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九年级物理填空题一般
题目
伴随着科技的不断进步,现代农业也迎来了巨大的发展.如图为一款履带式小麦联合收割机.某次收割机将其自带的粮仓收满后,在平直麦地上匀速行驶2.4km2.4km,总用时20min⁡20\min,该过程柴油机的输出功率恒为60kW60kW,耗油引起的质量变化忽略不计.
(1)(1)收割机装有履带是通过增大______来减小对地面的压强.
(2)(2)收割机匀速行驶过程中受到的阻力是多少?
(3)(3)燃油消耗率是衡量车辆发动机性能的重要指标之一,其含义是:发动机正常工作时,每输出1kW⋅h1kW\cdot h的能量消耗燃油的质量,已知该收割机的燃油消耗率为300g/(kW⋅h)300g/\left(kW\cdot h\right).(g(g取10N/kg10N/kg,柴油的热值取4×107J/kg)4\times 10^{7}J/kg)
①据某宣传资料介绍,该收割机柴油机的热效率在35%35\%以上,请你通过计算判断该宣传是否可信；
②增大发动机的热效率不仅可以节约能源,还可以减少对环境的污染,若将收割机柴油机的热效率提升至40%40\%,则相同情况下,匀速行驶2.4km2.4km可以节约柴油______kgkg.
知识点：功的计算II、热机章节：第11章 简单机械和功 / 11.3 功

答案与解析

答案

（1）收割机装有履带是在压力一定时，通过增大受力面积来减小对地面的压强；
(2)(2)收割机匀速行驶的速度v=st=2.4×1000m20×60s=2m/sv=\frac{s}{t}=\frac{2.4×1000m}{20×60s}=2m/s，
由P=Wt=Fst=FvP=\frac{W}{t}=\frac{Fs}{t}=Fv可得收割机的牵引力：
F=Pv=60×1000W2m/s=3×104NF=\frac{P}{v}=\frac{60×1000W}{2m/s}=3\times 10^{4}N，
此时收割机受到的牵引力、阻力是一对平衡力，大小相等，则收割机匀速行驶过程中受到的阻力是：
f=F=3×104Nf=F=3\times 10^{4}N；
(3)(3)①该收割机的燃油消耗率为300g/(kW⋅h)300g/\left(kW\cdot h\right)，
每输出1kW⋅h=3.6×106J1kW\cdot h=3.6\times 10^{6}J的能量（有用能量）消耗燃油（柴油）的质量：
m=300g/(kW⋅h)×1kW⋅h=300g=0.3kgm=300g/\left(kW\cdot h\right)\times 1kW\cdot h=300g=0.3kg，
燃油（柴油）完全燃烧放出的热量：
Q放=mq=0.3kg×4×107J/kg=1.2×107JQ_{放}=mq=0.3kg\times 4\times 10^{7}J/kg=1.2\times 10^{7}J，
收割机的热效率：
η=WQ放=3.6×106J1.2×107J×100%=30%<35%\eta =\frac{W}{{Q}_{放}}=\frac{3.6×1{0}^{6}J}{1.2×1{0}^{7}J}\times 100\%=30\% \lt 35\%，可见该宣传不可信；
②在相同情况下，匀速行驶2.4km2.4km，做的有用功相同，
W有用=Pt=20×1000W×20×60s=2.4×107JW_{有用}=Pt=20\times 1000W\times 20\times 60s=2.4\times 10^{7}J，
将效率提高到40%40\%，
由η=WQ放\eta =\frac{W}{{Q}_{放}}可得柴油完全燃烧放出的热量减小值：
ΔQ放=W有用η1−W有用η2=2.4×107J30%−2.4×107J40%=2×107J\Delta Q_{放}=\frac{{W}_{有用}}{{η}_{1}}-\frac{{W}_{有用}}{{η}_{2}}=\frac{2.4×1{0}^{7}J}{30\%}-\frac{2.4×1{0}^{7}J}{40\%}=2\times 10^{7}J，
由Q放=mqQ_{放}=mq可得燃油减小值：
Δm=ΔQ放q=2×107J4×107J/kg=0.5kg\Delta m=\frac{Δ{Q}_{放}}{q}=\frac{2×1{0}^{7}J}{4×1{0}^{7}J/kg}=0.5kg，即节约柴油0.5kg0.5kg。
故答案为：（1）受力面积；
(2)(2)收割机匀速行驶过程中受到的阻力是3×104N3\times 10^{4}N；
(3)(3)①该宣传不可信；
②0.50.5。

解析

（1）收割机装有履带是在压力一定时，通过增大受力面积来减小对地面的压强；
(2)(2)收割机匀速行驶的速度v=st=2.4×1000m20×60s=2m/sv=\frac{s}{t}=\frac{2.4×1000m}{20×60s}=2m/s，
由P=Wt=Fst=FvP=\frac{W}{t}=\frac{Fs}{t}=Fv可得收割机的牵引力：
F=Pv=60×1000W2m/s=3×104NF=\frac{P}{v}=\frac{60×1000W}{2m/s}=3\times 10^{4}N，
此时收割机受到的牵引力、阻力是一对平衡力，大小相等，则收割机匀速行驶过程中受到的阻力是：
f=F=3×104Nf=F=3\times 10^{4}N；
(3)(3)①该收割机的燃油消耗率为300g/(kW⋅h)300g/\left(kW\cdot h\right)，
每输出1kW⋅h=3.6×106J1kW\cdot h=3.6\times 10^{6}J的能量（有用能量）消耗燃油（柴油）的质量：
m=300g/(kW⋅h)×1kW⋅h=300g=0.3kgm=300g/\left(kW\cdot h\right)\times 1kW\cdot h=300g=0.3kg，
燃油（柴油）完全燃烧放出的热量：
Q放=mq=0.3kg×4×107J/kg=1.2×107JQ_{放}=mq=0.3kg\times 4\times 10^{7}J/kg=1.2\times 10^{7}J，
收割机的热效率：
η=WQ放=3.6×106J1.2×107J×100%=30%<35%\eta =\frac{W}{{Q}_{放}}=\frac{3.6×1{0}^{6}J}{1.2×1{0}^{7}J}\times 100\%=30\% \lt 35\%，可见该宣传不可信；
②在相同情况下，匀速行驶2.4km2.4km，做的有用功相同，
W有用=Pt=20×1000W×20×60s=2.4×107JW_{有用}=Pt=20\times 1000W\times 20\times 60s=2.4\times 10^{7}J，
将效率提高到40%40\%，
由η=WQ放\eta =\frac{W}{{Q}_{放}}可得柴油完全燃烧放出的热量减小值：
ΔQ放=W有用η1−W有用η2=2.4×107J30%−2.4×107J40%=2×107J\Delta Q_{放}=\frac{{W}_{有用}}{{η}_{1}}-\frac{{W}_{有用}}{{η}_{2}}=\frac{2.4×1{0}^{7}J}{30\%}-\frac{2.4×1{0}^{7}J}{40\%}=2\times 10^{7}J，
由Q放=mqQ_{放}=mq可得燃油减小值：
Δm=ΔQ放q=2×107J4×107J/kg=0.5kg\Delta m=\frac{Δ{Q}_{放}}{q}=\frac{2×1{0}^{7}J}{4×1{0}^{7}J/kg}=0.5kg，即节约柴油0.5kg0.5kg。
故答案为：（1）受力面积；
(2)(2)收割机匀速行驶过程中受到的阻力是3×104N3\times 10^{4}N；
(3)(3)①该宣传不可信；
②0.50.5。

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