登录
10.（科技发展）阅读短文，回答问题。
涡轮喷气发动机
涡轮喷气发动机的结构示意图如图甲所示，发动机工作时，空气流过压气机时被压气机的旋转叶片压缩，变成高温高压空气后进入燃烧室，高温高压的空气与喷入的燃油在燃烧室内混合并燃烧，产生剧烈膨胀的气体，推动涡轮高速旋转（涡轮带动压气机），然后从尾部高速喷出，产生巨大的推力。
飞机发动机的热效率和推进效率是反映飞机性能的重要指标，发动机的热效率是指发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比，推进效率是指发动机传递给飞机的推进功（推力所做的功）与内部产生的机械能之比。
（1）涡轮喷气发动机工作时，空气流过压气机后内能
（2）随着汽油的不断消耗，其热值将
（3）已知使用涡轮喷气发动机的某飞机所受空气阻力的大小与飞行速度的二次方关系图像如图乙所示，其发动机的部分参数如上表所示。在飞机以100 m/s的速度水平匀速飞行1 h的过程中，飞机所受阻力的大小为
涡轮喷气发动机
涡轮喷气发动机的结构示意图如图甲所示，发动机工作时，空气流过压气机时被压气机的旋转叶片压缩，变成高温高压空气后进入燃烧室，高温高压的空气与喷入的燃油在燃烧室内混合并燃烧，产生剧烈膨胀的气体，推动涡轮高速旋转（涡轮带动压气机），然后从尾部高速喷出，产生巨大的推力。
飞机发动机的热效率和推进效率是反映飞机性能的重要指标，发动机的热效率是指发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比，推进效率是指发动机传递给飞机的推进功（推力所做的功）与内部产生的机械能之比。
（1）涡轮喷气发动机工作时，空气流过压气机后内能
变大
（填“变大”“变小”或“不变”）；这部分气体与燃料混合后在燃烧室中燃烧，产生的高温高压气流推动涡轮，此过程的能量转化相当于热机的做功
冲程。（2）随着汽油的不断消耗，其热值将
不变
（填“变大”“变小”或“不变”）。（3）已知使用涡轮喷气发动机的某飞机所受空气阻力的大小与飞行速度的二次方关系图像如图乙所示，其发动机的部分参数如上表所示。在飞机以100 m/s的速度水平匀速飞行1 h的过程中，飞机所受阻力的大小为
$3×10^3$
N，全程消耗燃油90 kg，发动机的推进效率$\eta_2$为60
%。答案
10. (1)变大 做功
(2)不变
(3)$3×10^3$ 60
(2)不变
(3)$3×10^3$ 60
解析
【分析】
本题围绕涡轮喷气发动机的工作原理，考查内能、热值、热机效率及功的计算。解题思路如下：
1. 第（1）问：压气机压缩空气时对空气做功，机械能转化为内能，据此判断内能变化；高温高压气流推动涡轮时，内能转化为机械能，对应热机的做功冲程（做功冲程是内能转化为机械能的过程）。
2. 第（2）问：热值是燃料的固有特性，仅与燃料种类有关，与质量无关，据此判断热值变化。
3. 第（3）问：先根据阻力与速度的关系确定速度100m/s时的阻力；飞机匀速飞行时推力等于阻力，再计算飞行距离，进而算出推进功；最后根据推进效率的定义，结合参数算出推进效率。
【解析】
（1）压气机压缩空气时，对空气做功，机械能转化为空气的内能，因此空气流过压气机后内能变大；高温高压气流推动涡轮旋转，内能转化为机械能，该能量转化过程与热机的做功冲程（内能转化为机械能）一致，故填“做功”。
（2）热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积等无关，因此汽油不断消耗时，其热值不变。
（3）由题意，飞机所受阻力与飞行速度的二次方成正比，当速度v=100m/s时，阻力大小为$3×10^3$N；飞机水平匀速飞行，推力与阻力是一对平衡力，故推力$F=f=3×10^3$N；飞行时间$t=1h=3600s$，飞行距离$s=vt=100m/s×3600s=3.6×10^5$m；推进功（推力做的功）$W_推=Fs=3×10^3N×3.6×10^5m=1.08×10^9J$；根据推进效率定义，结合题目参数计算得推进效率为60%。
【答案】
(1)变大；做功
(2)不变
(3)$3×10^3$；60
【知识点】
内能的改变、热值、热机效率
【点评】
本题以涡轮喷气发动机为科技背景，将物理知识与实际应用结合，既考查了内能、热值等基础概念的理解，又涉及功、效率的计算，体现了物理学科的实用性，对学生的分析应用能力有一定要求。
【难度系数】
0.5
本题围绕涡轮喷气发动机的工作原理，考查内能、热值、热机效率及功的计算。解题思路如下：
1. 第（1）问：压气机压缩空气时对空气做功，机械能转化为内能，据此判断内能变化；高温高压气流推动涡轮时，内能转化为机械能，对应热机的做功冲程（做功冲程是内能转化为机械能的过程）。
2. 第（2）问：热值是燃料的固有特性，仅与燃料种类有关，与质量无关，据此判断热值变化。
3. 第（3）问：先根据阻力与速度的关系确定速度100m/s时的阻力；飞机匀速飞行时推力等于阻力，再计算飞行距离，进而算出推进功；最后根据推进效率的定义，结合参数算出推进效率。
【解析】
（1）压气机压缩空气时，对空气做功，机械能转化为空气的内能，因此空气流过压气机后内能变大；高温高压气流推动涡轮旋转，内能转化为机械能，该能量转化过程与热机的做功冲程（内能转化为机械能）一致，故填“做功”。
（2）热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积等无关，因此汽油不断消耗时，其热值不变。
（3）由题意，飞机所受阻力与飞行速度的二次方成正比，当速度v=100m/s时，阻力大小为$3×10^3$N；飞机水平匀速飞行，推力与阻力是一对平衡力，故推力$F=f=3×10^3$N；飞行时间$t=1h=3600s$，飞行距离$s=vt=100m/s×3600s=3.6×10^5$m；推进功（推力做的功）$W_推=Fs=3×10^3N×3.6×10^5m=1.08×10^9J$；根据推进效率定义，结合题目参数计算得推进效率为60%。
【答案】
(1)变大；做功
(2)不变
(3)$3×10^3$；60
【知识点】
内能的改变、热值、热机效率
【点评】
本题以涡轮喷气发动机为科技背景，将物理知识与实际应用结合，既考查了内能、热值等基础概念的理解，又涉及功、效率的计算，体现了物理学科的实用性，对学生的分析应用能力有一定要求。
【难度系数】
0.5
