《2025年尖子生题库九年级物理人教版》

2. 飞机的发动机是一种热机，通过航空煤油在气室中燃烧，从喷口向后高速喷出气体，使发动机获得向前的推力。高空中某飞机获得$1.6 × 10^5$ N 的水平推力，以 600 km/h 的速度沿水平方向匀速航行 1 h，需要完全燃烧热值为$4 × 10^7$ J/kg 的航空煤油 4 000 kg。求 1 h 内：
(1) 发动机所做的功；
(2) 航空煤油完全燃烧放出的热量；
(3) 发动机的热机效率。

答案： 2.解：
(1)由$v=\frac{s}{t}$得飞机航行的路程$s=vt=600km/h×1h=600km=6×10^{5}m$；发动机所做的功$W=Fs=1.6×10^{5}N×6×10^{5}m=9.6×10^{10}J$；
(2)航空煤油完全燃烧放出的热量$Q_{放}=qm=4×10^{7}J/kg×4000kg=1.6×10^{11}J$；
(3)发动机的热机效率$\eta=\frac{W}{Q_{放}}=\frac{9.6×10^{10}J}{1.6×10^{11}J}=60\%$。
答：
(1)发动机所做的功为$9.6×10^{10}J$；
(2)航空煤油完全燃烧放出的热量为$1.6×10^{11}J$；
(3)发动机的热机效率为60%。

3. 科技发展 如图 14-8 所示是一款无人驾驶汽车图。汽车自动驾驶时使用雷达传感器，以及激光测距器来了解周围的交通状况。该款车以 20 m/s 的速度在一段平直的公路上匀速行驶了 3 km 时，消耗汽油 0.4 kg。假设汽油完全燃烧，汽油的热值为$4.6 × 10^7$ J/kg，汽油机的效率为 30%，那么在这段运动过程中：

(1) 该汽车发动机做的有用功是多少？
(2) 汽车行驶中受到的阻力是多大？

答案： 3.解：
(1)汽油完全燃烧放出的热量为$Q_{放}=mq=0.4kg×4.6×10^{7}J/kg=1.84×10^{7}J$，由$\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}$可得，该汽车发动机做的有用功$W_{有用}=\eta Q_{放}=30\%×1.84×10^{7}J=5.52×10^{6}J$。
(2)由$W_{有用}=Fs$可得发动机的牵引力$F=\frac{W_{有用}}{s}=\frac{5.52×10^{6}J}{3000m}=1840N$，因汽车匀速行驶，则由二力平衡条件可得汽车行驶中受到的阻力$F_{f}=F=1840N$。
答：
(1)该汽车发动机做的有用功是$5.52×10^{6}J$；
(2)汽车行驶中受到的阻力是1840N。