最近十年初中应用物理知识竞赛题分类解析专题14内能的利用热机docWord格式.docx

1、L 。 水的比热容3为 4.2 10J/（kg ? ）；水的密度为 1.0 10kg/m（ 1）蒸发器；压缩机；（2）空气；水；3） 68根据能效比 3.4 可知，空气能热水器正常工作1h 水箱中的水吸收的热能（Q）=3.4 Pt=3.4 0.84 103 3600J=102.8 103J。由 Q=cm t 解得空气能热水器正常工作1h 可产生的热水的质量m=68kg由 =m/V解得空气能热水器正常工作V=68L 。2.（2010 全国初中应用物理知识竞赛复赛题）小亮家有一辆家用轿车，爸爸在给他说车的性能时，总是说 “ 20 的排量 ” ，却很少说 “功率 ” ，为此小亮特地从网上查到了排量的

2、定义：活塞从上止点移动到下止点所通过的空间容积称为汽缸排量。如果发动机有若干个气缸，所有气缸工作容积之和称为发动机排量。从说明书上查到：小亮家的汽车采用的是 LFX 直列四缸发动机，排量为 2.0L ；从网上查找到了其输出特性曲线（如图 8 所示）；小亮又向爸爸询问了一些实测数据：由于汽车行驶的路况很好，所以平均车速为 90km h，此时发动机转速为 2000r/min ，平均行驶百公里油耗为 9L；从物理书上查得汽油的热值为46 107J/kg，密度为0 71103kg/m 3（1）由这台发动机输出特性曲线可以看出，在发动机转速为 10005000 r/min 范围内，它的输出功率与转速大致

3、有什么关系？（2）试通过公式推导出在其他参数相同时，发动机的输出功率与其排量的关系。（3）这辆汽车以 90km h 行驶时，发动机的效率约为多少？每个做功冲程汽缸内的平均压强是约为多少？（ 1） .由这台发动机输出特性曲线可以看出在发动机转速为10005000r/min 范围内，它的输出功率与转速大致成正比。（2） .设做功冲程燃气对活塞的平均压强为p0，发动机排量为V 排 ，做功冲程燃气对一个活塞的平均压力F= p0S，每个做功冲程燃气对一个活塞做的功W 000V排/4=FL= p SL= p发动机转速为 n 时燃气对活塞做功的功率P=W/t=2n p0V 排 /4= np0V 排 /2所以

4、，在发动机转速为 n，做功冲程气缸平均压强 p0 大致相同时，燃气对活塞做功的功率 P 与发动机排量 V 排成正比。（3） . 由这台发动机输出特性曲线可知，发动机转速 n=200r/min 时，其输出功率约为 37kW 。W有PtPs 100%=v 100%=50.4%。=W总Q放q汽油 mq汽油油油 V由 P= np0V 排 /2 可得 p0=2P=1.11 106Pa。nV排3.（2009 上海初中物理知识竞赛复赛题 ）在一搅拌机的容器内装有质量 m 为 0.5 千克的水，把水加热到 70后让其在室温下自动冷却。其温度随时间变化的关系如图所示。现开动电动搅拌机对该冷却的水不停地搅拌，电动

5、机的功率 P 为 900 瓦，其做的功有 80%转化为水的内能。若不考虑容器的内能变化，水最终的温度是多少？解：搅拌机每秒钟使水增加的内能：E=Pt=900l 0.8J=720J.水吸收热量 Q=E ，由 Q=cm t 可知，这些能量可以使水温度升高：Q=720=0.343 。t=103cm4.20.5只需在图中找出水冷却时温度随时间变化的快慢等于0.343 /秒的位置，对应的点所表示的温度即为水的最终温度。在图中作直线AB ，使沿 AB的温度变化快慢等于0.343秒，作 AB 的平行线AB 与图线相切，读出切点P 的纵坐标，可知水的最终温度为30。说明根据作图的情况，答案在27 33均给分。

6、（4分）4（ 10 分） （2009 上海初中物理知识竞赛复赛题 ）如图所示的装置，可以测定每千克 I00 的水，在大气压下汽化成 100 的水蒸气所需吸收的热量 Q。该装置的测量原理是：用加热器使水沸腾，汽化的水蒸气通过凝聚器液化后被收集在量杯中；测量加热器的发热功率及一段时间内在量杯中收集到的水的质量，根据能量守恒关系即可求出Q 的值。这个汽化装置工作时的散热功率恒定不变，但散热功率的值未知。测得加热器的功率为285.0瓦时，在300 秒时间内被冷凝和收集的液体质量为28.0 克；加热器的功率为100.0 瓦时，在300 秒时间内被冷凝和收集的液体质量为4.0 克。根据以上数据，求每千克

7、100的水在大气压下汽化成 100 的水蒸气所需吸收的热量 Q。m由能量守恒定律知加热系统产生的功率P=Q+P 0.t其中 m 为 300 秒内收集到的水的质量，Q 为每千克l00 摄氏度的水汽化所需吸收的热量，P0 为损2810-3失的功率。利用表中数据可以得到两个方程：285 10-3=300410 -3100联立解得 Q=2.3125 106J。5 （10 分 ） （2009 全国初中应用物理知识竞赛题 ）为了缓解用电高峰电力紧张的矛盾，我国一些地区使用了 “ 分时电（能）表 ” 。下表是采用分时计费前、后电费价目表：原电表计费方法 分时电表计费方法时间范围 全天 高峰期 低谷期6：00

8、22： 0022： 00次日单价 （元度 ）小明家每天要用电水壶将质量为0 483 kg、初温为0 5020的水烧开，已知气压为0 301 标准大气压，水的比热容为4.2 103J （kg ）。求：（ 1）这些水被烧开需要吸收多少热量 ?（2）使用分时电表后，小明家把烧水时间安排在低谷期，若不计热量损失，仅此一项，一个月 （以 30 天计 ）比原来节省多少元电费 ?（ 1） .这些水需要吸收热量： Q=cm （t2 t1）= 4.2 3 （10020）J=1.0 106 J。（2） . 1.0 106J=0.28 度，可以节省电费： 0.28 （0.48 0.30） 30 元 =1.5 元。6

9、（2009 全国初中应用物理知识竞赛题 ）在一些农村地区建造的沼气池，通过将农村大量的秸秆、人畜粪便发酵来获取沼气，利用沼气来烧火做饭，点灯照明。沼气池的应用，不仅使上述资源得以更好的利用，同时也给生活带来了诸多便利，使环境得以改善。这是一个一举多得的惠民工程。图 9 所示为一农户的水压式沼气池的剖面简图。说明： 1沼气池2水压池 3进料口4密封盖5输气管 6贮气室7沼气压力显示器 8总阀门9 U 形管压强计 （里面装有染成红色的水） l0 出料口盖板 （不密封水压池，水压池仍与外面大气相通 ） 11阀门已知该农户家燃气灶的相关技术数据如下：使用燃料液化石油气天然气人工煤气人工沼气灶前压强 （

10、kPa）2.82.01.0左： 3.6额定热流量（ kW）普通炉右： 4.0组合炉4.0单炉取 g=10 N kg ，水的比热容 c 水=4.2 l03J （kg ）（1）根据图 9 所示，通过计算说明，该农户此时能否使用这个沼气池中的沼气来正常烧火做饭 ?（2）有一天，该农户发现，沼气压强小于燃气灶的要求。为了能尽快利用沼气生火做饭，从物理学的角度看，可采取哪些措施?（3）若该农户所用的燃气灶是普通炉，通常情况下，普通炉中的右炉单独正常工作时，将一壶质量为 2.5 kg 、温度为 20的水烧开，耗时约 10 min 。试估算右炉烧水的效率。（ 4）请你就如何提高燃气灶的效率问题谈淡你的设想。

11、（ 1） .灶前沼气的压强 p= 水 gh 水=1.0 103kg/m 3 10N/kg 0.06m=6.0 102Pa=0.6kPa因为 p0.5kPa，因此可以使用这个沼气池中的沼气来正常烧火做饭。（2） .可采取的措施有：通过进料口向沼气池中加水、加料或向水压池中加水等。如果通过进料口向沼气池中加适量的热水，则效果更佳。（3）.一般说来，燃气灶正常工作时，燃气的燃烧是很充分的，我们可以视为燃气完全燃烧；再把当时的大气压看作是 1 标准大气压。水吸收的热量 Q 吸 =c 水 m 水 t 水=4.22.5 （ 100 20）J=8.4 105J.燃气灶所放出的热量 Q 放=Pt=4.0 10

12、3 10 60J=2.4 106Q吸8.410 5 100%=35% 。右炉烧水的效率 =2.46（4.）提高燃气灶热效率的设想如下：适当选用额定流量较大的炉具以缩短加热时间，从而缩短向环境散热时间，以减少热损失；及时清除水壶底部的水垢，以加快热传递；烧水时，水壶最好加盖。7、（ 18 分） （2009 全国初中应用物理知识竞赛复赛题 ）阅读资料并回答问题：干湿温度计是一种既能测量空气温度，又能测量空气相对湿度的常用测量仪器 （某一温度下，空气中水蒸气量与该温度下饱和水蒸气量的比值叫做该温度下的空气相对湿度，以百分数表示；饱和气是指一定温度下，一定数量空气中所能最大限度容纳的水蒸气量 ）。如图

13、 4 甲所示，仪器上有两支相同的温度计并列地安装在同一刻度板上 （图 4 乙为其背面 ），其中一支温度计的测温泡外面裹有被水浸湿的棉纱，这一支温度计即为 “ 湿 ”温度计；另一支温度计的测温泡直接裸露在空气中，这一支温度计即为 “ 干 ”温度计。还有一个可根据干、湿温度计的示数来确定空气相对湿度的转盘式标尺。（1） 通常情况下，湿温度计的示数比干温度计的示数稍低一些，这是为什么 ?（2） 转盘式标尺由两个同轴的圆盘组成，其中外盘是固定的，上面标有对应 “湿温度计 ” 温度值的 040 刻度线及表示相对湿度值的 10 100 刻度线；内盘可以绕轴转动，上面标有对应“干温度计 ” 温度值的0 40

14、 刻度线及 “ 相对湿度 ” 字样。转动内盘，当内、外盘上的相同温度值对准时， “ 相对湿度 ” 的箭头正好指向100，表明空气的相对湿度为100，如图4 丙所示。请你根据以上信息，说明如何根据干、湿温度计的示数，使用这个转盘式标尺来确定出空气的相对湿度。（3） 中午，小宏看到干温度计的示数为 26.0，湿温度计示数为 22.0。到了晚上，小宏看到干温度计的示数为 16.0，湿温度计示数为 12.0。请思考并回答：关于中午和晚上空气的相对湿度，以下说法正确的是 （ ）A中午和晚上空气的相对湿度相同B因为中午和晚上气温不同，所以无法比较中午和晚上空气相对湿度的大小C中午空气的相对湿度大。D晚上空

15、气的相对湿度大。请你简要地说明选择该答案的理由。解答：（1）通常情况下，由于湿棉纱上的水蒸发吸热，使湿温度计的测温泡温度低于周围大气温度，进而湿温度计的示数比干温度计的示数稍低。（ 2）先分别读取干、湿两支温度计的示数 t1、t2，然后转动内盘，当内盘上的温度值 t1 与外盘上的温度值 t 2 对准时， “相对湿度 ” 的箭头所指数值即为相对湿度值。（3） C 理由如下：中午将内盘干温度计 26刻度转到湿温度计 22刻度线对齐，内盘转过的角度为 ，晚上将内盘干温度计 16刻度转到与湿温度计 12刻度线对齐，内盘转过的角度为 ，由1 2图 4 丙可得， ，所以表示相对湿度的箭头在中午指示的相对湿

16、度较大。8. （ 2012全国初中应用物理知识竞赛复赛）某小型汽油发电机外形如图 1所示，其实质是利用一个汽油机带动一个发电机来发电。该发种电机铭牌部分数据如下表所示，根据表中的数据求：发动机 （ 汽油机 ）型号 XGQF5.0型号发电机额定功率噪声8.3kW 73db额定输出功率 5kW额定输出电压连续运行时间8h额定频率强制水冷四冲程自动电压保护Hz图 1（1）在允许的连续运行时间内，发电机以额定功率输出，能够提供的电能是多少度? 172 教学网（2）735%，则该己知汽油的热值是 q=4.6 l0J/kg，密度是0.71 ，设该汽油机的效率为汽油发电机油箱的容积至少需要多大172 教学网

17、（3）汽油发电机将内能转化为电能的效率是多少（ 1）发电机能够提供的电能 W 电=P 电 t=5kW 8h=40kWh 3分（ 2）汽油机的效率W有用机P t 4 分Vq所以油箱的最小容积：P机t8.3103W 83600s20.9 1020.9L3 分0.71 103 kg / m 3 0.354.6 107qJ / kg（ 3）汽油发电机将内能转化为电能的效率W电电5103 W821.1% 6分Vq 0.71 103 kg / m320.910 3 m3 4.6 107 J/ kgP电0.355 103W或P机9 （2009 上海初中物理知识竞赛复赛题 ）图为四缸发动机工作原理：内燃机通过

18、连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲 轴上，并使各汽缸的做功过程错开。曲轴与飞轮相连，飞轮每转动半周，有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气工作。现有一台四缸发动机，其主要技术指标如下表所示，其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积等于活塞的面积与活塞上下运动的距离（即冲程长）的乘积，转速表示每分钟飞轮所转的周数。（1）飞轮每转动半周，发动机做功多少？（2）若在做功冲程里，燃气对活塞压强可以看作恒压，则压强多大？（ 9 分）该发动机每秒钟做功： W 1=P.t=120 千焦每秒钟曲轴完成 6000 60= 100 转（1） 飞轮每转动半周里，发动机做的功W=W1=600J。100 2（2）每个气缸工作容积 V=0.5L ，每个做功冲程里，气体做功为W= p V= p0.5L=600 焦帕可得 p=1.2