DOC《初中应用物理知识竞赛题分类解析》

从网上查找到了其输出特性曲线(如图8所示);

小亮又向爸爸询问了一些实测数据:由于汽车行驶的路况很好,所以平均车速为90km/h,此时发动机转速为2000r/min,平均行驶百公里油耗为9L;

从物理书上查得汽油的热值为4.6*107J/kg,密度为0.71*103kg/m3 (1).由这台发动机输出特性曲线可以看出,在发动机转速为1000~5000 r/min范围内,它的输出功率与转速大致有什么关系? (2).试通过公式推导出在其他参数相同时,发动机的输出功率与其排量的关系. (3).这辆汽车以90km/h行驶时,发动机的效率约为多少?每个做功冲程汽缸内的平均压强是约为多少? 解析:(1).由这台发动机输出特性曲线可以看出在发动机转速为1000~5000r/min范围内,它的输出功率与转速大致成正比. (2).设做功冲程燃气对活塞的平均压强为p0,发动机排量为V排, 做功冲程燃气对一个活塞的平均压力F= p0S, 每个做功冲程燃气对一个活塞做的功W0=FL= p0SL= p0V排/4 发动机转速为n时燃气对活塞做功的功率P=W/t=2n・p0V排/4= np0V排/2 所以,在发动机转速为n,做功冲程气缸平均压强p0大致相同时,燃气对活塞做功的功率P与发动机排量V排成正比. (3). 由这台发动机输出特性曲线可知,发动机转速n=200r/min时,其输出功率约为37kW. η=*100%=*100%=*100%=*100%=50.4%. 由P= np0V排/2可得p0==1.11*106Pa. 3.(2009上海初中物理知识竞赛复赛题)在一搅拌机的容器内装有质量m为0.5千克的水,把水加热到70℃后让其在室温下自动冷却.其温度随时间变化的关系如图所示.现开动电动搅拌机对该冷却的水不停地搅拌,电动机的功率P为900瓦,其做的功有80%转化为水的内能.若不考虑容器的内能变化,水最终的温度是多少℃? 解:搅拌机每秒钟使水增加的内能:E=Ptη=900*l*0.8J=720J. 水吸收热量Q=E, 由Q=cmt可知,这些能量可以使水温度升高:t==℃=0.343℃. 只需在图中找出水冷却时温度随时间变化的快慢等于0.343℃/秒的位置,对应的点所表示的温度即为水的最终温度.在图中作直线AB,使沿AB的温度变化快慢等于0.343℃/秒,作AB的平行线A'

B'

与图线相切,读出切点P的纵坐标,可知水的最终温度为30℃. 说明根据作图的情况,答案在27℃~33℃均给分.4分) 4(10分)(2009上海初中物理知识竞赛复赛题)如图所示的装置,可以测定每千克I00 ℃的水,在大气压下汽化成100 ℃ 的水蒸气所需吸收的热量Q.该装置的测量原理是:用加热器使水沸腾,汽化的水蒸气通过凝聚器液化后被收集在量杯中;

测量加热器的发热功率及一段时间内在量杯中收集到的水的质量,根据能量守恒关系即可求出Q的值.这个汽化装置工作时的散热功率恒定不变,但散热功率的值未知.测得加热器的功率为285.0瓦时,在300秒时间内被冷凝和收集的液体质量为28.0克;

加热器的功率为100.0瓦时,在300秒时间内被冷凝和收集的液体质量为4.0克.根据以上数据,求每千克100℃的水在大气压下汽化成100 ℃的水蒸气所需吸收的热量Q. 解析:由能量守恒定律知加热系统产生的功率P=Q+P0. 其中m为300秒内收集到的水的质量,Q为每千克l00摄氏度的水汽化所需吸收的热量,P0为损失的功率.利用表中数据可以得到两个方程:285*10-3=Q+P0. 100*10-3=Q+P0. 联立解得Q=2.3125*106J. 5.(10分) (2009全国初中应用物理知识竞赛题)为了缓解用电高峰电力紧张的矛盾,我国一些地区使用了 分时电(能)表 .下表是采用分时计费前、后电费价目表: 原电表计费方法 分时电表计费方法 时间范围 全天 高峰期 低谷期 6:00~22:00 22:00~次日6:00 单价(元/度) 0.48 0.50 0.30 小明家每天要用电水壶将质量为3 kg、初温为20℃的水烧开,已知气压为1标准大气压,水的比热容为4.2*103J/(kg・℃).求: (1).这些水被烧开需要吸收多少热量? (2).使用分时电表后,小明家把烧水时间安排在低谷期,若不计热量损失,仅此一项,一个月(以30天计)比原来节省多少元电费? 解析:(1).这些水需要吸收热量:Q=cm(t2―t1)= 4.2*103*3*(100―20)J=1.0*106J. (2). 1.0*106J=0.28度, 可以节省电费:0.28*(0.48―0.30)*30元=1.5元. 6(2009全国初中应用物理知识竞赛题)在一些农村地区建造的沼气池,通过将农村大量的秸秆、人畜粪便发酵来获取沼气,利用沼气来烧火做饭,点灯照明.沼气池的应用,不仅使上述资源得以更好的利用,同时也给生活带来了诸多便利,使环境得以改善.这是一个一举多得的惠民工程.图9所示为一农户的水压式沼气池的剖面简图. 说明:1.沼气池 2.水压池 3.进料口 4.密封盖 5.输气管 6.贮气室 7.沼气压力显示器 8.总阀门 9.U形管压强计(里面装有染成红色的水) l0.出料口盖板(不密封水压池,水压池仍与外面大气相通) 11.阀门 已知该农户家燃气灶的相关技术数据如下: 使用燃料 液化石油气 天然气 人工煤气 人工沼气 灶前压强(kPa) 2.8 2.0 1.0 0.5 额定热流量(kW) 普通炉 左:3.6 组合炉 左:3.6 右:4.0 右:3.6 单炉 4.0 取g=10 N/kg,水的比热容c水=4.2*l03J/(kg・℃) (1).根据图9所示,通过计算说明,该农户此时能否使用这个沼气池中的沼气来正常烧火做饭? (2).有一天,该农户发现,沼气压强小于燃气灶的要求.为了能尽快利用沼气生火做饭,从物理学的角度看,可采取哪些措施? (3).若该农户所用的燃气灶是普通炉,通常情况下,普通炉中的右炉单独正常工作时,将一壶质量为2.5 kg、温度为20℃的水烧开,耗时约10 min.试估算右炉烧水的效率. (4).请你就如何提高燃气灶的效率问题谈淡你的设想. 解析:(1).灶前沼气的压强p=ρ水gh水=1.0*103kg/m3*10N/kg*0.06m=6.0*102Pa=0.6kPa 因为p>