新课程实践与探究丛书九年级物理人教版
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3.有一款无人驾驶汽车,自动驾驶时使用雷达传感器和激光测距仪来了解周围的交通状况。这款车以72 km/h的速度在一段平直的公路上匀速行驶了16 km,消耗汽油2.4 kg。假设汽油完全燃烧,汽油机的效率为30%。已知汽油的热值为$4.5×10^{7}J/kg$,在这段运动过程中,求:
(1)这款无人驾驶汽车发动机做功的功率；
(2)汽车发动机的牵引力。
答案：(1)汽油完全燃烧放出的热量$Q_{放}=mq=2.4kg×4.5×10^{7}J/kg=1.08×10^{8}J$，
发动机做的有用功$W=ηQ_{放}=30\%×1.08×10^{8}J=3.24×10^{7}J$，
行驶时间$t=\frac{s}{v}=\frac{16km}{72km/h}=\frac{2}{9}h=800s$，
功率$P=\frac{W}{t}=\frac{3.24×10^{7}J}{800s}=4.05×10^{4}W$；
(2)牵引力$F=\frac{W}{s}=\frac{3.24×10^{7}J}{16×10^{3}m}=2025N$。
4.有一根烧红的铁钉,温度是$820^{\circ }C$,质量是$2×10^{-3}kg$,将它投入到某种液体中,该液体的初温是$10^{\circ }C$,质量是36.8 g,铁钉和液体的温度达到$20^{\circ }C$后不再变化。不考虑周围环境的影响和热损失,铁的比热容为$0.46×10^{3}J/(kg\cdot ^{\circ }C)$。求:
(1)铁钉放出的热量；
(2)该液体的比热容。
答案：(1)736J；(2)2×10^{3}J/(kg·℃)
解析：(1)铁钉放出的热量$Q_{放}=c_{铁}m_{铁}(t_{铁0}-t)=0.46×10^{3}J/(kg·^{\circ }C)×2×10^{-3}kg×(820^{\circ }C - 20^{\circ }C)=736J$；
(2)液体吸收的热量$Q_{吸}=Q_{放}=736J$，液体的质量$m_{液}=36.8g=0.0368kg$，液体的比热容$c_{液}=\frac{Q_{吸}}{m_{液}(t - t_{液0})}=\frac{736J}{0.0368kg×(20^{\circ }C - 10^{\circ }C)}=2×10^{3}J/(kg·^{\circ }C)$。
5.天然气热水器将50 kg的水由$22^{\circ }C$加热到$42^{\circ }C$。已知$q_{天然气}=4×10^{7}J/m^{3},c_{水}=4.2×10^{3}J/(kg\cdot ^{\circ }C)$,该天然气热水器的效率是84%。求:
(1)水吸收的热量；
(2)天然气放出的内能；
(3)消耗天然气的体积。
答案：(1)4.2×10^{6}J；(2)5×10^{6}J；(3)0.125m^{3}
解析：(1)水吸收的热量$Q_{吸}=c_{水}m_{水}(t - t_{0})=4.2×10^{3}J/(kg·^{\circ }C)×50kg×(42^{\circ }C - 22^{\circ }C)=4.2×10^{6}J$；
(2)天然气放出的内能$Q_{放}=\frac{Q_{吸}}{η}=\frac{4.2×10^{6}J}{84\%}=5×10^{6}J$；
(3)消耗天然气的体积$V=\frac{Q_{放}}{q_{天然气}}=\frac{5×10^{6}J}{4×10^{7}J/m^{3}}=0.125m^{3}$。
