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187038. (2025•高新一中•一模) 小明注意到水烧开时,壶盖会被水蒸气顶起,受此启发,小明准备寻求老师的帮助并自制一台简易蒸汽机,并由此开展以下项目式研究。
【项目制作】
主要实验器材:注射器(无针头)、废旧光盘、耐热导管、铁丝、固体燃料、易拉罐等;
用铁丝将废旧光盘和注射器尾部连接好,注射器注射端与右侧易拉罐接通(易拉罐在密闭前装有水),点燃固体燃料并将其放在易拉罐下加热易拉罐中的水(如图所示,固体燃料热值为3×107J/kg,实验中假设燃料完全燃烧)。
【项目研究】
(1)在标准大气压下,实验中易拉罐中装有300g初温为20℃的水,将水加热到100℃需要吸收的热量是多少?[水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)]
(2)将左侧转动的光盘与发电机连接起来,制作成简单的蒸汽发电机。已知固体燃料平均每分钟可完全燃烧0.5g,易拉罐中的水开始沸腾后,在发电机两端接上一个小灯泡,燃料盒中的固体燃料剩余50g,当燃料燃尽时,24W的小灯泡也停止发光,若小灯泡始终正常发光,该装置产生的电能也全部用于小灯泡发光,则该装置转化电能效率是多少?
(3)项目式小组的同学们经过一番讨论发现该装置的整体效率都偏低,在为了解决“固体燃料燃烧加热易拉罐产生水蒸气推动活塞运动”效率低的弊端,提出一条合理的改进方案:                    

 
共享时间:2025-03-07 难度:4
[考点]
利用比热容的公式计算热量,固体和液体的热值计算,能量的利用效率,电功与电能的计算,
[答案]
(1)将300g初温为20℃的水,将水加热到100℃需要吸收的热量是1.008×105J;
(2)该装置转化电能效率为9.6%;
(3)增加燃料燃烧密封装置,减少向周围环境失散能量。
[解析]
解:(1)将300g初温为20℃的水,将水加热到100℃需要吸收的热量Q=cmΔt=4.2×103J/(kg•℃)×0.3kg×(100℃﹣20℃)=1.008×105J;
(2)每分钟燃烧0.5g燃料,50g燃料烧尽所选时间t==100min,
50g燃料烧尽放出的热量Q=qm1=3×107J/kg×50×10﹣3kg=1.5×106J,
24W的小灯泡正常发光100min消耗的电能W=Pt=24W×100×60s=1.44×105J
该装置转化电能效率η=
(3)为避免燃料燃烧热能的损失,增加密封燃料燃烧装置,减少向周围环境失散能量。
答:(1)将300g初温为20℃的水,将水加热到100℃需要吸收的热量是1.008×105J;
(2)该装置转化电能效率为9.6%;
(3)增加燃料燃烧密封装置,减少向周围环境失散能量。
[点评]
本题考查了"利用比热容的公式计算热量,固体和液体的热值计算,能量的利用效率,电功与电能的计算,",属于"综合题",熟悉题型是解题的关键。
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186992. (2025•西安市•五模) 德优题库小明回陕北老家过年时发现,除了水暖和烧炕外,冬季供暖还有电油汀和空调等方式,小明家的电油汀额定电压为220V,功率为2000W,内部装有20kg导热油,假设电能全部转化为热能,但仅有80%的热量散入室内,空调制热额定功率为1500W,能效比为3(即每消耗1J电能可获得3J热量),其中空调工作过程简图如图所示。[导热油比热容为2000J/(kg?℃)]
(1)根据空调的能效比可知,空调消耗的电能要        (选填“大于”“小于”或“等于”)屋内空气升温吸收的热量,结合空调制热的工作原理,这个现象        (选填“违背”或“不违背”)能量守恒定律;
(2)若两设备均工作1小时,分别计算电油汀和空调的实际散热量;
(3)电油汀将导热油从20℃加热至80℃后关闭电源,若导热油每小时降温10℃,求其关闭电源后能持续供暖几小时(仅计算油的散热)。
(4)小明在长4m、宽3m、高2.5m的房间内,若房间需热量为500kJ/m3,在北方严寒地区,室外温度低,空调能效比会下降到2.5,空调工作1小时是否满足需求。
共享时间:2025-05-10 难度:4 相似度:2
187230. (2025•西工大附中•一模) 如图-1所示为我国海拔最高的地热电站——羊易地热电站,该电站的发电原理是先利用地热井获得地热将水加热成水蒸气,水蒸气膨胀推动汽轮机转动,进而汽轮机带动发电机发电,最终电能由输电系统输送至用户,其工作流程如图-2所示。
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(1)水蒸气膨胀推动汽轮机转动时将内能转化为        能。
(2)若某段时间内,200kg初温为600℃的水蒸气进入汽轮机推动转子发电,当水蒸气温度降至140℃时,发电机共发电15度,发电机的效率是多少?[c水蒸气取1.85×103J/(kg?℃),计算结果百分号前保留整数]
(3)小明了解到,地热不仅可以用来发电,还可以通过地源热泵机组、输配系统等向地面建筑物供热,相比其他系统,该技术能效更高,1度电可以从地下交换出7度电所对应的热量。已知标准煤的二氧化碳排放系数约为2.5(每消耗1kg标准煤排放的二氧化碳的质量为2.5kg),电能的二氧化碳排放系数约为1(每消耗1度电排放二氧化碳的质量为1kg)。若某月地源热泵消耗了200度电,则相比标准煤,使用地源热泵可以减少多少二氧化碳的排放?(忽略热量损失,标准煤的热值q=3×107J/kg)
共享时间:2025-03-04 难度:5 相似度:1.8
186919. (2025•师大附中•三模) 德优题库如图所示折叠卡式炉重量轻,燃烧效率高,携带方便,是露营爱好者常选的炉具装备之一。某款折叠卡式炉,采用丁烷气体作为燃料,气罐中装有250g丁烷,在炉头处可完全燃烧每秒释放3500J的热量。标准大气压下烧开水壶中初温为25℃,质量为1kg的水用时仅需3分钟。则:(丁烷的热值是q=4.8×107J/kg)
(1)壶中水烧开需要吸收多少热量?
(2)此款卡式炉烧水的热效率是多少?
共享时间:2025-04-14 难度:3 相似度:1.75
184593. (2024•西光中学•九上期中) 德优题库天然气灶使用方便、经济环保。如图所示,在一个标准大气压下,天然气灶将一壶质量为3kg、温度为20℃的水加热至沸腾,消耗了0.048m3的天然气,已知水的比热容为4.2×103J/(kg?℃),天然气的热值为3.5×107J/m3。求:
(1)水吸收的热量;
(2)天然气完全燃烧所放出的热量;
(3)天然气灶的烧水效率;
共享时间:2024-11-20 难度:3 相似度:1.75
187900. (2025•交大附中•三模) 水华家电茶炉的额定加热功率为800W,将电茶炉接入家庭电路中正常工作10min,刚好将电茶炉内1kg的水从20℃加热至100℃,求:
(1)此过程中水吸收的热量为多少?
(2)电茶炉烧水的效率为多少?
共享时间:2025-04-12 难度:3 相似度:1.75
184668. (2024•鄠邑区•九上期中) 用燃气灶烧水,燃烧0.5kg的煤气,使50kg的水从20℃升高到70℃.已知水的比热容为4.2×103J/(kg?℃),煤气的热值为4.2×107J/kg。求:
(1)0.5kg煤气完全燃烧放出的热量。
(2)水吸收的热量。
(3)燃气灶烧水的效率。
共享时间:2024-11-25 难度:3 相似度:1.75
187811. (2025•西北大附中•四模) 如图-1所示是我国建造的敦煌100兆瓦熔盐塔式光热电站,是世界上最大的熔盐塔式光热发电站。就是在一座高260米集热塔周围,安装了12000多面定日镜,每面镜子的面积达到了155平方米,随着太阳角度的变化,每个定日镜都要不停自动调整角度,保持最佳的反射角度。通过上述的装置,在满足光照条件下,每天可以使3000m3熔盐温度上升600℃,高温的熔盐通过蒸汽发生器产生蒸汽,蒸汽再推动汽轮机发电。如果平均每年有300天满足光照条件的话,那么每年的发电量能够达到3.9亿度。求:[已知c熔盐=1.5×103J/(kg?℃),ρ熔盐=2.0×103kg/m3,1度=1kW?h]
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(1)如图-2所示是科创小组设计的一个光热电站的模型,一束太阳光照射到定日镜上,发生反射,为了使反射光照到塔顶吸热器上的A点处,定日镜应        (选填“顺”或“逆”)时针旋转一定角度;
(2)3000m3熔盐每天吸收的热量;
(3)这座熔盐发电站的热电转换效率;(结果保留整数)
(4)一座相同发电能力的火力发电站,其发电效率只有30%,则这座熔盐发电站每年的发电量可以节约多少吨煤?如果每吨煤可产生2.5吨二氧化碳,那么每年可减排二氧化碳多少吨?(q=3×107J/kg)
共享时间:2025-04-24 难度:4 相似度:1.5
184498. (2024•西光中学•九上期中) 德优题库天然气灶使用方便、经济环保。如图所示,在一个标准大气压下,天然气灶将一壶质量为3kg、温度为20℃的水加热至沸腾,燃烧天然气体积为4.8×10-2m3.已知:水的比热容为4.2×103J/(kg?℃),天然气的热值为3.5×107J/m3
(1)求水吸收的热量。
(2)天然气完全燃烧放出多少热量
(3)求天然气灶的加热效率?
共享时间:2024-11-30 难度:2 相似度:1.5
187667. (2025•滨河中学•一模) 空调热水器,又名空气能热泵热水器,其工作原理如图所示。工作过程中空调热水器通过一种工作媒质在蒸发器里迅速变成气态,在经过压缩机(消耗少量电能)将其压缩成高温高压的气体,然后在冷凝器中重新变成液态,达到给水加热的目的。空调热水器具有高效节能的特点,产生相同的热水量,比传统的电热水器和燃气热水器的能效更高。下表为两种型号“空调热水器”,在进水温度20℃时测定的部分参数:
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型号 A B
出水温度(℃) 50
额定功率(kW) 1 2
额定电压(V) 220
环境温度范围(℃) ﹣10~50
(1)A型热水器额定功率下加热过程中,100L水流经冷凝器时吸收的热量为多少焦耳?[c=4.2×103J/(kg•℃)]
(2)热水产出率和能效比是衡量空调热水器性能的两个重要指标,热水产出率是指该热水器当进水温度为20℃,出水温度为50℃时,每小时可出热水的体积数,能效比是指加热过程中水吸收的热量与消耗电能的比值。若A型空调热水器的热水产出率为100L/h(表示1小时产出热水100L)。
求:
①A型空调热水器能效比为多少?
②若B型空调热水器的能效比为4.2,则它的热水产出率为多少L/h?
共享时间:2025-03-06 难度:2 相似度:1.5
187133. (2025•西工大附中•五模) 城市生活垃圾焚烧发电项目被列入了国家“十三五”生物质发电规划布局,是重点公益项目,某城市预计日处理生活垃圾800t,能大力缓解该市垃圾填埋占地压力,有效解决垃圾围城难题,为促进地区经济发展、改善环境、建设美丽新城市作贡献。若每天800t生活垃圾都完全燃烧(生活垃圾的热值q=3×106J/kg),求:
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(1)每天生活垃圾燃烧放出的热量是多少J;
(2)若上述热量的33%用来发电,则每天可转化的电能为多少度;
(3)图甲为市面上流行的新型电饭锅,采用了“聪明火”技术,能自动控制温度变化,其简化电路如图乙所示.当该电饭锅两端电压为220V时,在其者饭的30min内,通过电饭锅的电流随时间变化的图像如图丙所示,则:
①问题(2)中每天垃圾燃烧转化的电能可使该电饭锅完成多少次煮饭工作?(不考虑电饭锅的使用寿命)
②电饭锅的原理是电流的        效应,电饭锅接入电路,电阻丝温度升高,内能增大,这是利用        的方式增加了电饭锅电阻丝的内能。
共享时间:2025-05-10 难度:4 相似度:1.5
187545. (2025•高新一中•五模) 2025年3月30日00时05分,我国在文昌航天发射场用长征七号改运载火箭(CZ﹣7A),成功将通信技术试验卫星十六号送入预定轨道。该火箭使用的YF﹣100液氧煤油发动机推力为10kN,燃料混合比为煤油:液氧=1:2.6(质量比),航天煤油热值为4.3×107J/kg,比冲为300(N•s)/kg。“比冲”是衡量火箭引擎燃料的能量利用效率的一种标准量,它是火箭产生的推力乘以工作时间再除以消耗掉的总燃料质量(推力单位是牛顿,时间单位是秒,质量单位是千克)。
(1)火箭加速升空时,燃料的         能通过燃烧转化为燃气的内能,最终推动火箭,使其机械能         (选填“增大”“减小”或“不变”)。(2)若一级火箭携带120吨煤油,这些煤油完全燃烧放出的热量是多少J?
(3)若煤油完全燃烧释放热量的5%被发射台水冷系统吸收,能将1千吨的水加热升温多少摄氏度?,已知当地大气压为1标准大气压,结果保留整数]
(4)YF﹣100液氧煤油发动机在起飞阶段工作18秒,消耗煤油的质量是多少吨?
共享时间:2025-05-12 难度:5 相似度:1.35
187974. (2025•西安八十九中•二模) 某电热水器有高温挡和低温挡。科学兴趣小组同学为模拟该热水器的工作原理,设计了如图甲所示电路。工作电路中有两根电热丝R1和R2,R1规格为“220V 1100W”,电热丝毒R2的阻值为44Ω,电源电压U2为220V。温控电路中电源电压U1恒为12V,R0为定值电阻,放世置于水箱中的热敏电阻Rt的阻值随温度变化的关系如图乙所示,闭合开关S,当通过电磁铁线圈峪中的电流大于或等于50mA时,衔铁会被吸下,工作电路断开。电磁铁线圈的电阻忽略不计。[水的比热容为4.2×103J/(kg?℃)]
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(1)闭合开关S后,电磁铁的上端为        极;当旋钮开关处于“b、c”位置时,工作电路中的电流为多少A?
(2)某次工作过程中,工作电路处于高温挡正常工作30分钟后,水箱中水温升高了40℃,衔铁被吸下。该过程中,工作电路的热效率为84%,则水箱中水的质量为多少kg?
(3)为了使温控电路控制的最高水温可以在60~84℃范围内调节,需对温控电路进行改进。
科学兴趣小组用滑动变阻器和热敏电阻Rt来实现,请在图丙所示虚线框内完善改进后的温控电游路,并标明滑动变阻器的调节范围。(此问不要求写出计算过程)
共享时间:2025-03-26 难度:5 相似度:1.35
187377. (2025•曲江一中•二模) 如图甲为小明设计的可调温即热饮水机的部分结构示意图。该饮水机由供水箱、煮水箱和冷水箱三部分组成,调电热丝R1的阻值可设定所需水温,取水时,闭合开关S并设定好水温,阀门K打开,供水箱将50mL水按不同比例分别注入煮水箱和冷水箱中(如表)。7s后,电热丝R1、R2将煮水箱中的水加热至100℃,此时,K1、K2同时打开,即可从出水口获得相应温度的水。已知供水箱中水的温度恒为25℃,电源电压为220V,电热丝R2的阻值为19.8Ω。
设定水温/℃ 40 55 70 85 100
煮水箱中水的体积/mL 10 20 30 40 50
冷水箱中水的体积/mL 40 30 20 10 0
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(1)即热饮水机是利用电流的        效应的原理使水温升高的。
(2)若加热过程中的能量转化效率为90%,设定取水温度为40℃,则需消耗多少电能?调节电热丝R1的阻值为多少Ω?[c=4.2×103J/(kg?℃),ρ=1.0×105kg/m3]
(3)为了方便取水,小明在电热丝R1的不同位置上标定了不同的温度,结果如图乙所示.若小明调整取水量为25mL,即供水箱仅将25mL水按不同比例分别注入煮水箱和冷水箱中。请计算当设定的取水温度为85℃时,煮水箱中应注入多少mL的水?并在图乙中重新标定水温度为85℃的大致位置。
共享时间:2025-03-30 难度:5 相似度:1.35
187878. (2025•交大附中•一模) 如图,是物地学科节上某实践小组设计的“环保节能生态小屋”。小屋采用的风光互补能源系统是由太阳能电池板、风力发电机组、系统控制器、蓄电池组和逆变器等几部分组成的,有风时通过风力发电机发电,有阳光时通过太阳能电池板发电。在强风或者晴天时,两种发电装置发出的电能不能立刻使用完,会将一部分电能充入蓄电池组中。已知蓄电池组的质量为75kg,电池能量密度为0.2kW•h/kg,为了增加蓄电池的使用寿命,在充电至蓄电池组容量的90%时停止充电,放电余留10%时停止放电。
(1)0.2kW•h/kg的物理意义是                     
(2)风力发电机参数如表所示,按照每天平均以3m/s的风速发电4h计算,风力发电机每天可以给小屋提供多少J的电能?
风速v/(m/s) v<1 1≤v<3 3≤v<6 6≤v<10 10≤v
1s内获得的风能/(×104J) 0 0.1 0.15 0.20 0.25
风电转化效率 30%
(3)在风速为0.8m/s,晴朗的一天启动能源系统工作5h,已知该太阳能电池板1m2面积上接收到的太阳平均辐射功率为1kW,太阳能板面积为10m2,光电转化效率为16%。系统启动前蓄电池已达到停止电能输出的电量,若“环保节能生态小屋”一天用掉的总电能为2kW•h,这天剩余电量能否完成一次蓄电池组完整的充电工作?
(4)小明认为该“环保节能生态小屋”更适合建造在陕北,而小华认为更适合建造在陕南。你赞成谁的观点?简要说明你的观点和理由                     
共享时间:2025-03-10 难度:1 相似度:1.25
28293. (2024•高新一中•九上一月) 如图甲所示是我国自主研发的亚洲第一座100MW熔盐塔式光热电站。该光热电站1.2万面定日镜(定日镜总面积1.4×106m2)和20000吨熔盐组成,它们可以在计算机的精确控制下随着太阳位置变化而变化,使太阳光时刻都能聚集到吸热器上,它的工作原理如图乙所示。在该系统中,吸热器将定日镜所捕捉到的太阳光转化为液态熔盐的内能并存储起来,然后,通过熔盐放热使水变成水蒸气从而推动汽轮发电机组发电。最后,通过高压输电线将电能传输到变电站供广大用户使用。
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(1)若地球表面每平方米面积上接收太阳辐射能的平均功率为1000W,则所有定日镜10min接收的太阳能可以使液态20000吨熔盐温度升高5.25℃,则:
①液态熔盐吸收的热量为多少?[已知液态熔盐比热容为4×103J/(kg•℃)]
②所有定日镜10min接收的太阳能为多少?
③在此过程中的光热转化效率为多少?
(2)该光热发电站一年产出的电能为1.404×1013J。若采用煤发同样多的电,将会有大量二氧化碳气体排出,且每燃烧1吨煤会排放出3吨二氧化碳气体,则该发电站相当于每年减排二氧化碳多少吨?(已知煤电转换效率为40%,煤的热值为3.0×107J/kg。)
共享时间:1970-01-01 难度:4 相似度:1.25

dyczwuyn

2025-03-07

初中物理 | | 解答题

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