《2025年5年中考3年模拟九年级物理全一册苏科版》

17.[2025江苏南通通州月考]阅读短文,回答问题。
某品牌汽车的四冲程汽油机的最大功率是60kW,以最大功率工作时飞轮转速为3000r/min,活塞从汽缸一端运动到另一端所扫过的容积为汽缸排气量,汽油机工作时,为保证汽油有效燃烧,汽油必须与吸进空气成适当比例,这就是空燃比(可燃混合气体中空气质量与燃油质量之比),该汽油机汽缸的排气量为2L,空燃比为13:1,可燃混合气体的密度为1.4kg/m³。
(1)汽车制动过程中,其动能转化为地面、轮胎、空气的内能。
(2)该汽油机以最大功率工作时,每秒做功25次,其中,汽油机的做功冲程对汽车提供动力,其余三个冲程由飞轮的惯性带动完成。
(3)这辆汽车以最大功率在平直公路上以120km/h的速度匀速行驶,则汽车所受的阻力是1800N,此时,该汽油机每秒消耗汽油的质量是5g。
(4)学校物理兴趣小组对一台小型单缸柴油机进行研究。通过查阅产品说明书得知,该柴油机的汽缸活塞面积为40cm²,活塞在汽缸内一个冲程中移动的距离是50mm,满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为8.0×10⁵Pa,飞轮1min转动2400圈,当柴油机满负荷工作时(不计摩擦),若1min消耗柴油0.01L,柴油的密度取ρ=0.8×10³kg/m³,柴油的热值为4.3×10⁷J/kg,则做功冲程中燃气对活塞的平均压力为3200N;一个做功冲程中燃气对活塞做的功为160J;这台柴油机的功率为3.2kW;该柴油机的热机效率为55.8%。

答案：
(1)内能　
(2)25　做功　惯性
(3)1800　5　
(4)3200　160　3.2　55.8%
解析　
(1)汽车制动过程中，其动能转化为地面、轮胎、空气的内能。
(2)该汽油机以最大功率工作时，飞轮的转速为3000r/min，说明1s内该汽油机飞轮转动50圈，一个工作循环中，飞轮转动两圈，对外做功一次，则该汽油机以最大功率工作时，每秒做功25次，做功冲程对汽车提供动力，其余三个冲程由飞轮的惯性带动完成。
(3)当这辆汽车以最大功率在平直公路上以120km/h的速度匀速行驶时，处于平衡状态，则汽车所受的阻力f=F_牵=P/v=60×1000W/(120/3.6m/s)=1800N;该汽油机一个工作循环中可燃混合气体的体积为2L，则V=2×10⁻³m³;一个工作循环中可燃混合气体的质量m_混=ρ_混V=1.4kg/m³×2×10⁻³m³=2.8×10⁻³kg,一个工作循环中吸入汽油的质量m_油=1/(1+13)m_混=1/14×2.8×10⁻³kg=2×10⁻⁴kg;1s对外做功25次，该汽油机每秒消耗汽油的质量是2×10⁻⁴kg×25=5×10⁻³kg=5g。
(4)做功冲程中燃气对活塞的平均压力F=pS=8.0×10⁵Pa×40×10⁻⁴m²=3200N。s=50mm=0.05m,一个做功冲程中燃气对活塞做的功W=Fs=3200N×0.05m=160J。飞轮每转两圈对外做功一次，所以飞轮转动2400圈，要对外做功1200次，燃气对活塞做的总功W_总=W×1200=160J×1200=192000J,柴油机的功率P'=W_总/t=192000J/60s=3200W=3.2kW;消耗柴油的质量m=ρV'=0.8×10³kg/m³×0.01×10⁻³m³=0.008kg,柴油完全燃烧放出的热量Q_放=qm=4.3×10⁷J/kg×0.008kg=344000J,效率为η=W_总/Q_放×100%=192000J/344000J×100%≈55.8%。

18.[2024江苏淮安期中]新能源汽车包括以电为动力的汽车。用电机驱动车轮行驶,由于对环境的影响相对传统汽车小,其前景被广泛看好。某汽车品牌的纯电动汽车有关数据如表所示,在一次测试过程中,3分钟内该车以最大功率在平直地面上匀速行驶了4千米。
|车辆类型|纯电动汽车|
|----|----|
|电池类型|磷酸铁锂电池|
|续航里程|××千米|
|最大功率|100kW|
(1)求该车在这次测试过程中牵引力所做的功。
(2)若该新能源汽车换由效率为20%的汽油机提供相同大小的牵引力,在上述过程中以相同速度行驶相同距离需要消耗多少千克的汽油?(q汽油=4.6×10⁷J/kg,结果保留两位小数)
(3)若(2)中汽油完全燃烧放出热量的7%被质量为120kg、温度为30℃的水吸收,求水的末温。[水的比热容是4.2×10³J/(kg·℃)]

答案： 解析　
(1)由表格数据可知，该车的最大功率P=100kW=1×10⁵W,该车在这次测试过程中牵引力所做的功W=Pt=1×10⁵W×3×60s=1.8×10⁷J。
(2)汽油机所做的有用功为1.8×10⁷J,由η=W/Q_放可知，消耗的汽油完全燃烧放出的热量Q_放=W/η=1.8×10⁷J/20%=9×10⁷J,由Q_放=mq可知，消耗汽油的质量m=Q_放/q_汽油=9×10⁷J/4.6×10⁷J/kg≈1.96kg。
(3)由题知水吸收的热量Q_吸=η'Q_放=7%×9×10⁷J=6.3×10⁶J,根据Q_吸=cmΔt可知，Δt=Q_吸/(c_水m_水)=6.3×10⁶J/(4.2×10³J/(kg·℃)×120kg)=12.5℃,水的末温为30℃+12.5℃=42.5℃。