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1996年清华大学和香港大学的学生合作研制了一辆太阳能汽车.车上电池的太阳能接收板的面积是8m2,它正对太阳时电池能够产生120V的电压,并对车上电动机提供10A的电流.电动机的直流电阻为4Ω,而太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为1.0×103W/m2.求:
1.该车的太阳能电池的效率是多少?电动机把电能转化为机械能的效率是多少?
2.若太阳辐射的总功率为3.9×1.026 W,且太阳光在穿过太空及地球大气层到达地面的途中有28%的能量损耗,还知道半径为R的球面面积为S=4πR2.请根据这些资料计算太阳到地球的距离.
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有一个瀑布,每分钟有60米3的水从50米高处落下,想利用它建设小水电站。若水的机械能有70%转化为电能,送电电压为 10000伏特,导线上的电流是多少?(g= 10牛顿/千克)。
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小红准备在旅游时估算登山缆车的机械效率。她从地图上查到,缆车的起点和终点的海拔高度分别为230米和840米,两地的水平距离为1200米。一只缆车运载15个人上山的同时,有另一只同样的缆车与它共用同一个滑轮组,运载8个人下山。每个人的体重大约是60千克。从铭牌上看到,缆车的自重(质量)为600千克。小红还用直尺粗测了钢缆的直径,约为2.5厘米。拖动钢缆的电动机铭牌上标明,它的额定功率为45千瓦。管理人员说,在当时那种情况下,电动机的实际功率约为额定功率的60%。实际测得缆车完成一次运输所用的时间为7分钟。请你帮助小红估算缆车的机械效率。
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现在有些住宅区使用的水表是预付费式的水表,每个用户一表一卡,凭卡用水,卡中数据输入表中,水表自动开阀供水。所购水用完后自动关阀断水,用户必须重新购水,方能重新用水。图7是某水表厂生产的预付费式的IC卡水表,其主要技术参数如表2所示。请根据表2中的数据,回答下列问题:
(1)要保证水表正常工作,水平位置相对水塔内的水面高度差的范围应是多少?
(g取10 N/kg)
(2)如果水表仅处在静态下,最多能使用多少天才需更换电池?水表开阀或关阀时它的电功率是多少?
(3)FY-25E型热水表在常用流量状态流出50℃的热水时,需要用多大功率、效率为80%的锅炉来加热原来温度为20℃的水?如果连续这样供热水,一昼夜至少需要烧多少煤?(煤的热值是3×107J/kg)
(4)FY一15E热水表报警后,在常用流量下用水,大约还能用几小时?
(5)FY-20E水表出水口水的最大流速是多少?
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小华同学为了节能和方便家人洗澡,用废弃的汽油桶在房顶上自制了一个简易太阳能热水器,图2是它的安装示意图。在水箱上下安有二根管子,其中一根是进出水管,给热水器上冷水或淋浴时用热水,都是通过进出水管来完成,室内进出水管上安有三个阀门。
若当地的大气压强p0=1.0×105Pa,请回答下列问题:
(1)小华为什么要在热水器上方安装一根与大气相通的管子A?
(2)根据阀门I、II、Ⅲ的位置,说明它们的作用是什么?如何调节喷头出水的温度?
(3)给热水器上冷水时,阀门I、1I、III应当处于何种状态?洗澡时,阀门1、II、111应当处于何种状态?
(4)如果小华同学住的居民楼层高为3 m,他家的热水器安装在七楼楼顶上,且距楼顶高1 m,那么该地区的水压至少为多大,才能顺利为热水器上水?
(5)设热水器水箱容积为100 L,在一般的光照条件下,一满箱12℃的水经白天太阳的加热温度可达到45℃,这相当于多少煤气完全燃烧放出的热量?(已知水的比热容为4.2×107J/(kg·℃),煤气的热值约4.2×107J/kg)
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在当今世界,研制各种机器都必需考虑节约能源和治理废气污染这一重要课题。在内燃机中,废气带走了很多能量,如果能将这些能量再利用起来,会使内燃机的效率提高许多。某工厂科研人员研制生产的四冲程汽车专用柴油发动机,就采用了很多新技术。其中最重要的一项叫“增压”技术,它是利用“废气涡轮增压器”使排气冲程中排出的高温、高压的废气去冲击“废气涡轮”高速旋转,它同时又带动同轴的进气系统中的“进气涡轮”也高速旋转,从而增加吸气冲程的进气量并增大进气气压,使做功冲程中柴油燃烧的更充分,燃气压强更大,同时也减少了废气中的有害物质,达到提高柴油发动机效率和减少废气污染的目的。这种柴油发动机有6个气缸,气缸直径为110mm,活塞行程为135mm,当转速为2300r/min时,发动机功率为220kW,最低油耗可达240g/(kW·h),柴油的热值为。请回答下列问题:
1.该柴油发动机的效率最高可达多少?
2.在做功冲程中气缸内的平均压强是多少?
3.如果将我国这种机型的汽车柴油发动机都安装“增压器”后,能使它们的平均效率由原来约31%提高到近35%,安装前按每年消耗3亿吨柴油估算,这项技术每年能为我国节约多少吨柴油?
4.如果目前我国柴油的平均价格为3750元/吨,根据上面的估算结果,计算使用“增压”技术后仅节约柴油一项可使我国每年节约多少资金。由此你有哪些认识?
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下表列出的是某厂生产的家用燃气热水器的参数。表中“额定热负荷”指的是满负荷使用时,1h内燃料燃烧产生的热量。
(1)分别计算燃烧1m3液化石油气、人工煤气和天然气所产生的热量。
(2)根据表中数值和你已有的知识,讨论“额定燃气压力”一行中,“mmH2O”的含义。
(3)王保成同学说,“热水产率”一栏中,5、3、2后面的好像是数字“1”但是在“/min”的前面又好像丢掉了什么。请你通过计算判断这个栏目中三个参数的正确数值和单位。
(4)“热效率”一栏给的是参考值,“热水产率”一栏给的是厂家对样品的实测值。分别计算温升25℃和55℃时的热效率,并解释这两个情况下热效率不同的原因。
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国产165型单缸四冲程汽油机的汽缸直径为65毫米,活塞冲程长55毫米,满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.58×105帕,飞轮的转速是1500转/分.
(1) (1)求这种汽油机满负荷工作时做功的功率(不计摩擦损失);
(2)如果满负荷工作时每分钟消耗15克汽油,这种汽油机把内能转化为机械能的效率是多少?(汽油的燃烧值为4.6×107焦/千克)
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