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：

同理，升温55℃时水吸收的热量：

Q_吸=4.2×10³×2×55=4.62×10⁵(J)

燃气每分钟放出的热量：

Q_放=6.17×10⁵J

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。

(96第六届)七、(7分)经验表明，自制家用太阳能热水器的效率在夏天可达50%；从太阳能手册中查到，在地球表面，晴天时垂直于阳光的表面接收到的热辐射为1.26×10³焦／米²·秒。如果晒水箱内的水大约有40千克，晒水箱接收阳光垂直照射的面积始终是1.5米²，请计算，要使水温上升30℃需要多长时间。

答案：代表物理量的符号：η─热水器效率，m─水的质量，R─单位面积，单位时间，地面接收的热量，S─晒水箱面积，△T─水的温升，C─水的比热，△t─所用时间。

在△t时间内水所接收的辐射热

使水温上升△T所需热量

由　　 Q=Q＇　 (3)

把数值代入，得　 △t=5333秒　　 (5)　　 △t=1小时29分

(97第七届)六、(9分)国产165型单缸四冲程汽油机的汽缸直径为65毫米，活塞冲程长55毫米，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.58×10⁵帕，飞轮的转速是1500转/分。

(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15克汽油，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4.6×10⁷焦/千克)

答案：(1)转速　　 n=25转/分(1) 0.5分　 　活塞面积　 S=　 　　(2)

　 　　　　作用在活塞上的平均压力　 F=pS　　 　(3)　

一个做功冲程中燃气对活塞做的功　 W=FL　　　　　　　　 (4)

所求的功率　　　　　　 　　　P=　　　　　　　　 (5)

将(2)、(3)、(4)式代入(5)式

　　　　　　　　　　　 　　(6)　　　

代入数值　　 P=2.2千瓦　 　　　　　　　　　　(7)

(2)汽油燃烧时每分钟产生的热量　 　Q=mq　 (8)　　

　汽油机每分钟做的功　 W=Pt 　　　　　　　　　　(9)

汽油机的效率　 　　　　　　　(10)　　

把(8)、(9)代入(10)　　　　　 　　　　(11)

代入数值　　 10%　　　

(99第九届)五、(8分) 有一堆从河中捞出的温砂子，测得其比热容为1.2×10³焦/(千克·℃)。已知干砂子的比热容为0.9×10³焦/(千克·℃)，则按质量说，这堆砂子含水的百分比是多少？

答案：解答中各字母所代表的意义如下：

m₁-干砂子的质量，m₂-水的质量，m-砂子和水的混合物的质量；

c₁-干砂子的比热容，c₂-水的比热容，c-砂子和水的混合物的比热容；Q₁-干砂子吸收的热量，Q₂-水吸收的热量，Q-砂子和水的混合物吸收的热量；

△t-温度差。

砂子和水的混合物、砂子、水各自吸收的热量可以表示为：

Q=c(m₁+m₂)△t　 (1)

Q₁=c₁m₁△t　 (2)

Q₂=c₂m₂△t　 (3)

由这三个式子可以解出

代入数值后，得

(01第十一届)五、(8分)水在热电厂的锅炉中变为水蒸汽，通过涡轮机带动发电机发电，用过的水蒸汽在液化器中凝结成水，再到锅炉，循环使用。液化器中的冷却水则流到冷却塔中降温，如图。水的比热为4.2×10³焦/(千克·℃)，求：

夏天，来自冷却塔的水温为16，而回到冷却塔的水温为30。若冷却塔和液化器间水的流量为15米3/秒，试求水蒸汽的能量转化为电能的效率。

如果发电机的发电功率是56万千瓦，发电机把机械能转化为电能的效率为80%，不计水蒸汽通过涡轮机过程中由于热传递赞成的能量损失及涡轮机的摩擦，试求水蒸汽的能量转化为电能的效率。

答案：1．水蒸汽冷却时所放的热量为冷却水所吸收，所以冷却所丢失的功率(即散热功率)为

　　　　　　 P_散＝Q_吸/t＝

　　　　　　 　＝4.2×10³焦/(千克·℃)×15×10³千克/秒(30－16)℃

　　　　　　 　＝8.82×10⁸瓦

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_收=cm△t=4.2×10³m△t(J)。

又根据表中所给参数，按热水率80%计算时，燃气在1分钟内放出的能被水吸收的热量：

∵Q_吸=Q_放　　　 即4.2×10m△t=Q_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℃两种情况可以印证这个结论。

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。

答案：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．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”，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。

(94第四届复) 七、(7分)有一种型号的单缸四冲程柴油机，其部分技术规格如下：

试计算这种柴油机的功率。

答案：作用在活塞表面上的压力：

做功冲程每次的功：W=F·L=35325×0.4=14130(焦耳)

柴油机每分钟转360转，即每秒转6转，对外做功3次。

答：这台柴油机的功率约为58马力。

(95第五届复)七、(30分)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一帕斯卡mmH₂O-毫米水柱

J-焦耳h-小时

M³-立方米l-升，即分米³

kgf-千克力，即质量为1千克的物体所受的重力

min-分(时间单位)

单位前面的字母M表示系数10⁶，字母H表示系数10²

1．分别计算燃烧1米³液化石油气、人工煤气和天然气所产生的热量(单位：焦耳)。

2．(08第十八届)据报道：2005年4月20日上午8时38分，由重庆飞往上海的CA454l航班在重庆江北机场起飞后撞上一群鸽子，飞机多处破损，左发动机停止工作，直接经济损失达295万元人民币。所幸机长沉着冷静依靠右发动机单机工作，在空中盘旋59 min后成功迫降，机上所有人员安然无恙。小小的鸽子怎能把结实的飞机撞坏呢?请你应用学过的知识解释鸽子撞坏飞机的原因。

答案：(1)物体动能的大小是由速度和质量决定的，所以在质量一定时，速度越大动能越大。

(2)虽然鸽子飞行速度不大，但飞机起飞后的速度很大．所以飞机与鸽子之间的相对速度很大。

(3)鸽子相对于飞机所具有的动能很大，它对飞机的破坏力也就很大。

说明：要点(1)、(2)各1分，要点(3)2 分．共 4 分．

4．(05第十五届)(5分)如图6甲、乙分别是两种小型饮水锅炉的结构示意图，从节能角度看，你认为那一种更合理？请简要说明理由。

答案：乙的较合理。燃烧室全部浸在水中，有利于热的充分传递；有鼓风机输送空气，有利于燃料充分燃烧；锅炉壁有绝热材料，可防止热的散失。

3．(05第十五届)(4分)小明用打气筒给自行车轮胎打气后，发现气筒壁的温度明显高于打气前的温度。对于这个现象，你做怎样的解释？

答案：压缩气体做功和克服磨擦做功使筒壁的内能增大。

1、(04第十四届)(4分)某城市铁路车站的设计方案如图4所示，进站和出站的轨道都与站台构成一个缓坡。从能量利用的角度看，这种设计的优点是什么？

答案：车进站时的部分动能转化为重力势能，减少因刹车损耗的机械能；车出站时储存的重力势能又转化为动能，起到节能作用。

3．(03第十三届B)(6分)随着人类能量消耗的迅速增加，如何有效地提高能量利用率是人类所面临的一项重要任务。图8是上海“明珠线"某轻轨车站的设计方案，与站台连接的轨道为一个小的坡度，请你从节能的角度，分析这种设计的优点。

答案：车子进站走上坡，可关闭发动机，利用惯性上滑，节能；车子出站走下坡，可利用重力势能转化为动能下滑，节能。