社会发展到今天,能源危机开始困扰着人类,人们寻找各种可能的未来能源,以维持人类社会的持续发展。2006年5月24日,欧盟、美国、中国、日本、韩国、俄罗斯和印度在布鲁塞尔欧盟总部草签了一系列关于国际热核聚变实验反应堆(ITER)的协议。这是人类开发新能源的一个重大尝试,也是中国以完全平等的地位参加的最大的国际科技合作项目。热核聚变是在上亿摄氏度的高温条件下,利用氢的同位素氘、氚在可控情况下发生核聚变。聚变反应中释放出来的核能提供大量的热量。就像造出一个“人造太阳”。反应后的生成物是无放射性污染的氦。中国承担的首批国际热核聚变实验堆(ITER)部件——ITER导体任务已经于2011年8月19日正式开始批量生产。项目负责人武玉研究员介绍说,中国的ITER导体生产实现了100%的国产化,在参与ITER计划的7个国家中,中国是目前在此方面达到100%国产化率的两个国家之一。建成的实验反应堆,可以在16min产生1.44×1012J的热量。据媒体报道:1升海水提取的氢的同位素,在完全聚变反应中释放的热量相当于300升汽油完全燃烧所释放的热量.请根据所提供的数据进行估算,并回答下列问题:
(1)若汽油的密度是0.7×103kg/m3,300升汽油的质量是多少?
(2)若汽油的热值是5×107J/kg,300升汽油完全燃烧释放多少热量?
(3)需要从多少升海水中提取氢的同位素,在发生聚变反应时才可以产生1.44×1012J的热量?若这些热量转化为电能的效率是50﹪,则它可以提供给一台功率是2KW的空调正常工作多少小时?
(4)面对日益严重的能源危机问题,人们正在积极寻找和开发新能源,你认为除了上述方式之外,目前人类还可以开发哪些新能源?(至少举出一种)
认真观察该题图片,酒精灯给一试管加热,管塞飞出的情景
根据范例找出两组”图片信息与物理知识”对应项.
范例:试管夹-------压力、摩擦力
(1)__________________________________________
(2)__________________________________________
阅读短文,回答问题:
旋转活塞式内燃机
燃烧室内产生的高温高压燃气推动活塞旋转以产生动力的内燃机. 是由德国工程师汪克尔研制成功的一种新型内燃机.它的外形如图甲、内部主要结构如图乙.圆形汽缸内的三角形转子(即活塞)将汽缸分为三个工作室(汽缸).跟活塞往复式内燃机一样一个工作循环有四个工作过程.
吸气过程:如图丙,转子为顺时针方向旋转,当扫气条扫过进气口之前,随着转子的运动,工作室的容积会越来越大,使汽缸内气压变小,汽缸进气,当扫气条扫过进气口以后,进气停止;压缩冲程:随着转子的继续运动,汽缸内的体积会越来越小,气体被压缩,此时火花塞点火;加热过程:当汽缸容积小到接近临界值时,火花塞点火,引燃缸内混合气体,气体急速膨胀,推动转子继续顺时针方向转动,随后汽缸容积变大,当扫气条运动到排气口时,做功完成;扫气条扫过排气口以后,排气口与汽缸相通,此时开始排气冲程,转子仍然顺时针方向运动,汽缸容积变小,将缸内废气排出.该工作室完成一个完整的循环过程.图中虽只列出了一个工作室的工作过程,实际上在转子转动一周的过程中,三个工作室均完成了一个工作循环.就意味着输出轴每转动一周,对外要做功三次.由于摆脱了活塞的往复运动,直接把燃烧产生的内能转换成了旋转能量.省去了曲轴连杆机构,使内燃机结构紧凑、轻巧、功率大、运行平稳,有利于高速化.
(1)旋转活塞式内燃机是通过 方式改变内能;
(2)如图丁,汽缸内a、b、c三个工作室分别处于不同的工作过程,分别是( )
A.吸气、压缩、做功 | B.吸气、压缩、排气 |
C.压缩、做功、排气 | D.吸气、做功、排气 |
(3)如果一台旋转活塞式内燃机的转速为9000转/分,1秒内对外做功 次;
(4)与传统的活塞往复式内燃机相比,旋转活塞式内燃机的转速较 (快/慢);
(5)活塞式内燃机是提供动力的机械,实际启动时 (需要/不需要)外力.
2011年3月,日本发生了强烈地震并引发了海啸,对福岛核电站造成了很大的破坏.
(1)核电站是利用 能来发电的,其能量是原子核发生了核 (选填“裂变”或“聚变”)而产生的;
(2)为了给处于高温中的核反应堆外壳降温,消防员通过喷水的方法来有效降温,这是用 的方法来改变内能的;
(3)如果核电站每年需要50t的核燃料,而同等规模火电站每年需要6×106 t的煤炭.6×106 t的煤炭完全燃烧放出的热量为多少?(煤炭的热值为3×107J/kg).
(4)“能源和环境”是世界各国共同面临的问题,保护环境、节约能源要从我做起.下列说法中需要改正的是 .
A.尽可能用太阳能热水器代替电热水器 |
B.养成及时关掉水龙头和人走关灯的习惯 |
C.用洗脸水冲厕所,将废报纸、空酒瓶等送到废品收购站 |
D.及时将生活垃圾,废电池装在一起丢入垃圾箱 |
(10分)阅读短文,回答问题.
空气能热水器
空气能热水器是吸收空气的热量来制造热水的装置.
空气能热水器主要由储水箱、毛细管、蒸发器、压缩机、冷凝器等部件组成,其中,毛细管、蒸发器、压缩机、冷凝器等构成密闭系统,制冷剂在该密闭系统内循环,如图所示.其工作过程如下:
液态制冷剂经过一段很细的毛细管缓慢地进入蒸发器,在蒸发器内迅速汽化.制冷剂汽化生成的蒸气被压缩机压缩后变成高温高压的蒸气进入冷凝器.在冷凝器中,高温高压的蒸气将热量传递给冷水并发生液化.制冷剂依此不断循环流动,使储水箱中水的温度不断上升.空气能热水器有一个很重要的指标是能效比,它是指水箱中的水吸收的热量(Q)与空气能热水器消耗的能量(W)的比值.
下表是某品牌空气能热水器正常工作时的参数.
消耗功率/w |
进水温度/℃ |
出水温度/℃ |
能效比 |
840 |
20 |
54 |
3.4 |
(1)制冷剂在 中液化.
(2)在循环过程中,制冷剂流经下列部件时从空气中吸收热量是 .
A.毛细管 B.冷凝器 C.压缩机 D.蒸发器
(3)水箱中的水温升高,其内能 .
(4)制冷剂在循环过程中,其内能的增加的方式是 .
A.只有做功
B.只有热传递
C.既有做功,又有热传递
D.既不是做功,又不是热传递
(5)该品牌空气能热水器正常工作1h可产生 kg的热水.[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
(1)如图所示,在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花,快速压下活塞,可观察到棉花着火燃烧.此过程中活塞对筒内气体做功,气体的内能 ,这与四冲程汽油机的 冲程的能量转化相同.某台汽油机飞轮的转速为2400r/min,在1min内,汽油机完成 个工作循环.
(2)如图是灯泡L和电阻R中电流随电压变化的图象.由图象可知,电阻R的阻值为____Ω.若将它们并联接在电压为2V的电源两端,电路中的总电流为_____A.
(3)如图所示的电路中,Rl=6Ω,R2=12Ω,电流表示数为0.4A。则AB两端的电压="______" V。
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空气能热水器是吸收空气的热量来制造热水的装置.
空气能热水器主要由储水箱、毛细管、蒸发器、压缩机、冷凝器等部件组成,其中,毛细管、蒸发器、压缩机、冷凝器等构成密闭系统,制冷剂在该密闭系统内循环,如图所示.其工作过程如下:
液态制冷剂经过一段很细的毛细管缓慢地进入蒸发器,在蒸发器内迅速汽化.制冷剂汽化生成的蒸气被压缩机压缩后变成高温高压的蒸气进入冷凝器.在冷凝器中,高温高压的蒸气将热量传递给冷水并发生液化.制冷剂依此不断循环流动,使储水箱中水的温度不断上升.空气能热水器有一个很重要的指标是能效比,它是指水箱中的水吸收的热量(Q)与空气能热水器消耗的能量(W)的比值.
下表是某品牌空气能热水器正常工作时的参数.
(1)制冷剂在 中液化.
(2)在循环过程中,制冷剂流经下列部件时从空气中吸收热量是 .
A.毛细管 B.冷凝器
C.压缩机 D.蒸发器
(3)水箱中的水温升高,其内能 .
(4)制冷剂在循环过程中,其内能的增加的方式是 .
A.只有做功 B.只有热传递
C.既有做功,又有热传递 D.既不是做功又不是热传递
(5)该品牌空气能热水器正常工作1h可产生 kg的热水.[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
据相关媒体报道,世界卫生组织认为电磁污染会影响神经系统等,甚至致癌,并称吃火锅用的电磁炉在开至最大、距离正面10厘米时,辐射值达到国家限值的102.1%。电磁炉是利用电流在电磁炉内部线圈中产生磁场,磁化铁锅,从而形成无数个小涡流(即电流),加速锅底的分子运动,使锅底自身发热,从而达到加热食物的目的,如图所示。请回答下列问题:
(1)电磁炉是利用 原理工作的;电磁炉工作时,锅内食物的内能增加的方式是 。
(2)铁锅可以在电磁炉上使用,因为铁可以被磁化,而铝和铜不行,能否被磁化的性质属于铁、铝和铜的 (选填“物理性质”或“化学性质”)。
(3)某机构也利用标准的测试仪器对电磁炉的辐射值进行了测试,数据显示辐射值远低于国家限值。两家机构测试的结果不同,可能的原因是测试时的变量控制不一样。哪些变量会影响测试结果?请写出其中的一个变量 。
(4)癌症是当今世界上严重威胁人类健康的主要疾病之一。电磁污染能致癌,应尽量远离电磁污染,除此之外,日常生活中,有效预防癌症的措施是 。
阅读短文,解答问题.
如图甲所示是我国第一艘太阳能混合动力游船“尚德国盛号”。其最具特色的太阳翼采用高效晶硅异型太阳能电池板拼装而成,整艘船最多可容纳170位旅客,排水量为60吨.“尚德国盛号”驾驶室里有—个GPS(全球卫星定位系统)接收器装置,全船照明均采用节能型灯泡及LED灯,大大降低能源损耗,“尚德国盛号”年发电量可达1.7 ×104 kW·h,相当于每年节约标准煤约6.2×103kg,每年可减少二氧化碳排放量约15.7t.
(1)卫星通过发射 向GPS接收器传送信息.
(2)如果该船满载乘客从东海驶入黄浦江,游船所受到的浮力 ,船体排开水的体积将 (选填“减小”、“增大”或“不变”).(已知ρ海水>ρ江水).
(3)太阳能是 (选填“一次”或“二次”)能源、清洁无污染;LED灯可以将电能直接转化为光能,小明对LED灯很感兴趣,拆开了自己新买的LED节能手电筒,发现灯头里有2只相同规格的LED灯泡。请你帮小明判断一下2只LED灯泡是怎样连接的,写出判断方法。 。
(4)某次运行中游船以300kW的恒定功率启动并保持该恒定功率沿直线运行,行驶过程中所受阻力不变,速度由零逐渐增大至最大值而保持匀速直线运动.运动过程中牵引力F与速度的倒数(1/v)的关系图线如图乙中的实线所示,则游船运动的最大速度为
m/s,游船运行过程中所受阻力为 N.
(5)若仅采用标准煤给“尚德国盛号”提供电能,为使其仍达到现行的年发电量,求完全燃烧标准煤产生的内能转化成电能的效率是多大?(已知标准煤的热值为3.0×107J/kg)
(10分)阅读下面的短文,回答问题。
空气能热水器在我国是一种新型的热水器.它的工作原理如图所示,其中压缩机、冷凝器、配套节流器件、蒸发器组成了热泵,热泵中封装了沸点很低的制冷剂.热泵工作过程:①液态制冷剂经过配套节流器件缓慢地进入蒸发器,在蒸发器中迅速汽化,并从空气中吸收热量;②制冷剂汽化生成的蒸气进入压缩机被压缩后变成高温高压的蒸气进入冷凝器;③在冷凝器中,高温高压的蒸气将热传递给水箱中的冷水并发生液化;④低温低压的液体经过配套节流装置后再次进入蒸发器中进行下一个循环.
某品牌两种型号空气能热水器的测定参数如上右表(在环境温度20℃,进水温度20℃时测定):
(1)水箱中水的温度升高,是通过 方式增加了水的内能。
(2)查表可知型号A的热水产率为120L/h,它的物理意义是A型空气能热水器工作1h可以使120L的水温度升高35℃.由此可推算,A型热水器工作1h,使水箱中水获得能量是 J,制热的功率是 kW。[水的比热容c水 =4.2×103J/(kg•℃)]
(3)这种热水器有一种性能参数叫做“能效比”,其定义为:当水吸收Q的热量,电流所做的功为W时,能效比η="Q/W," 则A型热水器的能效比为 。(结算结果取整数)
(4)若B型热水器能效比与A型热水器相同,而出水温度只要求达到45℃时,则它工作1h能产热水 L。
阅读短文回答问题
汽车再生制动器
目前汽车刹车器均采用油压制动,油压制动刹车时消耗的机械能以内能形式排放掉,形成能源的浪费。现有一种汽车再生制动器,能把汽车制动时消耗的部分机械能转化为电能而储存起来,有效地利用了能量。这种制动器有个重要参数叫“储能效率”,储能效率是指汽车正常行驶时关闭发动机,直至汽车停止运动的过程中,将机械能转化为电能的效率.
实际上汽车刹车时再生制动器无法提供足够的刹车阻力,仍需要与油压制动器 配合使用,产生恒定的刹车阻力来满足刹车要求,若某汽车以20km/h的速度行驶,刹车时再生制动器产生的阻力随时间变化的关系如下表:
时间t/s |
0 |
0.2 |
0.4 |
0.6 |
0.8 |
1.0 |
1.2 |
1.4 |
1.6 |
再生刹车阻力f/×103N |
8.0 |
8.1 |
8.4 |
9.0 |
10.0 |
10.0 |
10.0 |
7.5 |
5.0 |
(1)油压制动刹车时消耗的机械能转化为内能,而这些内能却不能再次转化为汽车的机械能,说明能量的转移和转化具有_ _性;汽车再生制动器中将机械能转化为电能的装置是__ (电动机/发电机).
(2)某次汽车正常行驶时的机械能为3.75×105J ①若关闭发动机,直至停止运动,有1.5×105J的机械能车化为内能,则该汽车的储能效率是_ _。②若制动时油压制动器与再生制动器同时工作,产生的内能将_ (大于/小于/等于)1.5×105J。
(3)在图中作出汽车刹车时再生制动器0~1.0s内产生的刹车阻力随时间变化的图像。
(4)如果汽车制动时需要产生恒定的刹车阻力为1×104N,由图像可知t=0.7s时,油压制动器需提供_ N的刹车阻力.
阅读短文,回答文后的问题,
风寒温度
人们都有这样的体验:走在街上,穿着的衣服感觉冷暖刚好适宜,这时突然起了一阵大风,顿时感觉周身寒冷,这就是风寒效应,风寒效应会影响人体对冷的感觉,导致人体感觉的温度与温度计的示数有明显的差别.原来,人体的主要散热部位是皮肤,通过皮肤红外辐射、接触传导热量、冷热空气对流和汗液蒸发等方式散热.当无风时,在人体皮肤和周围空气之间有一个比较稳定的空气层,由于空气是热的不良导体,可以起到保温作用;当刮风时,稳定的空气保温层不断被新来的冷空气所代替,并把热量带走,风速越大,人体散失的热量越快、越多,人也就感觉越寒冷.科学家提出用风寒温度描述刮风时人体皮肤感觉的温度,并通过大量实验找出了风寒温度和风速的关系.下表是在气温为5℃时,风寒温度和风速的关系.
(1)风会使人感觉更寒冷的原因主要是加强了下列_______散热方式.
A.辐射 | B.传导 | C.对流 | D.汗液蒸发 |
(2)一个质量为50kg的人散失热量4.2×105J,如果人体没有产生相应的热量,则体温将下降_______℃.[人体的比热容取4.2×103J/(kg.℃)]
(3)利用表格给出的数据作出风寒温度风速图像.
(4)当气温为5℃,风速为35km/h时,地面的水会结冰吗?
答:_____________________.
(5)根据所给数据,用T表示风寒温度,t表示气温,v表示风速,请你写出三者关系的表达式:____________________________.
(10分)阅读短文,回答问题.
空气能热水器
空气能热水器是吸收空气的热量来制造热水的装置.
空气能热水器主要由储水箱、毛细管、蒸发器、压缩机、冷凝器等部件组成,其中,毛细管、蒸发器、压缩机、冷凝器等构成密闭系统,制冷剂在该密闭系统内循环,如图所示.其工作过程如下:
液态制冷剂经过一段很细的毛细管缓慢地进入蒸发器,在蒸发器内迅速汽化.制冷剂汽化生成的蒸气被压缩机压缩后变成高温高压的蒸气进入冷凝器.在冷凝器中,高温高压的蒸气将热量传递给冷水并发生液化.制冷剂依此不断循环流动,使储水箱中水的温度不断上升.空气能热水器有一个很重要的指标是能效比,它是指水箱中的水吸收的热量(Q)与空气能热水器消耗的能量(W)的比值.
下表是某品牌空气能热水器正常工作时的参数.
消耗功率/w |
进水温度/℃ |
出水温度/℃ |
能效比 |
840 |
20 |
54 |
3.4 |
(1)制冷剂在 中液化.
(2)在循环过程中,制冷剂流经下列部件时从空气中吸收热量是 .
A.毛细管 B.冷凝器
C.压缩机 D.蒸发器
(3)水箱中的水温升高,其内能 .
(4)制冷剂在循环过程中,其内能的增加的方式是 .
A.只有做功
B.只有热传递
C.既有做功,又有热传递
D.既不是做功,又不是热传递
(5)该品牌空气能热水器正常工作1h可产生 kg的热水.
[C水=4.2×103J/(kg·℃)]
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爆米花
爆米花是一种很受欢迎的食品,它通常是由玉米加工而成.那么玉米粒是如何变成爆米花的呢?
传统的爆米机实际上是一个带有密封盖的铁罐子.加工爆米花时,用煤炉给装有玉米粒的爆米机加热,密封在罐里的玉米粒温度不断升高,其中的水分逐渐变成水蒸气,玉米粒内部压强不断增大.部分水蒸气从玉米粒中跑出,进入铁罐内,而铁罐内气体的温度也在不断升高,压强越来越大.玉米粒像吹足气的小气球,但由于受到罐内气压的约束,它们不能爆开.加热到一定程度时,打开爆米机的密封盖,罐内气体压强迅速减小,高温高压的玉米粒突然进入气压较低的环境中,便迅速爆开,变成了爆米花.
(1)加工爆米花的过程中,通过 的方式使玉米粒的内能增加.
(2)加热过程中,玉米粒中的水发生的物态变化是 .
(3)在整个加工过程中,能反映罐内气体压强p和温度t变化情况的图象是 .
(4)如果加工一次爆米花需要消耗0.5kg的无烟煤,若这些无烟煤充分燃烧,放出的热量为 J(无烟煤的热值为3.4×107J/kg).
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为节约能源.某型号汽车在关闭发动机后,通过小型发电机将减速运动时的部分动能转化为电能储存在蓄电池中.表中所示是该型号汽车的部分技术参数,其中储能效率是指汽车正常行驶时关闭发动机,直至汽车停止的过程中,通过发电机将动能转化为电能的效率.耗油量是指汽车正常行驶l00km消耗燃油的体积.测试中,先让汽车正常行驶,然后关闭发动机,分别测出开启和关闭发电机两种情况下,汽车通过的路程s与对应的速度大小v,计算出动能Ek,作出Ek—s图像,如图所示.
⑴发电机是根据 发电的.发电过程中,动能除了转化为电能外,由于线圈有电阻,还有部分能量转化为 _ __能.
⑵汽车正常行驶100km,消耗燃油的质量为 kg,完全燃烧这些燃油产生的热量为 J(燃油的密度ρ=0.7×103 kg/m3,热值q=4.6×107J/kg).
⑶测试时,汽车在大小为800N的牵引力作用下,以20m/s的速度正常行驶1000m.此过程中,汽车 .
A.受到的阻力为1.2×104J |
B.行驶的时间为40s |
C.牵引力做的功为3.2×108J |
D.牵引力的功率为16kW |
⑷由图象可知,表示开启发电机进行测试的图线是 (①/②)
⑸若汽车正常行驶时的动能Ek0=4×105J,某时刻关闭发动机,同时发电机开始工作,最终有 J的动能转化为内能.