2012秋九年级物理第2讲热机燃气热水器竞赛试题演练

1第二讲热机、燃气热水器专题热机问题例题1．一台拖拉机的发动机是四汽缸、四冲程的柴油机，汽缸的直径为95mm，活塞冲程为127mm，第三冲程中气体作用在活塞上的平均压强是196N／cm2，飞轮的转数是1200r／min，这台发动机的功率是多少瓦？思路点拨：柴油机和汽油机一样，需连续经历四个冲程才完成一次做功的循环，即在连续的四个冲程中，只有一个冲程是做功的，且在此四个冲程中，曲轴旋转两周，即飞轮也就旋转两周。本题中，由飞轮的转数可以求出单位时间内做功冲程的次数，再求出每个做功冲程燃气所做的功，便可求出其功率了。参考答案：设活塞面积为S，冲程长度为l。可以算出燃气对活塞的压力F=pS=196×71N=1.39×104N每个做功冲程内，燃气对活塞所做的功为W1=Fl×l=1.39×104×0.127J=1764J由于发动机有四个气缸，则曲轴每转一周内有两个气缸经历做功冲程，故每分钟内发动机内燃气做功的次数为n=2×1200=2400故得每分钟内燃气所做的总功为W=nW1=2400×1764J=4.2336×l06J则此内燃机的功率为P=W/t=4.2336×106/60W=7.056×104W这台发动机的功率是7.056×104W。例题2．当手扶拖拉机上的柴油机出现故障而使转速急剧增加时，正常的操作已经不能使它停转（这种故障叫做“飞车”）。下列应急措施中，可行的是（）A．用手捂住进气口B．立即找一个隔热的东西，捂住排气口C．脚踏刹车板，同时手拉制动器D．立即找一个隔热的东西，捂住进气口2思路点拨：柴油机出现“飞车”现象时，是由于柴油机气缸内柴油燃烧剧烈而达到失控的情况，为控制其剧烈燃烧，堵住其进气口使缸内无充足的氧气供给，这样可使其剧烈燃烧无法继续。参考答案：D。例题3．国产165型单缸四冲程汽油机的汽缸直径为65mm，活塞冲程长55mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.58×105Pa，飞轮的转速是1500r/min。（1）求这种汽油机满负荷工作时做功的功率（不计摩擦损失）；（2）如果满负荷工作时每分钟消耗15g汽油，这种汽油机把内能转化为机械能的效率是多少？（汽油的燃烧值为4.6×107J/kg）思路点拨：由气缸直径可以求得活塞面积，由做功冲程燃气的压强可得燃气作用在活塞上的压力，又已知活塞冲程长度，便可求得每个做功冲程燃气所做的功，进而根据飞轮的转速，则可求得此汽油机做功的功率。参考答案：(1)在一个做功冲程中，燃气所做的功为W1=pS·l=p·πd2/4·l时间t=lmin内，飞轮转1500r，则共有750个做功冲程，则此汽油机满负荷工作时做功的功率为(2)15g汽油燃烧释放的能量Q=mq=0.015×4.6×107J=6.9×105J汽油机lmin内所做的功W=Pt=2200×60J=1.32×105J此汽油机把内能转化为机械能的效率是例题4．下表列出的是北京煤气用具厂生产的JS系列家用燃气热水器的参数，其中各物理量的单位用的是国际通用的符号，说明如下：Pa——帕斯卡；mmH2O——毫米水柱；J——焦耳；h——小时；m3——立方米；L——升，即立方分米；kgF——千克力，即质量为1千克的物体所受的重力；min——分钟（时间单位）单位前面的字母M表示系数106；字母H表示系数1021．分别计算燃烧1m3液化石油气、人工煤气和天然气所产生的热量（单位：J）。2．王秋生同学说，热水产率一栏中，5、3、2后面的符号印得不清楚，好像是数字“l”，3但在“／min”的前面又丢掉了什么，请你通过计算判断这个栏目中三个参数的正确数值和单位。3．“热效率”一栏给的是参考值；“热水产率”一栏给的是厂家对样品的实测值。分别计算温升25℃和55℃时的热效率，并解释这两种情况下热效率不同的原因。解：1．查表可知：燃气热水器额定热负荷为37×106J／h。石油气、人工煤气、天然气的额定燃气耗量分别是0.368×102m3／h、1.964×102m3/h和1.04×102m3／h。因此，石油液化气：人工煤气天然气2．以温升40℃为例，根据表中其他参数计算热产生率。设每分钟热水产生率为m，则水在1分钟内吸收的热量可表示为Q吸=cm△t=4.2×103m△tJ。4又根据表中所给参数，按热效率80%计算时，燃气在1min内放出的能被水吸收的热量：∵Q吸=Q放即4.2×103m△t=Q放kgkgkgkgtQm394.240102.41093.4102.4353放由此判断：3和“／min”之间的符号如果是代表质量，它的意义应该是千克（符号kg），考虑到1千克水的体积是1升，所以，这个符号一定是字母L的小写“l”，而不是数字“1”。因此正确的数字和单位是3升／分（3L／min）。分析温升25℃和55℃两种情况可以验证这个结论。3．由关系式Q放=cm△t和热水产生率表可知升温25℃时水每分钟吸收的热量和燃气放出的热量JJQ531025.5255102.4吸JJQ561017.6601037放％85％1001017.6105.25％10055放吸QQ同理，升温55℃时水吸收的热量Q吸=4.2×103×2×55J=4.62×105J燃气每分钟放出的热量Q放=6.17×105J％75％1001017.6104.62％10055放吸QQ答：升温25℃和55℃时的热效率分别是85%和75%；因为温升较高时，热量损失多，所以热效率较低。21世纪教育网--中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站。版权所有@21世纪教育网