初中物理内能综合题

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？

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。

阅读短文，回答问题：
如图甲是一种可调温蒸汽电熨斗，其说明书的部分内容如下：

产品特点：
具有干湿两用功能．干用功能是指在无水状态下，通过电加热管加热底板，底板温度上升，直接压烫衣物；湿用功能是指在蒸汽状态下熨烫．
自动恒温设置．针对不同面料可调节底板温度．
技术参数：
自身质量：1.3kg  额定功率：1000W 额定电压：220V  
在额定电压下工作时能达到的最大喷气量：15g/min 
（1）某师傅在用熨斗干烫衣服时，用了19N向下的力压熨斗，如果熨斗底板与衣服接触的面积为160 cm²，在此过程中，衣服受到的压强为             Pa．(g取10 N/kg)
（2）用熨斗汽烫前先预热，使金属底板的温度从20℃升高到220℃，温控开关自动断开．已知金属底板的质量为1kg，金属底板的比热容为0.46×10³J/（kg•℃）．则蒸汽电熨斗预热过程中金属底板吸收的热量为           J．
（3）设计生产电熨斗时，技术人员会根据不同部分的作用选用具有不同物理属性的材料．“水位观察窗”选用的材料应具有很好的         （选填“硬度”、“延展性”或“透明度”）；用熨斗汽烫时，可以看到熨斗底板蒸汽口的周围有大量“白雾”，这是因为水先    后    （上两格均填物态变化名称）形成的小水珠；某次使用时发现从蒸汽口喷出的是水柱而不是“白雾”，请你猜想可能的原因是          ．
（4）若某次使用中，该电熨斗(额定电压下)在最大喷气量状态下工作时消耗的电能中只有70%被水吸收，则该状态下每克水喷出前吸收的热量是        J．

（5）如图乙所示为自动调温电熨斗的电路图．右下方为温控部分，A为双金属片，由两层不同金属粘合而成，受热时二者膨胀的快慢不同．在未通电和低于预定温度时，双金属片A和静片B上的触点接通，指示灯L亮，电热丝R发热，当温度达到预定温度时，由于双金属片的金属层       （填“a”或“b”）膨胀较快，向左弯曲，电路断开，如图丙所示．调节调温旋钮C，使静片向左时，调温电熨斗的预定温度值将变______（选填“高”、“低”）．

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，如图甲所示．

⑴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”）；
⑵ 由于一系列的爆炸，使得大量的核燃料外泄，周围的人们处在核污染中．图乙中是核辐射标志的是     ；

（3）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；
⑷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）．
⑸“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

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）.

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”）

某生态园设计了模拟日光和自动调温系统，实现照明、保温和加热的功能，其原理如图所示，电源电压恒为 $220V$， $R_1$和 $R_2$是两个电热丝（不考虑温度对电阻的影响）， $R_2=30\Omega$， $L$是标有“ $220V160W$”的照明灯泡，白天有日光的时候，只开启该系统的保温功能并连续工作 $10h$，此时 $R_1$与 $R_2$的电功率之比为 $1:3$，晚上温度较低的时候，需开启加热和照明功能。灯泡正常发光此状态下系统也需连续工作 $10h$， $q_{\mathit{沼气}}=1.8\times {10}^{7}J/m^3$，请解答下列问题：

（1）晚上工作时电路的总功率是多大？

（2）若一天中工作的 $20h$内电热丝放出的热量完全由该生态园自产的沼气提供，其热效率为 $50\%$，则每天需要完全燃烧多少 $m^3$的沼气？

阅读下列短文
父亲拍下儿子在黄河冰面上救人的惊现瞬间
据山西晚报报道，2011年2月4日，张帆与父母来到运城平陆黄河湿地观赏天鹅，突然间，在冰水交融的湖面上，一落水女孩凄厉呼救．张帆迅速趴在了满是天鹅粪的冰面上，匍匐着向前爬去救人．张帆艰难地爬到女孩身后，把在冰面上捡到的女孩遗落的围巾甩给女孩，并向她高喊：“赶紧抓‘绳子’”．女孩很快抓紧了“绳子”，无奈女孩的身体太重，张帆反倒一次次差点被拖入水中（如图所示）．小伙子长时间的匍匐，加速了冰的熔化，张帆感觉身下涌出一股股冰水，耳边不断响起“咔嚓咔嚓”的冰裂声．就在千钧一发的时刻，景区管理人员带着救生圈，系着长绳赶来增援，落水女孩终于被托出湖面．
就在张帆救人之时，父亲张京平正在远处专心拍摄天鹅，忽然，在湖中央，一个挣扎着的女孩闯入他的镜头，紧接着，一个匍匐行进的身影，也进入他的视线．他屏住呼吸，小心翼翼地按动快门，见证、记录着一个正在发生、可遇不可求的事件！张京平调整焦距，使年轻人的面容清晰地出现在镜头里，却惊恐地发现——救人的小伙，竟是他的独生儿子张帆！

请回答下列问题：
（1）张帆趴在冰面上匍匐着爬去救人，是因为趴在冰面上能增大与冰面的       ，减小对冰面的           ，使冰面不易裂开；
（2）张帆用“绳子”去拉女孩时，反倒差点被拖下水中，说明了                ；
（3）张帆耳边不断响起“咔嚓咔嚓”的冰裂声是由于冰的       产生的；
（4）张京平使用的照相机镜头相当于一个     镜，对光线具有_________作用。

如图是我国西部某地区风力发电的外景，下表给出了在不同风速下一台风车获得的能量．


（1）若某时间内风速为10 m／s，一台风车工作1小时所产生的电能供8只“220 V  100 W”灯泡正常工作6h，求这台风车发电的效率．
（2）若此地年平均风速为15 m/s，50台这样的风车一年（工作时间按3000 h计算）获得的风能相当于完全燃烧多少千克煤？（煤的热值为3×10⁷ J/kg）
（3）若风速为v，该地区空气密度为ρ，风车的轮叶转动时可以形成半径为r的圆面，则t秒钟有多少千克的空气流冲击风车轮叶转动形成的圆面？

暑假期间，小明和家人自驾去秦始皇兵马俑博物馆参观。

（1）全家人上车后，汽车对水平地面的压强比空载时 　　。

（2）若该车在某段水平路面上匀速行驶 $10\mathit{min}$，牵引力做功 $4.8\times {10}^{7}J$，此过程中牵引力的功率是多大？

（3）到达目的地，他们将车停放在露天停车场后进入博物馆参观。参观完毕准备返回时，打开车门发现车内温度特别高，无法立刻进入。回家后小明想探究太阳暴晒对车内空气温度的影响，他回想起曾经看过的一档科普电视节目做过的实验，实验测得太阳暴晒下， $3~5\mathit{min}$车内温度就能达到 $40~{50}^{°}\text{C}$。通过回看该节目，他获取了一组有关太阳辐射和小汽车的数据：夏天正午时，某城市地表上每秒每平方米获得的太阳辐射能量约 $500J$，其中能使物体吸热升温的主要是红外辐射，其能量约占太阳辐射能量的一半，小汽车的有效吸热面积约为 $8m^2$，车内空气体积约为 $2m^3$，车内空气吸热效率约为 $50\%$。

①小明根据节目所给数据，计算出了理论上一定时间内车内空气升高的温度，并通过查阅资料了解到车内空气升温受车辆散热、空气流通等诸多因素影响，综合分析得出节目实测结果是可信的。请你写出理论上 $1\mathit{min}$车内空气升高温度的计算过程 $[{\rho }_{\mathit{空气}}=1.3\mathit{kg}/m^3$， $c_{\mathit{空气}}=1.0\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$，结果保留一位小数 $]$。

②若汽车不可避免地在太阳暴晒下停放较长时间，请你写出一条缓解车内气温快速上升的措施：　　。

阅读下列材料，并解答问题：
“可燃冰”被视为21世纪的新型绿色能源。科学家估计，全球海洋底部可燃冰分布的范围约4000万平方公里，储量可供人类使用约1000年。我国南海海底存储着丰富的可燃冰资源，已经查明的储量相当于目前陆上石油、天然气资源量总数的三分之一。
可燃冰的主要成份是甲烷，1m³可燃冰可转化生成164m³的甲烷气体和0.8 m³的水，已知甲烷气体的热值为3.6×10⁷ J／m³。
宜南公交车，使用LNG天然液化气为燃料，这种燃料的主要成份就是甲烷。如果宜南公交车满载乘客时总质量是6000kg，1m³可燃冰转化生成的甲烷气体完全燃烧产生的能量，可供公交车满载时以36km/h的速度匀速行驶1640min，行驶中公交车受到的平均阻力为车重的0.05倍，则这段时间内发动机的实际功率和效率各为多大？

盛夏酷暑，妈妈为了让小明在考试前有一个更舒适的学习环境，特地在他的房间安装了一台冷热两用的空调。这台空调说明书中的主要数据如表所示。

额定电压	$\mathbf{220}\mathit{V}$
频率	$\mathbf{50}{\mathit{H}}_{\mathit{z}}$
额定制冷功率	$\mathbf{1400}\mathit{W}$
额定制热功率	$\mathbf{1800}\mathit{W}$

（1）空调工作时应选用图中的 　 　孔插座。

（2）空调正常制冷时电流是多大？连续正常制冷 $\mathbf{30}\mathit{min}$ 消耗多少 $\mathit{kW}\mathbf{·}\mathit{h}$ 的电能？

（3）这些电能若用于加热水，加热器的热效率为 $\mathbf{80}\mathbf{\%}$ ，能使 $\mathbf{50}\mathit{kg}$ 、 ${\mathbf{20}}^{\mathbf{°}}\mathbf{C}$ 的水温度升高多少？（水的比热容 ${\mathit{c}}_{\mathbf{水}}\mathbf{=}\mathbf{4}\mathbf{.}\mathbf{2}\mathbf{\times }{\mathbf{10}}^{\mathbf{3}}\mathit{J}\mathbf{/}\mathbf{\left(}\mathit{kg}{\mathbf{\cdot }}^{\mathbf{\circ }}\mathbf{C}\mathbf{\right\}}\mathbf{\left)}\mathbf{\right)}$

2014年2月在CCTV10“我爱发明”中对“水刀”的威力进行了探究，“水刀”是指超高压水切割，它是将普通水经过多级增压后，通过一个极细的喷嘴喷出一道高速“水箭”，对切割表面产生很大的压强。工业上常用“水刀”来切割大理石、牛皮、钢板等坚硬物体。下面是某高压水切割机技术参数：

型号	压强（Pa）	喷嘴横截面积 (m^2)	排量 （L/min）	油泵电机功率 （kW）	电源 （V）
2230	3×10^8	50×10^-8	2.7	22.5	380

⑴高速水流能切割坚硬物体是因为高速水流具有较大的   。
⑵若不考虑水从喷嘴喷出后横截面积的变化，高压水流对切割面的压力为多大？
⑶高压水流1分钟做功多少? 
⑷钢锯条在锯木头时锯条会发热, 有同学联想到水流在切割物体时也会导致水温升高,假如水流在切割过程中机械能的80%转化成水的内能,则水温将升高多少℃ ?

电热安全压力锅解除了普通压力锅的安全隐患；既省时又省电．某电压力锅的额定电压为220V，额定功率为1200W．
（1）电热压力锅应该选用       （选填“两”或“三“）孔插座；其容易将食物煮熟的原因是通过增大锅内的气压而使水的          升高．
（2）若使用上述压力锅将2 kg初温为20℃的水加热升至120℃的过程中，水吸收的热量为          J，这些热量需要完全燃烧             g的煤气．[c_水=4.2×10³J/（kg·℃），煤气的热值为5.0×10⁷J/kg]
（3）若某次仅使用上述压力锅正常工作0.5h，测得图示电能表的指示灯共闪烁600次，由此可知该过程中压力锅是               （选填“间歇”或“持续”）通电工作．

举世瞩目的2008年奥运会于2008年8月8日晚8时在北京隆重举行。“科技奥运、人文奥运、绿色奥运”是本届奥运的主题。为此，奥运火炬的设计也独具心裁（如图为火炬的外观）。2008年北京奥运会火炬使用燃料为液化后的丙烷（C₃H₈），燃烧后排放物为二氧化碳和水。已知每支火炬内装燃料0.21kg，丙烷的热值为9.2×10⁷J/kg。请根据以上资料回答下列问题：

（1）使用液态丙烷（C₃H₈）的优点是_____               ____。（说一项就可以）
（2）若丙烷的热值为9.2×10⁷J/kg，则火炬内的燃料完全燃烧放出的热量为_________J。该火炬放出的热量能使______kg的水从24℃升高到70℃。