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4. (★★)《天工开物》是我国古代的科学著作,其中这样写道：“凡河滨有制筒车者,堰陂障流,绕于车下,激轮使转,挽水入筒,一一倾于枧内,流入亩中,昼夜不息,百亩无忧。”该段文字描述了筒车这样一种以水流作动力,用来取水的机械,如图 11.2 - 5 所示。筒车“昼夜不息”,
不能
(填“能”或“不能”)说明它就是永动机,理由是筒车工作需要水流提供能量，并非永动机。
。答案
不能；筒车工作需要水流提供能量，并非永动机。
解析
不能；筒车工作时，水流的机械能转化为筒车的机械能，部分机械能因摩擦等因素损失，并非不需要外界能量而持续工作，违背永动机原理。
5. (★★)某校九年级的学生参观了学校锅炉房后,提出了以下几种提高炉子效率的建议,其中不应采纳的是【
A.鼓风机向炉膛内吹风,把煤粒吹起来燃烧
B.向炉内多加些煤
C.煤磨成粉,用空气吹进炉膛
D.给炉膛外部增加保温层,减少热量散失
B
】A.鼓风机向炉膛内吹风,把煤粒吹起来燃烧
B.向炉内多加些煤
C.煤磨成粉,用空气吹进炉膛
D.给炉膛外部增加保温层,减少热量散失
答案
B
解析
提高炉子效率的关键在于使燃料充分燃烧并减少热量损失。选项A通过鼓风使煤粒与氧气更充分接触，促进燃烧；选项C将煤磨粉并吹入炉膛，增大燃烧面积，提高燃烧效率；选项D减少热量散失，均能提高效率。而选项B单纯增加煤量，若氧气不足会导致燃烧不充分，反而降低效率，因此不应采纳。
6. (★★)某研学活动小组在实践活动期间,粗略测量了一农家柴火灶的热效率。同学们在柴火灶的铁锅里倒入 5 kg 水,盖上锅盖,完全燃烧了 1 kg 干木柴使水温从 20℃升高到 80℃,水吸收的热量为
$1.26×10^{6}$
J,该柴火灶的热效率为12.6%
。$[c_{水}= 4.2×10^{3} J/(kg·℃),$$q_{干木柴}= 1.0×10^{7} J/kg]$答案
1.26×10^{6}；12.6%
解析
水吸收的热量：$Q_{吸}=c_{水}m_{水}(t-t_{0})=4.2×10^{3}J/(kg·℃)×5kg×(80℃-20℃)=1.26×10^{6}J$；干木柴完全燃烧放出的热量：$Q_{放}=m_{木柴}q_{干木柴}=1kg×1.0×10^{7}J/kg=1.0×10^{7}J$；柴火灶的热效率：$η=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%=\frac{1.26×10^{6}J}{1.0×10^{7}J}×100\%=12.6\%$。
7. (★★★)为体现低碳经济的理念,上海世博会充分利用太阳能发电技术,其主题馆屋面太阳能板的面积达$ 3×10^{4} m^{2},年发电量为 3×10^{6} kW·h。$若这些电能由火力发电站提供,已知煤的热值为$ 3×10^{7} J/kg,$煤完全燃烧释放的内能转化为电能的效率是 30%,则仅此一项每年可节约煤炭的质量为【
$A. 2.0×10^{4} kg$
$B. 1.2×10^{5} kg$
$C. 3.6×10^{5} kg$
$D. 1.2×10^{6} kg$
D
】$A. 2.0×10^{4} kg$
$B. 1.2×10^{5} kg$
$C. 3.6×10^{5} kg$
$D. 1.2×10^{6} kg$
答案
D
解析
1. 计算太阳能板年发电量：$ W = 3×10^{6} \, kW·h = 3×10^{6}×3.6×10^{6} \, J = 1.08×10^{13} \, J $
2. 由效率公式$ \eta = \frac{W}{Q_{放}} $得，煤完全燃烧释放的热量：$ Q_{放} = \frac{W}{\eta} = \frac{1.08×10^{13} \, J}{30\%} = 3.6×10^{13} \, J $
3. 由$ Q_{放} = mq $得，节约煤炭的质量：$ m = \frac{Q_{放}}{q} = \frac{3.6×10^{13} \, J}{3×10^{7} \, J/kg} = 1.2×10^{6} \, kg $
2. 由效率公式$ \eta = \frac{W}{Q_{放}} $得，煤完全燃烧释放的热量：$ Q_{放} = \frac{W}{\eta} = \frac{1.08×10^{13} \, J}{30\%} = 3.6×10^{13} \, J $
3. 由$ Q_{放} = mq $得，节约煤炭的质量：$ m = \frac{Q_{放}}{q} = \frac{3.6×10^{13} \, J}{3×10^{7} \, J/kg} = 1.2×10^{6} \, kg $
8. (★★★)电能具有使用地无污染、转化方便且转化效率高等优点。如图 11.2 - 6 所示是一个小型电动起重机,用来提升重物。已知电源电压为 36 V,工作电流为 0.5 A,用时 1 min,将重 440 N 的物体匀速提升了 2 m,这个电动机的效率最接近【
A.60%
B.70%
C.80%
D.90%
C
】A.60%
B.70%
C.80%
D.90%
答案
C
解析
电动机消耗的电能：$W_{总}=UIt=36V×0.5A×60s=1080J$；
有用功：$W_{有}=Gh=440N×2m=880J$；
效率：$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{880J}{1080J}\approx81.5\%$，最接近80%。
有用功：$W_{有}=Gh=440N×2m=880J$；
效率：$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{880J}{1080J}\approx81.5\%$，最接近80%。
垃圾发电
垃圾分类中的其他垃圾被送到发电厂后不能立即燃烧,需要按照时间分类堆放,经过脱水、发酵后才能送入焚烧炉。发电厂还有一个中央控制室,可以从监视器上看到垃圾从进入垃圾池到焚烧炉里燃烧的整个过程。炉内温度也始终显示在监视器上。垃圾焚烧时,炉内温度一般为 900℃,炉心最高温度为 1100℃。经过焚烧,垃圾中的病原菌彻底杀灭,从而达到无害化的目的。在高温焚烧(产生的烟雾经过处理)中产生的热量将工作物质转化为高温蒸气推动涡轮机转动,使发电机产生电能。在某再生能源发电厂,1 t 垃圾可以转化为 400 kW·h 的电能,可以补充电能的不足,具有明显的节能效益。垃圾焚烧后的体积比原来可缩小 50%~80%,分类收集的可燃性垃圾灰渣只占原体积的 5%,因而比其他垃圾填埋等处理方法,更可达到减量化的目的。因此,兴建垃圾电厂十分有利于城市的环境保护,尤其是对土地资源和水资源的保护,实现可持续发展。
请根据上述材料,回答下列问题。
(1)其他垃圾被送到再生能源发电厂后需要按照时间分类堆放,经过脱水、发酵后才能送入焚烧炉,焚烧过程中将
(2)垃圾发电的优点是
垃圾分类中的其他垃圾被送到发电厂后不能立即燃烧,需要按照时间分类堆放,经过脱水、发酵后才能送入焚烧炉。发电厂还有一个中央控制室,可以从监视器上看到垃圾从进入垃圾池到焚烧炉里燃烧的整个过程。炉内温度也始终显示在监视器上。垃圾焚烧时,炉内温度一般为 900℃,炉心最高温度为 1100℃。经过焚烧,垃圾中的病原菌彻底杀灭,从而达到无害化的目的。在高温焚烧(产生的烟雾经过处理)中产生的热量将工作物质转化为高温蒸气推动涡轮机转动,使发电机产生电能。在某再生能源发电厂,1 t 垃圾可以转化为 400 kW·h 的电能,可以补充电能的不足,具有明显的节能效益。垃圾焚烧后的体积比原来可缩小 50%~80%,分类收集的可燃性垃圾灰渣只占原体积的 5%,因而比其他垃圾填埋等处理方法,更可达到减量化的目的。因此,兴建垃圾电厂十分有利于城市的环境保护,尤其是对土地资源和水资源的保护,实现可持续发展。
请根据上述材料,回答下列问题。
(1)其他垃圾被送到再生能源发电厂后需要按照时间分类堆放,经过脱水、发酵后才能送入焚烧炉,焚烧过程中将
化学
能转化为内能,然后大量内能推动涡轮机转动最终转化为电能
。在整个过程中,能量的总量不变
(填“变大”“变小”或“不变”)。(2)垃圾发电的优点是
无害化
、减量化
和显著的节能效益。答案
(1)化学；电能；不变
(2)无害化；减量化
(2)无害化；减量化
