全國物理競賽試題匯編-機械能和內(nèi)能

--#-/11于直徑而言），像個短胖子。請回答：（1在）儲油罐的這些設(shè)計中，“渾身呈銀白色”是為了 ；_“_直_徑_較大，高度較矮”是為了 （2在）儲油罐旁還安裝有自動噴頭，每到夏天，特別是白天的中午，常用噴頭向儲油罐噴水，這主要是利用水的 較_大_的_特_性，以及水蒸發(fā)時要吸熱的特性來給儲油罐 ，以防止油的自燃。三、實驗題（200第0十屆）4（.7分）揚場機能把谷粒、谷糠和小石塊分開。這三種東西中哪一種的落地點距揚場機最近？哪一種最遠？同樣大小的谷粒和小石塊，為什么落地點的遠近不同？（03第十三屆B）i分剛倒在杯子里的開水很燙，人們習(xí)慣上是先吹幾下再喝；冬天寫作業(yè)手冷，同學(xué)們習(xí)慣上是不時地向手上哈哈氣再寫。分別說明這兩種做法的道理?（03第十三屆B）3分隨著人類能量消耗的迅速增加，如何有效地提高能量利用率是人類所面臨的一項重要任務(wù)。圖8是上?！懊髦榫€"某輕軌車站的設(shè)計方案，與站臺連接的軌道為一個小的坡度，請你從節(jié)能的角度，分析這種設(shè)計的優(yōu)點。（04第十四屆）1、（（04第十四屆）1、（4分）某城市鐵路車站的設(shè)計方案如圖4所示，進站和出站的軌道都與站臺構(gòu)成一個緩坡。從能量利用的角度看，這種設(shè)計的優(yōu)點是什么？（05第十五屆）3．（4分）小明用打氣筒給自行車輪胎打氣后，發(fā)現(xiàn)氣筒壁的溫度明顯高于打氣前的溫度。對于這個現(xiàn)象，你做怎樣的解釋？（第十五屆）4.（分）如圖甲、乙分別是兩種小型飲水鍋爐的結(jié)構(gòu)示意圖，從節(jié)能角度看，你認為那一種更合理？請簡要說明理由。（0角度看，你認為那一種更合理？請簡要說明理由。8第十八屆）2.據(jù)報道：年月日上午時分，由重慶飛往上海的 航班在重慶江北機場起飛后撞上一群鴿子，飛機多處破損，左發(fā)動機停止工作，直接經(jīng)濟損失達29萬5元人民幣。所幸機長沉著冷靜依靠右發(fā)動機單機工作，在空中盤旋 后成功迫降，機上所有人員安然無恙。小小的鴿子怎能把結(jié)實的飛機撞壞呢?請你應(yīng)用學(xué)過的知識解釋鴿子撞壞飛機的原因。四、計算題（94第四屆復(fù)）七、（7分）有一種型號的單缸四沖程柴油機，其部分技術(shù)規(guī)格如下：行程（毫米）W（厘粕鐲f隼/初平均壓強（帕〕1400303605x105試計算這種柴油機的功率。（第五屆復(fù)）七、（分）下表列出的是北京煤氣用具廠生產(chǎn)的系列家用燃氣熱水器的參數(shù)，其中各物理量的單位用的是國際通用的符號，說明如下：一帕斯卡 一毫米水柱一焦耳一小時一立方米一升，即分米一千克力，即質(zhì)量為千克的物體所受的重力一分（時間單位）單位前面的字母表示系數(shù)0字母表示系數(shù)1．分別計算燃燒1米3液化石油氣、人工煤氣和天然氣所產(chǎn)生的熱量（單位：焦耳）。2王秋生同學(xué)說，熱水產(chǎn)率一欄中，、、后面的符號印得不清楚，好像是數(shù)字“”，但在“/ ”的前面又丟掉了什么，請你通過計算判斷這個欄目中三個參數(shù)的正確數(shù)值和單位。、．“熱效率”一欄給的是參考值；“熱水產(chǎn)率”一欄給的是廠家對樣品的實測值。分別計算溫升2第℃和第第℃時的熱效率，并解釋這兩種情況下熱效率不同的原因。

產(chǎn)品名稱燃氣快速熱水器產(chǎn)品型號 JSY5-C'JSR5—CJST5—C?J適用燃氣 液化石油氣人工煤氣天燃氣 ,2800—3000Pa額XE燃氣壓力800—lOOOPa2000—2533Pa280—300mmH2080—100mmH20200—250mmH2O額定她負荷 37MJ/h定燃氣耗量0.368HM3/h1.964HM3/h |1.04HM3Zh熱效率 >80%適用水壓 0.04—l.OMPa(0.4-10kgf/cm2)a 溫升乃C51/min溫升4口t31/min率 溫升55℃接 燃氣入口Gl/211° 冷水入口Gl/211寸 熱水入口Gl/211外形尺寸 406mm（高）X293mm(寬)X23clmm:厚：重量 6.2kg（96第六屆）七、（7分）經(jīng)驗表明，自制家用太陽能熱水器的效率在夏天可達50％；從太陽能手冊中查到，在地球表面，晴天時垂直于陽光的表面接收到的熱輻射為1.2X10焦/米2?秒。如果曬水箱內(nèi)的水大約有40千克，曬水箱接收陽光垂直照射的面積始終是1.米2，請計算，要使水溫上升30℃需要多長時間。（97第七屆）六、（9分）國產(chǎn)16型5單缸四沖程汽油機的汽缸直徑為65毫米，活塞沖程長5毫米，滿負荷工作時做功沖程燃氣的平均壓強為.X10帕，飛輪的轉(zhuǎn)速是10轉(zhuǎn)分。（1）求這種汽油機滿負荷工作時做功的功率（不計摩擦損失）；（2）如果滿負荷工作時每分鐘消耗15克汽油，這種汽油機把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的效率是多少？（汽油的燃燒值為4.X10焦千克）（第九屆）五、（分）有一堆從河中撈出的溫砂子，測得其比熱容為1.2X10焦（千克?℃）。已知干砂子的比熱容為0.X10焦（千克?℃）,則按質(zhì)量說，這堆砂子含水的百分比是多少？（01第十一屆）五、（8分）水在熱電廠的鍋爐中變?yōu)樗羝?，通過渦輪機帶動發(fā)電機發(fā)電，用過的水蒸汽在液化器中凝結(jié)成水，再到鍋爐，循環(huán)使用。液化器中的冷卻水則流到冷卻塔中降溫，如圖。水的比熱為4.2X10焦（千克?℃）,求：夏天，來自冷卻塔的水溫為16，而回到冷卻塔的水溫為3。0若冷卻塔和液化器間水的流量為15米3/秒，試求水蒸汽的能量轉(zhuǎn)化為電能的效率。如果發(fā)電機的發(fā)電功率是56萬千瓦，發(fā)電機把機械能轉(zhuǎn)化為電能的效率為80，%不計水蒸汽通過渦輪機過程中由于熱傳遞贊成的能量損失及渦輪機的摩擦，試求水蒸汽的能量轉(zhuǎn)化為電能的效率。（第十二屆）六、（分）學(xué)校淋浴用的簡易太陽曬水箱內(nèi)裝水 ，水箱玻璃蓋的面積為4從m手冊中查得，地球上與太陽光線垂直的表面接收的太陽輻射能為X/（min?m）這類水箱吸收太陽能的效率約為％；散熱損失約為％。假設(shè)使用中能夠及時調(diào)整水箱朝向，使陽光總能垂直射入玻璃蓋，計算4小時后箱中的水升高的溫度。水的比熱容為X/?℃）。（第十二屆復(fù)）二、（分）洗浴用的電熱水器的電功率是 ，熱水器內(nèi)筒的直徑是，高是。如果加熱過程中的熱量散失率為%,則把水從℃加熱到℃需要多長時間？（04第十四屆）七、（16分）下表列出的是某廠生產(chǎn)的家用燃氣熱水器的參數(shù)。表中“額定熱負荷”指的是滿負荷使用時， 內(nèi)燃料燃燒產(chǎn)生的熱量。產(chǎn)品名稱燃氣快速熱水器產(chǎn)品型號適用燃氣液化石油氣人工煤氣天然氣額定燃氣壓力一 mmmmmm額定熱負荷/額定燃氣耗量Xm/Xm/Xm/熱效率>%適用水壓一 （一 f/m熱八、、水產(chǎn)率溫升、/min溫升0/min溫升、/min接口尺寸燃氣入口/冷水入口/熱水入口/外形尺寸miiB）x m寬） m厚）重量（）分別計算燃燒3液化石油氣、人工煤氣和天然氣所產(chǎn)生的熱量。（）根據(jù)表中數(shù)值和你已有的知識，討論“額定燃氣壓力”一行中，“mm”的含義。（）王保成同學(xué)說，“熱水產(chǎn)率”一欄中，、、后面的好像是數(shù)字“"但是在“/min”的前面又好像丟掉了什么。請你通過計算判斷這個欄目中三個參數(shù)的正確數(shù)值和單位。（4）“熱效率”一欄給的是參考值,“熱水產(chǎn)率”一欄給的是廠家對樣品的實測值。分別計算溫升2℃、和、℃、時的熱效率,并解釋這兩個情況下熱效率不同的原因。（04第十四屆復(fù)）三、（18分）有人在夏季用簡易曬水箱給水加熱用來淋浴,這不僅節(jié)省能源,而且很方便,李明和張華想利用這樣的裝置估測太陽光對地球表面輻射的強度大小。也就是說，太陽光垂直照射地球表面時，地球表面單位時間內(nèi)單位面積上所獲得的能量是多少。實驗裝置如圖2所示，曬水箱內(nèi)部是被涂黑的，箱體外加了保溫層，上面開口并蓋有透明玻璃板。在估測之前要首先弄清，透過玻璃板的太陽光能量究竟占太陽輻射到玻璃板上的能量的百分之幾？李明和張華哥那一塊實驗用的玻璃板，把陽光反射到墻上的同一個地方，他們發(fā)現(xiàn)，兩塊反射光斑重疊處的強度，和太陽光直接射到地上的強度差不多。（1）透過玻璃板的太陽光能量占太陽輻射到玻璃板上的能量的百分之幾？你在得出這個結(jié)論時做了什么假設(shè)？假設(shè)的根據(jù)是什么？（2）請你幫助他們設(shè)計實驗方案，并寫出實驗步驟。（3）請你對這個實驗方案的可行性作出評價。（第十五屆復(fù)）三、（分）下表是某鍋爐廠生產(chǎn)的 系列三種鍋爐的主要技術(shù)參數(shù)表。系列三種鍋爐主要技術(shù)參數(shù)型號功率()容水量耗煤量/(kg.h-1)外型尺寸/m3XXXXXX煙囪尺寸①X①X①X熱效率出水溫度℃回水溫度總重量運行壓力常壓常壓常壓供暖面積/m2( )循環(huán)水量/(m3.h-1)已知水的比熱容為4.2X103J/kg?℃,假設(shè)三種鍋爐的燃煤效率相同，且煤均可達到完全燃燒。請根據(jù)上表回答以下問題：.根據(jù)表格中的已知數(shù)據(jù)，請在表格中的四個（ ）內(nèi)填上合適的數(shù)據(jù)。按表格中的出水溫度和回水溫度，計算 型鍋爐每小時給住宅內(nèi)釋放的熱量是多少。3按根據(jù)表格中已知數(shù)據(jù)計算燃煤的熱值為多少。（05第十五屆復(fù)）六、（20分）在當(dāng)今世界，研制各種機器都必需考慮節(jié)約能源和治理廢氣污染這一重要課題。在內(nèi)燃機中，廢氣帶走了很多能量，如果能將這些能量再利用起來，會使內(nèi)燃機的效率提高許多。某工廠科研人員研制生產(chǎn)的四沖程汽車專用柴油發(fā)動機，就采用了很多新技術(shù)。其中最重要的一項叫“增壓”技術(shù)，它是利用“廢氣渦輪增壓器”使排氣沖程中排出的高溫、高壓的廢氣去沖擊“廢氣渦輪”高速旋轉(zhuǎn)，它同時又帶動同軸的進氣系統(tǒng)中的“進氣渦輪”也高速旋轉(zhuǎn)，從而增加吸氣沖程的進氣量并增大進氣氣壓，使做功沖程中柴油燃燒的更充分，燃氣壓強更大，同時也減少了廢氣中的有害物質(zhì)，達到提高柴油發(fā)動機效率和減少廢氣污染的目的。這種柴油發(fā)動機有個氣缸，氣缸直徑為0活塞行程為5當(dāng)轉(zhuǎn)速為 時，發(fā)動機功率為，最低油耗可達 ?，柴油的熱值為43義107J/kg。請回答下列問題：.該柴油發(fā)動機的效率最高可達多少？.在做功沖程中氣缸內(nèi)的平均壓強是多少？.如果將我國這種機型的汽車柴油發(fā)動機都安裝“增壓器”后，能使它們的平均效率由原來約31提%高到近35，%安裝前按每年消耗3億噸柴油估算，這項技術(shù)每年能為我國節(jié)約多少噸柴油？4.如果目前我國柴油的平均價格為375元0/噸，根據(jù)上面的估算結(jié)果，計算使用“增壓”技術(shù)后僅節(jié)約柴油一項可使我國每年節(jié)約多少資金。由此你有哪些認識？（07第十七屆復(fù)）二. 分李老師的家離學(xué)校大約 ，為了便于上下班，他購買了一部輕便摩托車來代步，使用的燃料為93汽#油。根據(jù)表2提供的數(shù)據(jù)，請回答：1如果李老師上班時騎車的平均速度為 ，試根據(jù)表中所提供的有關(guān)信息，為李老師計算一下，他騎車從家到學(xué)校至少需花多少油費?2．小洪同學(xué)學(xué)過物理以后，給李老師建議：在上述條件不變的情況下，采用加快車速縮短時間的辦法，就一定可以省油費。請你根據(jù)自己掌握的知識，分析說明這種方法是否可行。輕便摩托車汽油燃料汽油密度X /油箱容量熱值X /功率價格元/（08第十八屆復(fù)）六、（分）曉欣同學(xué)看到一些小汽車的尾部都標(biāo)有“ ”8“ ”6“1.”8或“2.”0等字樣，他上網(wǎng)查詢得知這是汽車發(fā)動機“排氣量”的數(shù)值。所謂排氣量就是發(fā)動機氣缸的工作容積，是指所有氣缸內(nèi)活塞從下止點到達上止點所掃過的容積之和。一般情況下發(fā)動機的“排氣量”越大，功率越大。汽車發(fā)動機每一個工作循環(huán)要經(jīng)歷四個沖程，帶動曲軸轉(zhuǎn)動周。現(xiàn)有一輛小轎車發(fā)動機排氣量為 ，最大功率為 ，當(dāng)該發(fā)動機以最大功率工作時，曲軸的轉(zhuǎn)速為 r汽油機工作時的最佳空燃比（即空氣和燃油的質(zhì)量比）為14，:壓1縮比是10（即氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值），若發(fā)動機在最大功率時汽油和空氣的混合密度為 汽油的熱值為 X、密度為X /請計算：1.這臺發(fā)動機在最大功率時的熱機效率。發(fā)動機在最大功率時，汽車的最高時速為 、計算在此情況下汽車每百公里油耗為多少升。（0第9十九屆）七、（14分）在一些農(nóng)村地區(qū)建造的沼氣池，通過將農(nóng)村大量的秸桿、人畜糞便發(fā)酵來獲取沼氣，利用沼氣來燒火做飯，點燈照明。沼氣池的應(yīng)用，不僅使上述資源得以更好的利用，同時也給生活帶來了諸多便利，使環(huán)境得以改善。這是一個一舉多得的惠民工程。圖9所示為一農(nóng)戶的水壓式沼氣池的剖面簡圖。

說明：．1沼氣池 2．水壓池3．進料口4．密封蓋 5.輸氣管 說明：．1沼氣池 2．水壓池3．進料口4．密封蓋 5.輸氣管 ．6貯氣室7．沼氣壓力顯示器.總閥門 形管壓強計（里面裝有染成紅色的水） .出料口蓋板（不密封水壓池．水壓池仍與外面大氣相通）1．1閥門己知該農(nóng)戶家燃氣灶的相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)如下：使用燃料液化石油氣天然氣 人工煤氣灶前壓強（人工沼氣額定熱流量（kW）取=1．根據(jù)圖9飯？普通爐左：右：左：組合爐 右：單爐 4.0,水的比熱容k=X ?℃水所示，通過計算說明，該農(nóng)戶此時能否使用這個沼氣池中的沼氣來正常燒火做3．若該農(nóng)戶所用的燃氣灶是普通爐，通常情況下，普通爐中的右爐單獨正常工作時，將一壺質(zhì)量為 、溫度為℃的水燒開，耗時約 n試估算右爐燒水的效率。4．請你就如何提高燃氣灶的效率問題談?wù)勀愕脑O(shè)想。（第二十屆復(fù)）六、（分）小亮家有一輛家用轎車，爸爸在給他說車的性能時，總是說“?的排量”，卻很少說“功率”，為此小亮特地從網(wǎng)上查到了排量的定義：活塞從上止點移動到下止點所通過的空間容積稱為汽缸排量。如果發(fā)動機有若干個氣缸，所有氣缸工作容積之和稱為發(fā)動機排量。從說明書上查到：小亮家的汽車采用的是 直列四缸發(fā)動機，排量為.；從網(wǎng)上查找到Y(jié)其輸出特性曲線（如圖8所示）；小亮又向爸爸詢問了一些實測數(shù)據(jù)：由于汽車行駛的路況很好，所以平均車速為 /,此時發(fā)動機轉(zhuǎn)速為/i平均行駛百公里油耗為；從物理書上查得汽油的熱值為4X/ ,密度為.1 /.由這臺發(fā)動機輸出特性曲線可以看出，在發(fā)動機轉(zhuǎn)速為 /范圍內(nèi)，它的輸出功率與轉(zhuǎn)速大致有什么關(guān)系？2．試通過公式推導(dǎo)出在其他參數(shù)相同時，發(fā)動機的輸出功率與其排量的關(guān)系。3這輛汽車以 /行駛時，發(fā)動機的效率約為多少？每個做功沖程汽缸內(nèi)的平均壓強是約為多少？五、綜合題

（年第一屆）2.有一塊厚鐵板M沖下圓柱體（能很緊密地塞回原孔）。現(xiàn)把鐵板和鐵柱同時放到爐內(nèi)加熱較長時間，在取出的瞬間（ ）A變粗，塞不進原孔。B.原孔變大，很容易塞進C.原孔變小，不能塞進。D仍能緊密的塞進原孔。（95第五屆）