《2025年同步测控优化设计九年级物理全一册北师大版》

5. 有一功率为$ 46 kW $、热机效率为$ 20\% 的汽车正在一平直公路上以 20 m/s $的速度向前匀速行驶,此时油箱中仅剩下$ 5 kg $汽油。
(1)完全燃烧$ 5 kg $汽油能放出多少热量？(汽油的热值$ q = 4.6 × 10^7 J/kg $)
(2)汽车还可以前进多远？
(3)完全燃烧$ 5 kg 汽油放出的热量用来加热质量为 1000 kg $、初温为$ 2 ℃ $的水,能使水温升高到多少？[结果保留到整数位,不考虑热量损失,$ c_{水} = 4.2 × 10^3 J/(kg \cdot ℃) $]

答案：
(1)$2.3×10^{8}J$
(2)20 km
(3)$57^{\circ }C$ 解析
(1)完全燃烧5 kg汽油能放出的热量$Q_{放}=mq=5kg×4.6×10^{7}J/kg=2.3×10^{8}J$。
(2)已知汽车的热机效率为20%，根据$η=\frac {W}{Q}$可得，汽车做的有用功$W=ηQ_{放}=20\% ×2.3×10^{8}J=4.6×10^{7}J$， 前进的时间$t=\frac {W}{P}=\frac {4.6×10^{7}J}{46×1000W}=1000s$， 汽车还可以前进的距离$s=vt=20m/s×1000s=20000m=20km$。
(3)水升高的温度$Δt=\frac {Q_{放}}{c_{水}m_{水}}=\frac {2.3×10^{8}J}{4.2×10^{3}J/(kg\cdot ^{\circ }C)×1000kg}\approx 55^{\circ }C$， 水温升高到$t=t_{0}+Δt=2^{\circ }C+55^{\circ }C=57^{\circ }C$。

6. 阅读短文,回答问题。
我国的第五代战斗机——歼 - 20
我国的第五代战斗机——歼 - 20配备了大功率雷达,为了解决其散热问题,采用了新一代液体冷却系统。为了计算方便,假设该战斗机最大起飞质量为$ 32 t $,最大飞行高度为$ 20 km $,最大航行速度为$ 800 m/s $,战斗机发动机的效率为$ 40\% $。战斗机航行时所受阻力的大小$ F_{阻} 与速度的平方 v^2 $成正比,关系如下表所示。($ g 取 10 N/kg $)
| $ v/(m \cdot s^{-1}) $ | $ 100 $ | $ 200 $ | $ 300 $ | $ 400 $ | $ 500 $ |
| $ F_{阻}/(10^4 N) $ | $ 0.3 $ | $ 1.2 $ | $ 2.7 $ | $ 4.8 $ | $ 7.5 $ |

(1)战斗机在减速俯冲的过程中,其动能____,重力势能____(以上两空均选填“变大”“变小”或“不变”)。为了解决雷达的散热问题,应采用比热容较____(选填“大”或“小”)的液体作为冷却剂。
(2)战斗机的供油系统非常强大,若每秒可以输送$ 2 kg $燃油,燃油的热值为$ 4.5 × 10^7 J/kg $,燃油完全燃烧,每秒放出____$ J $的热量。
(3)当战斗机以$ 400 m/s $的速度匀速巡航时,发动机的牵引力为____$ N $,发动机的输出功率为____$ W $。
(4)翼载是指飞机质量(这里取最大起飞质量)与机翼面积的比值,若该战斗机的翼载为$ 500 kg/m^2 $,则其机翼面积为____$ m^2 $。推重比是指飞机以最大航行速度匀速飞行时的牵引力与最大起飞重力的比值,则该战斗机的推重比为____。

答案：
(1)变小 变小 大
(2)$9×10^{7}$
(3)$4.8×10^{4}$ $1.92×10^{7}$
(4)64 0.6