中考物理高頻考點《能量轉(zhuǎn)換大題》專項測試卷-附帶答案

第頁中考物理高頻考點《能量轉(zhuǎn)換大題》專項測試卷-附帶答案一．基礎(chǔ)類1．如圖所示，“福建艦”是我國完全自主設(shè)計建造的首艘彈射型航空母艦，采用平直通長飛行甲板，配置電磁彈射和阻攔裝置，可搭載36架殲﹣15艦載機。某次彈射艦載機時，電磁彈射裝置釋放1.2×108J能量，使艦載機2s內(nèi)通過80m的彈射軌道完成起飛，彈射裝置給艦載機的平均推力是9×105N，燃油熱值為5.0×107J/kg。求：（1）艦載機彈射起飛前的平均速度；（2）此次電磁彈射裝置釋放的能量，相當于多少燃油完全燃燒釋放的能量；（3）電磁彈射裝置的工作效率。2．科學(xué)家正在研制一種用水作燃料的“零排放汽車”，其工作原理是：水和硼反應(yīng)產(chǎn)生氫，氫再進入內(nèi)燃機燃燒或裝入燃料電池發(fā)電；后續(xù)反應(yīng)產(chǎn)生的水又被收集，唯一副產(chǎn)品“氧化硼”還可以再轉(zhuǎn)變成硼并循環(huán)利用。（g＝10N/kg）（1）據(jù)科學(xué)家計算，一輛汽車一次裝載18kg硼和45L水，反應(yīng)放出的能量與30kg汽油相當（汽油的熱值為4.6×107J/kg），30kg汽油完全燃燒放出的能量是多少J？（2）如果該車以108km/h的速度在水平路面上勻速行駛，反應(yīng)放出的能量轉(zhuǎn)化為機械能的效率為80%，該車的質(zhì)量是1.6t，車受到的阻力是車重的10%。則該車發(fā)動機的輸出功率是多大？（3）加一次硼和水可以供車行駛多少km？3．氫能源具有來源廣、無污染等優(yōu)點，已知：c水＝4.2×103J/（kg?℃），q液態(tài)氫＝1.4×108J/kg，當?shù)卮髿鈮簽?標準大氣壓。（1）求完全燃燒0.5kg液態(tài)氫燃料最多能將多少kg初溫為20℃的水加熱至沸騰？（2）氫能源汽車的發(fā)動機工作時將液態(tài)氫轉(zhuǎn)化為氫氣在氣缸中燃燒。某次測試中，一輛氫能源汽車以70kW的功率勻速行駛0.5h，消耗了2kg燃料，求該發(fā)動機的效率。4．2022年北京冬奧會示范運營1000多輛氫燃料電池車（如圖所示），該車排放物是水，不產(chǎn)生任何污染物，是當前世界新能源汽車重要的發(fā)展方向。假設(shè)我國產(chǎn)氫燃料電池車總質(zhì)量為5×103kg。在某次測試中該車勻速行駛時受到的阻力是1000N，勻速行駛了28km的路程，消耗的氫能源為0.4kg。求該測試過程中氫燃料電池車：（已知q氫＝1.4×108J/kg，g取10N/kg）（1）牽引力做的功；（2）氫能源燃料完全燃燒放出的熱量是多少？（3）氫能源燃燒釋放的能量轉(zhuǎn)化為機械能的效率。5．北京2022年冬奧會成功申辦，冰雪運動越來越受到人們的喜愛，如圖所示是一款雪地摩托，其凈重為160kg，靜止時與地面接觸的總面積為640cm2，當其以最大功率75kW在水平雪地上勻速直線行駛時，最高速度可達100km/h。（g＝10N/kg）（1）雪地摩托靜止時對水平地面的壓強為多少？（2）當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25%，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69min，需要多少千克汽油？（汽油的熱值為q＝4.6×107J/kg）6．氫燃料電池車（如圖所示），車輛排放物是水，不產(chǎn)生任何污染物，是當前世界新能源汽車重要的發(fā)展方向。假設(shè)某國產(chǎn)氫燃料電池車總質(zhì)量為5×103kg。在某次測試中該車勻速行駛時受到的阻力是車重的0.02倍，在0.5h內(nèi)行駛了28km的路程，消耗的氫能源為0.4kg（不考慮氫能源燃料消耗對車質(zhì)量的影響、忽略司機重），輪胎與地面的總接觸面積為0.5m2。求該測試過程中氫燃料電池車：（已知q氫＝1.4×108J/kg，g取10N/kg）（1）行駛的平均速度為多少km/h；（2）行駛時對水平地面的壓強；（3）牽引力做的功；（4）氫能源燃燒釋放的能量轉(zhuǎn)化為機械能的效率。7．某款國產(chǎn)插電混動汽車，汽油發(fā)動機既可向車輪提供動力，又可向蓄電池充電，同時蓄電池又將部分能量通過驅(qū)動電機向車輪輸送。整車質(zhì)量（含駕駛員）為1.8t，搭載電池電量為18.75kW?h，純電行駛時效率約為80%，利用汽油發(fā)動機行駛時熱機平均效率約為30%，在平直的公路上以72km/h的速度勻速行駛，受到的阻力為總重的k＝0.03倍。汽油熱值約為q＝4.5×107J/kg，g＝10N/kg，求此時：（1）汽車需要的牽引力；（2）以純電行駛時，假如電池從滿電到耗盡電量，可以行駛的最大路程；（3）車輛行駛（2）中相同路程，如果以汽油發(fā)動機行駛時，需要燃燒的汽油質(zhì)量。8．新能源汽車因環(huán)保、節(jié)能、高效等優(yōu)勢，成為人們?nèi)粘Ｊ褂玫闹匾煌üぞ?。如圖是國內(nèi)某型號電動汽車，其裝備的蓄電池的電容量為120kW?h。當電動機的輸出功率為150kW時，電動汽車以108km/h的速度做勻速直線運動，在行駛過程中電動車所受的阻力大小保持不變（已知汽油的熱值q汽油＝4.6×107J/kg）。求：（1）行駛過程中電動車所受的阻力大??；（2）已知電動機將電能轉(zhuǎn)化成機械能的效率為80%，充滿電的電動汽車最多可以運動多遠？（3）若將電動車換成燃油車，燃油發(fā)動機的工作效率約為30%，則勻速行駛第（2）問中同樣的距離，燃油車需要消耗多少千克汽油？（結(jié)果保留兩位小數(shù)）9．氫燃料被公認為是21世紀最理想的能源之一，如圖所示是某汽車制造公司生產(chǎn)的氫燃料新能源汽車，假設(shè)其滿載時所受的重力為2×104N，某次滿載后勻速直線運行20km從A地到B地，用時20min。此過程中，該新能源汽車所受阻力是800N。（氫的熱值是1.4×108J/kg）（1）該汽車滿載時與地面的總接觸面積為800cm2，汽車對地面的壓強是多少？（2）從A地到B地該新能源汽車牽引力所做的功是多少？（3）若此過程中，該新能源汽車消耗氫燃料0.3kg，該新能源汽車發(fā)動機的效率是多少？10．與傳統(tǒng)汽車相比，純電動汽車具有能量轉(zhuǎn)換效率高、近于零排放、運行平穩(wěn)、噪聲低等優(yōu)點。如圖為某微型四輪純電動汽車，該車的空載質(zhì)量為1.2t，最多承載4人，每個車輪與地面的接觸面積為250cm2，發(fā)動機的最大輸出功率為20kW，每人按60kg計算，g取10N/kg，q油＝4.5×107J/kg，求：（1）該車載重4人時，靜止在水平路面上時對路面的壓強；（2）該車以最大輸出功率在平直公路上勻速行駛15km，用時12.5min，在此過程中汽車受到的阻力；（3）若該車在上述行駛過程中的能量全部由燃油來提供，燃油汽車的效率為25%，需要消耗燃油的質(zhì)量。11．氫氣﹣汽油發(fā)動機采用氫氣和汽油兩種燃料工作，可進行自由切換，氫氣和汽油的熱值分別取q氫氣＝1.5×108J/kg、q汽油＝4.5×107J/kg。某司機駕駛使用上述發(fā)動機的轎車沿平直公路從甲地至乙地，甲、乙兩地相距225km，出發(fā)時油箱內(nèi)汽油的質(zhì)量25kg。設(shè)氫氣和汽油在氣缸內(nèi)均完全燃燒，轎車行駛中所受阻力恒定，發(fā)動機輸出的能量全部用來驅(qū)動轎車行駛，全程分兩個階段，如圖所示：階段一：轎車使用氫燃料從甲地出發(fā)，以25m/s的速度勻速行駛1h到達丙地，此過程中轎車牽引力的功率為20kW，在使用氫燃料的情況下，轎車發(fā)動機的效率為50%。階段二：從丙地開始，由于氫氣不足，司機切換汽油為燃料，轎車仍以25m/s的速度勻速行駛，到達乙地油箱內(nèi)汽油的質(zhì)量還剩15kg。求：（1）甲、丙兩地之間距離；（2）階段一中消耗的氫燃料的質(zhì)量；（3）階段二中轎車發(fā)動機的效率。12．新型混合動力汽車具有節(jié)能、低排放等優(yōu)點。當混合動力汽車啟動時，內(nèi)燃機不工作，蓄電池向車輪輸送能量，當需要高速行駛或蓄電池電能過低時，內(nèi)燃機啟動，既可以向車輪輸送能量，又可以給蓄電池充電，車速與所受阻力的關(guān)系如圖所示。在某次測試中，由內(nèi)燃機提供能量，汽車以50km/h的速度勻速行駛了0.5h，求：（1）汽車以50km/h速度勻速行駛時的牽引力；（2）測試過程中牽引力做的功；（3）若所用燃料的熱值為4.5×107J/kg，測試過程中消耗8kg燃料（假設(shè)燃料完全燃燒），則放出的總熱量是多少；（4）若該次測試中內(nèi)燃機的效率為30%，求此測試過程中蓄電池增加的電能。13．2023年12月18日，甘肅臨夏州積石山縣發(fā)生6.2級地震。一方有難八方支援。咸陽高速交警連夜護送西安前往甘肅臨夏積石山地震災(zāi)區(qū)的救援物資車隊。一輛運送救災(zāi)物資的6輪卡車，卡車和物資的總質(zhì)量為6t，每個車輪與地面接觸的面積為500cm2，當它以72km/h的速度在水平路面上勻速行駛時，卡車受到的阻力為車總重的0.03倍。求：（g取10N/kg）（1）該車靜止時，對地面的壓強。（2）勻速行駛時卡車所受的牽引力。（3）若該卡車以柴油為燃料，該柴油機的效率為40%，則卡車勻速行駛10min：（）①卡車牽引力所做的功。②此過程中消耗柴油多少升？14．2023年9月28日德州市新能源汽車下鄉(xiāng)巡展（首站）啟動儀式在陵城區(qū)舉行。新能源汽車采用的是電能、氫燃料等非常規(guī)的能源作為動力來源。氫燃料具有清潔無污染、效率高等優(yōu)點，被認為是22世紀最理想的能源。測試員開車在一水平面上勻速行駛了10km。消耗0.3kg的氫燃料，汽車的牽引力為1260N。（q氫＝1.4×108J/kg）求：（1）質(zhì)量為0.3kg的氫燃料完全燃燒放出的熱量。（2）汽車發(fā)動機牽引力做的功。（3）該汽車發(fā)動機的效率。15．北京冬奧會上使用的氫燃料電池汽車，是利用氫與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，供給電動機而驅(qū)動汽車行駛的，如圖所示，該類型汽車甲在平直公路上從A地出發(fā)，以72km/h的速度行駛1h到達B地，消耗0.8kg氫燃料，所產(chǎn)生電能E電的80%用于維持汽車勻速行駛，所受阻力為1000N，氫燃料的熱值為1.5×108J/kg。（1）求A、B兩地之間距離；（2）求此過程中產(chǎn)生的電能E電；（3）氫燃料電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的效率。16．氫燃料電池汽車利用氫與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，供給電動機，從而驅(qū)動汽車行駛。如圖所示，該類型汽車甲在平直公路上從A地出發(fā)，以72km/h的速度行駛1h到達B地，若氫燃料電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的效率為75%，所產(chǎn)生電能E電的80%用于維持汽車勻速行駛，汽車行駛時所受的阻力為1000N，氫燃料的熱值為1.5×108J/kg。（1）求此過程中產(chǎn)生的電能E電。（2）求此過程中需要消耗的氫燃料的質(zhì)量。（假設(shè)氫燃料完全燃燒）（3）燃油汽車乙也在該公路上從A地出發(fā)，以72km/h的速度勻速行駛，所受阻力與甲車相同，汽油在汽缸內(nèi)完全燃燒，需要燃燒5.3kg汽油用來維持汽車勻速行駛，汽油的熱值q＝4.6×107J/kg，同樣到達B地，汽車乙發(fā)動機的效率為多少？（計算結(jié)果精確到0.1%）17．隨著人們環(huán)保意識的增強，代步工具也隨之更新?lián)Q代。以汽油為燃料的助動車，因汽油燃燒不充分等原因，已逐步退出市場，用蓄電池供電的電動自行車逐漸推廣。如表是某品牌電動自行車整車技術(shù)性能的一些數(shù)據(jù)。請你回答下列問題：（1）以汽油為燃料的助動車對環(huán)境會造成哪些污染？（2）如果蓄電池貯存的能量全部用于電動自行車的行駛，當車以6m/s的速度在水平路面上勻速行駛時，電動自行車的電動機功率為多大？最高車速6m/s﹣次充電持續(xù)里程50km﹣次充電貯存能量1.8×10J蓄電池電壓36V騎行噪音≤62dB二、太陽能與電能轉(zhuǎn)換類型18．某公司設(shè)計了一款僅由太陽能供電的實驗電動汽車，該車太陽能電池板的光電轉(zhuǎn)換效率為30%，電池板產(chǎn)生的電能直接給電機供電，電機可將輸入電能的80%用來驅(qū)動汽車行駛。如圖所示，該款汽車在平直公路上能從A地出發(fā)，以36km/h的速度勻速行駛1h到達B地，設(shè)該車在行駛中所受阻力恒為300N，車上太陽能電池板一直穩(wěn)定供電，且電池板每平方米面積上接收的太陽平均輻射功率為1000W，不考慮其他能量損失。求：（1）A、B兩地之間距離；（2）此過程中驅(qū)動汽車行駛需要的電能E1；（3）該車裝配的太陽能電池板面積大小。19．化石能源的逐漸枯竭以及使用時所帶來的環(huán)境污染問題引起人類社會的共同關(guān)注，因此開發(fā)和利用新能源成為各個國家的共同課題。如圖為全球最大太陽能飛機“陽光動力2號”，巡航速度最高可達到200km/h，機身總重2.3t，機翼上裝有270m2的太陽能電池板，可將20%的太陽能轉(zhuǎn)化為電能。這些電能除了可以為飛機白天飛行提供能源外，還可以在白天給600kg的鋰電池充電，以滿足夜間飛行的能源需求。電池充滿電時能量密度為0.25（kW?h）/kg。（g取10N/kg）（1）如果白天有效接收太陽能輻射的時間為10h，太陽每平方輻射功率為3×106J/（h?m2），那么10h可為飛機提供多少電能？（2）飛機夜間以最大巡航速度能水平飛行4.5h，飛行的路程是多少？（3）電池充滿電后有50%的電能用來克服阻力做功，飛機受到的平均阻力是多少？20．某公司正在設(shè)計一款太陽能無人駕駛“汽車”，其設(shè)計方案中有如表一段描述：◆整車質(zhì)量為500kg，最高時速10m/s。當該車在平直公路上以最高時速勻速行駛時，所受阻力為車重的0.02倍。◆所鋪設(shè)太陽能電池板面積為8m2，該太陽能電池的能量轉(zhuǎn)化效率為20%，太陽能電池可直接給電機供電，也可將產(chǎn)生的電能全部充入蓄電池中?！綦姍C可將輸入電功率的80%轉(zhuǎn)化為汽車行駛所需的機械功率。當該車在晴好的白天以最高時速在平直公路上勻速行駛1h時，求：（1）該車所受的阻力。（2）維持該車行駛所需的機械功率。（3）若在此次行駛過程中，太陽能電池板每平方米面積上接收的太陽輻射平均功率為1000W，則可向蓄電池充入多少電能？21．周末，小明對太陽能熱水器的加熱性能進行研究，他用“溫度傳感器”測得裝滿水的水箱中水的溫度為20℃，太陽照射一段時間t后“溫度傳感器”顯示水箱中的水溫為40℃，已知水箱容積是100L。求：（1）該過程中水吸收的熱量；[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]（2）若用液化氣灶加熱使水吸收同樣的熱量，需要燃燒多少kg液化氣？（液化氣灶的熱效率為40%，液化氣的熱值為q＝5×107J/kg）（3）該地太陽輻射到地面單位面積上的功率為P＝2.1×103W/m2，該太陽能熱水器的集熱面積為S＝2.5m2，熱轉(zhuǎn)化效率η＝40%（即將太陽能的40%轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能）。求太陽光照射的時間t。22．“SmartflowerPop”是一款太陽能電池板，它能確保與日照方向始終垂直，使其吸收的太陽能最多。該電池板有自動清潔裝置，使得它的工作效率比沾滿灰塵的電池板更高。白天，太陽能電池發(fā)出的電直接供給家用電器工作，多余部分存儲在蓄電池中。（1）太陽能屬于能源（選填“常規(guī)”或“新”），太陽能電池將光能轉(zhuǎn)化為能。（2）“SmartflowerPop”晚間自動清潔一次需要1h，此時的耗電功率為1kW，則自動清潔一次消耗的電能為多少焦？與多少千克的焦炭完全燃燒產(chǎn)生的熱量相等。（焦炭的熱值q＝3×107J/kg）（3）若葉片面積為25m2，白天太陽能電池接收太陽輻射的平均功率為1000W/m2，光電轉(zhuǎn)化效率為20%．某日，白天家庭耗電的平均功率為4kW，蓄電池的充電效率為84%，晚上若將當天存儲的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，可將60kg的水從20℃加熱到68℃，求當天的日照時間為多少小時。23．隨著人們環(huán)保意識的提高，“風光互補路燈”（如圖所示）得到了廣泛的應(yīng)用。它既能通過太陽能電池板充電，又能通過風力發(fā)電機充電，為延長蓄電池的使用壽命，一般充電至90%左右即停止充電，放電余留20%左右即停止電能輸出。下表為某型號風光互補路燈系統(tǒng)配置方案的相關(guān)參數(shù)：（1）僅靠蓄電池供電，最多可供燈具正常發(fā)光多長時間？（2）若當?shù)靥栞椛涔β剩?h內(nèi)投射到1m2面積上的太陽能）為3.0×106J/（m2?h），求太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率。（3）當風速為6m/s時，風力發(fā)電機的輸出功率將變?yōu)?0W。在這種風速下，持續(xù)光照12h，蓄電池的電量由20%充到了70%。求此過程中太陽能電池板發(fā)電的平均功率。風力發(fā)電機太陽能電池組件LED路燈蓄電池容量額定風速10m/s總面積電池板1.44m2額定電壓12V400A?h額定輸出功率400W額定輸出功率180W額定功率80w24．某廠家研制出一種以蓄電池為驅(qū)動能源的環(huán)保汽車，總質(zhì)量為2.5×103kg．該汽車蓄電池充滿電，可供汽車以某一速度勻速直線行駛150km．蓄電池提供給電動機的工作電流為50A，工作電壓為300V，汽車受到的阻力為車重的0.04倍。（1）求汽車在勻速直線行駛時受到的牽引力．（2）蓄電池充滿電行駛時，動力裝置對汽車做的功最大為多少？（3）若太陽光照射到電池板上的輻射功率為1000W/m2，電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率為15%，用太陽能電池作為該環(huán)保汽車的驅(qū)動能源，其他條件不變，求所需太陽能電池板的最小面積．25．某科研小組研制了一輛太陽能汽車。其車頂?shù)奶柲茈姵匕蹇蓪⑻柲苻D(zhuǎn)化為電能，并儲存在蓄電池中為車輛提供動力，已知：太陽能電池板平均每小時接收3.9×106J的太陽能，每天平均有效接收太陽能的時間為5小時；當該車以10m/s速度勻速行駛時，太陽能電池板每天所儲存的電能可維持該車行駛4min，其中儲存電能的80%用來克服汽車阻力所做的功，汽車所受阻力為1.3×103N．求：（1）該太陽能電池板每天接收的太陽能；（2）該汽車以10m/s勻速行駛4min過程中克服阻力所做的功；（3）太陽能轉(zhuǎn)化為電能并儲存的效率。26．太陽能是21世紀重點發(fā)展的能源之一。太陽能汽車是利用太陽能電池將接收到的太陽能轉(zhuǎn)化為電能，再利用電動機來驅(qū)動汽車的一種新型汽車。如圖所示的是一輛太陽能實驗車，車上太陽能電池接受太陽能的面板的有效面積為S＝8m2，太陽光照射到電池板每1m2面積上輻射功率為P0＝1KW，在晴朗的天氣，電池對著太陽時產(chǎn)生的電壓為U＝120V，并對車上的電動機提供I＝10A的電流，試問：（汽油的熱值取q＝5×107J/kg）（1）太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率是多少？（2）如果這輛汽車的電動機將電能最終轉(zhuǎn)化為機械能的效率為75%，當汽車在水平路面上勻速行駛時，受到的牽引力為150N，則汽車的行駛速度是多大？（3）汽車勻速行駛460s所消耗的電能，如果由汽油完全燃燒釋放獲得，則需要燃燒多少千克汽油？27．有一種環(huán)保汽車，以蓄電池為驅(qū)動能源。此環(huán)保汽車運動時，蓄電池為車上的電動機供電，電動機為汽車提供動力。某輛這種類型的環(huán)保汽車，總質(zhì)量為3×103kg．當它在水平路面上勻速行駛時，電動機工作電流為50A，工作電壓為300V，汽車所受阻力為車重的0.04倍。（g取10N/kg）（1）汽車電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率為80%．則勻速前進的速度多大？（2）用太陽能電池電動機供電。太陽輻射的總功率為4×1026W，太陽到地球的距離為1.5×1011m，半徑為r球的表面積約為12r2．太陽能傳播到地面的過程中有25%的能量損耗，這種汽車太陽電池把太陽能轉(zhuǎn)化電能的效率為30%．求所需的太陽能電池板的最小面積是多大？28．某公司設(shè)計了一款太陽能無人駕駛汽車，其設(shè)計方案中有如表一段描述：◆整車質(zhì)量為300kg，最高時速54km/h。當該車在平直公路上以最高時速勻速行駛時，所受阻力為車重的0.02倍?！羲佋O(shè)太陽能電池板面積為6.5m2，該太陽能電池的能量轉(zhuǎn)化效率為20%，太陽能電池直接給電機供電，電機將輸入電功率的90%轉(zhuǎn)化為汽車行駛所需的機械功率。（1）當該車以最高時速在平直公路上勻速行駛時（g取10N/kg），求：①該車0.5h內(nèi)行駛的路程。②維持該車行駛所需的機械功率。（2）小強查找到如下數(shù)據(jù)：在晴好的夏天，當太陽光垂直照射時，太陽能電池板每平方米面積上接收的太陽輻射功率為700W。請通過計算說明該車的設(shè)計方案是否合理。29．“陽光動力號”是瑞士制造的能24小時不間斷飛行的太陽能飛機，由輸出總功率為10kW的電動機提供動力，電動機將80%的電能轉(zhuǎn)化為飛行所需的機械能。飛機依靠安裝在機翼上的兩組太陽能電池板提供能源。電池板組①在白天為飛行提供動力；電池板組②在白天為機上的鋰電池充電，充電效率為25%，鋰電池在晚上將化學(xué)能全部轉(zhuǎn)為電能，為飛行提供動力，使飛機擁有足夠動力完成夜間飛行。某次測試飛行，白天和晚上各連續(xù)飛行10小時，飛行平均速度為70km/h。求：（1）測試飛行通過的路程；（2）測試飛行中電動機提供的機械能；（3）小強查找到如下數(shù)據(jù)：在晴好的白天，當陽光垂直照射時，太陽能電池板每平方米面積上接收的太陽輻射功率為1000W，太陽能電池轉(zhuǎn)電能的效率為25%。請計算飛機太陽能電池板的最小總面積。三、燃料、電能混合類型30．氫能源動力汽車工作原理如圖所示，利用氫氣在燃料電池中與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，并輸送給驅(qū)動電機，使汽車獲得動力。相關(guān)參數(shù)如下描述。整車質(zhì)量為1.5t，最高時速為108km/h。當該車在平直公路上以最高時速勻速直線行駛時，所受阻力為車重的0.02倍。1kg氫在燃料電池中反應(yīng)釋放出1.4×108J的能量，其中70%轉(zhuǎn)化為電能，驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)化效率為90%。（1）當該車在平直公路上以最高時速勻速直線行駛時，g取10N/kg。求：①該車行駛540km所需時間；②該車行駛時牽引力的功率。（2）小明在調(diào)查活動中發(fā)現(xiàn)一條銷售廣告：“1千克氫可以行駛100千米”，請你通過計算對該條銷售廣告做評價。31．甲醇燃料電池汽車是利用甲醇和氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能供給電動機從而驅(qū)動汽車行駛的。在某次測試中該類型汽車甲沿平直公路以90km/h的速度勻速行駛1h，此過程中消耗甲醇10kg，所產(chǎn)生的電能E甲的90%用來維持汽車勻速行駛。已知汽車勻速行駛時所受阻力為1000N，加注1kg甲醇需2.5元。求：（1）在測試過程中該汽車行駛的路程s。（2）在測試過程中由化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的電能E電。（3）另一輛純電汽車乙也參與測試，在平直公路上以90km/h的速度勻速行駛，所受阻力與甲車相同，此過程中電池釋放電能的90%用于汽車勻速行駛。已知某充電站充電單價為1元/kW?h，且充電效率為80%，則在與甲車花費相同燃料費用的情況下，甲、乙兩車誰行駛的距離遠。32．北京冬奧會上使用的氫燃料電池汽車，是利用氫與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，供給電動機而驅(qū)動汽車行駛的。如圖所示，該類型汽車甲在平直公路上從A地出發(fā)，以90km/h的速度行駛1h到達B地，消耗0.8kg氫燃料，所產(chǎn)生電能E電的90%用于維持汽車勻速行駛，所受阻力為1000N。（1）求此過程中產(chǎn)生的電能E電；（2）燃油汽車乙也在該公路上從A地出發(fā)，以90km/h的速度勻速行駛，所受阻力與甲車相同，汽油在氣缸內(nèi)完全燃燒，且燃燒所釋放熱量的30%用來維持汽車勻速行駛，汽油熱值取q＝5×107J/kg。同樣到達B地，需要多少千克汽油？33．北京冬奧會上使用的氫燃料電池汽車，是利用氫與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，供給電動機而驅(qū)動汽車行駛的。如圖所示，該類型汽車甲在平直公路上從A地出發(fā)，以90km/h的速度行駛lh到達B地，消耗0.8kg氫燃料，所產(chǎn)生電能E電的80%用于維持汽車勻速行駛，所受阻力為1000N。已知每加注1kg氫燃料所需的費用為30元。（1）該車行駛時車上某些零件會發(fā)熱，需要用水為其冷卻。水作為冷卻劑是利用了水的較大的特點，若該車水箱里有5kg、初溫為15℃的水，到達B地時水溫為75℃，求水吸收的熱量Q吸；（2）求此過程中產(chǎn)生的電能E電；（3）有另一輛燃油汽車乙也在該公路上從A地出發(fā)，以90km/h的速度勻速行駛，所受阻力與甲車相同，燃油在汽缸內(nèi)完全燃燒，且燃燒所釋放熱量的30%用來維持汽車勻速行駛，燃油熱值取q＝5×107J/kg。已知每加注1kg燃油所需的費用為12元，則在與甲車花費相同燃料費用的情況下：①求乙車消耗的燃油完全燃燒所放出的熱量；②請通過計算判斷乙車能否到達B地。34．電動汽車作為新型交通工具，它具有節(jié)能、環(huán)保的特點。某型號電動汽車由鋰電池供電，電動機提供動力。該電動汽車有兩種駕駛模式，不同駕駛模式的“耗電指數(shù)”不同，“耗電指數(shù)”的單位是“Wh/km”，例“100Wh/km”，其含義是：“每千米的路程，汽車消耗0.1kW?h的電能”，具體數(shù)據(jù)如表所示。駕駛模式最大速度v（km/h）耗電指數(shù)（Wh/km）最大速度時汽車牽引力（N）經(jīng)濟模式90100288運動模式120130未知如圖，該電動汽車在平直公路上從A點駛往B點，C是充電站。已知，BC之間距離是120km；汽車的電池容量是50kW?h，在A點出發(fā)時電池顯示電量剩余30%，然后以“經(jīng)濟模式”最大速度勻速行駛至C點時，電池電量耗盡.汽車在充電站充電，充電樁的充電功率是30kW，忽略充電時的能量損耗。請根據(jù)題中信息完成下列問題：（1）求AC之間的距離；（2）求“經(jīng)濟模式”行駛時，汽車的效率；（3）從到達充電站充電開始計時，為了能盡快從C點行駛至B點，你會采用哪種駕駛模式？試通過計算說明理由。（提示：比較兩種模式充電和行駛的總時間；不考慮汽車在途中加速或減速的時間。）四、儲能類型35．如圖是正在充電的某款智能電動汽車，衡量電池性能的一個重要參數(shù)是能量密度，電池能量密度指的是電池平均單位質(zhì)量所釋放出的電能。電池儲能效率是指電池儲存起來的電能與輸入能量的比。電池輸出的電能有80%用于維持車輛行駛，并在剩余10%時啟動系統(tǒng)低電量保護而無法行駛。該款電動汽車的部分參數(shù)如表1；若某次楚杭駕駛該車在高速公路行駛，時刻儀表盤顯示：輸出P＝10kW，速度v＝100km/h，剩余電量60%。（1）該款智能電動汽車配備的電池質(zhì)量是多少？（2）該款智能電動汽車在該路段行駛時的阻力為多少？（3）若此地距目的地還有250km，前方距此50km左右有1個可以充電的服務(wù)區(qū)，楚杭是否需要在前方服務(wù)區(qū)充電？（4）表2為服務(wù)區(qū)充電樁及銘牌上的部分參數(shù)，充電樁把交流電轉(zhuǎn)換為直流電給智能電動汽車充電。從剩余10%電池容量到充電至90%電池容量，在額定狀態(tài)下需要多長時間？表1整車質(zhì)量1500kg電池儲能效率60%電池容量60kW?h電池能量密度0.15kW?h/kg表2×××落地式充電樁額定輸入電壓：220V交流額定輸出電壓：500V直流額定輸入電流：100A交流額定輸出電流：40A直流防護等級：IPS4使用環(huán)境：室外36．如圖1是正在充電的某款智能電動汽車，衡量電池性能的一個重要參數(shù)是能量密度，電池能量密度指的是電池平均單位質(zhì)量所釋放出的電能。許多新能源車都有動能回收裝置，儲能效率是指汽車關(guān)閉發(fā)動機同時開啟儲能裝置，通過發(fā)電機將減少的動能轉(zhuǎn)化為電能的效率。電池輸出的電能有80%用于維持車輛行駛，并在剩余10%時啟動系統(tǒng)低電量保護，而無法行駛。該款電動汽車的部分參數(shù)如下表：整車質(zhì)量1500kg儲能效率60%電池容量60kW?h電池能量密度0.15kW?h/kg若某次小張駕駛該車在高速公里行駛，時刻儀表盤顯示：輸出P＝10kW，速度v＝100km/h，剩余電量60%。（1）該款智能電動汽車配備的電池質(zhì)量是多少？（2）該車在該路段行駛時的阻力為多少？（3）若此地距目的地還有250km，前方距此50km左右有1個可以充電的服務(wù)區(qū)，小張是否需要在前方服務(wù)區(qū)充電？（4）如果先讓汽車以一定速度勻速直線行駛，然后關(guān)閉發(fā)動機，分別測出開啟和關(guān)閉發(fā)電機兩種情況下，汽車通過的路程s與勻速運動時的動能Ek，作出Ek﹣s圖象（如圖2），若此過程中汽車受到的阻力為車重（人的重力忽略不計）的0.02，試計算在開啟發(fā)電機的測試中，電池中最多可增加的能量。37．為節(jié)約能源，某型號汽車在關(guān)閉發(fā)動機后，通過小型發(fā)電機將減速運動時的部分動能轉(zhuǎn)化為電能儲存在蓄電池中。表中所示是該型號汽車的部分技術(shù)參數(shù)，其中儲能效率是指汽車正常行駛時關(guān)閉發(fā)動機，直至汽車停止的過程中，通過發(fā)電機將動能轉(zhuǎn)化為電能的效率，耗油量是指汽車正常行駛100km消耗燃油的體積。測試中，先讓汽車正常行駛，然后關(guān)閉發(fā)動機，分別測出開啟和關(guān)閉發(fā)電機兩種情況下，汽車通過的路程s與對應(yīng)的速度大小v計算出動能Ek，作出Ek隨s變化的圖象，如圖所示?！痢列推嚳傎|(zhì)量（kg）1200儲能效率（%）60耗油量（L/100km）10（1）發(fā)電機發(fā)電過程中，動能除了轉(zhuǎn)化為電能外，由于發(fā)電機的線圈會發(fā)熱導(dǎo)致溫度升高，因此還有部分能量轉(zhuǎn)化為能。（2）計算出汽車正常行駛100km，消耗燃油的質(zhì)量為多少kg，完全燃燒這些燃油產(chǎn)生的熱量為3.22×108J，求燃油的熱值為多少J/L。（已知燃油的密度為0.7×103kg/m3）（3）測試時，汽車在大小為800N的牽引力作用下，以25m/s的速度正常行駛1000m。此過程中，下列說法正確的是。A.汽車受到的阻力為1.2×104NB.汽車行駛的時間為20sC.汽車牽引力做的功為3.2×108JD.汽車牽引力的功率為20kW（4）由圖象可知，表示開啟發(fā)電機進行測試的圖線是（填“①”或“②”），判斷的依據(jù)是：開啟發(fā)電機后，有一部分動能轉(zhuǎn)化為電能；而關(guān)閉發(fā)電機后，動能全部用于，因此（選填“開啟”或“關(guān)閉”）發(fā)電機時運動的路程會較長。（5）若汽車正常行駛時的動能EK0＝3.75×105J，某時刻關(guān)閉發(fā)動機，同時發(fā)電機開始工作，最終有多少J的動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。38．如圖，某電動卡車將礦石從A處勻速運到B處，再勻速運到C處，速度均為2.5m/s，卡車和礦石總質(zhì)量1500kg，從A到B的過程中，卡車的驅(qū)動電機變?yōu)榘l(fā)電機為蓄電池充電，卡車和礦石的重力勢能減少量為4.5×107J，其中30%轉(zhuǎn)化為蓄電池增加的電能；由B到C的過程中，卡車受到的摩擦阻力為卡車和礦石總重的0.2倍，蓄電池減少的電能中只有80%用于驅(qū)動汽車行駛，g取10N/kg。（1）由A到B的過程中，求蓄電池增加的電能；（2）由B到C的過程中，求卡車牽引力做功的功率；（3）若C處與A處蓄電池電量顯示數(shù)值相等，求BC段路程。39．如圖所示，是倫敦設(shè)計與創(chuàng)新組織Deciwatt發(fā)明的一種靠重力發(fā)電的重力燈。使用時，將200N的重物掛在距地面2m高的繩端，松手后，在0.5h內(nèi)重物通過減速器勻速下落帶動發(fā)電機發(fā)電，燈正常發(fā)光。重物下落過程中，機械能轉(zhuǎn)化為電能的效率是80%，其中一部分電能直接為規(guī)格“1.5V，0.15W”的LED燈正常工作供電，另一部分電能全部給內(nèi)置的鋰離子電池充電，充電效率為90%．重物落地后，鋰離子電池將儲備的90%能量釋放，繼續(xù)為LED燈正常工作供電。（1）重力燈的主要部件是發(fā)電機，其工作原理是。（2）重物下落過程中，可以獲得多少電能？（3）重物下落一次，LED燈能正常工作多少分鐘？（4）若將150N的重物掛在距地面2m高的繩端，重物仍在0.5h內(nèi)勻速下落帶動發(fā)電機發(fā)電，LED燈（選填“能”、“不能”）正常工作，用計算得出的有效數(shù)據(jù)說明你的判斷。40．共享單車是方便群眾出行的公共自行車，如圖所示。有人提出共享單車沒有照明燈，晚上騎車不安全，小明想給共享單車安裝自動的動力充電裝置，假設(shè)人騎車的平均功率為80W，騎車時對車做功的20%用來充電，其充電效率為40%。（1）如果人騎車時的平均速度為5m/s，求騎車時受到的平均阻力是多少？（2）如果白天以5m/s的速度騎車2km可以給蓄電池充多少電能？（3）如果晚上仍以相同的速度騎車1km，讓額定功率為8W的LED燈泡正常發(fā)光照明，此車白天至少需騎多少時間？41．某電動公交車的部分數(shù)據(jù)如表所示，當該車電池儲存的能量降低到充滿電時的10%以下時，電池就進入斷電保護狀態(tài)，需要再次充電才能使用。整備質(zhì)量（空車質(zhì)量）13200kg單次充電續(xù)航里程S（36km/h勻速行駛）1.8×105m單次充電電池蓄能E100kW?h（1）該公交車在單次充電續(xù)航里程中，若消耗的電能都用于水平行駛做功，則該車行駛時受到的阻力F多大？（2）該公交車的運行線路均可視為水平路面，經(jīng)測算以36km/h勻速行駛，運行1趟全程20km，因?？空军c和紅燈共剎車40次，在剎車時，可以將10%的動能（即1×104J的動能）回收并儲存到電池中。則該車充滿一次電最多能跑幾趟該公交線路？（從始發(fā)站到終點站算1趟，返回算第2趟）。（3）你認為實際情況下，該車在此公交線路上連續(xù)可行駛路程比第（2）問的計算結(jié)果更大還是更??？請說明你的理由。42．某電動公交充滿電后儲存的電能E1＝4×108J，此車配備了能量回收裝置，在剎車過程中，可將動能減少量的三分之二回收為電能儲存在電池中，此車在平直公路上的甲、乙兩站間運營時，需經(jīng)歷以下三個階段。階段一：由靜止加速運動，直至速度達到36km/h，此時車的動能為E2＝1.5×106J，該動能由電池消耗電能（E3）的75%轉(zhuǎn)化而來。階段二：以36km/h的速度勻速行駛4min，智能監(jiān)測裝置顯示階段二的耗電量為E1的2%，此過程中電池消耗電能的60%用于維持公交車勻速行駛。階段三：在即將到站前開始剎車，最后停在站臺。（1）求公交車在加速行駛的過程中電池消耗的電能E3。（2）求公交車在勻速行駛時所受到的阻力f。（3）該車充滿一次電后，若僅在甲、乙兩地間往返運營一次，則剩余的電能為多少。43．“超級電容”電動公交車利用超級電容替代電池儲存電能，僅需在起始站和終點站充電數(shù)分鐘就能完成一次運營。在平直公路上某次運營過程簡化為圖示三個階段：階段一：公交車充滿電后，從起始站加速運動至A處時速度達到54km/h，此階段電容釋放的電能為E1＝1.5×106J，其中80%轉(zhuǎn)化為車的動能。階段二：公交車從A處開始以54km/h的速度勻速行駛100s后到達B處，此階段電容釋放電能的90%用于維持公交車勻速行駛。公交車勻速行駛時所受阻力為3000N。階段三：公交車從B處開始剎車，最后停在終點站。（1）求公交車運動至A處時的動能E2。（2）在公交車勻速行駛的過程中，求電容釋放的電能E3。（3）在進站剎車過程中，若公交車可將動能減少量的75%回收為電能儲存在電容中。①求進站剎車過程中回收的電能E4。②到達終點站后，要將電容充滿電，求需要充入的電能E5。參考答案與試題解析一．試題（共43小題）1．如圖所示，“福建艦”是我國完全自主設(shè)計建造的首艘彈射型航空母艦，采用平直通長飛行甲板，配置電磁彈射和阻攔裝置，可搭載36架殲﹣15艦載機。某次彈射艦載機時，電磁彈射裝置釋放1.2×108J能量，使艦載機2s內(nèi)通過80m的彈射軌道完成起飛，彈射裝置給艦載機的平均推力是9×105N，燃油熱值為5.0×107J/kg。求：（1）艦載機彈射起飛前的平均速度；（2）此次電磁彈射裝置釋放的能量，相當于多少燃油完全燃燒釋放的能量；（3）電磁彈射裝置的工作效率?！痉治觥浚?）根據(jù)v＝求出艦載機彈射起飛前的平均速度；（2）根據(jù)W總＝Q放＝mq求出燃油的質(zhì)量；（3）根據(jù)W＝Fs求出推力做的功，利用η＝×100%求出電磁彈射裝置的工作效率?！窘獯稹拷猓海?）艦載機彈射起飛前的平均速度為：v＝＝＝40m/s；（2）某次彈射艦載機時，電磁彈射裝置釋放1.2×108J能量，根據(jù)W總＝Q放＝mq可知，燃油的質(zhì)量為：m＝＝＝2.4kg；（3）彈射裝置給艦載機的平均推力是9×105N，則推力做的功為：W＝Fs＝9×105N×80m＝7.2×107J電磁彈射裝置的工作效率為：η＝×100%＝×100%＝60%。答：（1）艦載機彈射起飛前的平均速度為40m/s；（2）此次電磁彈射裝置釋放的能量，相當于2.4kg燃油完全燃燒釋放的能量；（3）電磁彈射裝置的工作效率為60%?！军c評】本題考查了速度公式、做功公式、燃料完全燃燒放熱公式和效率公式的計算，因條件已給出，難度不大。2．科學(xué)家正在研制一種用水作燃料的“零排放汽車”，其工作原理是：水和硼反應(yīng)產(chǎn)生氫，氫再進入內(nèi)燃機燃燒或裝入燃料電池發(fā)電；后續(xù)反應(yīng)產(chǎn)生的水又被收集，唯一副產(chǎn)品“氧化硼”還可以再轉(zhuǎn)變成硼并循環(huán)利用。（g＝10N/kg）（1）據(jù)科學(xué)家計算，一輛汽車一次裝載18kg硼和45L水，反應(yīng)放出的能量與30kg汽油相當（汽油的熱值為4.6×107J/kg），30kg汽油完全燃燒放出的能量是多少J？（2）如果該車以108km/h的速度在水平路面上勻速行駛，反應(yīng)放出的能量轉(zhuǎn)化為機械能的效率為80%，該車的質(zhì)量是1.6t，車受到的阻力是車重的10%。則該車發(fā)動機的輸出功率是多大？（3）加一次硼和水可以供車行駛多少km？【分析】（1）已知汽油的質(zhì)量和熱值，根據(jù)Q放＝mq求出30kg汽油完全燃燒放出的熱量；（2）因為汽車勻速行駛，所以汽車所受的阻力與牽引力是一對平衡力，由二力平衡條件可得出牽引力大小，根據(jù)P＝Fv計算功率；（3）根據(jù)汽車的效率求出加一次硼和水轉(zhuǎn)化的機械能，根據(jù)W＝Fs計算行駛路程?！窘獯稹拷猓海?）30kg汽油完全燃燒時放出的熱量：Q放＝mq＝30kg×4.6×107J/kg＝1.38×109J；（2）汽車受到的重力：G＝mg＝1.6×103kg×10N/kg＝1.6×104N；汽車受到的阻力：f＝0.1G＝0.1×1.6×104N＝1.6×103N；因為汽車勻速行駛，所以牽引力等于阻力：F＝f＝1.6×103N；汽車的速度：v＝108km/h＝108×m/s＝30m/s由P＝＝＝Fv得，汽車的功率：P＝Fv＝1.6×103N×30m/s＝4.8×104W；（3）由η＝得，加一次硼和水汽車發(fā)動機做功：W＝ηQ放＝80%×1.38×109J＝1.104×109J；由W＝Fs得，汽車行駛路程：s＝＝＝6.9×105m＝690km。答：（1）若汽油完全燃燒，那么放出的熱量是1.38×109J；（2）該車發(fā)動機的輸出功率是4.8×104W；（3）加一次硼和水可以供車行駛690千米?！军c評】本題考查燃料燃燒放熱公式、效率公式功和功率公式的運用，熟練掌握相應(yīng)公式并能靈活運用是解題的關(guān)鍵。3．氫能源具有來源廣、無污染等優(yōu)點，已知：c水＝4.2×103J/（kg?℃），q液態(tài)氫＝1.4×108J/kg，當?shù)卮髿鈮簽?標準大氣壓。（1）求完全燃燒0.5kg液態(tài)氫燃料最多能將多少kg初溫為20℃的水加熱至沸騰？（2）氫能源汽車的發(fā)動機工作時將液態(tài)氫轉(zhuǎn)化為氫氣在氣缸中燃燒。某次測試中，一輛氫能源汽車以70kW的功率勻速行駛0.5h，消耗了2kg燃料，求該發(fā)動機的效率。【分析】（1）根據(jù)Q＝mq計算0.5kg液態(tài)氫完全燃燒釋放的熱量，根據(jù)比熱容公式的變形計算水的質(zhì)量；（2）根據(jù)W＝Pt計算氫能源車所做的功，根據(jù)Q＝mq計算2kg液態(tài)氫完全燃燒釋放的熱量，根據(jù)機械效率公式計算該發(fā)動機的效率。【解答】解：（1）0.5kg液態(tài)氫完全燃燒釋放的熱量：Q放＝mq液態(tài)氫＝0.5kg×1.4×108J/kg＝7×107J一標準大氣壓下水的沸點為100℃水的質(zhì)量為：；（2）氫能源車所做的功為：W＝Pt＝70000W×0.5×3600s＝1.26×108J2kg燃料完全燃燒釋放的熱量：Q′＝m′q液態(tài)氫＝2kg×1.4×108J/kg＝2.8×108J該發(fā)動機的效率為：。答：（1）這些燃料完全燃燒最多能將208.3kg初溫為20℃的水加熱至沸騰；（2）該發(fā)動機的效率為45%。【點評】本題考查了學(xué)生對燃燒放熱公式、比熱容公式、效率公式的掌握和運用，綜合性強。4．2022年北京冬奧會示范運營1000多輛氫燃料電池車（如圖所示），該車排放物是水，不產(chǎn)生任何污染物，是當前世界新能源汽車重要的發(fā)展方向。假設(shè)我國產(chǎn)氫燃料電池車總質(zhì)量為5×103kg。在某次測試中該車勻速行駛時受到的阻力是1000N，勻速行駛了28km的路程，消耗的氫能源為0.4kg。求該測試過程中氫燃料電池車：（已知q氫＝1.4×108J/kg，g取10N/kg）（1）牽引力做的功；（2）氫能源燃料完全燃燒放出的熱量是多少？（3）氫能源燃燒釋放的能量轉(zhuǎn)化為機械能的效率?！痉治觥浚?）根據(jù)二力平衡條件求出氫燃料電池車的牽引力，根據(jù)W＝Fs求出牽引力做的功；（2）根據(jù)Q放＝mq求出氫燃料完全燃燒放出的熱量；（3）根據(jù)η＝×100%求出氫能源燃燒釋放的能量轉(zhuǎn)化為機械能的效率。【解答】解：（1）因為氫燃料電池車勻速行駛時的牽引力和受到的阻力是一對平衡力所以氫燃料電池車勻速行駛時的牽引力：F＝f＝1000N牽引力做的功：W＝Fs＝1000N×28×103m＝2.8×107J；（2）氫燃料完全燃燒放出的熱量：Q放＝m氫q氫＝0.4kg×1.4×108J/kg＝5.6×107J；（3）氫能源燃燒釋放的能量轉(zhuǎn)化為機械能的效率：η＝×100%＝×100%＝50%。答：（1）牽引力做的功為2.8×107J；（2）氫能源燃料完全燃燒放出的熱量是5.6×107J；（3）氫能源燃燒釋放的能量轉(zhuǎn)化為機械能的效率為50%?！军c評】本題考查功、熱值、效率公式和二力平衡條件的應(yīng)用，熟練運用公式即可正確解題5．北京2022年冬奧會成功申辦，冰雪運動越來越受到人們的喜愛，如圖所示是一款雪地摩托，其凈重為160kg，靜止時與地面接觸的總面積為640cm2，當其以最大功率75kW在水平雪地上勻速直線行駛時，最高速度可達100km/h。（g＝10N/kg）（1）雪地摩托靜止時對水平地面的壓強為多少？（2）當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25%，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69min，需要多少千克汽油？（汽油的熱值為q＝4.6×107J/kg）【分析】（1）利用G＝mg求出摩托的重力，雪地摩托靜止時對水平地面的壓力等于重力，又知受力面積，利用p＝求解壓強；（2）當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，所受阻力與牽引力是一對平衡力，大小相等，利用P＝＝＝Fv求解即可；（3）利用P＝求出汽油該車以最大功率在水平雪地上用最高速度勻速直線行駛69min所做的功，然后利用η＝求出汽油完全燃燒放出的熱量，再利用Q放＝mq求解汽油的質(zhì)量。【解答】解：（1）雪地摩托靜止時對水平地面的壓力：F＝G＝mg＝160kg×10N/kg＝1600N雪地摩托靜止時對水平地面的壓強：p＝＝＝2.5×104Pa；（2）雪地摩托的速度v＝100km/h＝100×m/s＝m/s根據(jù)P＝＝＝Fv可得，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：f＝F牽＝＝＝2700N；（3）根據(jù)P＝可得，該車以最大功率在水平雪地上用最高速度勻速直線行駛69min所做的功：W＝Pt′＝75×103W×69×60s＝3.105×108J根據(jù)η＝可得，汽油完全燃燒放出的熱量：Q放＝＝＝1.242×109J根據(jù)Q放＝mq可得，汽油的質(zhì)量：m汽油＝＝＝27kg。答：（1）雪地摩托靜止時對水平地面的壓強為2.5×104Pa；（2）當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2700N；（3）該車發(fā)動機為一款單缸4沖程汽油機，若其效率為25%，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69min，需要27kg汽油?！军c評】此題考查壓強大小的計算、二力平衡條件的應(yīng)用、燃料的熱值，是一道力學(xué)和熱學(xué)綜合題，關(guān)鍵是重力、壓強公式，功率及其推導(dǎo)公式，效率公式，放熱公式等的靈活運用，此外還要知道雪地摩托靜止時對水平地面的壓力等于重力，當該車在水平雪地上勻速直線行駛時，所受阻力與牽引力是一對平衡力。6．氫燃料電池車（如圖所示），車輛排放物是水，不產(chǎn)生任何污染物，是當前世界新能源汽車重要的發(fā)展方向。假設(shè)某國產(chǎn)氫燃料電池車總質(zhì)量為5×103kg。在某次測試中該車勻速行駛時受到的阻力是車重的0.02倍，在0.5h內(nèi)行駛了28km的路程，消耗的氫能源為0.4kg（不考慮氫能源燃料消耗對車質(zhì)量的影響、忽略司機重），輪胎與地面的總接觸面積為0.5m2。求該測試過程中氫燃料電池車：（已知q氫＝1.4×108J/kg，g取10N/kg）（1）行駛的平均速度為多少km/h；（2）行駛時對水平地面的壓強；（3）牽引力做的功；（4）氫能源燃燒釋放的能量轉(zhuǎn)化為機械能的效率?！痉治觥浚?）根據(jù)v＝求出測試過程中氫燃料電池車的平均速度；（2）根據(jù)G＝mg求氫燃料電池車的總重力，利用壓強計算公式求得行駛時對水平地面的壓強；（3）根據(jù)f＝0.02G計算出氫燃料電池車勻速行駛時受到的阻力，根據(jù)二力平衡條件求出氫燃料電池車的牽引力，根據(jù)W＝Fs求出牽引力做的功；（4）根據(jù)Q放＝mq求出氫燃料完全燃燒放出的熱量，根據(jù)η＝×100%求出氫能源燃燒釋放的能量轉(zhuǎn)化為機械能的效率。【解答】解：（1）測試過程中氫燃料電池車的平均速度：＝＝＝56km/h；（2）氫燃料電池車的總重力：G＝mg＝5×103kg×10N/kg＝5×104N行駛時對水平地面的壓強：p＝＝1×105Pa；（3）氫燃料電池車勻速行駛時受到的阻力：f＝0.02G＝0.02×5×104N＝1×103N因為氫燃料電池車勻速行駛時的牽引力和受到的阻力是一對平衡力所以氫燃料電池車勻速行駛時的牽引力：F＝f＝1×103N牽引力做的功：W＝Fs＝1×103N×28×103m＝2.8×107J；（4）氫燃料完全燃燒放出的熱量：Q放＝m氫q氫＝0.4kg×1.4×108J/kg＝5.6×107J則氫能源燃燒釋放的能量轉(zhuǎn)化為機械能的效率：η＝×100%＝×100%＝50%。答：（1）行駛的平均速度為56km/h；（2）行駛時對水平地面的壓強1×105Pa；（3）牽引力做的功為2.8×107J；（4）氫能源燃燒釋放的能量轉(zhuǎn)化為機械能的效率為50%?！军c評】本題考查平均速度、重力、功、熱值、效率公式和二力平衡條件的應(yīng)用，熟練運用公式即可正確解題。7．某款國產(chǎn)插電混動汽車，汽油發(fā)動機既可向車輪提供動力，又可向蓄電池充電，同時蓄電池又將部分能量通過驅(qū)動電機向車輪輸送。整車質(zhì)量（含駕駛員）為1.8t，搭載電池電量為18.75kW?h，純電行駛時效率約為80%，利用汽油發(fā)動機行駛時熱機平均效率約為30%，在平直的公路上以72km/h的速度勻速行駛，受到的阻力為總重的k＝0.03倍。汽油熱值約為q＝4.5×107J/kg，g＝10N/kg，求此時：（1）汽車需要的牽引力；（2）以純電行駛時，假如電池從滿電到耗盡電量，可以行駛的最大路程；（3）車輛行駛（2）中相同路程，如果以汽油發(fā)動機行駛時，需要燃燒的汽油質(zhì)量。【分析】（1）汽車勻速行駛時，受力平衡，牽引力等于阻力，據(jù)此計算牽引力；（2）根據(jù)純電的效率求出有用功，根據(jù)W＝Fs求出行駛的路程；（3）根據(jù)效率公式η＝求出汽車消耗的能量，根據(jù)Q＝mq得到燃燒汽油的質(zhì)量?！窘獯稹拷猓海?）汽車勻速行駛時，牽引力等于阻力，則牽引力為：F＝f＝kG＝0.03mg＝0.03×1.8×103kg×10N/kg＝540N；（2）電池從滿電到耗盡電量消耗的能量為：W＝18.75kw?h＝18.75×3.6×106J＝6.75×107J做的有用功為：W有＝W×80%＝6.75×107×80%＝5.4×107J行駛的路程為：s＝＝＝105m＝100km；（3）汽車行駛100km，如果以汽油發(fā)動機行駛需要消耗的能量：Q＝＝＝1.8×108J需要燃燒的汽油質(zhì)量：m＝＝＝4kg。答：（1）汽車需要的牽引力是540N；（2）汽車以純電行駛從滿電到耗盡電量可以行駛的最大路程是100km；（3）汽車以汽油發(fā)動機行駛（2）中相同路程時，需要燃燒的汽油質(zhì)量是4kg。【點評】本題考查了平衡力、功和能的知識。要求學(xué)生能夠根據(jù)所學(xué)的知識解決實際當中的問題。8．新能源汽車因環(huán)保、節(jié)能、高效等優(yōu)勢，成為人們?nèi)粘Ｊ褂玫闹匾煌üぞ?。如圖是國內(nèi)某型號電動汽車，其裝備的蓄電池的電容量為120kW?h。當電動機的輸出功率為150kW時，電動汽車以108km/h的速度做勻速直線運動，在行駛過程中電動車所受的阻力大小保持不變（已知汽油的熱值q汽油＝4.6×107J/kg）。求：（1）行駛過程中電動車所受的阻力大??；（2）已知電動機將電能轉(zhuǎn)化成機械能的效率為80%，充滿電的電動汽車最多可以運動多遠？（3）若將電動車換成燃油車，燃油發(fā)動機的工作效率約為30%，則勻速行駛第（2）問中同樣的距離，燃油車需要消耗多少千克汽油？（結(jié)果保留兩位小數(shù)）【分析】（1）由題意知，電動汽車做勻速直線運動，此時電動汽車所受阻力與牽引力平衡，再根據(jù)計算功率的另一個公式：P＝Fv可求得牽引力大小，即是阻力大??；（2）先求出其機械能，再根據(jù)w＝Fs便可求得電動汽車最多可以運動的距離；（3）先求得燃油發(fā)動機對外做的功，再由公式：Q＝mq即可求得答案?！窘獯稹浚?）電動汽車的速度v＝108km/h＝30m/s根據(jù)，電動汽車做勻速直線運動時的牽引力為勻速直線行駛時，電動車所受到的阻力大小與牽引力是一對平衡力，大小相等，即f＝F＝5×103N；（2）電動機將電能轉(zhuǎn)化成的機械能為W機械能＝ηW電能＝80%×120kW?h＝96kW?h＝9600W×3600s＝3.456×108J故電動汽車最多可行駛的距離為；（3）燃油車行駛相同的距離需要克服的阻力所做的功為燃燒的燃油的質(zhì)量為＝≈25.04kg。故答案為：（1）5×103N；（2）6.912×104m；（3）25.04kg。【點評】本題是一道綜合型計算題，考查了功與效率問題，應(yīng)用二力平衡、功率的變形公式等來解題，難度較大。9．氫燃料被公認為是21世紀最理想的能源之一，如圖所示是某汽車制造公司生產(chǎn)的氫燃料新能源汽車，假設(shè)其滿載時所受的重力為2×104N，某次滿載后勻速直線運行20km從A地到B地，用時20min。此過程中，該新能源汽車所受阻力是800N。（氫的熱值是1.4×108J/kg）（1）該汽車滿載時與地面的總接觸面積為800cm2，汽車對地面的壓強是多少？（2）從A地到B地該新能源汽車牽引力所做的功是多少？（3）若此過程中，該新能源汽車消耗氫燃料0.3kg，該新能源汽車發(fā)動機的效率是多少？【分析】（1）該汽車滿載時對地面的壓力等于重力，利用p＝求得汽車對地面的壓強；（2）由于汽車勻速直線運行，由二力平衡可知牽引力大小，根據(jù)W＝Fs得出從A地到B地該新能源汽車牽引力所做的功；（3）根據(jù)Q放＝mq得出氫完全燃燒放出的熱量，根據(jù)效率公式得出新能源汽車發(fā)動機的效率?！窘獯稹拷猓海?）該汽車滿載時對地面的壓力F壓＝G＝2×104N汽車對地面的壓強（2）由于汽車勻速直線運行，處于平衡狀態(tài)，牽引力和阻力是平衡力，由二力平衡可知牽引力F＝f＝800N從A地到B地該新能源汽車牽引力所做的功W＝Fs＝800N×20×103m＝1.6×107J（3）氫燃料完全燃燒放出的熱量Q放＝mq＝0.3kg×1.4×108J/kg＝4.2×107J該新能源汽車發(fā)動機的效率答：（1）汽車對地面的壓強是2.5×105Pa；（2）從A地到B地該新能源汽車牽引力所做的功是1.6×107J；（3）該新能源汽車發(fā)動機的效率是38.1%?！军c評】本題考查壓強、功和效率的有關(guān)知識，是一道綜合題。10．與傳統(tǒng)汽車相比，純電動汽車具有能量轉(zhuǎn)換效率高、近于零排放、運行平穩(wěn)、噪聲低等優(yōu)點。如圖為某微型四輪純電動汽車，該車的空載質(zhì)量為1.2t，最多承載4人，每個車輪與地面的接觸面積為250cm2，發(fā)動機的最大輸出功率為20kW，每人按60kg計算，g取10N/kg，q油＝4.5×107J/kg，求：（1）該車載重4人時，靜止在水平路面上時對路面的壓強；（2）該車以最大輸出功率在平直公路上勻速行駛15km，用時12.5min，在此過程中汽車受到的阻力；（3）若該車在上述行駛過程中的能量全部由燃油來提供，燃油汽車的效率為25%，需要消耗燃油的質(zhì)量。【分析】（1）該車載重4人（每人按60kg計算）時，靜止在水平路面上時對路面的壓力等于總重力，根據(jù)G＝mg計算該車的總重力，根據(jù)p＝計算對水平路面的壓強；（2）根據(jù)v＝計算該車行駛的速度，因該車水平勻速直線行駛時處于平衡狀態(tài)，受到的牽引力和阻力是一對平衡力，由P＝＝＝Fv計算該車受到的阻力；（3）根據(jù)W＝Pt計算該車發(fā)動機做的功，根據(jù)效率公式計算燃油完全燃燒釋放的熱量，根據(jù)m＝計算需要消耗燃油的質(zhì)量。【解答】解：（1）該車載重4人（每人按60kg計算）時，靜止在水平路面上時對路面的壓力：F＝G＝mg＝（1.2×103kg+4×60kg）×10N/kg＝1.44×104N對水平路面的壓強：p＝＝＝1.44×105Pa；（2）該車行駛的速度：v＝＝＝20m/s因該車水平勻速直線行駛時處于平衡狀態(tài)，受到的牽引力和阻力是一對平衡力所以，由P＝＝＝Fv可得該車受到的阻力：F阻＝F牽＝＝＝103N；（3）該車發(fā)動機做的功：W＝Pt＝20×103W×12.5×60s＝1.5×107J燃油完全燃燒釋放的熱量：Q放＝＝＝6×107J需要消耗燃油m＝m＝＝≈1.3kg。答：（1）該車載重4人時，靜止在水平路面上時對路面的壓強為1.44×105Pa；（2）在此過程中汽車受到的阻力為103N；（3）需要消耗1.3kg的燃油?！军c評】本題為力學(xué)、熱學(xué)綜合題，考查了重力公式和壓強公式、功率公式、做功公式、燃料完全燃燒釋放熱量公式、效率公式以及二力平衡條件的應(yīng)用等，涉及到的知識點較多，有一定的難度。11．氫氣﹣汽油發(fā)動機采用氫氣和汽油兩種燃料工作，可進行自由切換，氫氣和汽油的熱值分別取q氫氣＝1.5×108J/kg、q汽油＝4.5×107J/kg。某司機駕駛使用上述發(fā)動機的轎車沿平直公路從甲地至乙地，甲、乙兩地相距225km，出發(fā)時油箱內(nèi)汽油的質(zhì)量25kg。設(shè)氫氣和汽油在氣缸內(nèi)均完全燃燒，轎車行駛中所受阻力恒定，發(fā)動機輸出的能量全部用來驅(qū)動轎車行駛，全程分兩個階段，如圖所示：階段一：轎車使用氫燃料從甲地出發(fā)，以25m/s的速度勻速行駛1h到達丙地，此過程中轎車牽引力的功率為20kW，在使用氫燃料的情況下，轎車發(fā)動機的效率為50%。階段二：從丙地開始，由于氫氣不足，司機切換汽油為燃料，轎車仍以25m/s的速度勻速行駛，到達乙地油箱內(nèi)汽油的質(zhì)量還剩15kg。求：（1）甲、丙兩地之間距離；（2）階段一中消耗的氫燃料的質(zhì)量；（3）階段二中轎車發(fā)動機的效率?！痉治觥浚?）利用速度公式求出甲、丙兩地之間距離；（2）階段一中知道轎車的速度和牽引力的功率，利用P＝＝＝Fv求出轎車的牽引力，根據(jù)P＝求出階段一牽引力所做的有用功，利用效率公式求出氫燃料完全燃燒放出的熱量；利用Q放＝mq求出消耗的氫燃料的質(zhì)量；（3）結(jié)合（2）根據(jù)二力平衡條件可知轎車行駛時受到的阻力；先求出從丙地到達乙地消耗汽油的質(zhì)量，利用Q放＝mq求出汽油完全燃燒放出的熱量；求出從丙地到乙地的距離，利用W＝Fs求出轎車從丙地到達乙地所做的有用功，利用效率公式求出階段二轎車發(fā)動機的效率。【解答】解：（1）由v＝可知，甲、丙兩地之間距離：s1＝vt＝25m/s×1×3600s＝90000m＝90km；（2）由P＝＝＝Fv可知，階段一中轎車的牽引力：F＝＝＝800N由P＝可知，階段一牽引力所做的有用功：W＝Pt＝20×1000W×1×3600s＝7.2×107J由η＝可知，消耗的氫燃料完全燃燒放出的熱量：Q放＝＝＝1.44×108J由Q放＝mq可知，消耗的氫燃料的質(zhì)量：m＝＝＝0.96kg；（3）轎車勻速行駛過程中，轎車的牽引力與轎車受到的阻力是一對平衡力根據(jù)二力平衡條件可知，階段一中轎車行駛時受到的阻力：f＝F＝800N；根據(jù)題意可知，階段二中轎車從丙地到達乙地消耗汽油的質(zhì)量：m汽油＝25kg﹣15kg＝10kg汽油完全燃燒放出的熱量：Q放′＝m汽油q汽油＝10kg×4.5×107J/kg＝4.5×108J從丙地到乙地的距離s2＝s﹣s1＝225km﹣90km＝135km由于轎車行駛中所受阻力恒定，根據(jù)二力平衡條件可知，轎車的牽引力大小不變則轎車從丙地到達乙地所做的有用功：W′＝Fs2＝800N×135×1000m＝1.08×108J階段二中轎車發(fā)動機的效率：η′＝×100%＝×100%＝24%。答：（1）甲、丙兩地之間距離為90km；（2）階段一中消耗的氫燃料的質(zhì)量為0.96kg；（3）階段二中轎車發(fā)動機的效率為24%?！军c評】本題是一道力熱綜合題，主要考查速度公式、功率公式、效率公式、燃料完全燃燒放熱公式以及二力平衡條件的應(yīng)用，題目綜合性較強，有一定的難度。12．新型混合動力汽車具有節(jié)能、低排放等優(yōu)點。當混合動力汽車啟動時，內(nèi)燃機不工作，蓄電池向車輪輸送能量，當需要高速行駛或蓄電池電能過低時，內(nèi)燃機啟動，既可以向車輪輸送能量，又可以給蓄電池充電，車速與所受阻力的關(guān)系如圖所示。在某次測試中，由內(nèi)燃機提供能量，汽車以50km/h的速度勻速行駛了0.5h，求：（1）汽車以50km/h速度勻速行駛時的牽引力；（2）測試過程中牽引力做的功；（3）若所用燃料的熱值為4.5×107J/kg，測試過程中消耗8kg燃料（假設(shè)燃料完全燃燒），則放出的總熱量是多少；（4）若該次測試中內(nèi)燃機的效率為30%，求此測試過程中蓄電池增加的電能。【分析】（1）由圖可知，當車速為50km/h時，可知此時汽車受到的阻力，根據(jù)二力平衡條件可得出汽車的牽引力；（2）根據(jù)s＝vt求出行駛的路程，根據(jù)W＝Fs求出汽車發(fā)動機的牽引力做的功；（3）知道燃料的熱值和質(zhì)量，利用Q＝mq求燃料完全燃燒放出的熱量；（4）根據(jù)η＝×100%求出該次測試中蓄電池增加的電能?！窘獯稹拷猓海?）根據(jù)二力平衡條件，由圖可知，汽車以50km/h速度勻速行駛時的牽引力：F＝f＝4000N；（2）測試過程中汽車行駛的路程：s＝vt＝50km/h×0.5h＝25km牽引力做的功：；（3）測試過程中燃料放出的總熱量：Q＝mq＝8kg×4.5×107J/kg＝3.6×108J；（4）內(nèi)燃機的效率：η＝×100%解得，W電＝ηQ﹣W牽＝30%×3.6×108J﹣1×108J＝8×106J。答：（1）汽車以50km/h速度勻速行駛時的牽引力為4000N；（2）測試過程中牽引力做的功為1×108J；（3）若所用燃料的熱值為4.5×107J/kg，測試過程中消耗8kg燃料（假設(shè)燃料完全燃燒），則放出的總熱量是3.6×108J；（4）若該次測試中內(nèi)燃機的效率為30%，此測試過程中蓄電池增加的電能為8×106J。【點評】本題綜合考查了功的計算、熱量的計算以及熱機的效率等，是一道生活中的物理題，有其實用價值，關(guān)鍵是公式及變形公式的靈活運用。13．2023年12月18日，甘肅臨夏州積石山縣發(fā)生6.2級地震。一方有難八方支援。咸陽高速交警連夜護送西安前往甘肅臨夏積石山地震災(zāi)區(qū)的救援物資車隊。一輛運送救災(zāi)物資的6輪卡車，卡車和物資的總質(zhì)量為6t，每個車輪與地面接觸的面積為500cm2，當它以72km/h的速度在水平路面上勻速行駛時，卡車受到的阻力為車總重的0.03倍。求：（g取10N/kg）（1）該車靜止時，對地面的壓強。（2）勻速行駛時卡車所受的牽引力。（3）若該卡車以柴油為燃料，該柴油機的效率為40%，則卡車勻速行駛10min：（）①卡車牽引力所做的功。②此過程中消耗柴油多少升？【分析】（1）水平面上的物體對水平面的壓力等于其重力，根據(jù)F＝G總＝m總g得出卡車對地面的壓力，根據(jù)p＝求出卡車靜止時對地面的壓強。（2）勻速行駛過程中卡車處于平衡狀態(tài)，根據(jù)F牽＝f＝0.03G總得出卡車勻速行駛時所受的牽引力。（3）利用速度公式求出卡車10min通過的路程，然后利用W＝Fs計算牽引力做的功；根據(jù)η＝求完全燃燒柴油放出的熱量，再利用Q放＝Vq求完全燃燒柴油的體積。【解答】解：（1）水平地面上汽車對地面的壓力：F＝G＝mg＝6×103kg×10N/kg＝6×104N；該車靜止時對地面的壓強：p＝＝＝2×105Pa。（2）因為卡車做勻速直線運動，卡車水平面方向上受牽引力和阻力，這兩個力是一對平衡力勻速行駛時卡車所受的阻力：f＝0.03G總＝0.03×6×104N＝1800N卡車勻速直線運動，水平方向二力平衡，則其所受的牽引力：F牽＝f＝1800N。（3）v＝72km/h＝20m/s10min行駛的路程：s＝vt＝20m/s×10×60s＝1.2×104m牽引力做的功：W＝Fs＝1800N×1.2×104m＝2.16×107J；由η＝得，完全燃燒柴油放出的熱量：Q放＝＝＝5.4×107J由Q放＝Vq得完全燃燒柴油的體積：V＝＝≈1.64L。答：（1）該車靜止時，對地面的壓強為2×105Pa；（2）勻速行駛時卡車所受的牽引力為1800N；（3）①卡車牽引力所做的功為2.16×107J；②此過程中消耗柴油的體積約為1.64L?！军c評】本題考查壓強、功和熱量的計算，同時考查二力平衡條件的應(yīng)用，具有較強的綜合性，屬于中考壓軸題，有一定難度。14．2023年9月28日德州市新能源汽車下鄉(xiāng)巡展（首站）啟動儀式在陵城區(qū)舉行。新能源汽車采用的是電能、氫燃料等非常規(guī)的能源作為動力來源。氫燃料具有清潔無污染、效率高等優(yōu)點，被認為是22世紀最理想的能源。測試員開車在一水平面上勻速行駛了10km。消耗0.3kg的氫燃料，汽車的牽引力為1260N。（q氫＝1.4×108J/kg）求：（1）質(zhì)量為0.3kg的氫燃料完全燃燒放出的熱量。（2）汽車發(fā)動機牽引力做的功。（3）該汽車發(fā)動機的效率?！痉治觥浚?）根據(jù)Q放＝mq得出質(zhì)量為0.3kg的氫燃料完全燃燒放出的熱量；（2）根據(jù)W＝Fs得出汽車發(fā)動機牽引力做的功；（3）根據(jù)η＝得出汽車發(fā)動機的效率為。【解答】解：（1）質(zhì)量為0.3kg的氫燃料完全燃燒放出的熱量Q放＝mq＝0.3kg×1.4×108J/kg＝4.2×107J；（2）汽車發(fā)動機牽引力做的功W＝Fs＝1260N×10×103m＝1.26×107J；（3）汽車發(fā)動機的效率為：η＝＝＝30%。答：（1）質(zhì)量為0.3kg的氫燃料完全燃燒放出的熱量為4.2×107J；（2）汽車發(fā)動機牽引力做的功為1.26×107J；（3）該汽車發(fā)動機的效率為30%?！军c評】本題考查了做功公式、燃料完全燃燒放熱公式和效率公式的掌握和運用，難度不大。15．北京冬奧會上使用的氫燃料電池汽車，是利用氫與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，供給電動機而驅(qū)動汽車行駛的，如圖所示，該類型汽車甲在平直公路上從A地出發(fā)，以72km/h的速度行駛1h到達B地，消耗0.8kg氫燃料，所產(chǎn)生電能E電的80%用于維持汽車勻速行駛，所受阻力為1000N，氫燃料的熱值為1.5×108J/kg。（1）求A、B兩地之間距離；（2）求此過程中產(chǎn)生的電能E電；（3）氫燃料電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的效率?！痉治觥浚?）利用速度公式求出AB兩地的距離；（2）根據(jù)二力平衡條件可知汽車的牽引力，利用W＝Fs求出汽車所做的有用功，利用效率公式求出此過程中產(chǎn)生的電能E電；（3）根據(jù)Q放＝mq求出0.8kg燃料完全燃燒放出的熱量，然后利用效率公式求出氫燃料電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的效率?！窘獯稹拷猓海?）A、B兩地之間距離為s＝vt＝72km/h×1h＝72km；（2）汽車甲在平直公路上勻速行駛，汽車甲受到的阻力和汽車的牽引力是一對平衡力根據(jù)二力平衡條件可知，汽車甲的牽引力F＝f＝1000N牽引力做的功為W＝Fs＝fs＝1000N×72×103m＝7.2×107J則產(chǎn)生的電能E電為；（3）氫燃料完全燃燒放出的熱量為則氫燃料電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的效率為。答：（1）A、B兩地之間距離為72km；（2）此過程中產(chǎn)生的電能E電為9×107J；（3）氫燃料電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的效率為75%?！军c評】本題是一道力熱綜合題，主要考查二力平衡條件的應(yīng)用、速度公式、功的計算公式、效率公式以及燃料完全燃燒放熱公式的應(yīng)用，題目綜合性較強。16．氫燃料電池汽車利用氫與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，供給電動機，從而驅(qū)動汽車行駛。如圖所示，該類型汽車甲在平直公路上從A地出發(fā)，以72km/h的速度行駛1h到達B地，若氫燃料電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的效率為75%，所產(chǎn)生電能E電的80%用于維持汽車勻速行駛，汽車行駛時所受的阻力為1000N，氫燃料的熱值為1.5×108J/kg。（1）求此過程中產(chǎn)生的電能E電。（2）求此過程中需要消耗的氫燃料的質(zhì)量。（假設(shè)氫燃料完全燃燒）（3）燃油汽車乙也在該公路上從A地出發(fā)，以72km/h的速度勻速行駛，所受阻力與甲車相同，汽油在汽缸內(nèi)完全燃燒，需要燃燒5.3kg汽油用來維持汽車勻速行駛，汽油的熱值q＝4.6×107J/kg，同樣到達B地，汽車乙發(fā)動機的效率為多少？（計算結(jié)果精確到0.1%）【分析】（1）利用速度公式求出AB兩地的距離，根據(jù)二力平衡條件可知汽車的牽引力，利用W＝Fs求出汽車所做的有用功，利用效率公式求出此過程中產(chǎn)生的電能E電；（2）由于氫燃料電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的效率為75%，利用效率公式求出燃料完全燃燒放出的熱量，利用根據(jù)Q放＝mq求出需要完全燃燒汽油的質(zhì)量；（3）根據(jù)Q放＝mq求出5.3kg燃料完全燃燒放出的熱量，然后利用效率公式求出汽車乙發(fā)動機的效率?！窘獯稹拷猓海?）AB兩地的距離為s＝vt＝72km/h×1h＝72km＝7.2×104m汽車甲在平直公路上勻速行駛，汽車甲受到的阻力和汽車的牽引力是一對平衡力，根據(jù)二力平衡條件可知，汽車甲的奉引力為F＝f＝1000N汽車甲所做的有用功為Wf＝Fs＝1000N×7.2×104m＝7.2×107J產(chǎn)生的電能；（2）燃料完全燃燒放出的熱量為需要消耗的氫燃料的質(zhì)量為；（3）汽油完全燃燒放出的熱量為Q汽油＝m汽油q汽油＝5.3kg×4.6×107J/kg＝2.438×108J燃油汽車乙所做的有用功為W′＝W＝7.2×107J汽車乙發(fā)動機的效率為答：（1）此過程中產(chǎn)生的電能E電