初中物理热传递改变物体内能计算题

人类的祖先钻木取火，为人类文明揭开了新的一页．钻木取火的一种方法是将削尖的木棒伸到木板的洞里，用力压住木棒来回拉动钻弓．木棒在木板的洞里转动时，板与棒互相摩擦，机械能转化为内能，而热集中在洞内，不易散发，提高了木棒尖端的温度，当达到约260℃时木棒便开始燃烧．因木头是热的不良导体，故受热厚度很薄，木棒受热部分的质量只有0.25克．巳知：来回拉一次钻弓需1.0秒，钻弓长为s=0.25米，人拉钻弓的力为16牛顿，木头比热容c=2×10³焦／(千克·℃)，室温为20℃，问：
（1）人来回拉一次钻弓克服摩擦力所做的功为多少?
（2）人克服摩擦力做功使机械能转化为内能，若其中有25％被木棒尖端吸收，则1秒内可使木棒尖端温度提高多少℃?
（3）请你估算用多长时间才能使木棒燃烧起来?

五一假期，小明全家驾车从高淳到南京游玩，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．

轿车质量（kg）	1050
车轮与地面接触总面积（m^2）	0.15
高淳到南京距离（km）	100
预设行车速度（km/h）	90
行驶l km耗油量（g）	50
匀速行驶时受到的阻力（N）	2000

（1）匀速行驶lkm牵引力所做的功．
（2）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）．

沼气是当前已开发和使用的一种新型能源。通过将农村大量的秸秆、人畜粪便等发酵来获取沼气，利用沼气来烧水做饭、点灯照明．沼气的主要成分为甲烷，它燃烧后的产物是二氧化碳和水，对环境无污染．图所示是一农户沼气池及使用沼气的示意图．[水的比热容为4.2×10³ J／（kg·℃），沼气的热值约为1.9×10⁷ J／m³]

（1）沼气是         （选填“可再生”或“不可再生”）能源。
（2）若沼气灶前的沼气压强至少为0.5 kPa时，沼气灶能正常工作．根据图中压力表（实质上是一个U形管压强计，里面装有染成红色的水）的示数，通过计算说明，该农户此时，能否使用这个沼气池中的沼气来正常烧火做饭?
（3）若沼气灶正常工作时，将一壶质量为2.5kg、温度为20 ℃的水烧开，需要消耗沼气0.13 m³．试估算沼气灶烧水的效率．
（4）推广使用沼气对新农村建设有什么好处?（写出一条即可）

太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一．某品牌太阳能热水器每小时平均接收4.2×10⁶J的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为100kg、初温为20℃的水温度升高到40℃．求：
(1)热水器中的水吸收的热量Q；[水的比热容C=4.2×10³J/(kg．℃)]
(2)热水器5小时内接收到的太阳能E；
(3)热水器的效率η；
(4)若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧多少千克煤气？（煤气的热值q=4.2×10⁷J/kg，假设煤气燃烧放出的热量全部被水吸收）

发动机是汽车的核心部件，发动机的质量决定了整车的性能与品质，现代汽车主要分汽油与柴油两类发动机，其中汽油发动机提供动力的是内燃机的气缸。某台以汽油为燃料的汽车，发动机内有四个气缸，其相关数据如下表所示：

1min内完成的 工作循环	2600次	93''汽油	气缸内汽油和空气的混合密度	1.35Kg/m^3
排气量	1.8L	热值	4.6×10^7(J/Kg)
发动机最大功率	75KW	空燃比	14:1

 
（1）汽车以100Km/h的速度匀速运动时发动机的输出功率最大，则1min内有用功       J。
（2）汽车内燃机一个工作循环包括四个冲程，一个气缸正常工作四个冲程的顺序是                  （对甲、乙、丙、丁重新排序），图所示的       冲程内燃机给汽车提供动力。

（3）汽车的排气量是指发动机气缸的工作容积，汽车排气量越大，功率越大。空燃比指汽缸内空气和燃油的质量比。当汽车以100Km/h的速度匀速行驶时，根据表中数据求汽车发动机的效率。
（计算结果保留一位小数）

随着经济水平的不断提高，小汽车越来越多地走进了我市普通家庭。下表为小军家小汽车的相关数据：

总质量：1600kg	额定功率：100kW
车轮与地面的总接触面积：8.0×10^-2m^2	水箱容量：5L

（1）汽车发动机是汽油机，从能源可否再生角度来看，汽油是            能源；发动机工作时，____________冲程将内能转化为机械能。
（2）汽车上的散热器用水作为冷却剂，这是利用了水的             较大的性质。
（3）该车静止在水平地面上时，对地面的压强为            Pa。（g=10N/kg）
（4）假若该车在水平路面上以40 kW的功率匀速行驶11.5min，消耗汽油1.5 kg，求小汽车发动机的效率。（q_汽油=4.6×10⁷Jkg）

在南极考察中使用的“雪龙号”破冰船自重10250t，针对不同的破冰层有不同的破冰方法。其中一种破冰方法是：接触冰面前，船全速航行，船体大部分冲上冰面，就可以把冰面压碎。它的发动机额定功率为1.2×10⁴KW排水体积为900m³。
（1）当破冰船撞击厚的冰层时，相对于冰层，破冰船是_________的。船的_______能减小，转化为冰的______能
（2）空载时，破冰船所受的浮力是多少？
（3）若破冰船以额定功率在海面上以36Km/h的速度匀速前进了20Km，破冰船的阻力是多少？所做的功是多少？

我国自行生产的混合动力汽车已经服务于生活，混合动力汽车由一台内燃机和一台电机组成，这台电机既可以充当电动机驱动汽车，又可以充当发电机给蓄电池充电．混合动力汽车启动时，内燃机并不工作，蓄电池通过电机向车轮输送能量；当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启动，向车轮输送能量，并通过电机给蓄电池充电．（1）内燃机工作时，是燃油燃烧时释放出的_  __能转化为_  __能。
（2）电机充当发电机时，它是利用什么原理发电的（    ）
A．磁场对电流的作用； B．电流周围存在磁场；C．电磁感应现象
（3）某种型号的混合动力汽车，所用的镍氢蓄电池组的部分参数如下表所示．

输出电压/V	300
额定功率/kW	30
最大容量/kW·h	30
质量/kg	320

汽车上的电机（充当电动机）的额定功率应该   __（大于/等于/小于）30kW．简单说明你判断的理由。_  __
（4）测试人员驾驶该车在平直公路上匀速直线行驶0.5h，观察仪表盘，发现这段时间内汽车消耗燃油5kg，车速为50km/h，蓄电池组储存的电能由最大值的80%增加到最大值．燃油的热值为4.6×10⁷J/kg．汽车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图所示。

①完全燃烧燃油5kg，放出_  __ J的热量。
②发动机的牵引力为  __，牵引力做功为  __J。
③试计算这种汽车内燃机中燃油的能量转化效率_  __

李老师的家离学校大约10km，为了便于上下班，他购买了一部轻便摩托车来代步，使用的燃料为93#汽油。根据表提供的数据，请回答：
（1）如果李老师上班时骑车的平均速度为36km/h，试根据表中所提供的有关信息，为李老师计算一下，他骑车从家到学校至少需花多少油费?

轻便摩托车	93#汽油
燃料	汽油	密度	0.7×10^3kg／m^3
油箱容量	7L	热值	4.5×10^7J／kg
功率	6kW	价格	4.90元／L

（2）小洪同学学过物理以后，给李老师建议：在上述条件不变的情况下，采用加快车速缩短时间的办法，就一定可以省油费。请你根据自己掌握的知识，分析说明这种方法是否可行。

利用太阳能电池在太阳光照射下发电叫光伏发电。安阳市启动了“光伏工程”示范项目，在某中学的教学楼顶安装了总功率为20kW的光伏发电系统。
（1）光伏发电系统发电时，_____能转化为_____能。
（2）一天的有效光照时间按8h计算，该光伏发电系统一天共发电多少千瓦时？
（3）该光伏发电系统一天的发电量，如果由热电转换效率为30％的热电厂来完成，需要燃烧多少千克煤？（煤的热值q_煤＝3.0×10⁷J / kg )
（4）请写出一条光伏发电的优点。

为节约能源，某型号汽车在关闭发动机后，通过小型发电机将减速运动过程的部分动能转化为电能储存在蓄电池中。表中所示是该型号汽车的部分技术参数，其中，耗油量是指汽车正常行驶100km消耗燃油的体积。（燃油的密度ρ=0.7×10³kg/m³，热值q=4．6×10⁷J/kg）

××型汽车
总质量（kg）	1200
储能效率（%）	60
耗油量（L/100km）	10

 （1）发电机的工作原理是              。发电过程中，动能除了转化为电能外，由于      线圈有电阻，还有部分能量转化为      能。
（2）据表中信息，求汽车正常行驶100km消耗燃油的质量和完全燃烧这些燃油产生的热      量。
（3）若汽车沿平直公路在800N的牵引力作用下，以25m/s的速度匀速行驶1000m，求此      过程中，汽车牵引力做的功和牵引力的功率。

随着人们生活水平的不断提高，各种小汽车已经走进我们的家庭．仔细观察和思考，可以发现小汽车的一些设计和使用过程中的许多现象都与物理知识有关，请你用学过的物理知识解答下面的问题：                              
（1）汽车发动机工作时，缸体的温度很高，为确保发动机正常工作，需对缸体进行冷却．汽车发动机常用水作为冷却剂，这主要利用了水的  ______的特性．若汽车的水箱中装有10kg水，当水温升高50℃时吸收的热量是  ______ J（ c_水=4.2×10³J/（kg·^oC））

（2）“五·一”期间，小明一家开车外出旅游，途中看到如图所示的限速牌．小明用了10min的时间通过了这段10km长的限速路段，请你通过计算说明他超速了吗？
（3）图为某小汽车测定油箱内油量的电路原理图．其中： Rx为压力传感器，它的电阻值随受到压力的变化而变化，阻值随压力变化的关系如图所示；表A为油量表，它实质是一只电流表，油箱内油量的变化通过电流表示数的变化显示出来； R₀是阻值为5Ω的定值电阻；电源电压恒为15V；油箱位于压力传感器Rx上，空油箱重50N．若电流表的量程为0_~ 0.6A，该油箱加满油时，指针恰好指示最大刻度。
求：油箱加满油时，R₀两端的电压和Rx的阻值.
油箱最多能储油多少升？（1升=1dm³   ρ_汽油=0.7×10³kg/m³）

太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，下表是小明家的太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息

太阳照射时间/h	装水量/Kg	吸热板面积/m^2	水升高的温度/℃	水的比热容/J（kg•℃）^﹣1	太阳辐射功率/J•（m^2•h）^﹣1
10	100	2.5	50	4.2×10^3	1.68×10^6

其中太阳辐射功率是指1h内投射到1m²面积上的太阳能．
求：（1）水在10h内吸收的热量；
（2）如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧多少m³的天然气；（天然气的热值为8.4×10⁷J/m³，天然气完全燃烧放出的热量全部给水吸收）
（3）该太阳能热水器的能量转化效率．

全世界石油、煤炭消耗量的迅速增长，导致全球能源危机加剧。因此，开发和利用新能源，成为全世界最为关注的问题之一。万州的新农村建设中，张浩家的太阳能热水器内装有50kg、20℃的水，经过一天照射后，温度升高了60℃。他们利用煤气灶烧水，需燃烧0.8kg煤气。已知煤气的热值q＝4.2×10^７J/kg，水的比热容c＝4.2×10^３J/（kg·℃）。求：

（1）50kg、20℃的水加热到60℃需吸收的热量；
（2）完全燃烧0.8kg煤气放出的热量；
（3）煤气灶烧水的效率。

小明家新安装了一台太阳能热水器，加水后，利用太阳能加热。小明调查该地区（晴天）平均每平方米的面积上，每小时接收的太阳能约为1.4×10⁶J。 若一热水器接受太阳能的有效面积为1.5m²，每天日照时间按8h计算，那么：

（1）它一天中接收的太阳能约为多少？
（2）若这些太阳能有60%被热水器中的水吸收，则可使100Kg的水温度升高多少？
[c_水＝4.2×10³J/(kg·℃)]
(3）若该热水器一天中接收的太阳能，由燃烧煤气(热值q＝4.2×10⁷J/kg)来获得，
则需要完全燃烧多少千克煤气？
(4）请你：说出提倡开发利用太阳能的主要理由？