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3. 阅读下列材料,回答问题。
涡轮喷气发动机
随着航空事业的发展,普通的内燃机已经不能提供足够的动力,喷气发动机就应运而生。喷气发动机是指靠喷管高速喷出的气流直接产生反作用推力的发动机,广泛用作飞行器的动力装置。如图所示为一种空气喷气发动机——涡轮喷气发动机的工作原理图。
飞机启动后,空气先经进气道进入压气机,被压气机的旋转叶片压缩后进入燃烧室。压缩空气和燃料混合后在燃烧室燃烧,产生的高温高压气流推动涡轮,一边带动压气机正常工作,一边从尾喷管喷出推动发动机飞行。空气喷气发动机只带燃料,利用空气中的氧气做助燃剂,因此它只能在大气层内工作。
(1)为获得强大的推动力,涡轮喷气发动机选用的燃料应具备
(2)空气流经压气机后内能
(3)涡轮喷气发动机工作过程中燃料的化学能先转化为内能,再转化为
(4)关于涡轮喷气发动机,下列说法中正确的是
A. 进气道中吸入的是空气和燃料的混合气体
B. 尾喷管中喷出的气流对飞机做功
C. 燃料耗尽后还可利用压气机压缩气体推动涡轮转动
(5)喷气发动机使混合气体在燃烧室燃烧直到膨胀的气体再从尾部高速喷出的过程中,气体的温度是不断变化的,下列能大致反映气体温度随时间而变化的是
A
B
C
D
涡轮喷气发动机
随着航空事业的发展,普通的内燃机已经不能提供足够的动力,喷气发动机就应运而生。喷气发动机是指靠喷管高速喷出的气流直接产生反作用推力的发动机,广泛用作飞行器的动力装置。如图所示为一种空气喷气发动机——涡轮喷气发动机的工作原理图。
飞机启动后,空气先经进气道进入压气机,被压气机的旋转叶片压缩后进入燃烧室。压缩空气和燃料混合后在燃烧室燃烧,产生的高温高压气流推动涡轮,一边带动压气机正常工作,一边从尾喷管喷出推动发动机飞行。空气喷气发动机只带燃料,利用空气中的氧气做助燃剂,因此它只能在大气层内工作。
(1)为获得强大的推动力,涡轮喷气发动机选用的燃料应具备
热值
(选填“比热容”或“热值”)大的特点。 (2)空气流经压气机后内能
增大
(选填“增大”或“减小”)。 (3)涡轮喷气发动机工作过程中燃料的化学能先转化为内能,再转化为
机械能
,从而提供动力,这与内燃机______做功
冲程的能量转化相同。 (4)关于涡轮喷气发动机,下列说法中正确的是
B
。 A. 进气道中吸入的是空气和燃料的混合气体
B. 尾喷管中喷出的气流对飞机做功
C. 燃料耗尽后还可利用压气机压缩气体推动涡轮转动
(5)喷气发动机使混合气体在燃烧室燃烧直到膨胀的气体再从尾部高速喷出的过程中,气体的温度是不断变化的,下列能大致反映气体温度随时间而变化的是
C
。 A
B
C
D
答案：
【解析】：
本题主要考查了涡轮喷气发动机的工作原理以及相关的物理概念，包括燃料的热值、内能的变化、能量的转化以及发动机的工作过程等。
（1）为获得强大的推动力，涡轮喷气发动机需要释放大量的能量，因此选用的燃料应具备热值大的特点，因为热值大的燃料完全燃烧时释放的热量多。
（2）空气流经压气机时，被压缩，压强增大，同时温度也会升高，因此其内能增大。
（3）涡轮喷气发动机工作过程中，燃料的化学能先转化为内能，在燃烧室内燃烧产生高温高压气体，然后这些气体的内能再转化为机械能，推动涡轮转动，从而提供动力。这与内燃机的做功冲程的能量转化相同，在内燃机的做功冲程中，也是燃料燃烧产生的高温高压气体推动活塞做功，将内能转化为机械能。
（4）关于涡轮喷气发动机的说法中，进气道中吸入的是空气，而不是空气和燃料的混合气体，燃料是在燃烧室内与压缩空气混合后燃烧的，所以A选项错误；尾喷管中喷出的高速气流对飞机做功，推动飞机飞行，B选项正确；燃料耗尽后，发动机将无法继续工作，因为没有了燃料燃烧产生的能量来推动涡轮转动，所以C选项错误。
（5）喷气发动机使混合气体在燃烧室燃烧时，气体的温度会迅速升高，直到膨胀的气体再从尾部高速喷出时，由于气体对外做功，其内能减小，温度降低。因此，能大致反映气体温度随时间而变化的是选项C，即温度先升高后降低。
【答案】：
（1）热值；（2）增大；（3）机械能；做功；（4）B；（5）C。
本题主要考查了涡轮喷气发动机的工作原理以及相关的物理概念，包括燃料的热值、内能的变化、能量的转化以及发动机的工作过程等。
（1）为获得强大的推动力，涡轮喷气发动机需要释放大量的能量，因此选用的燃料应具备热值大的特点，因为热值大的燃料完全燃烧时释放的热量多。
（2）空气流经压气机时，被压缩，压强增大，同时温度也会升高，因此其内能增大。
（3）涡轮喷气发动机工作过程中，燃料的化学能先转化为内能，在燃烧室内燃烧产生高温高压气体，然后这些气体的内能再转化为机械能，推动涡轮转动，从而提供动力。这与内燃机的做功冲程的能量转化相同，在内燃机的做功冲程中，也是燃料燃烧产生的高温高压气体推动活塞做功，将内能转化为机械能。
（4）关于涡轮喷气发动机的说法中，进气道中吸入的是空气，而不是空气和燃料的混合气体，燃料是在燃烧室内与压缩空气混合后燃烧的，所以A选项错误；尾喷管中喷出的高速气流对飞机做功，推动飞机飞行，B选项正确；燃料耗尽后，发动机将无法继续工作，因为没有了燃料燃烧产生的能量来推动涡轮转动，所以C选项错误。
（5）喷气发动机使混合气体在燃烧室燃烧时，气体的温度会迅速升高，直到膨胀的气体再从尾部高速喷出时，由于气体对外做功，其内能减小，温度降低。因此，能大致反映气体温度随时间而变化的是选项C，即温度先升高后降低。
【答案】：
（1）热值；（2）增大；（3）机械能；做功；（4）B；（5）C。
4. 某同学利用热敏电阻为家中灯暖型“浴霸”(用电灯取暖的用电器)设计了一个温度可自动控制的装置,如图甲所示。“控制电路”中的热敏电阻$R_{1}$的阻值随温度变化的曲线如图乙所示。“浴霸”共安装有2盏标有“220 V 440 W”的灯泡。回答下列问题：
甲
乙
(1)当浴室中的温度上升时,由图乙可知热敏电阻的阻值
(2)此同学用一节新干电池作为控制电路的电源,已知电磁铁线圈的阻值$R_{0}= 10\ \Omega$。当电磁铁线圈中电流≥50 mA时继电器的衔铁会被吸合、电流≤30 mA时衔铁会被释放,此时热敏电阻$R_{1}$对应的阻值分别是
甲 乙
(1)当浴室中的温度上升时,由图乙可知热敏电阻的阻值
变小
(选填“变大”“不变”或“变小”)；当升高到一定的温度值时,继电器的衔铁会被吸合
(选填“吸合”或“释放”)。 (2)此同学用一节新干电池作为控制电路的电源,已知电磁铁线圈的阻值$R_{0}= 10\ \Omega$。当电磁铁线圈中电流≥50 mA时继电器的衔铁会被吸合、电流≤30 mA时衔铁会被释放,此时热敏电阻$R_{1}$对应的阻值分别是
20
Ω和40
Ω；将这位同学设计的装置放在浴室内,浴室内温度可控制在20 - 30
℃范围内。
答案：
（1）
当浴室中的温度上升时，由图乙可知热敏电阻的阻值“变小”；
当升高到一定的温度值时，热敏电阻阻值变小，控制电路中电流变大，继电器的衔铁会被“吸合”。
（2）
控制电路电源电压$U = 1.5V$，根据$I=\frac{U}{R}$（$R = R_{1}+R_{0}$）。
当$I = 50mA=0.05A$时：
由$I=\frac{U}{R_{1}+R_{0}}$可得$R_{1}+R_{0}=\frac{U}{I}$，把$U = 1.5V$，$I = 0.05A$，$R_{0}=10\Omega$代入，$R_{1}+10=\frac{1.5}{0.05}=30$，解得$R_{1}=20\Omega$。
当$I = 30mA = 0.03A$时：
由$I=\frac{U}{R_{1}+R_{0}}$可得$R_{1}+R_{0}=\frac{U}{I}$，把$U = 1.5V$，$I = 0.03A$，$R_{0}=10\Omega$代入，$R_{1}+10=\frac{1.5}{0.03}=50$，解得$R_{1}=40\Omega$。
由图乙可知，$R_{1}=20\Omega$时，$t = 30^{\circ}C$；$R_{1}=40\Omega$时，$t = 20^{\circ}C$，所以浴室内温度可控制在$20 - 30^{\circ}C$范围内。
故答案依次为：（1）变小；吸合；（2）$20$；$40$；$20 - 30$。
当浴室中的温度上升时，由图乙可知热敏电阻的阻值“变小”；
当升高到一定的温度值时，热敏电阻阻值变小，控制电路中电流变大，继电器的衔铁会被“吸合”。
（2）
控制电路电源电压$U = 1.5V$，根据$I=\frac{U}{R}$（$R = R_{1}+R_{0}$）。
当$I = 50mA=0.05A$时：
由$I=\frac{U}{R_{1}+R_{0}}$可得$R_{1}+R_{0}=\frac{U}{I}$，把$U = 1.5V$，$I = 0.05A$，$R_{0}=10\Omega$代入，$R_{1}+10=\frac{1.5}{0.05}=30$，解得$R_{1}=20\Omega$。
当$I = 30mA = 0.03A$时：
由$I=\frac{U}{R_{1}+R_{0}}$可得$R_{1}+R_{0}=\frac{U}{I}$，把$U = 1.5V$，$I = 0.03A$，$R_{0}=10\Omega$代入，$R_{1}+10=\frac{1.5}{0.03}=50$，解得$R_{1}=40\Omega$。
由图乙可知，$R_{1}=20\Omega$时，$t = 30^{\circ}C$；$R_{1}=40\Omega$时，$t = 20^{\circ}C$，所以浴室内温度可控制在$20 - 30^{\circ}C$范围内。
故答案依次为：（1）变小；吸合；（2）$20$；$40$；$20 - 30$。
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