初中物理有关热机的计算综合题

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？

（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。

一种环保混合动力汽车穿梭于各场馆之间，混合动力汽车启动时，内燃机并不工作，蓄电池通过某种方式向车轮输送能量；当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，也可以同时给蓄电池充电；当车辆需要全力加速时，内燃机和蓄电池还可以同时向车轮输送能量。
一测试人员驾驶该车在平直公路上匀速行驶0.5h，观察仪表盘，发现这段时间内汽车内燃机消耗燃油4.475kg，车速为50km/h，蓄电池组储存的能量由最大值的60%增加到80%，蓄电池组储存的能量的最大值为1.08×10⁸J。从汽车使用技术手册中，测试人员发现该车使用的燃油的热值为4.0×10⁷J/kg，汽车行驶时所受阻力f和车速v的关系如下图所示。

（1）内燃机工作时，做功冲程       能转化为汽车            能。蓄电池充电时相当于    （电源、用电器）
（2）根据图像，该车在测试过程中受到了阻力为多少？
（3）该车在测试过程中内燃机的牵引力所做功是多少？
（4）试计算该汽车内燃机的效率（不计内燃机机械传动及充电过程中的能量损失）。

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。

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.

随着人民生活水平的不断提高，汽车已经走进我们的家庭．小林的爸爸最近也购买了一辆轿车．下表中列出该轿车的一些性能参数。

单车质量/kg	1600	发动机排量/L	2.0
燃料	92# 汽油	水箱容量/L	5.0

（1）当该轿车汽油机的转速为3600r/min时，则在1s内汽油机对外做功的次数是_______次，压缩冲程中将_________能转化为_________能。
（2）“轿车不但要吃油，有时也要喝水”，用水冷却发动机是因为水的      大，在发动机开始工作后一段时间内，水箱中水的内能会      （填“增加”或“减少”），这是通过       方式来改变内能的．
（3）轿车在上坡时，将档位换成低速档，以减小行驶的速度，这样做的目的是（   ）
A．安全    B．省油    C．减小摩擦    D．增大爬坡的牵引力
（4）小林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：

速度/(km·h^-1)	40	60	80	100	120
制动距离/m	8	18		50	72

根据表中数据所反映的规律，当轿车速度为80km/h时对应的制动距离是______m．
（5）小林通过上网查到了这种轿车的输出功率与转速的关系如图所示。小林又向爸爸询问了一些实测数据：轿车行驶的路况好，平均车速为100km/h，发动机转速为2000r/min，平均油耗为9L/100km，参考图中的数据，分析这辆汽车在这种状态下行驶时，每小时对外所做的有用功为________J，发动机的效率约为___________．
（已知汽油的热值为4.6×10⁷J/kg，密度为0.8×10³kg/m³）

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。

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？

煤、石油、天然气的过量开采使人类面临能源危机。某县在冬季利用地热能为用户取暖。县内有一口自喷状态地热井，出水温度为90℃，出水流量为150m³/h。
（1）求每小时流出的地热水温度降低到50℃，所放出的热量。
（2）这些热量如果用天燃气蒸汽锅炉供热，且天燃气蒸汽锅炉的热效率为90%，则利用上述地热能供暖一小时可以节约多少天燃气？
（ρ_水＝1.0×10³kg/m³，c_水＝4.2×10³J/（kg·℃），天燃气的热值为q=4×10⁷J/m³）

阅读下面的材料，解答问题          
山东菏泽向“大气污染宣战”
某环保局研究表明：“PM2.5来源中，机动车的排放占33.1%，排第一位，燃煤污染排放占第二位”。“减少污染排放，还我一片蓝天”成为每一个公民的责任。下面是菏泽有关部门针对“节能减排”采取的部分措施
第一项措施
“免费公共自行车”成为菏泽市区一道亮丽的风景线。如图所示，公共自行车的结构和普通自行车相同，只是零件都是特制的（车轮胎是实心的），在其它自行车上无法使用。在公共自行车的设计中，很多地方用到物理知识或原理，请写出自行车的两个部件并说明对应的物理知识（或原理）

（1）                                           
（2）                                           

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？

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．