初中物理有关热机的计算综合题

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，如图所示．

（1）核电站的核心设备是         ，其中发生的       反应是可以控制的；
（2）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5×10⁶ t的煤炭．5×10⁶ t的煤炭完全燃烧放出的热量是     J（煤炭的热值为3×10⁷J／kg）．
（3）“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

2013年“雾霾”成为全社会关注的热点，一月份的十几天我国中东部的大部分地区被雾霾笼罩，空气质量已经达到了严重污染。为了缓解空气污染，电动机车作为新能源汽车的主力军将大力发展并逐步代替现在的燃油汽车。如图所示为国内某厂商刚刚发布的名为“秦”高性能电动汽车，“秦”百公里加速时间仅为6秒，最高时速可达180Km/h，百公里综合油耗仅2L，在纯电状态下可行驶50公里。“秦”电动机效率为80%，电池为磷酸铁锂电池，电池电压500v，容量200AH，充电时间约为6小时。

（1）燃油汽车的发动机通常是汽油机，从能源可否再生角度来看，汽油是  能源；发动机工作时，   冲程将内能转化为机械能．
（2）“秦”行驶时电池将______能转化为电能供电动机使用。汽车在行驶时对路面的压力比静止时     （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
（3）“秦”在充满电后电池存储的电能为多少？最大行驶里程状态下，车子行驶时所受的平均阻力为多大？
（4）若某一次行驶中“秦”消耗电能4.6kw.h，则若用效率为25%的燃油汽车需要消耗多少质量的汽油？（结果保留两位小数，汽油热值为4.6×10⁷ J/kg）

汽车已走入我们的家庭，而发动机是汽车的核心部件，发动机的质量决定了整车的性能与品质，现代汽车主要分汽油与柴油两类发动机，以汽油发动机为例，其提供动力的是内燃机的气缸。某台以汽油为燃料的汽车，发动机内有四个气缸，其相关数据如下表所示：

1min内完成工作循环	2600次	93^﹟汽油	气缸内汽油和空气的混合密度	1.35kg/m^3
排气量	1.8L	热值	4.6×10^7J/kg
发动机最大功率	75kW	空燃比	14:1

（1）汽车内燃机一个工作循环包括四个冲程如上图所示，一个气缸正常工作四个冲程的顺序是    （对甲、乙、丙、丁重新排序），其中图    是内燃机给汽车提供动力的冲程。
（2）汽车以100km/h的速度匀速运动时发动机的输出功率最大，则1min内做多少J的有用功 ?
（3）汽车的排气量是指发动机气缸的工作容积，汽车排气量越大，功率越大。空燃比指汽缸内空气和燃油的质量比。当汽车以100km/h的速度匀速行驶时，根据表中数据求汽车发动机的效率。 （计算结果保留一位小数）

汽车会飞不是梦！美国一家公司研制出了“会飞的汽车”（如图），它的车身和普通汽车相似，但车门多了两个可折叠的翅膀，在空中飞行时翅膀才张开。从汽车到“飞机”的变形在30秒内即可完成。该车在美国已获准上路行驶和空中飞行。以下是该车的一些信息：

汽车 质量	发动机 最大功率	轮胎与地面 接触的总面积	地面最大 行驶速度	空中最大 飞行速度
600kg	75kW	0.12m^2	150km/h	200km/h

（1）该汽车静止停在水平地面上时，对地面生多大的压强？
（2）该“汽车”以最大功率在空中飞行2小时，它的发动机要做多少功？
（3）该汽车通过燃烧汽油获得动力，如图所示是四冲程汽油机工作示意图，其中      （填编号）冲程能给汽车提供动力。

如图所示，在透明塑料盒的底部钻一个孔，把电子式火花发生器的放电针紧紧地塞进孔中，打开塑料盒盖，向盒内滴入数滴酒精，再将盒盖盖紧，然后揿动电火花发生器的按钮……

（1）在此过程中，酒精燃烧后的燃气的       能转化为塞子的机械能。
（2）在这一实验过程中，你应当注意观察的是       。

A．揿动电火花发生器；	B．盒内的酒精；
C．盒盖跳起的现象；	D．瓶塞跳起的瞬间盒内出现的现象。

（3）汽油机的工作过程的       冲程与这一实验过程中能量的转化是一致的。如果该汽油机飞轮转速是1200r/min，则它每秒钟内对外做功         次。

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.

（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，R_l=6Ω，R₂=12Ω，电流表示数为0.4A。则AB两端的电压="______" V。

如图甲所示，在透明塑料盒的底部钻一个孔，把电子式火花发生器的放电针管紧紧地塞进孔中，打开塑料盒盖，向盒中滴入数滴酒精，再将盒盖盖紧，然后揿动电火花发生器的按钮，你看到的现象是：    ____________________，在此过程中，酒精燃烧后的燃气对外做功，燃气的      能减少，转化为     能，根据这一原理，可以制造出热机，图乙是某汽油机的      冲程. 汽车发动机选用水做冷却剂是因为水的_________大. 某型号单缸四冲程汽油机的气缸排量（即活塞横截面积与活塞一个冲程中在气缸内运动距离的乘积）为125mL，某种工作状态下做功冲程燃气的平均压强为p＝1×10⁶Pa，飞轮以1200r/min转速转动，如果此工作状态下每分钟消耗10g汽油，那么汽油机把内能转化为机械能的效率是_________%（q_汽油＝4.6×10⁷J/kg、不计摩擦）.

2013年6月11日下午17点38分，是一个让整个民族情绪激昂的时刻，我国研制的“神舟十号”飞船成功飞天，它与天宫一号目标飞行器进行我国再次载人空间交会对接，这是中国载人航天史上具有重大意义的一步。根据所学知识回答相关问题：
⑴发射飞船的火箭主要用液态氢作为燃料，选择该燃料的原因是它的       大。
⑵火箭在加速上升的过程中，动能       ，机械能       （增大/减小/不变）。
⑶飞船进入太空后会展开巨大的太阳能电池帆板，在面向太阳时将光能转化为电能供设备使用，同时将一部分电能转化为        能储存在蓄电池中。

小明想比较不同燃料的热值．他利用图示完全相同的两套实验装置装了质量相同的酒精和碎纸片分别同时给质量和初温相同的水加热，比较相同时间内水升高的温度。

（1）小明实验方案中存在明显问题，请你帮他指出来．答：     ．
（2）小华针对小明方案中存在的问题，对方案的错误部分进行修改．简要写出修改后正确的实验方案．答：     ．
（3）为了正确完成实验，除了图示装置还需要的一个测量器材是     ．
（4）小华按正确方法进行实验后，发现（a）中温度计最后的示数是（b）中温度计最后示数的2倍，小华就认为酒精的热值是碎纸片的2倍的结论。这个结论是     ．（选填“正确的”或“错误的”）

小洁家购买了某型号的四轮汽车，假期全家开车去某地旅游，下车时观察里程表确定汽车行驶了225km，所用时间是2.5h，消耗汽油20L（假设汽油完全燃烧），汽车行驶过程的发动机牵引力是800N。求：
（1）在这段时间内牵引力做的功多大？
（2）汽车发动机在这段时间内的功率为多大？
（3）20L汽油完全燃烧放出的执量是多少？（已知q_汽油=3.6×10⁷J/L）
（4）该汽车发动机的效率是多少？（发动机的效率是指发动机对外所做的功与消耗的汽油完全燃烧放出热量的百分比）

发动机是汽车的核心部件，发动机的质量决定了整车的性能和品质．若某台以93号汽油为燃料的汽车，其发动机的相关数据如下表所示．表中空燃比指汽缸内空气和燃油的质量比．

1min内完成的工作循环数	2400个	汽缸内汽油和空气混合气体的密度	1.3kg/m^3
汽缸的工作容积	1.8L	汽油的热值	4.6×10^7J/kg
发动机最大功率	82.8kW	空燃比	12：1

（1）汽车内燃机一个工作循环包括四个冲程，一个汽缸正常工作四个冲程的顺序      （对甲、乙、丙、丁重新排序），其中内能转化为机械能的冲程是图      ．

（2）汽车以120km/h的速度匀速运动时发动机的输出功率最大，此时汽车1min内做的有用功是多少？
（3）汽车完成一个工作循环时，气缸内汽油和空气混合气体的质量是      kg，气缸内汽油的质量是      kg，燃料完全燃烧放出的热量是多少？
（4）当汽车以120km/h的速度匀速行驶时，发动机的效率是多大？

近几年政府推出了“汽车下乡” 、“小排气量购置税减半”、 “以旧换新”等政策，极大的促进了汽车行业的发展，随着人民生活水平的不断提高，汽车已经走进我们的家庭，小明的爸爸最近也购买了一辆轿车．小明利用所学的物理知识对汽车进行了一系列探索与研究活动：

（1）汽车发动机常用循环流动的水来帮助它散热，主要是利用了水的   较大的特点．
（2）小明同学阅读了汽车发动机的说明书后，将内燃机的能量流向制成如图甲所示的图表，请根据给出的信息，计算完全燃烧0.2kg的汽油能够获得多少J的能量，这些能量能产生多少J的有用功。（汽油的热值为4.6×10⁷J/kg）（写出计算过程）
（3）若轿车以60kW的恒定功率启动做直线运动，运动过程中受到的阻力不变，运动的速度v与时间t的关系如图乙所示．则在0～5s时间内，轿车发动机对外做功多少J？轿车在运动过程中受到的阻力是多少？（写出计算过程）
（4）汽车行驶时发动机产生的牵引力为F，则燃烧m质量的汽油，能使汽车前进的距离s为      （用前面给出物理量的符号表示距离，汽油的热值在本小题中用q表示）
（5）通过测量获得轿车以不同速度行驶时对应的制动距离（即从操纵制动刹车到车停下来的距离），数据如表所示：根据表中数据所反映的规律可知，当轿车速度为120km/h时对应的制动距离是      m．

阅读短文，回答文后的问题
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）．

某团队在海拔3000多米高山上野营时，使用铁锅烧水，他们发现把体积为2L的水从10℃加热到85℃时，共消耗了5kg的干木柴，已知水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），干木柴的热值为1.2×107J/kg）。求：
（1）干木柴完全燃烧放出的热量。
（2）水吸收的热量。
（3）铁锅烧水的的效率。
（4）他们也发现在高山上用铁锅煮马铃薯时，尽管锅里的水哗哗地沸腾了很长时间，马铃薯还是煮不软，为什么？