新課程實踐與探究叢書九年級物理人教版
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3.有一款無人駕駛汽車,自動駕駛時使用雷達傳感器和激光測距儀來了解周圍的交通狀況。這款車以72 km/h的速度在一段平直的公路上勻速行駛了16 km,消耗汽油2.4 kg。假設汽油完全燃燒,汽油機的效率為30%。已知汽油的熱值為$4.5×10^{7}J/kg$,在這段運動過程中,求:
(1)這款無人駕駛汽車發動機做功的功率；
(2)汽車發動機的牽引力。
答案：(1)汽油完全燃燒放出的熱量$Q_{放}=mq=2.4kg×4.5×10^{7}J/kg=1.08×10^{8}J$，
發動機做的有用功$W=ηQ_{放}=30\%×1.08×10^{8}J=3.24×10^{7}J$，
行駛時間$t=\frac{s}{v}=\frac{16km}{72km/h}=\frac{2}{9}h=800s$，
功率$P=\frac{W}{t}=\frac{3.24×10^{7}J}{800s}=4.05×10^{4}W$；
(2)牽引力$F=\frac{W}{s}=\frac{3.24×10^{7}J}{16×10^{3}m}=2025N$。
4.有一根燒紅的鐵釘,溫度是$820^{\circ }C$,質量是$2×10^{-3}kg$,將它投入到某種液體中,該液體的初溫是$10^{\circ }C$,質量是36.8 g,鐵釘和液體的溫度達到$20^{\circ }C$后不再變化。不考慮周圍環境的影響和熱損失,鐵的比熱容為$0.46×10^{3}J/(kg\cdot ^{\circ }C)$。求:
(1)鐵釘放出的熱量；
(2)該液體的比熱容。
答案：(1)736J；(2)2×10^{3}J/(kg·℃)
解析：(1)鐵釘放出的熱量$Q_{放}=c_{鐵}m_{鐵}(t_{鐵0}-t)=0.46×10^{3}J/(kg·^{\circ }C)×2×10^{-3}kg×(820^{\circ }C - 20^{\circ }C)=736J$；
(2)液體吸收的熱量$Q_{吸}=Q_{放}=736J$，液體的質量$m_{液}=36.8g=0.0368kg$，液體的比熱容$c_{液}=\frac{Q_{吸}}{m_{液}(t - t_{液0})}=\frac{736J}{0.0368kg×(20^{\circ }C - 10^{\circ }C)}=2×10^{3}J/(kg·^{\circ }C)$。
5.天然氣熱水器將50 kg的水由$22^{\circ }C$加熱到$42^{\circ }C$。已知$q_{天然氣}=4×10^{7}J/m^{3},c_{水}=4.2×10^{3}J/(kg\cdot ^{\circ }C)$,該天然氣熱水器的效率是84%。求:
(1)水吸收的熱量；
(2)天然氣放出的內能；
(3)消耗天然氣的體積。
答案：(1)4.2×10^{6}J；(2)5×10^{6}J；(3)0.125m^{3}
解析：(1)水吸收的熱量$Q_{吸}=c_{水}m_{水}(t - t_{0})=4.2×10^{3}J/(kg·^{\circ }C)×50kg×(42^{\circ }C - 22^{\circ }C)=4.2×10^{6}J$；
(2)天然氣放出的內能$Q_{放}=\frac{Q_{吸}}{η}=\frac{4.2×10^{6}J}{84\%}=5×10^{6}J$；
(3)消耗天然氣的體積$V=\frac{Q_{放}}{q_{天然氣}}=\frac{5×10^{6}J}{4×10^{7}J/m^{3}}=0.125m^{3}$。
