《2025年5年中考3年模拟九年级物理下册教科版》

1. (2024山东潍坊期末)混合动力汽车具有节能、低排放等优点,某新型混合动力汽车启动时,内燃机不工作,蓄电池向车轮输送能量;当需要高速行驶或蓄电池电能过低时,内燃机启动,既可以向车轮输送能量,又可以给蓄电池充电。该车在某次高速行驶测试中,蓄电池已储存电能$5.12\times10^{7}J$,汽车以$50km/h$的速度沿平直路面匀速行驶了$0.5h$,此时汽车消耗了$8kg$燃料,蓄电池的电能增加了$10\%$,所受阻力与车速的关系如图所示。若燃料的热值$q = 4.5\times10^{7}J/kg$,求:
　　　　
　(1) $8kg$燃料完全燃烧放出的热量;
　(2) 测试过程中汽车牵引力做的功;
　(3) 该次测试中内燃机的效率。

答案： 解析　
(1)8kg燃料完全燃烧放出的热量为
$Q_{放}=mq_{燃料}=8\ kg\times4.5\times10^{7}\ J/kg = 3.6\times10^{8}\ J$。
(2)汽车以50km/h的速度匀速行驶0.5h通过的路程为$s = vt = 50\ km/h\times0.5\ h = 25\ km = 25\ 000\ m$，由图像可知，当汽车速度达到50km/h时，汽车受到的阻力是$f = 4\ 000\ N$，因为汽车做匀速直线运动，所以牵引力$F = f = 4\ 000\ N$，
测试过程中汽车牵引力做的功为
$W = Fs = 4\ 000\ N\times25\ 000\ m = 1\times10^{8}\ J$。
(3)蓄电池增加的电能为
$E = 5.12\times10^{8}\ J\times10\% = 5.12\times10^{7}\ J$，
有效利用的能量
$W_{有}=W + E = 1\times10^{8}\ J + 5.12\times10^{7}\ J = 1.512\times10^{8}\ J$，
测试中内燃机的效率为
$\eta=\frac{W_{有}}{Q_{放}}\times100\%=\frac{1.512\times10^{8}\ J}{3.6\times10^{8}\ J}\times100\% = 42\%$。

2. 跨学科.物理学与工程实践 西渝高铁是西安至重庆的一条高速铁路,全长$739$千米,设计速度$350km/h$。其中西安至安康段已开工建设,建设工期为$5$年。
　(1) 铁轨下方铺设枕木是为了________压强，车头设计成流线型是为了________阻力。
能量转化效率的计算　　　　　　　　答P10案9
　(2) 若通车后,一列长$300m$的动车组(如图甲)
　　　以$50m/s$的速度匀速通过一条长$1200m$的隧道,该列动车组完全通过隧道所用的时间为多少？
　(3) 若动车组以$60m/s$的速度做匀速直线运动时,所受到的阻力为$7\times10^{4}N$,则此时电动机的输出功率是多大？
　(4) 我国风力资源丰富,图乙为某地风力发电机。若当地每秒每平方米吹过的风的能量为$200J$,风机有效迎风面积为$2.0\times10^{4}m^{2}$,一台风机一天的发电量可以供一列总输出功率为$4800kW$的动车组以$250km/h$的速度匀速运动$1250km$,则风机把风能转换为电能的效率是多少？(忽略其他能量损耗)
　　

答案： 答案　
(1)减小　减小　
(2)30s　
(3)$4.2\times10^{6}\ W$ 　
(4)25%
解析　
(1)铺设枕木是通过增大受力面积来减小压强的；流线型设计可以减小空气阻力；
(2)该动车组完全通过隧道行驶的路程$s = s_{隧道}+s_{车}=1\ 200\ m + 300\ m = 1\ 500\ m$，所用的时间$t=\frac{s}{v}=\frac{1\ 500\ m}{50\ m/s}=30\ s$；
(3)做匀速直线运动时动车组受到的阻力与动力大小相等，电动机的输出功率$P = Fv = 7\times10^{4}\ N\times60\ m/s = 4.2\times10^{6}\ W$；
(4)一台风机一天接收的风能$W_{风}=2.0\times10^{4}\ m^{2}\times200\ J/(m^{2}\cdot s)\times24\times3\ 600\ s = 3.456\times10^{11}\ J$，一台风机产生的电能可供动车组运行的时间$t'=\frac{s'}{v'}=\frac{1\ 250\ km}{250\ km/h}=5\ h = 1.8\times10^{4}\ s$，$P' = 4\ 800\ kW = 4.8\times10^{6}\ W$，$\eta=\frac{W_{电}}{W_{风}}\times100\%=\frac{P't'}{W_{风}}\times100\%=\frac{4.8\times10^{6}\ W\times1.8\times10^{4}\ s}{3.456\times10^{11}\ J}\times100\% = 25\%$。