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九年级物理填空题一般
题目
阅读下列短文,回答问题.
航速优化船舶航行大多使用柴油发动机,航行时受到的阻力通常和航行速度的平方成正比.降低航速可以大大减小航行阻力,发动机对推进设备做功的功率即推进功率就会大大减小,从而减少燃油消耗.但航速不是越小越好,因为船舶航行过程中除了推进设备,还有其他辅助设备工作,需要发动机做功.航速减小后,一段航程所需的航行时间就会延长,虽然推进功减少,但辅助功增加了.发动机要做的功包括推进功和辅助功两部分,航速优化就是要找到合适的航速,使发动机做的总功减少,达到节能的目的.
(1)(1)下面是柴油机工作时的四个冲程,其工作循环过程的正确顺序是:______(填序号).
AA.压缩冲程
BB.排气冲程
CC.吸气冲程
DD.做功冲程
(2)(2)在______冲程中,活塞对汽缸里的空气做功,使空气的______能急剧增加.冲程结束时,汽缸内空气的温度已经超过燃油的燃点.
(3)(3)若船舶以速度vv匀速直线航行,航行时受到的阻力为f=kv2(kf=kv^{2}(k为常量),则理想情况下,推进功率和速度的关系为P=P_{推}=______.
(4)(4)某船舶航行时,每公里航程的推进功、辅助功和航速的关系如图所示,则最省油的航速约为______m/sm/s.
(5)(5)船舶以10m/s10m/s航速航行,若柴油发动机的效率为40%40\%,所用燃油热值为4×107J/kg4\times 10^{7}J/kg,则每公里航程船舶消耗的燃油为______kgkg.
知识点:阿基米德原理、功率计算公式的应用、核能的优点和可能带来的问题章节:第22章 能源与可持续发展 / 22.2 核能

答案与解析

答案

(1)四冲程柴油机工作时,依次有吸气、压缩、做功、排气四个冲程,即CCAADDBB
在柴油发动机的工作循环中,在压缩冲程中,活塞对汽缸里的空气做功,将机械能转化为内能,使空气的内能急剧增加;
(2)(2)若船舶以速度vv匀速直线航行,航行时受到的阻力与牵引力是一对平衡力,大小相等;
根据P=Wt=Fst=FvP=\frac{W}{t}=\frac{Fs}{t}=Fv可知,推进的功率为:P=Fv=fv=kv2×v=kv3P_{推}=Fv=fv=kv^{2}\times v=kv^{3}
(3)(3)根据图像可知,当推进功为2×108J2\times 10^{8}J,辅助功为5×108J5\times 10^{8}J时,推进功和辅助功的和是7×108J7\times 10^{8}J,是最小的,此时对应的速度为6m/s6m/s
(4)(4)由图可知,当v\’=10m/s{v\’}=10m/s时的推进功约为8.0×108J8.0\times 10^{8}J,辅助功约为3.5×108J3.5\times 10^{8}J
发动机做的功W=W推进+W辅助=8.0×108J+3.5×108J=1.15×109JW_{有}=W_{推进}+W_{辅助}=8.0\times 10^{8}J+3.5\times 10^{8}J=1.15\times 10^{9}J
根据η=WQ×100%\eta =\frac{{W}_{有}}{{Q}_{放}}\times 100\%知燃料燃烧放出的热量为:
Q=Wη=1.15×109J40%=2.875×109JQ_{放}=\frac{{W}_{有}}{η}=\frac{1.15×1{0}^{9}J}{40\%}=2.875\times 10^{9}J
完全燃烧燃料的质量为:
m=Qq=2.875×109J4×107J/kg=71.875kgm=\frac{{Q}_{放}}{q}=\frac{2.875×1{0}^{9}J}{4×1{0}^{7}J/kg}=71.875kg
故答案为:(1)C\left(1\right)CAADDBB;压缩;内;(2)kv3\left(2\right)kv^{3}(3)6\left(3\right)6(4)71.875\left(4\right)71.875

解析

(1)四冲程柴油机工作时,依次有吸气、压缩、做功、排气四个冲程,即CCAADDBB
在柴油发动机的工作循环中,在压缩冲程中,活塞对汽缸里的空气做功,将机械能转化为内能,使空气的内能急剧增加;
(2)(2)若船舶以速度vv匀速直线航行,航行时受到的阻力与牵引力是一对平衡力,大小相等;
根据P=Wt=Fst=FvP=\frac{W}{t}=\frac{Fs}{t}=Fv可知,推进的功率为:P=Fv=fv=kv2×v=kv3P_{推}=Fv=fv=kv^{2}\times v=kv^{3}
(3)(3)根据图像可知,当推进功为2×108J2\times 10^{8}J,辅助功为5×108J5\times 10^{8}J时,推进功和辅助功的和是7×108J7\times 10^{8}J,是最小的,此时对应的速度为6m/s6m/s
(4)(4)由图可知,当v\’=10m/s{v\’}=10m/s时的推进功约为8.0×108J8.0\times 10^{8}J,辅助功约为3.5×108J3.5\times 10^{8}J
发动机做的功W=W推进+W辅助=8.0×108J+3.5×108J=1.15×109JW_{有}=W_{推进}+W_{辅助}=8.0\times 10^{8}J+3.5\times 10^{8}J=1.15\times 10^{9}J
根据η=WQ×100%\eta =\frac{{W}_{有}}{{Q}_{放}}\times 100\%知燃料燃烧放出的热量为:
Q=Wη=1.15×109J40%=2.875×109JQ_{放}=\frac{{W}_{有}}{η}=\frac{1.15×1{0}^{9}J}{40\%}=2.875\times 10^{9}J
完全燃烧燃料的质量为:
m=Qq=2.875×109J4×107J/kg=71.875kgm=\frac{{Q}_{放}}{q}=\frac{2.875×1{0}^{9}J}{4×1{0}^{7}J/kg}=71.875kg
故答案为:(1)C\left(1\right)CAADDBB;压缩;内;(2)kv3\left(2\right)kv^{3}(3)6\left(3\right)6(4)71.875\left(4\right)71.875

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