初中物理能量转化的应用试题

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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．

阅读下面的短文，回答问题。
太阳能热水器
太阳能热水器能利用太阳能把水从低温加热到高温，以满足人们日常生活的需要。它具有安全、节能、环保等优点。
如图甲所示，太阳能热水器主要由两部分构成：一部分是由许多根玻璃吸热管组成的集热器，每根玻璃吸热管由双层玻璃管组成，双层玻璃管之间是真空。如图乙所示是玻璃吸热管的工作原理图，它的结构与保温瓶的玻璃内胆相似，只是在玻璃吸热管的内表面涂了一层黑色的吸热材料；另一部分是保温储水箱，保温储水箱下部与玻璃吸热管相通。
当太阳光入射到黑色的吸热层上时，黑色吸热层能把太阳能更有效地转化为内能，将管内的水加热。向光一侧的水被加热后体积增大、密度变小而向上运动；背光一侧的水由于温度较低、密度较大而向下运动，形成冷热水循环，最终整箱水都升高至一定的温度。玻璃吸热管具有吸热保温作用。

请回答以下问题
（1）当太阳光入射到黑色的吸热层上时，黑色吸热层能把太阳能更有效地转化为 能，将管内的水加热；玻璃吸热管内向光一侧的水吸热后体积增大、密度变小，所受到的浮力 重力。
（2）你认为 （选填“能”或“不能”）将黑色的吸热材料涂在玻璃吸热管的外表面上，理由是 。
（3）水箱中升温后的水与原来在地面上相比较，哪些形式的能发生了变化？ 。（需填两种能）
（4）将质量为100kg的初温为15℃的水加热到55℃，求这些水需要吸收的热量为 J。[水的比热容4.2×10³J/（kg・℃）]
（5）某品牌太阳能热水器集热器面积为S=2m²，热效率为η=40%（即热水器能将照射到玻璃吸热管上的太阳能的40%转化为水的内能），该地点太阳能辐射到地面的平均功率P=1.4×10³W/m²（即平均每平方米每秒钟太阳辐射能为1.4×10³J）。在第（4）小题中水吸收的热量由该热水器提供，则需要加热的时间为 秒。

如图所示为FDP30C型柴油水泵机组（水泵机组动力由柴油机提供），它的优点是重量轻、体积小、功率大；省时、省油、省心．该水泵机组的效率为40%，正常工作1小时可以将54m³的水抽到20m高处，请计算这个过程中：（g=10N/kg，q_柴油=4.3×10⁷J/kg）．

（1）水泵机组对水做了多少功？
（2）水泵机组的有用功功率是多少？
（3）水泵机组消耗多少柴油？（结果保留两位小数）

如图是一种老式电饭锅的筒化电路原理图，该锅的部分参数如下表，煮饭时，温控开关S是闭合的，饭熟后，锅内温度达到103℃时，温控开关S自动断开，电饭锅转入保温状态．

（1）在通常情况下用这种电饭锅烧水，开关S的自动断电功能不起作用，这是为什么？
（2）发热板R₁的阻值是多少？
（3）保温时，发热板的发热功率是多少？
（4）从能量利用率的角度计算说明这种电饭锅的不合理性．

用燃气灶烧水时，把2.2kg初温为20℃的水加热到100℃，共燃烧了45g天然气（假设天然气完全燃烧）．已知天然气的热值为4.4×10⁷J/kg，水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃）．
（1）天然气属于　_________　（选填“可再生”或“不可再生”）能源．在烧水过程中，大量向外散失的能量不会自动再汇集回来，这说明能量的转化和转移是有　_________　的．
（2）水的内能增加了　_________　J．
（3）燃气灶烧水的效率为　_________　．

有一功率为40KW，热机效率为25％的汽车正在一平直公路上匀速行驶，受到的阻力为2000N，突然油箱指示灯报警，继续行驶了25min发动机停止工作，经检查发现油箱内无汽油。汽油的热值为4.6×10⁷J/kg，请你根据题中信息，求：
(1)汽车在这段时间内所做的有用功；
(2)汽车在这段时间内行驶的路程；
(3)油箱指示灯报警时油箱中的汽油质量。

某物理兴趣小组的同学用煤炉给10kg的水加热，并绘制了加热过程中水温随时间变化的图线，如图所示。若在6min内完全燃烧了2kg的煤，水的比热容为4.2×10³J／(kg·℃)，煤的热值约为3×10⁷J/kg。求：

(1)经过6min时间加热，水所吸收的热量；
(2)煤炉烧水时的热效率；
(3)如何提高煤炉的效率请提出一条合理的意见。

某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线．若在6min内完全燃烧了2kg的煤，水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃），煤的热值约为3×10⁷J/kg．求：

（1）煤完全燃烧产生的热量；
（2）经过6min时间加热，水所吸收的热量；
（3）煤炉烧水时的热效率．

小明在家中用天然气将质量为2kg、温度为20℃的水加热至沸腾。这些水吸收             J的热量；不计能量损失，需要完全燃烧               m³的天然气。【c_水=4.2×10³J/(kg·℃)，天然气的热值为6. 0×10⁷J/m³，当地大气压为1标准大气压】

现代家庭装修中有些浴室使用燃气热水器提供热水，小芳家安装了燃气热水器。已知水进入热水器前的温度是10℃，洗澡时热水器输出热水的温度设定为40℃；如果小芳洗一次澡用热水0.05m³，水的比热容是4.2×10³J/（kg·℃）。求：
（1）所用热水的质量为多少？
（2）水从热水器中吸收多少热量？
（3）若天然气完全燃烧释放热量的70%被水吸收，需要消耗多少m³的天然气？（天然气的热值q=4×10⁷J/m³）

小洪同学家原来用液化石油气烧水，每天约用60℃的热水100kg.她参加“探究性学习”活动后，在老师指导和同学帮助下，制作了一台简易的太阳能热水器。
（1）若这台热水器夏天平均每天可将100kg的水从20℃加热到60℃,这些水吸收的热量为多少？
（2）若液化石油气燃烧放出的热量有70％被水吸收，她家改用太阳能热水器后，平均每天可节约液化石油气多少千克？（液化石油气的热值为8.0×10⁷J/kg）

某同学学习了燃料的热值后，自己设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小。他实验时组装了如图17所示的两套规格完全相同的装置，并每隔1min记录了杯中水的温度（见下表）。

加热的时间/(min)	0	1	2	3	4	5	6
甲杯水温/℃	25	27	29	32	34	36	38
乙杯水温/℃	25	26	27	28	29	30	31

（1）为保证实验的可靠性，实验时应控制两套装置中相同的量有   ，   。
（2）通过表中记录的数据，你认为煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是    。
（3）该同学实验前用天平测出了烧杯中水的质量及两油灯中燃料的质量并记录的数据，利用公式Q_吸=cm（t-t₀）计算出了水吸收的热量，他认为通过这些数据能准确地计算出煤油和菜籽油的热值。你认为他的计算结果可靠吗？    。为什么？                    。

一台汽油机工作时的功率为P，在t时间内烧掉汽油的质量为m，如果汽油的热值
是q，则这台汽油机的效率是__________，这段时间做的额外功是__________。

在“比较质量相等的不同燃料充分燃烧时放出的热量”的活动中，小明发现分别使5g的酒精和5g的碎纸片充分燃烧后，被它们加热的各100g、25℃的水的温度分别上升到80℃和45℃，这说明

A．燃烧酒精总比燃烧碎纸片放出的热量多

B．酒精含有的热量比碎纸片大得多

C．酒精的内能比碎纸片内能大得多

D．酒精的热值比碎纸片的热值大

学习了燃料的热值后，小王自己设计实验来探究酒精和碎纸片的热值大小。

燃料	加热前水温℃	燃料燃尽时水温℃	燃料的热值J/kg
酒精	15	35	2.4×10^6
碎纸片	15	25	？

（1）实验装置如图所示，你认为图中器件的安装顺序是_______（由下而上／由上而下）。
（2）为保证实验结论的可靠，以及方便比较，小王同学在实验中应保持             、            、以及两个烧杯都应相同。
（3）实验数据记录如上表，根据表中数据，计算出碎纸片的热值是        J/Kｇ。
（4）通过实验得到的燃料热值与实际相比是偏　　　（大/小），出现这样情况的主要原因　　  　。（写出一点）