内容正文:
初2023级初三上物理第一次学科素养测试
(本卷满分80分,考试时间:60min)
一、选择题(每小题只有一个选项符合题意,每题3分,共24分。)
1. 下列数据中最符合实际的是( )
A. 一个电子的电荷量约为1C B. 舒适的房间温度约为37℃
C. 真空中声音的速度约为340m/s D. 汽油机的效率为20%~40%
2. 对于下列常见生活现象的物理解释,正确的是( )
A. “破镜不能重圆”是因为分子间存在斥力
B. 水沸腾后,水的温度和内能都增大
C. 物体热胀冷缩,是因为分子间距随温度的变化而改变
D. 煮火锅时,增大火锅汤汁内能的方式与内燃机压缩冲程中增大燃气内能的方式相同
3. 如图所示,把一薄壁金属管固定在支架上,金属管中装一些酒精,然后用软木塞塞紧。用橡皮条缠绕在金属管上,迅速来回拉动橡皮条,过一会儿会看到软木塞被顶开。下列说法正确的是( )
A. 管口出现的雾状“白气”是酒精蒸汽
B. 橡皮条拉动的过程中,内能转化为机械能
C. 酒精蒸汽将木塞顶开的过程,酒精蒸汽的内能增大
D. 酒精温度升高,这是通过热传递的方式改变了内能
4. 把餐巾纸摩擦过的塑料吸管放在支架上,吸管能在水平面自由转动.如图所示,手持带负电的橡胶棒,靠近吸管A端,A端会远离橡橡胶棒.实验中()
A. 吸管不带电
B. 吸管带正电
C. 摩擦时,吸管得到电子
D. 与吸管摩擦的餐巾纸一直不带电
5. 如图所示的电路图,下列说法中不正确的是( )
A. 闭合S2,断开S1、S3时,两灯串联 B. 闭合S1、S3,断开S2时,两灯并联
C. 闭合S1、S2,断开S3时,两灯并联 D. 闭合S2、S3,断开S1时,L1发光而L2不发光
6. 如图所示,是同一纬度海拔相近的沿海城市甲和内陆城市乙的年平均气温的变化曲线。下列说法正确的是( )
A. 若,表示海水温度每升高1℃时吸收4.2×104J热量
B. A曲线温差更大,说明其代表的城市吸收了更多热量
C. 根据水的比热容比砂石更大的特点,可判断曲线A代表内陆城市
D. 夏日的深夜,沿海城市的风一般是由海洋吹向大陆
7. 如图甲所示的是中国科技馆“模拟避雷针”的实验展台。当参观者按下“有避雷针”按钮时,从高压发生器尖端涌出的白色闪电,会径直劈向建筑物模型顶部的避雷针,模拟云层带正电,建筑物不会受到任何影响,图乙为上述情景的示意图。下列说法正确的是( )
A. 制作避雷针的材料为绝缘体
B. 高压发生器模拟云层放电时,云层得到了电子
C. 云层放电时创造了电荷
D. 图乙中闪电发生时,与避雷针和大地相连的金属线中的电流方向是从大地到避雷针
8. 关于如图所示的实验电路,下列说法正确的是( )
A. 开关S在干路上,控制灯L1和L2 B. 开关S闭合后,两灯都不亮且都会被烧坏
C. 要使灯L1、L2串联,可去掉导线b D. 开关S闭合后,灯L1和L2并联且都能发光
二、填空题(每小题1分,共12分)
9. 2023年8月24日,日本正式开始将福岛核电站的核污水排放至太平洋,核污水中的有害物质在海水中扩散,说明分子在不停地___________;核污水还会___________(填物态变化)成水蒸气升到云层,再形成雨落下来,危害整个地球。
10. 使用同一酒精灯对某固体均匀加热(假设被加热物质在单位时间内吸收的热量相同,不考虑质量的影响),其温度随时间变化图像如图所示。由图可知,该物质在AB段和CD段的比热容之比是___________;该物质在熔化过程中温度不变,内能___________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
11. 如图手机用的锂电池标有“”。若手机正常工作时的电流约100mA,则这种充满电的锂电池可供该手机连续使用___________h;给手机充电时锂电池相当于电路中的___________(选填“电源”或“用电器”)。
12. 一个成年人参加一次长跑,身体消耗的能量约为6×106J,这些能量相当于完全燃烧0.5kg的干木柴放出的热量,则干木柴的热值为______J/kg;干木柴用掉一半后,剩余干木柴的热值将______(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
13. 2023年12月18日,我国首艘自主研制的超深水大洋钻探船在广州南沙首次试航。若钻探船动力推进系统的输出功率为,船以此恒定功率做直线运动,其v-t图像如图所示,则。5s后船受到的牵引力为______N;若钻探船航行的动力来源为柴油,柴油热值为,该钻探船在0~5s内需要完全燃烧12.5kg柴油,推进的距离为45m,则在这个过程中发动机的能量转化效率为______%。
14. 如图所示,请在两个虚线框内选填“电源”和“开关”的符号,使开关S闭合时两灯组成并联电路(图中箭头表示电路中的电流方向)。
三、实验题(15题6分,16题8分,17题8分,共22分。)
15. 如图所示的几个小实验中:
(1)甲图中将玻璃板放到与水槽内水面接触处,并慢慢向上提,弹簧测力计的示数将___________(选填“变大”、“变小”或“不变”),是因为分子间存在___________;
(2)乙图中反映的能量转化与热机的___________冲程相同,该过程的能量转化是___________;
(3)丙图的装置叫___________,它的工作原理是___________。
16. 如图所示,小颖和小红做了探究“串联电路的特点”的实验。
(1)在连接电路时,开关必须___________;应该选择规格___________(填“相同”或“不相同”)的两个小灯泡;
(2)小颖连接了如图乙所示电路,如果闭合开关,两个灯泡都将___________(选填“不会发光”或“会被烧坏”),出现___________(选填“开路”或“短路”)现象;
(3)小颖想将电路全部拆散,重新连接。小红认为只需拆除___________(填“a”、“b”、“c”、“d”、“e”)这一根导线,就能成为两灯串联的正确电路;
(4)排除故障后,小颖闭合开关发现L1、L2都发光时,取下其中一个灯泡,可观察到另一灯泡___________的现象,说明了串联电路中各用电器___________(选填“相互影响”或“不相互影响”)这一特点;
(5)当开关闭合且两灯都发光时,小颖用一根导线使其中一个灯泡短路,可观察到另一个灯泡的亮度___________(选填“变亮”、“变暗”、“不亮”、“不变”)。
17. 如图甲、乙、丙所示,在探究不同物质吸热本领和不同燃料热值大小的实验中,装置完全相同,燃料的质量、烧杯中液体的质量和初温都相同。
(1)安装实验器材时,应按照___________(选填“自上而下”成“自下而上”)的顺序进行;
(2)为了得到相同质量的水和煤油,需要的测量工具是___________;
(3)为了比较A和B的吸热本领的大小,应该选择___________两图进行实验。实验时要用相同的热源对它们加热,通过比较___________来判断它们吸热的多少;
(4)分析图丁的图像可知,液体___________的吸热能力更强,A、B两种液体的比热容之比为___________;
(5)若要比较不同燃料的热值,应选择___________两图进行实验。燃料完全燃烧放出热量的多少是通过___________来反映的。
四、论述与计算题(18题6分,19题8分,第第20题8分,共22分,解答应写出必要的文字说明、步骤和公式,只写出最后结果的不给分。)
18. 新能源汽车正逐步取代传统燃油车。如图是一款无人驾驶智能电动车。在某次测试中,匀速行驶3600m用时2min,此路段汽车发动机的功率为90kW,效率为90%。求:
(1)电动车的速度;
(2)汽车匀速行驶3600m消耗的电能。
19. 传统汽车由燃油发动机驱动,发动机的平均效率只有20%~30%。某型号汽车采用四缸发动机,如图所示为发动机的4个汽缸,通过连杆把4个汽缸连在一根曲轴上,每个汽缸活塞面积均为300cm²,一个冲程活塞在汽缸中移动的距离均是50mm。各个汽缸的做功冲程错开,在飞轮转动的每半周里,都有一个汽缸在做功,其他三个汽缸分别是另外三个冲程。已知燃油的密度为(、热值为4.6×107J/kg)。
(1)若做功冲程燃气对活塞的平均压强为,求一个汽缸在一次做功冲程中燃气对活塞所做的功。
(2)若汽车以恒定输出功率135kW行驶,则发动机转速为多少r/min?
(3)假设该汽车一年消耗燃油500L,将发动机的效率从30%提高到40%,每年可以节省燃油多少千克?
20. 据统计,每燃烧1kg燃油约排放3.3kg二氧化碳,为实现碳达峰、碳中和的目标,氢能作为一种绿色低碳的清洁能源在我国交通领域的应用场景不断扩大,使用氢燃料电池的交通工具不断丰富,其应用流程如图,以氢燃料电池卡车为例,若卡车在水平路面上匀速行驶72km用时1h,功率为172kW。
(1)当储氢瓶内气体压强为3.5×107Pa时,求瓶内壁1cm2的面积上受到的压力;
(2)求卡车所受的牵引力;
(3)与燃油卡车相比,氢燃料电池卡车行驶72km可减排二氧化碳的质量为多少?(燃油机效率取36%,燃油的热值q取4.3×107J/kg)(写出必要的文字说明、过程及最终结果)
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初2023级初三上物理第一次学科素养测试
(本卷满分80分,考试时间:60min)
一、选择题(每小题只有一个选项符合题意,每题3分,共24分。)
1. 下列数据中最符合实际的是( )
A. 一个电子的电荷量约为1C B. 舒适的房间温度约为37℃
C. 真空中声音的速度约为340m/s D. 汽油机的效率为20%~40%
【答案】D
【解析】
【详解】A.一个电子所带电荷量为,故A不符合题意;
B.舒适的房间温度约为25℃,故B不符合题意;
C.真空不能传声,故C不符合题意;
D.四冲程汽油机由于废气带走能量、克服摩擦、与外界发生热传递等,效率比较低,大约在20%~40%,故D符合题意。
故选D。
2. 对于下列常见生活现象的物理解释,正确的是( )
A. “破镜不能重圆”是因为分子间存在斥力
B. 水沸腾后,水的温度和内能都增大
C. 物体热胀冷缩,是因为分子间距随温度的变化而改变
D. 煮火锅时,增大火锅汤汁内能的方式与内燃机压缩冲程中增大燃气内能的方式相同
【答案】C
【解析】
【详解】A.“破镜不能重圆”是因为分子之间的距离太大,分子间作用力基本消失,故A错误;
B.水沸腾后,持续吸热,内能增大,但温度不变,故B错误;
C.物体热胀冷缩,是由于分子之间的距离随温度变化而改变,而分子的大小不变,故C正确;
D.煮火锅时,增大火锅汤汁内能的方式是热传递,内燃机压缩冲程中增大燃气内能的方式是做功,二者改变内能的方式不同,故D错误。
故选C。
3. 如图所示,把一薄壁金属管固定在支架上,金属管中装一些酒精,然后用软木塞塞紧。用橡皮条缠绕在金属管上,迅速来回拉动橡皮条,过一会儿会看到软木塞被顶开。下列说法正确的是( )
A. 管口出现的雾状“白气”是酒精蒸汽
B. 橡皮条拉动的过程中,内能转化为机械能
C. 酒精蒸汽将木塞顶开的过程,酒精蒸汽的内能增大
D. 酒精温度升高,这是通过热传递的方式改变了内能
【答案】D
【解析】
【详解】A.管口出现的雾状“白气”是水蒸气及酒精蒸气液化形成的小水滴和酒精液滴,故A错误;
BD.拉动橡皮条的过程中,克服摩擦做功,机械能转化为内能,金属管的热量传递给酒精,酒精内能增加,温度升高,这是通过热传递的方式改变了内能,故B错误,D正确;
C.酒精蒸气将木塞顶开做功,酒精蒸气的内能转化为木塞的机械能,酒精蒸气内能减小,故C错误。
故选D。
4. 把餐巾纸摩擦过的塑料吸管放在支架上,吸管能在水平面自由转动.如图所示,手持带负电的橡胶棒,靠近吸管A端,A端会远离橡橡胶棒.实验中()
A. 吸管不带电
B. 吸管带正电
C. 摩擦时,吸管得到电子
D. 与吸管摩擦的餐巾纸一直不带电
【答案】C
【解析】
【详解】由电荷间的相互作用可知,两物体排斥时,说明一定是带同种电荷,由于橡胶棒带负电,可推知,吸管也带负电,带负电是因为有了多余的电子,所以是摩擦时,吸管得到了电子;C符合题意.
5. 如图所示的电路图,下列说法中不正确的是( )
A. 闭合S2,断开S1、S3时,两灯串联 B. 闭合S1、S3,断开S2时,两灯并联
C. 闭合S1、S2,断开S3时,两灯并联 D. 闭合S2、S3,断开S1时,L1发光而L2不发光
【答案】C
【解析】
【详解】A.由电路图知,闭合S2,断开S1、S3时,L1、L2顺次连接,因此L1、L2串联。故A正确,A不符合题意;
B.由电路图知,闭合S1、S3,断开S2时,L1、L2并列在两点之间,因此L1、L2并联。故B正确,B不符合题意;
C.由电路图知,闭合S1、S2,断开S3时,电路短路,故C错误,C符合题意;
D.由电路图知,闭合S2、S3,断开S1时,L2短路,只有L1连入电路,所以Ll发光而L2不发光,故D正确,D 不符合题意。
故选C。
6. 如图所示,是同一纬度海拔相近的沿海城市甲和内陆城市乙的年平均气温的变化曲线。下列说法正确的是( )
A. 若,表示海水温度每升高1℃时吸收4.2×104J热量
B. A曲线温差更大,说明其代表的城市吸收了更多热量
C. 根据水的比热容比砂石更大的特点,可判断曲线A代表内陆城市
D. 夏日的深夜,沿海城市的风一般是由海洋吹向大陆
【答案】C
【解析】
【详解】A.若,表示海水温度每升高1℃时吸收4.2×103J热量,故A错误;
B.A曲线温差更大,说明其代表的城市为比热容更小的内陆城市,故B错误;
C.根据水的比热容比砂石更大的特点,A曲线温差更大,说明其物质的比热容效,可判断曲线A代表内陆城市,故C正确;
D.夏日的深夜,根据水的比热容比砂石更大的特点,沿海的城市温度更高,气压小,内陆的城市温度更低,气压大,沿海城市的风一般是由大陆吹向海洋,故D错误。
故选C。
7. 如图甲所示的是中国科技馆“模拟避雷针”的实验展台。当参观者按下“有避雷针”按钮时,从高压发生器尖端涌出的白色闪电,会径直劈向建筑物模型顶部的避雷针,模拟云层带正电,建筑物不会受到任何影响,图乙为上述情景的示意图。下列说法正确的是( )
A. 制作避雷针的材料为绝缘体
B. 高压发生器模拟云层放电时,云层得到了电子
C. 云层放电时创造了电荷
D. 图乙中闪电发生时,与避雷针和大地相连的金属线中的电流方向是从大地到避雷针
【答案】D
【解析】
【详解】A.容易导电的物体叫导体,避雷针应该采用容易导电材料即导体来制作,故A错误;
B.高压发生器模拟云层放电时,云层带正电,失去了电子,故B错误;
C.当云层放电过程中,是自由电子发生转移,并不是创造了电荷,故C错误;
D.由图乙知,当闪电发生时,电子从云层、避雷针到大地,形成的电流方向与自由电子定向移动的方向相反,由此可知金属线中的电流方向是从避雷针指向云层,即大地指向避雷针;故D正确。
故选D。
8. 关于如图所示的实验电路,下列说法正确的是( )
A. 开关S在干路上,控制灯L1和L2 B. 开关S闭合后,两灯都不亮且都会被烧坏
C. 要使灯L1、L2串联,可去掉导线b D. 开关S闭合后,灯L1和L2并联且都能发光
【答案】C
【解析】
【详解】ABD.如图可知,开关S闭合后,灯泡L1与L2被短路,两灯都不亮,电流直接从正极回到负极,电源短路,两灯不会被烧坏,故ABD错误;
C.如图可知,导线b去掉后,电流从正极出发,依次流经灯L2、灯L1、开关S,然后回到负极,构成串联电路,故C正确。
故选C。
二、填空题(每小题1分,共12分)
9. 2023年8月24日,日本正式开始将福岛核电站的核污水排放至太平洋,核污水中的有害物质在海水中扩散,说明分子在不停地___________;核污水还会___________(填物态变化)成水蒸气升到云层,再形成雨落下来,危害整个地球。
【答案】 ①. 做无规则运动##运动 ②. 汽化
【解析】
【详解】[1]不同物质在互相接触时,彼此进入对方的现象叫做扩散,核污水中的有害物质在海水中扩散,说明分子在不停地做无规则运动。
[2]物质由液态直接变为气态的现象叫做汽化,蒸发属于汽化。核污水还会汽化为水蒸气升到云层,再形成雨落下来,危害整个地球。
10. 使用同一酒精灯对某固体均匀加热(假设被加热物质在单位时间内吸收的热量相同,不考虑质量的影响),其温度随时间变化图像如图所示。由图可知,该物质在AB段和CD段的比热容之比是___________;该物质在熔化过程中温度不变,内能___________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 ①. 1︰2 ②. 变大
【解析】
【详解】[1]分析图像可知,该物质在持续吸热的过程中先是温度升高,然后温度不变,后来温度又升高,符合晶体熔化过程中的特点,即达到熔点前物质处于固态,吸热升温,达到熔点温度时继续吸热,晶体开始熔化温度不变,当晶体熔化完全部变成液体后再吸热温度又会升高。所以AB段是物质处于固态,CD段是物质处于液态。由于物体的质量不随物态而改变,所以物质在AB段与CD段时质量相等,由图可知AB段与CD段加热时间相等,吸收的热量相等。则有
可得该物质在AB段和CD段的比热容之比是
[2]热传递可以改变物体的内能,物体吸热,内能增大;物体放热,内能会减少;该物质是晶体,晶体在熔化过程中,持续吸收热量,内能变大。
11. 如图手机用的锂电池标有“”。若手机正常工作时的电流约100mA,则这种充满电的锂电池可供该手机连续使用___________h;给手机充电时锂电池相当于电路中的___________(选填“电源”或“用电器”)。
【答案】 ①. 15 ②. 用电器
【解析】
【详解】[1]该手机电池充满电后储存的电能为
若手机正常工作时的电流约100mA,正常工作时的电功率为
则这种充满电的锂电池可供该手机连续使用的时间为
[2]给手机充电时,锂电池消耗电能,相当于电路中的用电器。
12. 一个成年人参加一次长跑,身体消耗的能量约为6×106J,这些能量相当于完全燃烧0.5kg的干木柴放出的热量,则干木柴的热值为______J/kg;干木柴用掉一半后,剩余干木柴的热值将______(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】 ①. 1.2×107 ②. 不变
【解析】
【详解】[1]由题知,完全燃烧0.5kg的干木柴放出的能量为6×106J,干木柴的热值
[2]热值是燃料本身的特性,只与燃料的种类有关,与燃烧充分与否无关,如果将这些干木柴用掉一半,它的热值将不变;如果干木柴燃烧不充分,它的热值将不变。
13. 2023年12月18日,我国首艘自主研制的超深水大洋钻探船在广州南沙首次试航。若钻探船动力推进系统的输出功率为,船以此恒定功率做直线运动,其v-t图像如图所示,则。5s后船受到的牵引力为______N;若钻探船航行的动力来源为柴油,柴油热值为,该钻探船在0~5s内需要完全燃烧12.5kg柴油,推进的距离为45m,则在这个过程中发动机的能量转化效率为______%。
【答案】 ①. ②. 40
【解析】
【详解】[1]由图可知,5s后船以的速度做匀速直线运动,则5s后船受到的牵引力为
[2]完全燃烧12.5kg柴油放出的热量为
0~5s内牵引力做功为
则在这个过程中发动机的能量转化效率为
14. 如图所示,请在两个虚线框内选填“电源”和“开关”的符号,使开关S闭合时两灯组成并联电路(图中箭头表示电路中的电流方向)。
【答案】
【解析】
【详解】若将电源置于右下方的虚线框,开关置于左上方的虚线框,则两个开关都闭合后,上面的灯泡被开关短路,只剩下面的灯泡工作,不符合要求;若将电源置于左上方的虚线框,开关置于右下方的虚线框,两个开关都闭合时,两灯可组成并联电路,符合要求,根据箭头可知,电源的下端为负极,如图所示:
三、实验题(15题6分,16题8分,17题8分,共22分。)
15. 如图所示的几个小实验中:
(1)甲图中将玻璃板放到与水槽内水面接触处,并慢慢向上提,弹簧测力计的示数将___________(选填“变大”、“变小”或“不变”),是因为分子间存在___________;
(2)乙图中反映的能量转化与热机的___________冲程相同,该过程的能量转化是___________;
(3)丙图的装置叫___________,它的工作原理是___________。
【答案】(1) ①. 变大 ②. 引力
(2) ①. 做功 ②. 内能转化为机械能
(3) ①. 验电器 ②. 同种电荷相互排斥
【解析】
【小问1详解】
[1][2]开始状态,测力计示数等于玻璃重力,由于水分子与玻璃分子间存在着引力,当缓慢向上提测力计时,由于分子引力存在,测力计的示数将变大。
【小问2详解】
[1][2]试管内的高温高压气体对塞子做功,将塞子冲出,自己的内能转化为塞子的机械能。这与四冲程内燃机的做功冲程能量转化相同:高温高压燃气膨胀做功,推动活塞运动,内能转化为机械能。
【小问3详解】
[1][2]这种仪器为验电器,当带电体与金属球接触,电荷发生转移,验电器的两片金属箔片带上同种电荷,因为相互排斥而张开,表示与金属球接触的物体是带电的。
16. 如图所示,小颖和小红做了探究“串联电路的特点”的实验。
(1)在连接电路时,开关必须___________;应该选择规格___________(填“相同”或“不相同”)的两个小灯泡;
(2)小颖连接了如图乙所示电路,如果闭合开关,两个灯泡都将___________(选填“不会发光”或“会被烧坏”),出现___________(选填“开路”或“短路”)现象;
(3)小颖想将电路全部拆散,重新连接。小红认为只需拆除___________(填“a”、“b”、“c”、“d”、“e”)这一根导线,就能成为两灯串联的正确电路;
(4)排除故障后,小颖闭合开关发现L1、L2都发光时,取下其中一个灯泡,可观察到另一灯泡___________的现象,说明了串联电路中各用电器___________(选填“相互影响”或“不相互影响”)这一特点;
(5)当开关闭合且两灯都发光时,小颖用一根导线使其中一个灯泡短路,可观察到另一个灯泡的亮度___________(选填“变亮”、“变暗”、“不亮”、“不变”)。
【答案】 ①. 断开 ②. 不相同 ③. 不会发光 ④. 短路 ⑤. c ⑥. 不亮##不发光##熄灭 ⑦. 相互影响 ⑧. 变亮
【解析】
【详解】(1)[1]连接电路时,为了保护电路中各元件的安全,开关应该是断开的。
[2]为了得到普遍规律,避免实验偶然性,应该选择规格不相同的两个灯泡。
(2)[3][4]如图乙所示,电流从电池的正极出发,经过开关、导线b、c、e回到负极,不经过两个灯泡,故两个灯泡不发光;如图所示,电流不经过用电器直接从正极出发回到负极,会造成短路。
(3)[5]导线c两个小灯泡短路,故将导线c拆除后,两个灯泡串联接入电路。
(4)[6][7]串联电路中,各个用电器顺次连接,取下取下其中一个灯泡,可观察到另一灯泡不亮,说明说明了串联电路中各用电器互相影响。
(5)[8]当开关闭合且两灯都发光时,用一根导线使其中一个灯泡短路,则电路中总电阻减小,电流变大,另一个灯泡的实际功率变大,亮度变亮。
17. 如图甲、乙、丙所示,在探究不同物质吸热本领和不同燃料热值大小的实验中,装置完全相同,燃料的质量、烧杯中液体的质量和初温都相同。
(1)安装实验器材时,应按照___________(选填“自上而下”成“自下而上”)的顺序进行;
(2)为了得到相同质量的水和煤油,需要的测量工具是___________;
(3)为了比较A和B的吸热本领的大小,应该选择___________两图进行实验。实验时要用相同的热源对它们加热,通过比较___________来判断它们吸热的多少;
(4)分析图丁的图像可知,液体___________的吸热能力更强,A、B两种液体的比热容之比为___________;
(5)若要比较不同燃料的热值,应选择___________两图进行实验。燃料完全燃烧放出热量的多少是通过___________来反映的。
【答案】 ①. 自下而上 ②. 天平 ③. 甲、丙 ④. 加热时间的长短 ⑤. B ⑥. 1∶2 ⑦. 甲、乙 ⑧. 升高的温度
【解析】
【详解】(1)[1]安装实验器材时,为了器材能安装到合适为止,应按照自下而上的顺序进行。
(2)[2]根据控制变量法可知,为了得到相同质量的水和煤油,需要测量质量的工具,即天平。
(3)[3]比较不同物质吸热升温的特点,应控制燃料的种类相同而被加热的液体不同,由图示可知,应选择甲、丙两图进行实验。
[4]用相同的加热装置对物质加热,加热时间越长,物质吸收的热量越多,不同物质吸热的多少是通过加热时间来反映的。
(4)[5][6]如图丁所示,由图可以看出,升高相同的温度,A、B两种液体所需的加热时间之比为
两液体所吸收的热量之比为1∶2, 根据可知,比热容之比是1∶2。
(5)[7][8]为了比较热值大小要用不同的燃料,加热同一种液体,让液体的质量相同,通过升高的温度得出吸热多少,进而判断热值大小,应选择甲和乙两图进行实验。
四、论述与计算题(18题6分,19题8分,第第20题8分,共22分,解答应写出必要的文字说明、步骤和公式,只写出最后结果的不给分。)
18. 新能源汽车正逐步取代传统燃油车。如图是一款无人驾驶智能电动车。在某次测试中,匀速行驶3600m用时2min,此路段汽车发动机的功率为90kW,效率为90%。求:
(1)电动车的速度;
(2)汽车匀速行驶3600m消耗的电能。
【答案】(1)30m/s;(2)1.2×107J
【解析】
【详解】解:(1)电动车的最高时速
(2)电动车发动机所做的功
由可知,汽车匀速行驶消耗的电能
答:(1)电动车的最高时速为30m/s;
(2)汽车匀速行驶3600m消耗的电能为。
19. 传统汽车由燃油发动机驱动,发动机的平均效率只有20%~30%。某型号汽车采用四缸发动机,如图所示为发动机的4个汽缸,通过连杆把4个汽缸连在一根曲轴上,每个汽缸活塞面积均为300cm²,一个冲程活塞在汽缸中移动的距离均是50mm。各个汽缸的做功冲程错开,在飞轮转动的每半周里,都有一个汽缸在做功,其他三个汽缸分别是另外三个冲程。已知燃油的密度为(、热值为4.6×107J/kg)。
(1)若做功冲程燃气对活塞的平均压强为,求一个汽缸在一次做功冲程中燃气对活塞所做的功。
(2)若汽车以恒定输出功率135kW行驶,则发动机转速为多少r/min?
(3)假设该汽车一年消耗燃油500L,将发动机的效率从30%提高到40%,每年可以节省燃油多少千克?
【答案】(1)1.35×103J
(2)3000r/min
(3)100kg
【解析】
【小问1详解】
汽缸的面积为300cm2,做功冲程燃气对活塞的平均压强为,则气体对活塞的压力为
一个汽缸在一次做功冲程中燃气对流塞所做的功为
【小问2详解】
发动机1s做功为
四个汽缸1s做功总次数为
四个汽缸1s飞轮转动的总转数为
则发动机的转速为
【小问3详解】
将发动机的效率从30%提高到40%,提高的效率为,
原来消耗燃油的质量为
有用功为
提效后消耗的燃油质量为
消耗燃油的质量为
节省的燃油质量为
20. 据统计,每燃烧1kg燃油约排放3.3kg二氧化碳,为实现碳达峰、碳中和的目标,氢能作为一种绿色低碳的清洁能源在我国交通领域的应用场景不断扩大,使用氢燃料电池的交通工具不断丰富,其应用流程如图,以氢燃料电池卡车为例,若卡车在水平路面上匀速行驶72km用时1h,功率为172kW。
(1)当储氢瓶内气体压强为3.5×107Pa时,求瓶内壁1cm2的面积上受到的压力;
(2)求卡车所受的牵引力;
(3)与燃油卡车相比,氢燃料电池卡车行驶72km可减排二氧化碳的质量为多少?(燃油机效率取36%,燃油的热值q取4.3×107J/kg)(写出必要的文字说明、过程及最终结果)
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
由题可知,瓶内壁1cm2的面积上受到的压力
【小问2详解】
由题可知,卡车匀速行驶速度,根据,可得卡车所受牵引力
【小问3详解】
由题可得卡车做功
若用燃油机,效率,所需燃油完全燃烧放热
燃油热值 ,则所需燃油质量
每燃烧1kg 燃油排放3.3kg的CO2,所以 CO2排放量
因为氢能是一种绿色低碳的清洁能源,不会排放CO2,因此与燃油卡车相比,氢燃料电池卡车行驶72km可减排二氧化碳的质量为132kg。
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