《2025年启航新课堂九年级物理全一册人教版》

例3 如果甲热机的效率比乙热机的效率高,那么可以说(D)

A.甲热机的功率比乙热机的大
B.在单位时间内甲热机消耗的燃料比乙热机消耗的少
C.甲热机的转速比乙热机的大
D.甲热机将燃料燃烧产生的内能变成机械能的百分比比乙热机的大

答案： D

变式练习3. 关于热机的效率,下列说法正确的是(B)

A.在做功同样多的情况下,热机的效率越高,消耗的燃料越多
B.一般情况下柴油机的效率比汽油机的高
C.热机的效率越高说明做功越快
D.热机损失的能量中,废气带走的能量较少,主要是由于机械摩擦损失的

答案： B

例4 如图所示是一辆质量为1.2t的小汽车,它以72km/h的速度在一段平直公路上匀速行驶了1h,油耗为6kg,它所受的阻力为车重的0.1倍。(假设汽油完全燃烧,热值$q= 4.6×10^{7}J/kg$,g取10N/kg)
(1)这段时间内汽车牵引力做的功是多少?
(2)汽车发动机的效率是多少?(结果精确到0.1%)
_____

答案： 解:
(1)汽车所受阻力:$f_{阻}= 0.1G= 0.1m_{车}g= 0.1×1.2×10^{3}kg×10N/kg= 1.2×10^{3}N,$
因为小汽车匀速行驶,所以$F_{牵}= f_{阻}= 1.2×10^{3}N,$
汽车行驶的路程:$s= vt= 72km/h×1h= 72km= 7.2×10^{4}m,$
牵引力做的功:$W= F_{牵}s= 1.2×10^{3}N×7.2×10^{4}m= 8.64×10^{7}J;$
(2)汽油完全燃烧释放出的热量:$Q= mq= 6kg×4.6×10^{7}J/kg= 2.76×10^{8}J,$
发动机的效率:$\eta =\frac {W}{Q}= \frac {8.64×10^{7}J}{2.76×10^{8}J}×100\% \approx 31.3\% $。

变式练习4. 某内燃机的能量流向图如图所示,该内燃机的效率为(D)

A.7%
B.28%
C.31%
D.34%

答案： D

变式练习5. (2024巴蜀中学月考)国庆假期,小明一家驱车外出旅游。若汽车以108km/h的速度在高速公路上匀速直线行驶时,受到的阻力是1200N,汽车仪表盘上显示百公里耗油6.0L。(汽油热值取$4.0×10^{7}J/L$)求:
(1)汽车以108km/h的速度在高速公路上匀速直线行驶时,牵引力做功的功率;
(2)6.0L的汽油完全燃烧放出的热量;
(3)这辆汽车以108km/h的速度在高速公路上匀速直线行驶时的效率。(汽车的效率是指汽车行驶时克服摩擦所做的功与汽油完全燃烧放出的热量之比)
_____

答案： 解:
(1)汽车匀速行驶,则$F_{牵}= f_{阻}= 1200N,$
$v= 108km/h= 30m/s,$
由$v= \frac {s}{t},P= \frac {W}{t}$得,$P= \frac {W}{t}= \frac {F_{牵}s}{t}= F_{牵}v= 1200N×30m/s= 3.6×10^{4}W;$
(2)汽油完全燃烧放出的热量:$Q= Vq= 6.0L×4.0×10^{7}J/L= 2.4×10^{8}J;$
(3)汽车以108km/h的速度在高速公路上匀速直线行驶100km时,牵引力做的功:$W= F_{牵}s= 1200N×100×1000m= 1.2×10^{8}J,$
汽车发动机的效率:$\eta =\frac {W}{Q}= \frac {1.2×10^{8}J}{2.4×10^{8}J}×100\% = 50\% $。