初中物理热机的效率试题

一辆汽车沿着长为9.2km的平直公路匀速行驶，开完全程共耗时6min，汽车发动机牵引力为1800N，共消耗汽油1kg（汽油的热值q=4.6×10⁷J/kg）．求：
（1）汽车行驶的速度是多少km/h？
（2）汽车发动机牵引力的功率多少W？
（3）汽车发动机的效率是多大？

安徽江淮汽车有限公司是一家大型的汽车生产基地。该厂某型号专用车在车型测试中，在一段平直的公路上匀速行驶5.6km，受到的平均阻力是3.0×10³N，消耗燃油1.5×10^－3m³（假设燃油完全燃烧）。若燃油的密度ρ＝0.8×10³kg/m³，热值q＝4×10⁷J/kg，求：
（1）专用车牵引力所做的功。
（2）燃油放出的热量。
（3）该专用车的热机效率是多少

阅读短文，回答问题（第（5）小题2分，其余每空1分，计12分）
在我国随着人民生活水平的不断提高和“汽车下乡”政策的实施，汽车已经走进了很多普通农村家庭，最近小王家也购买了一辆小汽车。小王十分高兴，将汽车里里外外看了个遍，并且进行了认真的思考，发现汽车上许多地方都用到了物理知识，下面就是他思考的问题，请你帮他补充完整。
（1）汽车发动机是汽油机，从能源可否再生角度看，汽油是          能源（选填“可再生”或“不可再生”）；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，如果水箱中装有5kg的水，当水温度升高20℃时，需要吸收的热量为         J.
（3）通过查看说明书得知轿车车身质量为1725kg．当车上载有275kg的人和物品时，车轮与地面的总接触面积为4.0×10^-2m²，轿车对地面的压强为            ．（g取10N/kg）
（4）若汽车油箱的容积为60升（dm³），内装的是密度为0.71×10³ kg/m³、热值为4.6×10⁷J/kg的汽油，则该油箱中最多可装            kg的汽油。若该车以20m/s的速度匀速行驶100km时所消耗的汽油为5kg，汽车发动机的输出的功率为12kw，则汽车发动机的效率为              。
（5）汽车启动时，需将钥匙插入仪表板上的钥匙孔并旋转（相当于闭合开关），请根据如图13甲所提供的器件（图中A、B、C为三个接线柱），用笔画线代替导线将轿车的启动原理图连接完整。

（6）若轿车以90kW的恒定功率启动做直线运动，运动过程中受到的阻力不变，运动速度v与时间t的关系如图乙所示，则在0—50s时间内，轿车发动机所做的功为       J，轿车在运动过程中受到的阻力为        N.
（7）通过测量获得轿车以不同的速度行驶时对应的制动距离（即从操纵制动刹车到车停下来的距离）数据如下表所示：

实验次数	1	2	3	4	5
速度/(km/h)	40	60	80	100	120
制动距离/m	8	18		50	72

当轿车以80km/h行驶时所对应的制动距离为        m.。

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 $170\mathit{km}$，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	$1200\mathit{kg}$
车轮与地面总接触面积	$0.096m^2$

（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 $10N/\mathit{kg})$

（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， ${\rho }_{\mathit{汽油}}$取 $0.7\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $q_{\mathit{汽油}}=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg})$

据统计，全国发生的车祸中有超过半数以上是超速、超载引起的。我市加大了道路交通安全监控管理力度，将“区间测速”座位判断是否超速的依据之一。所谓的“区间测速”，就是测算出汽车在某一区间行驶的平均速度，如果超过了该路段的最高限速即被判为超速。若监测点 $A$、 $B$相距 $18\mathit{km}$，全程限速 $40\mathit{km}/h$，由“电子眼”抓拍到装有沙子的某型号货车通过监测点 $A$、 $B$的速度分别为 $30\mathit{km}/h$和 $456\mathit{km}/h$，通过 $A$、 $B$两个监测点的时间为 $20\mathit{min}$。问：

（1）按“区间测速”标准判断该货车在 $\mathit{AB}$段行驶是否超速？

（2）按照规定，载货车车轮对地面的压强超过 $7\times {10}^5\mathit{Pa}$即被判为超载。该型号货车部分参数如表所示。其中表中参数计算，该货车在不超载的情况下，在水平路面上运动时最多能装沙子的体积为多少？ $({\rho }_{沙}=2.0\times {10}^3\mathit{km}/m^3$，取 $g=10N/\mathit{kg})$

（3）该货车在某路段平直公路上运动 $60s$的速度 $-$时间图像如图所示，这段时间内发动机完全燃烧柴油 $0.2\mathit{kg}$，已知发动机的效率 $\eta =40\%$，柴油的热值 $q=4.5\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$，则货车在这段时间内运动受到的阻力为多大？

货车自重	$5\times {10}^{4}N$
轮胎触地总面积	$0.3m^2$
车厢容积	$10m^3$

某汽车发动机的功率为29.4kw，以36kw/h的速度匀速行驶，行驶了200km时，消耗汽油50kg。其中汽油的热值为4.6×10⁷J/kg。求：
（1）汽车速度匀速行驶了200km所用时间是多少秒？
（2）汽油完全燃烧放出的热量；
（3）发动机的效率。

阅读下列材料，并解答问题：
“可燃冰”被视为21世纪的新型绿色能源。科学家估计，全球海洋底部可燃冰分布的范围约4000万平方公里，储量可供人类使用约1000年。我国南海海底存储着丰富的可燃冰资源，已经查明的储量相当于目前陆上石油、天然气资源量总数的三分之一。
可燃冰的主要成份是甲烷，1m³可燃冰可转化生成164m³的甲烷气体和0.8 m³的水，已知甲烷气体的热值为3.6×10⁷ J／m³。
宜南公交车，使用LNG天然液化气为燃料，这种燃料的主要成份就是甲烷。如果宜南公交车满载乘客时总质量是6000kg，1m³可燃冰转化生成的甲烷气体完全燃烧产生的能量，可供公交车满载时以36km/h的速度匀速行驶1640min，行驶中公交车受到的平均阻力为车重的0.05倍，则这段时间内发动机的实际功率和效率各为多大？

某款汽车油箱内可承装50kg的汽油，装满一箱油可从西安开到延安，改装为新型高效混合燃气车后，装满“油箱”的是0.24m³的混合燃气，汽车只用半箱“油”就可跑到延安（汽油的热值q_汽油=4.6×10⁷J/kg，新型混合燃气的热值q_混合燃气=11.5×10⁹J/m³）试计算：
（1）完全燃烧50kg汽油能释放出多少热量？若汽油机的效率为30%，从西安开到延安汽车做了多少有用功？
（2）新型高效混合燃气汽车的效率为多少？

歼 $-31$是我国自主研制的战斗机，它具备超音速巡航、电磁隐身、超机动性等优异性能，该飞机最大起飞质量为 $28t$，最大飞行高度达 $20000m$，最大航行速度达2100 $\mathit{km}/h$，最大载油量为 $10t$，飞行时所受阻力的大小与速度的关系见下表：

速度 $v(m/s)$	100	200	300	400	500
阻力 $f/N$	$0.3\times {10}^4$	$1.2\times {10}^4$	$2.7\times {10}^4$	$4.8\times {10}^4$	$7.5\times {10}^4$

已知飞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 $5\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$， $g$取10 $N/\mathit{kg}$，求：

（1）飞机的最大起飞重力为多少牛顿？

（2）当飞机以400 $m/s$的速度匀速巡航时，飞机发动机的输出功率是多少瓦？

（3）飞机发动机完全燃烧7.5 $t$燃油放出的热量为多少焦耳？

（4）若飞机以500 $m/s$的速度巡航时，发动机完全燃烧7.5 $t$燃油，飞机飞行距离为多少？

2017年5月5日，拥有我国自主知识产权的 $C919$大型客机在上海浦东机场成功首飞。若客机在空中以 $720\mathit{km}/h$的速度沿水平直线匀速飞行5分钟，受到的阻力是其重力的0.1倍；客机发动机靠完全燃烧航空煤油提供能量，其机械效率为 $75\%$；已知客机质量 $m=7.5\times {10}^4\mathit{kg}$． $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

（1）求客机在这段时间内通过的路程和发动机的功率

（2）求发动机在这段时间内燃烧航空煤油的质量。（假设航空煤油的热值 $q=5\times {10}^{8}J/\mathit{kg})$

汽车已经成为现代生活不可缺少的一部分，某研究小组对汽车开展调查研究。

（1）图甲是汽车的刹车结构示意图，根据图片分析，这是 　　杠杆（选填"省力"、"费力"或"等臂" $)$ ；某段道路的标志牌如图乙所示，为什么同样的道路上，对不同车型设定不一样的最高行驶速度 　　。

（2）（多选）汽车在行驶过程中遇到危急情况要紧急刹车。从发现情况到汽车停止的距离叫做停车距离，停车距离等于反应距离加上制动距离。下列行为会使停车距离变长的是 　　。

$A.$ 疲劳驾驶

$B.$ 酒后驾驶

$C.$ 接听电话

$D.$ 开车前系好安全带

（3）内燃机有四个工作冲程，图丙是内燃机的 　　冲程。

（4）假设某款纯电动汽车在平直公路上匀速行驶时，每百公里耗电30千瓦时，若电能转化为机械能效率为 $85\%$ ，则汽车匀速行驶时受到阻力为 　　 $N$ 。若质量和外形完全相同的燃油汽车，它的能量转化率为 $30\%$ ，以相同速度在同一路面上匀速行驶，每行驶百公里需要消耗的燃油为 　　 $\mathit{kg}$ 。（汽油的热值为 $q=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$ ，结果保留1位小数）

（5）若电价为0.6元 $/$ 千瓦时，汽油价格为7.0元 $/$ 升，每行驶百公里，电动汽车比燃油汽车节省 　　元。（汽油的密度 $\rho =0.71\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ ，结果保留1位小数）

泸州沱江六桥全程长 $4\mathit{km}$，桥面设计为双向8车道，中间预留了轻轨线路，于2018年1月通车。一辆小轿车做匀速直线运动通过全程，速度为 $50\mathit{km}/h$，受到的阻力恒为 $660N$，通过全程所需的时间为　　 $\mathit{min}$，牵引力所做的功为　　 $J$；若通过全程消耗了 $0.2\mathit{kg}$的汽油，汽油机的效率为　　。（已知热值 $q_{\mathit{汽油}}=4.4\times {10}^{7}J/\mathit{kg})$

小张驾驶一辆额定功率为35千瓦、效率为 $30\%$的汽车在一段平直的公路上匀速行驶，在额定功率下行驶1小时至少需要　　 $L$汽油（汽油的热值为 $3.5\times {10}^{7}J/L)$；若行驶的速度为 $72\mathit{km}/h$，则汽车受到的阻力为　　 $N$，汽油属于　　能源（选填“可再生”或“不可再生” $)$。

一辆汽车以72km/h的速度匀速行驶10min，消耗的汽油为1.2kg。汽车匀速行驶时受到的牵引力F＝1.2×10³N，汽油的热值q＝4.6×10⁷J/kg

（1）汽车在这段时间做的功是多少？

（2）这段时间内汽车的效率是多少？（百分号前保留一位小数）

（3）简要分析汽车效率低的原因（写出两条即可）。

根据题目所给信息，判断以下说法正确的是 $($　　 $)$

A．图甲，工人用 $200N$的力将重 $300N$的物体匀速提升 $3m$（忽略绳重和摩擦），则滑轮组的机械效率为 $75\%$             

B．图乙，将质量为 $1\mathit{kg}$的物体从距离地面 $1.6m$的高度沿水平方向以 $2m/s$的速度抛出。不计空气阻力，物体从被抛出到落地，整个过程中机械能保持不变。则落地时的速度为 $5m/s$（重力势能表达式 $\mathit{mgh}$，动能表达式 $\frac{1}{2}m{v}^2$）

C．图丙为汽车四冲程汽油发动机。发动机每个工作循环吸入或排出气体的体积为 $2L$，吸气冲程中，吸入汽油和空气的混合物，混合物密度 $\rho =1.44\mathit{kg}/m^3$，汽油和空气的质量之比为 $1:15$，汽油的热值 $4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$。发动机 $1\mathit{min}$转动1200转，发动机效率为 $40\%$，则汽车在 $1\mathit{min}$内做的有用功是 $1.99\times {10}^{6}J$             

D．图丁是大亚湾核电站。以原子核 ${}_{92}^{235}U$为燃料，当 ${}_{92}^{235}U$俘获一个慢中子后发生的裂变反应方程下方的数字是中子及有关原子核的静止质量，单位为 $u$。伟大的爱因斯坦认为，质量与能量相互转化，裂变过程中总质量减少，转化为核能。已知减少1个 $u$的质量对应产生的能量为 $9.3\times {10}^2\mathit{MeV}$．根据以上信息，此裂变反应释放出的能量约为 $180\mathit{MeV}$