九年級物理上冊 知識(shí)點(diǎn)3 熱機(jī)練習(xí)二(含詳解)(新版)新人教版

熱機(jī)題一汽油機(jī)是熱機(jī)的一種，汽油在氣缸內(nèi)燃燒時(shí)將______能轉(zhuǎn)化為______能，如圖所示是四沖程汽油機(jī)工作狀態(tài)示意圖，由圖可以看出，此時(shí)它正處在________沖程。題二如圖所示，內(nèi)燃機(jī)的四個(gè)沖程中，哪個(gè)屬于做功沖程()題三完全燃燒1kg柴油放出的熱量能能使多少質(zhì)量的水溫度升高20℃？[已知柴油的熱值是4.2×107J/kg，水的比熱容是4.2×103J/(kg·℃)，假定放出的熱量被水完全吸收]()A．2kgB．20kgC．50kgD．500kg題四⑴科學(xué)家發(fā)明了一款單缸六沖程內(nèi)燃機(jī)，它每一個(gè)工作循環(huán)的前四個(gè)沖程與單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)相同，在第四沖程結(jié)束后，立即向汽缸內(nèi)噴水，水在高溫汽缸內(nèi)迅速汽化成高溫、高壓水蒸汽，推動(dòng)活塞再次做功，水蒸汽溫度(選填“升高”、“降低”或“不變”)，這樣燃燒同樣多的燃料獲得了更多的機(jī)械能，提高了熱機(jī)的。為進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)，這款內(nèi)燃機(jī)的第六沖程是沖程。⑵一臺(tái)單缸四沖程柴油機(jī)，飛輪轉(zhuǎn)速為3600轉(zhuǎn)/分，該柴油機(jī)活塞1s對外做功次；若其效率為40%，消耗5kg的柴油轉(zhuǎn)化成的機(jī)械能是J。(q柴油=4.3×107J/kg)題五關(guān)于“熱機(jī)”，下列說法中錯(cuò)誤的是()A．通過技術(shù)改進(jìn)，可以使熱機(jī)的效率達(dá)到100%B．減少城市熱島效應(yīng)的措施之一就是倡導(dǎo)“綠色出行”C．用水而不用其它循環(huán)物質(zhì)降低熱機(jī)的溫度，主要是利用水的比熱容最大的特性D．嚴(yán)寒的冬天，有人晚上把熱機(jī)水箱中的水放出，是防止氣溫降低時(shí)，水凝固而脹壞水箱題六人類正積極開發(fā)和利用太陽能，如太陽能熱水器、太陽能電池等。小穎想測出地球表面接收到太陽能的總功率。⑴天氣晴朗時(shí)小穎測得太陽能熱水器1h內(nèi)平均能使質(zhì)量為36kg的水從20℃升高到30℃，則水吸收了多少熱量？[c水＝4.2×103J／(kg·℃)]⑵小穎查得熱水器接受太陽能的總有效面積為1.2m2⑶已知地球接收太陽能的總有效面積為1.3×1014m2題七每年麥?zhǔn)諘r(shí)節(jié)，農(nóng)民往往把麥秸桿堆在田里焚燒，這樣既污染環(huán)境，又浪費(fèi)資源。據(jù)測算，1t麥秸桿在沼氣池中可以產(chǎn)生270m3沼氣，剩余的殘?jiān)€是優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥料。統(tǒng)計(jì)表明，荊州市農(nóng)村一個(gè)村一般每年可產(chǎn)生500t麥秸桿，若這些麥秸桿用來在沼氣池中產(chǎn)生沼氣，產(chǎn)生的沼氣完全燃燒后，可以放出

J的熱量；在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，可以將

壺裝有質(zhì)量為2.5kg、初溫為20℃的水燒開。[沼氣的熱值為1.9×107J/m3，水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃)]題八“可燃冰”作為新型能源，有著巨大的開發(fā)使用潛力，同等條件下，“可燃冰”完全燃燒放出的熱量達(dá)到煤氣的數(shù)十倍，說明“可燃冰”的________很大。以10倍的關(guān)系粗略計(jì)算，1kg“可燃冰”完全燃燒放出的熱量為________J，可以使________kg的水從20℃加熱至60℃(c水=4.2×103J／(kg?℃)、q煤氣=4.2×l07J／kg)。題九小明學(xué)習(xí)了熱學(xué)的有關(guān)知識(shí)后，知道水的比熱容是4.2×103J/(kg·℃)，他想估算一下自己家每天燒水做飯需要的熱量。于是小明仔細(xì)記錄了他家每天燒水、煮飯、炒菜需要的時(shí)間，并把它折算成燒水時(shí)間，相當(dāng)于每天將30kg、20℃的水燒開。⑴小明家每天燒水做飯需要多少熱量？⑵如果普通煤的熱值為3×107J/kg，從理論上講小明家每天燒水做飯需要多少千克普通煤？⑶小明家實(shí)際平均每天需要燒4塊蜂窩煤，按每塊蜂窩煤含煤0.5kg算，他家每天實(shí)際用煤2kg，由此小明計(jì)算出他家煤爐的效率只有16.5％。你認(rèn)為小明家煤爐效率低的原因是什么？⑷從大的方面講，家用煤除了熱效率低、浪費(fèi)能源的缺點(diǎn)外，另一個(gè)主要缺點(diǎn)是什么？課后練習(xí)詳解題一答案：化學(xué)；內(nèi)；做功詳解：汽油在氣缸內(nèi)燃燒時(shí)是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。從汽油機(jī)結(jié)構(gòu)圖可以看出，兩個(gè)氣門關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動(dòng)，火花塞點(diǎn)火，這是做功沖程。題二答案：C詳解：本題應(yīng)抓住汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)由如圖所示的四個(gè)沖程組成：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。判斷沖程名稱可用口訣：“先看氣門開關(guān)情，再看活塞上下行；開下吸氣開上排，關(guān)上壓縮關(guān)下功”進(jìn)行分析；其中在做功沖程中，是內(nèi)燃機(jī)的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，在壓縮沖程中是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。A．一個(gè)氣門開啟，氣體流入汽缸，是吸氣沖程，不符合題意；B．兩氣門都關(guān)閉，活塞上行，汽缸容積變小，是壓縮沖程，不符合題意；C．兩氣門都關(guān)閉，活塞下行，汽缸容積變大，是做功沖程，符合題意；D．一個(gè)氣門開啟，氣體流出汽缸，是排氣沖程；不符合題意。題三答案：D詳解：完全燃燒1kg柴油放出的熱量是：；水吸收熱量后溫度升高，由公式得：。題四答案：⑴降低；效率；排氣⑵30；8.6×107詳解：⑴在第四沖程結(jié)束后，向汽缸噴水，水汽化成水蒸氣，推動(dòng)活塞做功，這時(shí)水蒸氣內(nèi)能減少，溫度降低，使有用功增加，從而提高了效率，為了下一個(gè)工作循環(huán)，第六沖程應(yīng)是排氣沖程；⑵四沖程內(nèi)燃機(jī)一個(gè)工作循環(huán)飛輪轉(zhuǎn)兩圈，做功一次。解題關(guān)鍵是求出1s飛輪轉(zhuǎn)幾圈，從題中條件可求出飛輪1s轉(zhuǎn)60圈，做功30次；根據(jù)熱值公式求出5kg的柴油完全燃燒放出的熱量是Q=qm=2.15×108J,再由效率為40%可求出轉(zhuǎn)化成的機(jī)械能為8.6×107。題五答案：A詳解：摩擦和散熱總是存在的，熱機(jī)效率不可能達(dá)到100%，A不正確；二氧化碳屬于溫室氣體，“綠色出行”可以減小二氧化碳的排放，減輕溫室效應(yīng)，即減少城市熱島效應(yīng)，B正確；水的比熱容最大，吸放熱能力強(qiáng)，常用來做傳熱物質(zhì)，C正確；水有反膨脹現(xiàn)象，結(jié)冰后體積變大，會(huì)脹壞水箱，D正確。題六答案：⑴1.512×106J⑵700W⑶9.1×1016W；太陽輻射到地球的能量被大氣層反射和吸收詳解：⑴1h水吸熱：Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×36kg×(30℃-20℃)=1.512×106⑵熱水器接收的太陽能為：W太===3.024×106J；熱水器每平方米的面積上接收的太陽能為：W太'==2.52×106J平均功率為：P===700W；⑶總功率為：P2=700×1.3×1014W=9.1×1016W。題七答案：2.565×1012；3.1×106詳解：1t麥秸桿在沼氣池中可以產(chǎn)生270m3沼氣，500t麥秸桿可以產(chǎn)生的沼氣是500×270m3=1.35×105m3，若產(chǎn)生的這些沼氣完全燃燒可以放出的熱量Q放=qV=1.9×107J/m3×1.35×105m3=2.565×1012J，將一壺水燒開需要吸收熱量Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×2.5kg×(100℃題八答案：熱值；4.2×l08；2500詳解：作為新型能源的“可燃冰”的熱值很大，1kg“可燃冰”完全燃燒放出的熱量Q放=mq=1kg×4.2×107J/kg×10=4.2×108J，Q放=Q吸=cm△t，4.2×108J=4.2×103J/(kg?℃)×m水×(60℃-20℃)，m水=2500kg題九答案：⑴1.008×107J；⑵0.336kg；⑶小明家煤爐效率低的原因是：一方面煤不能完全燃燒，另一方面煤燃燒放出的熱量不能被水完全吸收，大部分的熱量散失掉了。⑷煤在燃燒過程中產(chǎn)生廢渣、廢氣，造成環(huán)境污染。詳解：利用Q吸=cm△t及Q=mq等公式進(jìn)行計(jì)算，熟悉相關(guān)計(jì)算公式是解題的關(guān)鍵。⑴小明家每天燒水做飯需要的熱量即是水升溫吸收的熱量Q吸=c水m水(t－t0)=4.2×103J/(kg·℃)×30kg×(100℃-20℃)=1.008×107⑵小明家每天燒水做飯需要的能量需要煤燃燒放出，即Q放=Q吸=1.008×107J則需要的煤的質(zhì)量為m=Q放/q=1.008×107J/3×107J/kg=0.336kg。⑶小明家煤爐效率低的原因是：一方面煤不能完全燃燒，另一方面煤燃燒放出的熱量不能被水完全吸收，大部分的熱量散失掉了。⑷煤在燃燒過程中產(chǎn)生廢渣、廢氣，造成環(huán)境污染。XD-WSS-1型水介式超聲波水（液）位計(jì)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸一體化1.簡介XD-WSS-1型水介式超聲波水（液）位計(jì)產(chǎn)品水文儀器許可證號：XK07-002-00018,為水利部重點(diǎn)科技推廣項(xiàng)目。產(chǎn)品由現(xiàn)代超聲波技術(shù)、微電子技術(shù)、現(xiàn)代通訊技術(shù)組合而成，是以水為介質(zhì)的沉底隱裝型自動(dòng)水位計(jì)量采集和GPRS無線傳輸一體化產(chǎn)品，適用于水庫、灌區(qū)領(lǐng)域的水位采集，大壩滲漏監(jiān)測等，是灌區(qū)信息化的實(shí)用型選擇。2.主要配置a.水位計(jì)室內(nèi)機(jī)/水位計(jì)外用機(jī)（根據(jù)客戶要求選用其一）b．換能器及纜線圖2-1水位計(jì)及換能器（左為室內(nèi)機(jī)，右為外用機(jī)）3.主要特點(diǎn)水位數(shù)據(jù)采集、RTU功能和GPRS無線傳輸模塊一體化；安裝簡便，廉價(jià)PVC管替代建造測井的土建工程及費(fèi)用;野外無人值守，可定時(shí)自動(dòng)采集和招測；測量探頭可沉底隱匿式安裝，降低盜損幾率；水位測量精度高，有cm級和mm級二種精度可供選擇；技術(shù)功能集成度高、儀器體積小(18cm×16cm×10cm)；閑灌季節(jié)可方便收庫存放，來年再放置應(yīng)用。4.主要性能指標(biāo)工作量程0.1m—30m（按規(guī)格不同）測量誤差±1cm、±2mm（按精度要求）工作頻率200—800kHz（按規(guī)格不同）測量盲區(qū)≤10cm—25cm（按頻率和量程不同）數(shù)據(jù)處理及傳輸方式RS232/485串口GPRS無線數(shù)傳供電電源DC12V5.儀器系統(tǒng)工作流程5.1儀器應(yīng)用連接示意框圖5.2儀器工作方式超聲波水位計(jì)機(jī)內(nèi)嵌數(shù)據(jù)處理及DTU通訊模塊,可由信息中心通過無線公共網(wǎng)絡(luò)（GSM/GPRS）向儀器發(fā)送測量工作指令,同時(shí)，儀器將測量的水位數(shù)據(jù)通過無線公共網(wǎng)絡(luò)發(fā)到中心主站服務(wù)器中。超聲波水位計(jì)也可由計(jì)算機(jī)近距離直接控制定時(shí)段自動(dòng)測量，并將測量數(shù)據(jù)存貯以備調(diào)用。5.3儀器具體連線與功能應(yīng)用5.3.1按照儀器室內(nèi)機(jī)背板(圖5-2)上的標(biāo)識(shí)連線將外用機(jī)航插與換能器插座連接;將電源DC12V按標(biāo)識(shí)接入插座;將RS232串口與計(jì)算機(jī)連接。圖5-2儀器背板5.3.2RS232串口針腳連線定義:2腳用于數(shù)據(jù)傳輸；3腳用于計(jì)算機(jī)向水位計(jì)發(fā)送測量工作指令；5腳為接地。5.3.3水位計(jì)數(shù)據(jù)通訊格式數(shù)據(jù)通訊格式：$個(gè)十百千萬波特率:9600bps5.3.4電腦顯示程序安裝應(yīng)用：電腦顯示應(yīng)用軟件由公司用電子郵件的方式傳遞給客戶，客戶可下一載到計(jì)算機(jī)硬盤。用鼠標(biāo)直接雙擊安裝程序，不用修改任何設(shè)置參數(shù)，直接點(diǎn)下一步，直至程序安裝完成。程序自動(dòng)安裝在C盤的ProgramFiles目錄下。雙擊打開軟件（見圖5-3），每次運(yùn)行軟件，需要進(jìn)行“串口設(shè)置”，才能通過串口接收水位數(shù)據(jù)。串口設(shè)置時(shí)，只需在“串口選擇”的選擇框內(nèi)選擇水位計(jì)連接的通訊串口編號，其它設(shè)置默認(rèn)即可（見圖5-4）。圖5-3圖5-45.3.5啟動(dòng)工作與調(diào)整在儀器與相關(guān)設(shè)備連接完成后，啟動(dòng)面板上的開關(guān)，儀器即處于待機(jī)狀態(tài)，內(nèi)嵌的通訊模塊接收由信息中心定時(shí)發(fā)出或人工發(fā)出的招測工作指令，儀器由待機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)換為工作狀態(tài)，將測量的水位數(shù)據(jù)發(fā)送至信息中心。6.換能器水下固定安裝本水位儀是以水作為測量傳播媒介，其換能器隱匿安裝于水底，其聲脈沖向上發(fā)射至水面返回由換能器接收而進(jìn)行水位測量。根據(jù)應(yīng)用現(xiàn)場的不同，有以下幾種安裝方式。6.1梯形斷面水位測量點(diǎn)安裝方式：（見圖6-1、6-2、6-3、6-4、6-5）根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，在緊挨渠道的堤坡上垂直埋下一套PVC管結(jié)構(gòu)，達(dá)到水文測量的靜水井功效以取代土建工程井。具體操作是：1、將配件中的Φ75*Φ50的PVC三通管及其它PVC附件取出，根據(jù)需要在當(dāng)?shù)刭徶靡欢ㄩL度的Φ75和Φ50的PVC管。2、根據(jù)渠堤面到渠底的垂直高度，合適裁取一定長度的Φ75PVC管和一定長度的Φ50PVC連通管，一并與三通相連接并垂直埋入渠堤斷面中。Φ75PVC管底部盡可能與渠底水平并要求較高的垂直度（聲脈沖直線反射運(yùn)行的需要）；過濾網(wǎng)與Φ50PVC連通管頂端相配接。3、將相應(yīng)長度的Φ50的PVC管與裝配有換能器的Φ50的PVC短接連接，電纜線順管用尼龍?jiān)鷰г危怪狈胖糜讦?5的PVC靜水管中；另在Φ75的PVC靜水管上端鋸開一個(gè)小口便于電纜線橫向隱匿掩埋至電線桿旁通向儀器箱內(nèi)。4、用蓋板將Φ75的PVC靜水管蓋住，加土或草皮掩埋即可；一旦灌期結(jié)束可將其取出帶回入庫存放，下一年度再放置應(yīng)用。圖6-1梯形斷面安裝示意圖6-2PVC套筒安裝細(xì)節(jié)示意圖6-3PVC套筒實(shí)物拼裝示意圖（1）6-4PVC套筒實(shí)物拼裝示意圖（2）6-5PVC套筒實(shí)物拼裝示意圖（3）6.2閘、渠垂直建設(shè)物水位測量點(diǎn)安裝方式閘壁、渠壁等設(shè)安裝點(diǎn),可將換能器固定在50mm—70mm的PVC靜水管底部，并直接將PVC管垂直固定在建設(shè)物壁面上即可（安裝方式一），也可將換能器配裝在L型彎角件上，長邊部分直接固定在建筑揚(yáng)垂直面上（安裝方式二）。圖6-3垂直渠壁安裝示意6.3水庫、湖泊、干渠的水位測量點(diǎn)安裝方式：將換能器直接安裝在水尺樁上（方式一），或在低水位處垂直埋設(shè)專制的固定插件，將配裝有換能器的L型彎角件與其固定（安裝方式二），電纜線沿堤坡掩埋，儀器置于機(jī)房內(nèi)或選用外用機(jī)型予以掩埋在堤坡處。（見圖6-4）圖6-4換能器、外用機(jī)安裝示意6.4安裝應(yīng)注意的問題1、安裝換能器時(shí)，其表平面必須盡量調(diào)整到水平向上，便于聲波的垂直發(fā)射和接收；2、安裝換能器時(shí)盡量滿足能測量最低水位，同時(shí)顧及到超聲波有一定的測量盲區(qū)(從聲換能器表面向上一段距離無法測量)的原理特性，量程在10m以內(nèi)的儀器盲區(qū)約為203、安裝換能器時(shí)注意不能靠近水底淤泥，以免被淤埋影響正常使用。4、外用機(jī)是全密封防水的，掩埋時(shí)注意用重物壓住填實(shí)，以免漲水時(shí)漂浮到水面，造成盜損。6.5儀器測量調(diào)整與渠底0位值設(shè)定根據(jù)水利渠系流量、水位計(jì)量要求，一般以渠底設(shè)定為0水位，本儀器內(nèi)裝置有用于0水位調(diào)整設(shè)定功能的撥碼條。儀器和換能器安裝完成后，在有一定水位高程的情況下開機(jī)計(jì)量調(diào)試，此時(shí)顯示出的計(jì)量數(shù)據(jù)為換能器表面到水平面的距離；此數(shù)據(jù)與從渠底到水面的實(shí)際水位高度有一定的差值，這就需要用拔碼裝置將儀器測量并顯示的數(shù)據(jù)與實(shí)際水位數(shù)據(jù)調(diào)整一致。撥碼塊裝置在儀器的下層電路板上，打開儀器盒，旋掉上層線路板螺釘，水平拔起上層線路板，即可在下層電路板進(jìn)行撥碼設(shè)定操作。圖6-5撥碼塊示意圖6.5.1撥碼數(shù)值計(jì)算實(shí)際水位高度－水位計(jì)當(dāng)前顯示距離＝差值（撥碼數(shù)值）根據(jù)計(jì)算出的撥碼數(shù)值，運(yùn)用二進(jìn)制或十進(jìn)制的加法，將相對應(yīng)的數(shù)字鍵撥至ON位，都可以達(dá)到準(zhǔn)確顯示出實(shí)際水位的目的。例：假設(shè)當(dāng)水位計(jì)安裝好后測量顯示的水位值為225cm，而當(dāng)時(shí)水位的實(shí)際高度為317cm時(shí)，317-225=92，即二個(gè)數(shù)的差值為92cm。例圖6-66.5.2運(yùn)用機(jī)算機(jī)中windows附件的“計(jì)算器”，將上述計(jì)算十進(jìn)制“差值”轉(zhuǎn)換成二進(jìn)位數(shù)表示值。打開計(jì)算器，點(diǎn)擊“查看”工具條，選擇“科學(xué)型”，在計(jì)算器中輸入十進(jìn)制差值數(shù)“92”，點(diǎn)擊“二進(jìn)制”，計(jì)算器數(shù)值結(jié)果顯示窗出現(xiàn)二進(jìn)制轉(zhuǎn)換表示值”1011100”。即：根據(jù)二進(jìn)制數(shù)值，從低位到高位把1對應(yīng)的撥碼鍵撥到ON位，0對應(yīng)的撥碼鍵保持原位不變，例：二進(jìn)制數(shù)101100對應(yīng)的是低/