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计算题
由于降水偏少以及火力发电用煤安排不足等原因，全国大多数省份供电不足，频频跳闸停电，影响居民生活及农业生产．某校为了维持正常教学用电，自购了一台发电机，铭牌上的参数如下表

请回答下列问题：
（1）柴油发电机由柴油机和发电机两部分组合而成，工作时的能量转化是：柴油燃烧_____能转变为内能，柴油机_____冲程中内能转变为机械能，最后通过发电机转化为电能．
（2）发电机的工作原理是（_____）
A、电流的磁效应；
B、电磁感应现象；
C、磁场对电流有作用力；
D、通电线圈在磁场中转动
（3）到了夏天，全校50个教室，各个教室要增开“220V 100W”的电风扇4台，学生公寓、教师办公室要增开“220V 0.8kW”的空调机40台，多媒体教室、会议室、计算机房要增开“220V 2.5kW”空调机8台．若其他设备总功率为80kW并照常运行．
①试通过计算说明现有发电机能否满足需要．
②柴油发电机对学校的环境会造成哪些影响？（至少两点）

本题信息：2006年月考题物理计算题难度较难来源:韩希光（初中物理）
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本试题 “由于降水偏少以及火力发电用煤安排不足等原因，全国大多数省份供电不足，频频跳闸停电，影响居民生活及农业生产．某校为了维持正常教学用电，自购了一台发电...” 主要考查您对
电磁感应的应用（动圈式话筒、发电机）

内燃机的四个冲程

能量转移和能量转化

电功率的计算公式的变形
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电磁感应的应用（动圈式话筒、发电机）
内燃机的四个冲程
能量转移和能量转化
电功率的计算公式的变形

发电机：
1．工作原理：如图所示，交流发电机的发电过程就是闭合线圈在磁场中转动，利用电磁感应现象产生感应电流的，所以其发电原理是电磁感应。

2．能量转化：在发电过程中，发电机把机械能转化为电能。

麦克风(话筒) ：
1. 定义：麦克风也叫话筒，它也是一种将振动转换成变化电流的装置。

2. 工作原理：声音是由物体振动产生的，当对着话筒说话时，声音的振动使膜片发生振动，与膜片相连的线圈也随膜片振动的频率而振动，线圈在磁场中运动，能产生感应电流，且电流变化的频率是随声音变化而变化的。即通过电磁感应将声音变成电流。

逆向思维法研究电动机和发电机：
从问题反方向的角度进行研究，即逆向思维法，它是科学探究的重要方法。电动机和发电机都是由线圈和磁体构成，研究问题时注意认清是通电线圈在磁场中受力转动，还是线圈在磁场中做切割磁感线运动。

例小明将微风电风扇与小灯泡按如图所示的电路连接并进行实验，用手快速拨动风扇叶片，这时发现小灯泡发光，微风电风扇居然变成了“发电机”.关于该实验，下列说法正确的是( )

A．电风扇发电的原理是电磁感应
B．电风扇发电的原理是通电导线在磁场中受到力的作用
C．电风扇发电过程是把电能转化为机械能
D．小灯泡发光是把光能转化为电能

解析：电动机的基本构造与发电机相同，都是由线圈和磁体组成的。当旋转电风扇时，会带动里面的线圈转动，切割磁感线，从而产生电流，这是电磁感应现象，将机械能转化为电能。

答案：A

变压器与电能的输送：
变压器的工作原理是电磁感应，它能将输入变压器的交流电压升高(升压变压器)，也可以降低(降压变压器)。变压器不能改变直流电的电压。从发电厂发出的电能，先经过变压器把电压升高，把高压电输送到远方的用户附近，再经过变压器把电压降低，供给用户使用。由于输电线有电阻，因而在电能的输送过程中，不可避免地有电能损失。在输送功率一定的情况下，由I=P／U可知，提高输电电压能够减小输电电流，又由Q=I²Rt可知在输电线上的发热损失减少。为了减少电能损失，远距离输电要用高电压。

内燃机、冲程及工作循环
1．内燃机：燃料在汽缸内燃烧的热机叫内燃机，内燃机分为汽油机和柴油机。它们的特点是让燃料存汽缸内燃烧，从而使燃烧更充分，热损失更小，热效率较高，内能利用率较大。

2．冲程：活塞在汽缸内住复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。

3．工作原理：四冲程内燃机的工作过程是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成的。四个冲程为一个工作循环，在一个工作循环中，活塞往复两次，曲轴转动两周，四个冲程中，只有做功冲程燃气对外做功，其他三个冲程靠飞轮的惯性完成。
（1）吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进入气缸；
（2）压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩；
（3）做功冲程：在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体。高温高压的气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功；
（4）排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。（如下四个冲程的示意图）。

汽油机的工作过程

	进气阀开关	排气阀开关	活塞运动	曲轴运动	冲程作用	能量的转化
吸气冲程	开	关	向下	半周	吸入汽油和空气的混合物	——
压缩冲程	关	关	向上	半周	燃料混合物被压缩，温度升高，压强增大	机械能→内能
做功冲程	关	关	向下	半周	燃烧产生的高温高压燃气推动活塞向下运动，通过连杆带动曲轴对外做功	内能→机械能
排气冲程	关	开	向上	半周	排除废气	——
说明	一个工作循环中，有两次内能与机械能的转化：压缩冲程机械能转化为内能，做功冲程内能转化为机械能

柴油机和汽油机的区别：

	汽油机	柴油机
构造不同	汽缸顶部有火花塞	汽缸顶部有喷油嘴
燃料不同	汽油	柴油
吸气冲程	汽油机在吸气冲程中吸入的是汽油和空气的混合物	柴油机在吸气冲程中只吸入空气
点火方式	压缩冲程末，火花塞产生电火花点燃燃料，称为点燃式	压缩冲程末，喷油嘴向汽缸内喷出雾状柴油遇到温度超过柴油燃点的空气而自动点燃，称为压燃式
效率	效率低20％一30％	效率高30%～45％
应用	自重轻便，主要用于汽车、飞机、摩托车等	机体笨重，主要用于载重汽车、火车、轮船等

区分汽油机、柴油机以及判断内燃机的四个冲程的方法：
区分汽油机和柴油机时，要从构造上区别，有喷油嘴的是柴油机，有火花塞的是汽油机，一要看进气门、排气门的开闭状态，二要看活塞的运动方向，在此基础上进行综合分析。判断四个冲程的关键是看两个气门的关闭情况和活塞的运动方向，具体情况如表所示：

冲程	进气门	排气门	活塞运动方向
吸气冲程	打开	关闭	向下运动
压缩冲程	关闭	关闭	向上运动
做功冲程	关闭	关闭	向下运动
排气冲程	关闭	打开	向上运动

能量的形式：
在自然界和生活中，能量以多种形式存在，主要有机械能、内能、电磁能、化学能、核能等。
1．机械能：分动能和势能两类，机械能是物体所具有的动能和势能的和。

2．内能：物体内所有分子的动能和势能的和叫内能，与物体的温度、质量等因素有系。

3．电磁能：指的是储存在特定物体或空间中的能量，比如说，两个带电体相互靠近时会相互影响，同级相斥异极相吸；通电导体在磁场中会受到力的作用；两块磁铁相互靠近，也会相互影响，这些都是电磁能

4．化学能：是指南于化学反应，物质的分子结卡句发生变化而产生的能量。燃料燃烧产生的光和热，以及蓄电池、干电池产生的电都是来源于燃料和蓄电池里储存的化学能。食物也具有化学能。

5．核能：是指由于核反应，物质的原子核结构发生变化而产生的能量。原子弹爆炸产生的能量，以及核电站发出的电都是来源于原子核的核能。

能量转化和转移的方向性
能量的转化和能量的转移，都是有方向性的，如温度不同的两个物体接触后，一部分内能从高温物体转移到低温物体上，并不能自发地由低温物体转移到高温物体上；燃料燃烧，化学能转化为内能，但此时得到的内能并不能自发地转化为具有化学能的燃料；电流通过灯泡发光，电能转化为内能和光能，但是这些内能和光能并不能自发地重新转化为电能；汽车制动时，由于摩擦，机械能转化为内能，但这些内能并不能自动地用来再次开动汽车。
能量的转化和转移

	解释	实例
能量的转移	能量由一种形式转变为另一种形式	电灯发光：电能转化为光能和内能；摩擦生热：机械能转化为内能
能量的转化	能量不经过变化直接由一个物体转移到另一个物体	碰撞时：动能从一个物体转移到另一物体；围着火炉烤火：内能从火炉转移到人体

能量转化和转移的判断方法
物体间发生能量转移时，能量的形式不变；而发生能量的转化时，能的形式要发生改变，在确定能量转化的方向时，可从消耗什么能，得到什么能进行比较来确定．

例：下面关于能量转化或转移的说法中，错误的是( )
A．摩擦起电是将电能转化为机械能的过程
B．冬天将手放在炉旁烤火感到暖和，是内能从一个物体转移到另一个物体的过程
C．木柴燃烧是将化学能转化为内能的过程
D．打桩机的重锤下落的过程，是将重力势能转化为动能的过程

解析：摩擦起电是消耗了机械能，最终获得电能，冈而是机械能转化为电能；木柴燃烧是消耗了储存在木柴中的化学能获得内能的过程，因而是化学能转化为内能；烤火是将木炭等燃料燃烧后获得的内能转移给手，是内能的转移；打桩机的重锤下落时，高度减小，重力势能减小转化为重锤的动能。故A选项错误。

答案：A

补充常见的能量转化形式有：
①电灯发光时，电能转化为光能和内能；
②植物通过光合作用将太阳能转化为化学能储存在体内；
③人对机械做功，将人体的化学能转化为机械能；
④摩擦生热，机械能转化为内能；
⑤水电站里水轮机带动发电机发电，机械能转化为电能；
⑥电动机带动水泵把水送到高处，电能转化为机械能；
⑦燃料燃烧时发热，化学能转化为内能。

解读电功率的计算公式：
     电功率的四个表达式：（1）定义式：P=W/t。（2）反映电学特点的普适式P=UI。与欧姆定律结合后得到的(3)式P=I2R。（4）式P=U2/R。
    电功率是反映电能消耗快慢的物理量，定义为1秒钟内消耗电能的多少，因此，用所消耗的电能除以消耗这些电能所用的时间，就得到定义式P=W/t。

     经实验研究证明，电功率等于导体两端电压与通过导体电流的乘积，即P=UI。电压和电流是电路中最重要的物理量。有电压才可能有电流。电能是通过电荷有规律的运动转化成其它形式的能量的，电荷有规律的运动就形成电流。没有电流就不会消耗电能，当然也就不会有电能转化为其它形式的能量。所以，P=UI广泛应用于电功率的计算。

    与欧姆定律结合得到的（3）式P=I²R、（4）式P=U²/R适用于纯电阻电路。因为，欧姆定律反映的是导体中的电流与导体两端电压和导体电阻之间的关系，是在纯电阻电路中得出的，所以，它只适用于纯电阻电路。如：白炽灯、电阻、电热器等，不适用于含电动机的电路和输变电电路的计算。由于串联电路中电流处处相等，所以在串联电路中，使用（3）式P=I²R分析和计算方便。在并联电路中，各支路两端电压相等，所以用（4）式P=U²/R分析和计算方便。通过对近几年的中考命题分析，除了含电动机电路的电功率计算外，其它全是纯电阻电路。在纯电阻电路中，四个计算公式通用，可根据具体情况选择方便的公式进行运用。

巧用电阻不变求实际功率：
      由用电器铭牌上的U_额、P_额，求出电阻。即由P= ，解出R=；由于电阻是不变的物理量，当求不同电压的实际功率时，可依据求得。
例1：如图所示，电源电压不变，灯L1标有“6V 3W”字样。当S、S₁均闭合时，L₁正常发光，的示数是____V。若闭合S、断开S₁，的示数是0．3A，则L₂的实际功率为__W。

解析：当S、S₁均闭合时，L₂被短路，此时L₁正常发光，所以电压表示数等于6V。当闭合S，断开S₁时，灯L₁、L₂串联。灯L₁电阻。灯L₁两端电压，所以灯L₂的实际功率。
答案：6 0．72

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