=4×104N，由題意知，貨車受到的阻力：f=G/10=4×104N/10=4×103N，因為該車滿載貨物后在平直的公路上勻速行駛，所以，根據(jù)二力平衡條件