《2025年亮点给力提优课时作业本九年级物理上册苏科版》

11. 如图所示是我国自行设计研制的 AG600 全状态新构型灭火飞机.若该飞机以 $ 270 \mathrm { km } / \mathrm { h } $ 的速度匀速直线航行 $ 20 \mathrm { min } $,消耗航空燃油 $ 1.35 \mathrm { t } $,飞机发动机的功率为 $ 2.25 × 10 ^ { 7 } \mathrm { W } $.(航空燃油的热值为 $ 4 × 10 ^ { 7 } \mathrm { J } / \mathrm { kg } $)则:

(1) 消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量是多少?
(2) 飞机在航行过程中的阻力是多少?
(3) 发动机的效率是多少?

答案：
(1)5.4×10¹⁰J
(2)3×10⁵N
(3)50% 解析:
(1)已知消耗的航空燃油的质量m=1.35t=1350kg,这些燃油完全燃烧放出的热量Q_{放}=mq=1350kg×4×10⁷J/kg=5.4×10¹⁰J.
(2)飞机匀速航行的速度v=270km/h=75m/s,由P=Fv可得,飞机航行过程中的牵引力F=$\frac{P}{v}$=$\frac{2.25×10⁷W}{75m/s}$=3×10⁵N,由二力平衡的条件可得,飞机航行过程中的阻力f=F=3×10⁵N.
(3)由P=$\frac{W}{t}$可得,飞机发动机做的功W=Pt=2.25×10⁷W×20×60s=2.7×10¹⁰J,则发动机的效率η=$\frac{W}{Q_{放}}$×100%=$\frac{2.7×10¹⁰J}{5.4×10¹⁰J}$×100%=50%.

12. 新趋势 学科融合 (2025·广东揭阳期中)阅读材料,回答问题.
“爱达·魔都”号
2023 年 7 月 17 日,中国首艘国产大邮轮“爱达·魔都”号正式试航.如图甲所示,邮轮全长 $ 323.6 $ 米,总吨位为 $ 13.55 $ 万吨,最大航速 $ 22.6 $ 节.该船主柴油发动机的总功率为 $ 62.4 $ 兆瓦(MW),邮轮配备两台提供航行推力的推进器功率均为 $ 16.8 $ 兆瓦(MW).
邮轮航行时受到的阻力与速度的平方成正比,降低航速可以减小航行阻力,推进功率就会大大减小.但航速不是越小越好,因为船舶航行过程中除了推进设备,还有其他辅助设备工作,航速减小后,相同航程的航行时间就会延长,虽然推进功减少,但辅助功会相对增加.发动机要做的功包括推进器消耗的推进功和船上设备的辅助功两部分,航速优化就是要找到适合的航速,使发动机做的总功减少.

(1) 邮轮动力源自柴油机,单缸四冲程柴油机中,产生废气的是______冲程,此时汽缸中的内能______(选填“增大”或“减小”).
(2) 以下关于航速的表述正确的是______(填字母).
A. 增大航速可以减小阻力
B. 航速越小可以节约的燃料越多
C. 减小航速可以减小辅助功
D. 推进功与辅助功之和最小时的航速最合适
(3) 如图乙所示是邮轮每千米航程的推进功、辅助功和航速的关系图像,则最省油的航速为______$ \mathrm { m } / \mathrm { s } $;若邮轮的航速从 $ 8 \mathrm { m } / \mathrm { s } $ 降低到最省油的航速,则每千米航程少消耗柴油约______$ \mathrm { kg } $.(已知柴油发动机的效率为 $ 40 \% $,$ q _ { 柴油 } = 4.0 × 10 ^ { 7 } \mathrm { J } / \mathrm { kg } $)

答案：
(1)做功 减小
(2)D
(3)6 12.5 解析:
(1)单缸四冲程柴油机,依次有吸气、压缩、做功、排气四个冲程,其中做功冲程会产生废气,此冲程中高温气体推动活塞对外做功,汽缸中的内能减小.
(2)由材料可知,降低航速可以减小航行阻力,故A错误;航速减小时,虽然推进功会大大减小,但相同航程的航行时间延长,辅助功会相应增大,不一定可以节约更多燃料,故B、C错误;发动机要做的功包括推进功和辅助功两部分,航速优化就是要找到适合的航速,使发动机做的总功减少,推进功与辅助功的和最小时航速最合适,故D正确.
(3)由图乙可知,当推进功为0.4×10⁹J,辅助功为1.0×10⁹J时,推进功与辅助功的和是1.4×10⁹J,是最小的,此时对应的航速为6m/s,则最省油的航速为6m/s;由图乙可知,当v'=8m/s时的推进功和辅助功均为0.8×10⁹J,发动机做的功W=0.8×10⁹J+0.8×10⁹J=1.6×10⁹J,与最省油时相比,节省的功W_{节}=W-W_{min}=1.6×10⁹J-1.4×10⁹J=2×10⁸J,柴油发动机的效率为40%,则节省的柴油完全燃烧放出的热量Q_{放}=$\frac{W_{节}}{η}$=$\frac{2×10⁸J}{40%}$=5×10⁸J,每千米航程少消耗柴油的质量m=$\frac{Q_{放}}{q_{柴油}}$=$\frac{5×10⁸J}{4.0×10⁷J/kg}$=12.5kg.