【尖子生专用】2020中考物理挑战压轴题:专题03 热学(解析版和原卷版)
【内容简介】1.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,当地有一口自喷状态的地热井,出水温度为90℃ ,出水流量为150 m3/h。求:(1)求每小时流出的水的质量是多少kg?(2)地热水温度降低到50℃ ,所放出的热量;(3)这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热,且天然气蒸汽锅炉的热效率为90%,那么利用上述地热能供暖一小时可以节约多少天然气?[已知ρ水=1. 0×103 kg/m3,c水=4.2×103 J/(kg•℃),天然气的热值q为4×103J/ m3]【答案】(1) 1.5×l05kg;(2)2.52×1010J;(3)700m3【解析】【分析】【详解】(1)每小时流出水的体积V=150 m3/h×1h=150m3每小时流出水的质量m=ρ水V=1.0×l03kg/m3×150m3=1.5×l05kg(2)水放出的热量Q水放=c水mΔt=4.2×l03J/(kg•℃)×1.5×l05kg×(90℃-50℃)=2.52×1010J(3)这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热,则Q有用=Q水放=2.52×1010J天然气需要放出的热量Q放= =2.8×1010J天然气的体积V= =700m3答:(1)每小时流出的水是1.5×l05kg;(2)每小时流出的地热水温度降低到50℃所放出的热量为2.52×1010J;(3)利用上述地热能供暖一小时可以节约700m3的天然气。2.某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为S0cm2,一个冲程活塞在气缸中移动的距离是L0mm,满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为P0kPa,飞轮1s转动N0周,当汽油机满负荷工作时(不计摩擦与机器散热),1h消耗汽油V0L(汽油密度为ρ0kg/m3汽油热值为q0J/kg),求:(1)汽油机的功率;(2)汽油机的效率。【答案】(1) ;(2) 【解析】【详解】(1)由 得,一次做功为: ;飞轮转动两周做一次功,则不计摩擦与机器散热时,汽油机的功率为: ;(2)1h所消耗汽油释放的热量为: ;汽油机的效率为; 。3.某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为S,一个冲程中活塞在气缸中移动的距离是L.满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为P,t时间内曲轴转动N圈、消耗汽油的体积为V.已知汽油的密度为ρ,汽油的热值为q,不考虑大气压对计算的影响,不计摩擦损失.求满负荷工作时: (1)这种汽油机做功冲程中燃气对活塞的平均压力 (2)这种汽油机做功的功率. (3)这种汽油机把内能转化为机械能的效率.【答案】(1)PS (2) (3) 【解析】【分析】(1)根据p= 求出平均压力;(2)曲轴每转2圈对外做功一次,求出时间t内做功的次数,根据W=FL求出一次做的功,根据P= 求出功率;(3)根据Q=mq=ρVq求出汽油燃烧放出的热量,再根据η=求出热机效率.【详解】(1)由p= 得:燃气对活塞的平均压力:F=PS;(2)t时间内曲轴转动N圈,所以做功的次数为n= ,t时间内做的总功:W总= ×F×L= ×PS×L;汽油机做功的功率:P= ==;(3)汽油燃烧放出的热量:Q=mq=ρVq,汽油机把内能转化为机械能的效率:η=×100%=×100%= ×100%.答:(1)燃气对活塞的平均压力PS;(2)汽油机做功的功率;(3)汽油机把内能转化为机械能的效率 ×100%.
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