15. 如图(a)所示的某品牌插秧机使用北斗导航,农民只需在作业前进行相关设定,即可实现 24 h 无人值守自动作业。
(1) 北斗导航卫星是通过
(2) 该插秧机使用四冲程汽油机,图(b)中汽油机处于
(3) 汽油属于
(第 15 题) (第 16 题)
(1) 北斗导航卫星是通过
电磁波
向插秧机发送位置信息的。(2) 该插秧机使用四冲程汽油机,图(b)中汽油机处于
压缩
冲程。如果该汽油机飞轮的转速是 60 r/s,则汽油机每秒钟对外做功30
次。(3) 汽油属于
非清洁
(清洁/非清洁)能源,某段时间插秧机消耗汽油 0. 21 kg,汽油完全燃烧放出的热量是9.66×10^{6}
J;若这些热量完全被 40 kg、初温为 15 ℃的水吸收,则水温升高57.5
℃。[$q_{汽油}=4. 6 × 10^7 J/kg$,$c_{水}=4. 2 × 10^3 J/(kg·℃)$](第 15 题) (第 16 题)
答案：电磁波
压缩
30
非清洁
$9.66×10^{6}$
57.5
压缩
30
非清洁
$9.66×10^{6}$
57.5
解析：
【分析】
1. 第一问：卫星与地面设备的信息传递需在真空中进行，声音无法在真空中传播，而电磁波可在真空中传播，因此北斗导航卫星通过电磁波传递位置信息。
2. 第二问：判断汽油机冲程时，观察气门状态和活塞运动方向，图中进气门、排气门均关闭，活塞向上运动，符合压缩冲程的特征；四冲程汽油机飞轮每转2圈完成一个工作循环，对外做功1次，结合飞轮转速可计算每秒做功次数。
3. 第三问：汽油燃烧会产生污染物，属于非清洁能源；利用热值公式$Q_{放}=mq$计算汽油燃烧放热，再根据吸热公式$Q_{吸}=cm\Delta t$，结合$Q_{吸}=Q_{放}$计算水温升高值。
【解析】
(1) 北斗导航卫星与插秧机的信息传递要在真空中完成，电磁波可以在真空中传播，因此是通过电磁波向插秧机发送位置信息。
(2) 由图(b)可知，汽油机的进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，所以处于压缩冲程；
四冲程汽油机飞轮每转动2圈，完成1个工作循环，对外做功1次。已知飞轮转速为60r/s，即每秒转动60圈，因此每秒对外做功的次数为：$n=\frac{60}{2}=30$次。
(3) 汽油燃烧会产生一氧化碳、氮氧化物等污染物，属于非清洁能源；
汽油完全燃烧放出的热量：
$Q_{放}=m_{汽油}q_{汽油}=0.21\ \mathrm{kg}×4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}=9.66×10^6\ \mathrm{J}$；
根据题意$Q_{吸}=Q_{放}$，由$Q_{吸}=c_{水}m_{水}\Delta t$可得，水温升高的温度：
$\Delta t=\frac{Q_{吸}}{c_{水}m_{水}}=\frac{9.66×10^6\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×40\ \mathrm{kg}}=57.5\ \mathrm{℃}$。
【答案】
(1) 电磁波
(2) 压缩；30
(3) 非清洁；$9.66×10^{6}$；57.5
【知识点】
电磁波的应用；汽油机冲程判断；热值与吸热计算
【点评】
本题结合农业生产中的插秧机，考查了电磁波应用、汽油机工作原理、热学公式计算，将物理知识与生活实际结合，体现了物理的实用性。
【难度系数】
0.6
1. 第一问：卫星与地面设备的信息传递需在真空中进行，声音无法在真空中传播，而电磁波可在真空中传播，因此北斗导航卫星通过电磁波传递位置信息。
2. 第二问：判断汽油机冲程时，观察气门状态和活塞运动方向，图中进气门、排气门均关闭，活塞向上运动，符合压缩冲程的特征；四冲程汽油机飞轮每转2圈完成一个工作循环，对外做功1次，结合飞轮转速可计算每秒做功次数。
3. 第三问：汽油燃烧会产生污染物，属于非清洁能源；利用热值公式$Q_{放}=mq$计算汽油燃烧放热，再根据吸热公式$Q_{吸}=cm\Delta t$，结合$Q_{吸}=Q_{放}$计算水温升高值。
【解析】
(1) 北斗导航卫星与插秧机的信息传递要在真空中完成，电磁波可以在真空中传播，因此是通过电磁波向插秧机发送位置信息。
(2) 由图(b)可知，汽油机的进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，所以处于压缩冲程；
四冲程汽油机飞轮每转动2圈，完成1个工作循环，对外做功1次。已知飞轮转速为60r/s，即每秒转动60圈，因此每秒对外做功的次数为：$n=\frac{60}{2}=30$次。
(3) 汽油燃烧会产生一氧化碳、氮氧化物等污染物，属于非清洁能源；
汽油完全燃烧放出的热量：
$Q_{放}=m_{汽油}q_{汽油}=0.21\ \mathrm{kg}×4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}=9.66×10^6\ \mathrm{J}$；
根据题意$Q_{吸}=Q_{放}$，由$Q_{吸}=c_{水}m_{水}\Delta t$可得，水温升高的温度：
$\Delta t=\frac{Q_{吸}}{c_{水}m_{水}}=\frac{9.66×10^6\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×40\ \mathrm{kg}}=57.5\ \mathrm{℃}$。
【答案】
(1) 电磁波
(2) 压缩；30
(3) 非清洁；$9.66×10^{6}$；57.5
【知识点】
电磁波的应用；汽油机冲程判断；热值与吸热计算
【点评】
本题结合农业生产中的插秧机，考查了电磁波应用、汽油机工作原理、热学公式计算，将物理知识与生活实际结合，体现了物理的实用性。
【难度系数】
0.6
16. 2021 年 5 月,我国自主设计的“祝融号”火星车成功着陆火星(如图所示),实现了我国航天史上的新突破,已知同一物体在火星上的重力是地球上的$\frac{3}{8}$。(地球表面 g 取 10 N/kg)
(1) 火星车依靠太阳能工作,太阳能
(2) 火星车在火星表面静止时,若所有轮子和水平表面的总接触面积为 300$cm^2$,则火星车对火星表面的压强是
(1) 火星车依靠太阳能工作,太阳能
属于
(属于/不属于)可再生能源。火星车的质量为 240 kg,它从地球移至火星,其质量不变
(变大/变小/不变)。(2) 火星车在火星表面静止时,若所有轮子和水平表面的总接触面积为 300$cm^2$,则火星车对火星表面的压强是
3×10^{4} Pa
。答案：属于
不变
$3×10^{4}$
不变
$3×10^{4}$
解析：
【分析】
1. 对于第一小问：根据可再生能源的定义，太阳能可源源不断从自然界获取，因此属于可再生能源；质量是物体的固有属性，不随物体的位置变化而改变，所以火星车从地球移到火星，质量保持不变。
2. 对于第二小问：要计算火星车对火星表面的压强，需先求出火星车在火星上的重力（即对火星表面的压力），再结合压强公式 $ p = \frac{F}{S} $ 计算。步骤为：先计算地球表面的重力，再根据火星与地球的重力关系求出火星上的重力，转换受力面积单位后代入压强公式计算。
【解析】
(1) 太阳能可以从自然界源源不断地获取，属于可再生能源；质量是物体本身的一种属性，与物体的位置无关，因此火星车从地球移至火星，其质量不变。
(2) ① 计算火星车在地球表面的重力：
$ G_{\mathrm{地}} = mg = 240\,\mathrm{kg} × 10\,\mathrm{N/kg} = 2400\,\mathrm{N} $
② 计算火星车在火星表面的重力：
已知同一物体在火星上的重力是地球上的$\frac{3}{8}$，则 $ G_{\mathrm{火}} = \frac{3}{8}G_{\mathrm{地}} = \frac{3}{8} × 2400\,\mathrm{N} = 900\,\mathrm{N} $
火星车对火星表面的压力 $ F = G_{\mathrm{火}} = 900\,\mathrm{N} $
③ 转换受力面积单位：
$ S = 300\,\mathrm{cm}^2 = 300 × 10^{-4}\,\mathrm{m}^2 = 0.03\,\mathrm{m}^2 $
④ 计算压强：
根据压强公式 $ p = \frac{F}{S} $，可得 $ p = \frac{900\,\mathrm{N}}{0.03\,\mathrm{m}^2} = 3 × 10^4\,\mathrm{Pa} $
【答案】
属于；不变；$ 3×10^{4}\,\mathrm{Pa} $
【知识点】
可再生能源判断；质量的属性；压强的计算
【点评】
本题以“祝融号”火星车为背景，将物理知识与航天科技结合，考查了基础概念和公式的应用。解题时需注意单位换算，以及重力与压力的关系，注重对基础知识的理解与运用。
【难度系数】
0.6
1. 对于第一小问：根据可再生能源的定义，太阳能可源源不断从自然界获取，因此属于可再生能源；质量是物体的固有属性，不随物体的位置变化而改变，所以火星车从地球移到火星，质量保持不变。
2. 对于第二小问：要计算火星车对火星表面的压强，需先求出火星车在火星上的重力（即对火星表面的压力），再结合压强公式 $ p = \frac{F}{S} $ 计算。步骤为：先计算地球表面的重力，再根据火星与地球的重力关系求出火星上的重力，转换受力面积单位后代入压强公式计算。
【解析】
(1) 太阳能可以从自然界源源不断地获取，属于可再生能源；质量是物体本身的一种属性，与物体的位置无关，因此火星车从地球移至火星，其质量不变。
(2) ① 计算火星车在地球表面的重力：
$ G_{\mathrm{地}} = mg = 240\,\mathrm{kg} × 10\,\mathrm{N/kg} = 2400\,\mathrm{N} $
② 计算火星车在火星表面的重力：
已知同一物体在火星上的重力是地球上的$\frac{3}{8}$，则 $ G_{\mathrm{火}} = \frac{3}{8}G_{\mathrm{地}} = \frac{3}{8} × 2400\,\mathrm{N} = 900\,\mathrm{N} $
火星车对火星表面的压力 $ F = G_{\mathrm{火}} = 900\,\mathrm{N} $
③ 转换受力面积单位：
$ S = 300\,\mathrm{cm}^2 = 300 × 10^{-4}\,\mathrm{m}^2 = 0.03\,\mathrm{m}^2 $
④ 计算压强：
根据压强公式 $ p = \frac{F}{S} $，可得 $ p = \frac{900\,\mathrm{N}}{0.03\,\mathrm{m}^2} = 3 × 10^4\,\mathrm{Pa} $
【答案】
属于；不变；$ 3×10^{4}\,\mathrm{Pa} $
【知识点】
可再生能源判断；质量的属性；压强的计算
【点评】
本题以“祝融号”火星车为背景，将物理知识与航天科技结合，考查了基础概念和公式的应用。解题时需注意单位换算，以及重力与压力的关系，注重对基础知识的理解与运用。
【难度系数】
0.6
17. (12 分)小刚家有一台电热烘干机,它的工作原理如图(a)所示。它的铭牌已经变得模糊不清,只知道额定电压为 220 V。为了知道该电热烘干机的额定电功率,小刚关闭其他用电器,只让电热烘干机在额定电压下工作。图(b)是电热烘干机工作前电能表的示数,图(c)是电热烘干机工作 6 h 后电能表的示数。(假设电热烘干机工作时的电能全部转化为内能)求:
(1) 电热烘干机工作 6 h 消耗的电能。
(2) 电热烘干机的额定电功率。
(3) 电热烘干机发热体的电阻。
(a)
(b) (c)
(第 17 题)
(1) 电热烘干机工作 6 h 消耗的电能。
(2) 电热烘干机的额定电功率。
(3) 电热烘干机发热体的电阻。
(a)
(b) (c)
(第 17 题)
答案：解：
(1) 电热烘干机工作6h消耗的电能
$ W = 265.75\ \mathrm{kW·h} - 262.75\ \mathrm{kW·h} = 3\ \mathrm{kW·h}$
(2) 额定电功率
$ P = \frac{W}{t} = \frac{3\ \mathrm{kW·h}}{6\ \mathrm{h}} = 0.5\ \mathrm{kW}$
(3) 由$P = \frac{U^2}{R}$得发热体的电阻
$ R = \frac{U^2}{P} = \frac{(220\ \mathrm{V})^2}{500\ \mathrm{W}} = 96.8\ \Omega$
(1) 电热烘干机工作6h消耗的电能
$ W = 265.75\ \mathrm{kW·h} - 262.75\ \mathrm{kW·h} = 3\ \mathrm{kW·h}$
(2) 额定电功率
$ P = \frac{W}{t} = \frac{3\ \mathrm{kW·h}}{6\ \mathrm{h}} = 0.5\ \mathrm{kW}$
(3) 由$P = \frac{U^2}{R}$得发热体的电阻
$ R = \frac{U^2}{P} = \frac{(220\ \mathrm{V})^2}{500\ \mathrm{W}} = 96.8\ \Omega$
解析：
【分析】
要解决这三个问题，可分步骤分析：
1. 消耗的电能：电能表工作前后的示数之差即为电热烘干机消耗的电能，用工作后的示数减去工作前的示数即可计算。
2. 额定电功率：已知消耗的电能和工作时间，根据公式$P=\frac{W}{t}$计算，由于电热烘干机在额定电压下工作，该功率即为额定功率。
3. 发热体的电阻：利用电功率推导公式$P=\frac{U^2}{R}$变形得到$R=\frac{U^2}{P}$，代入额定电压和额定功率即可求出电阻。
【解析】
(1) 计算电热烘干机工作6h消耗的电能：
$ W = 265.75\ \mathrm{kW·h} - 262.75\ \mathrm{kW·h} = 3\ \mathrm{kW·h}$
(2) 计算电热烘干机的额定电功率：
因为电热烘干机在额定电压下工作，所以其额定电功率：
$ P = \frac{W}{t} = \frac{3\ \mathrm{kW·h}}{6\ \mathrm{h}} = 0.5\ \mathrm{kW} = 500\ \mathrm{W}$
(3) 计算电热烘干机发热体的电阻：
由$P = \frac{U^2}{R}$变形可得：
$ R = \frac{U^2}{P} = \frac{(220\ \mathrm{V})^2}{500\ \mathrm{W}} = 96.8\ \Omega$
【答案】
(1) 电热烘干机工作6h消耗的电能为$\boldsymbol{3\ \mathrm{kW·h}}$；
(2) 电热烘干机的额定电功率为$\boldsymbol{0.5\ \mathrm{kW}}$（或$\boldsymbol{500\ \mathrm{W}}$）；
(3) 电热烘干机发热体的电阻为$\boldsymbol{96.8\ \Omega}$。
【知识点】
电能表读数、电功率计算、电热计算
【点评】
本题考查电能、电功率与电阻的综合计算，核心是掌握电能表的读数规则，熟练运用电功率的相关公式，计算时注意单位的统一与换算。
【难度系数】
0.7
要解决这三个问题，可分步骤分析：
1. 消耗的电能：电能表工作前后的示数之差即为电热烘干机消耗的电能，用工作后的示数减去工作前的示数即可计算。
2. 额定电功率：已知消耗的电能和工作时间，根据公式$P=\frac{W}{t}$计算，由于电热烘干机在额定电压下工作，该功率即为额定功率。
3. 发热体的电阻：利用电功率推导公式$P=\frac{U^2}{R}$变形得到$R=\frac{U^2}{P}$，代入额定电压和额定功率即可求出电阻。
【解析】
(1) 计算电热烘干机工作6h消耗的电能：
$ W = 265.75\ \mathrm{kW·h} - 262.75\ \mathrm{kW·h} = 3\ \mathrm{kW·h}$
(2) 计算电热烘干机的额定电功率：
因为电热烘干机在额定电压下工作，所以其额定电功率：
$ P = \frac{W}{t} = \frac{3\ \mathrm{kW·h}}{6\ \mathrm{h}} = 0.5\ \mathrm{kW} = 500\ \mathrm{W}$
(3) 计算电热烘干机发热体的电阻：
由$P = \frac{U^2}{R}$变形可得：
$ R = \frac{U^2}{P} = \frac{(220\ \mathrm{V})^2}{500\ \mathrm{W}} = 96.8\ \Omega$
【答案】
(1) 电热烘干机工作6h消耗的电能为$\boldsymbol{3\ \mathrm{kW·h}}$；
(2) 电热烘干机的额定电功率为$\boldsymbol{0.5\ \mathrm{kW}}$（或$\boldsymbol{500\ \mathrm{W}}$）；
(3) 电热烘干机发热体的电阻为$\boldsymbol{96.8\ \Omega}$。
【知识点】
电能表读数、电功率计算、电热计算
【点评】
本题考查电能、电功率与电阻的综合计算，核心是掌握电能表的读数规则，熟练运用电功率的相关公式，计算时注意单位的统一与换算。
【难度系数】
0.7