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第十四章 内能的利用一、填空题1如图所示，该汽油机的工作过程是_冲程，此冲程将_转化为_能2四冲程汽油机工作过程中，将机械能转化为内能的是_冲程汽车的发动机选用水做冷却剂，主要是由于水的比热容较_的缘故发动机冷却过程是通过_的方式来改变内能3现在家庭厨房越来越多使用天然气，既方便生活又减少环境污染每年从塔里木盆地的轮南油气田输送到东部地区的天然气可达1.21010m3，若这些天然气完全燃烧放出的热量是_ J（天然气的热值是4107J/ m3）4如图所示，巨型运载火箭将“神舟九号”飞船平地托起，直冲云霄：火箭上升时，燃料的化学能通过燃烧转化为内能，然后再转化为火箭的_能运载火箭采用液态氢作为燃料是因为这种燃料的_较大5天然气的使用大大改善了我们的生活环境。在一个标准大气压下，把质量为200 kg、温度为20 的水烧开，水吸收的热量为_J，若天然气燃烧放出的热量只有50%被水吸收，则需要完全燃烧_的天然气。(q天然气3.0107 J/m3)6四冲程内燃机的一个工作循环内,对外做功_ 次,曲轴转动_ 圈。如图是汽油机工作过程中的_ 冲程。一单缸四冲程汽油机的飞轮转速是3 600 r/min,则该汽油机每秒内对外做功_ 次。7某柴油机燃烧2.4kg柴油时，对外做的有用功为0.9107J，该柴油机的效率为_.（柴油的热值为3.3107 J/kg）8氢的热值是1.4108J/m3，5m3的氢完全燃烧一半，剩下一半的热值是 _ J/m3火箭常采用氢作燃料是因为氢的 _ ，在完全燃烧一样多的燃料时，可以获得更多的能量9一辆单缸四冲程汽油机，做功冲程中将_能转化为_能，以汽油为燃料的某品牌小汽车行驶100km发动机牵引力所做的功为1.15108J，消耗汽油10kg，小汽车发动机的效率为_（汽油的热值q汽油=4.6107J/kg）10张斌是班里的小发明家，刚刚学了热机的他，制作了如图113所示的模型，他在透明塑料盒的底部钻一个孔，把电子式火花发生器的放电针紧紧地塞进孔中，打开塑料盒盖，向盒内滴入数滴酒精，再将盒盖盖紧，然后揿动电火花发生器的按钮（1）在此过程中，酒精燃烧后的燃气的_能转化为盒盖的机械能。 （2）在这一实验过程中，你应当注意观察的是_A揿动电火花发生器 B盒内的酒精 C盒盖跳起的现象 D盒盖跳起的瞬间盒内出现的现象（3）汽油机的工作过程的_冲程与这一实验过程中能量的转化是一致的。二、单选题11在柴油机的压缩冲程中，气体的温度和内能变化情况是（ ） A温度升高，内能增大 B温度降低，内能减小C温度不变，内能不变 D温度降低，内能增大12一台柴油机，功率为，机械效率为，已知柴油的热值为，当它正常工作时，每分钟消耗的柴油是（ ）A0.25g B250g C0.4g D400g13如图是单缸四冲程内燃机的四个冲程的示意图，符合内燃机的工作循环顺序的（ ）A丁、甲、丙、乙 B乙、甲、丁、丙C甲、乙、丙、丁 D乙、丁、甲、丙14一个单缸四冲程柴油机的飞轮转速是，则此柴油机每秒钟内完成（ ）A30个冲程，做功15次 B60个冲程，做功15次C60个冲程，做功30次 D80个冲程，做功20次15下列四种能量的传递和转化过程中，只有热传递方式的是（ ）A植物吸收太阳光进行光合作用 B水蒸气把壶盖顶起C冬天用手摸户外的金属时感到冷 D闭合开关，电灯发光16已知烟煤的热值是2.9107J/kg，那么（ ）A2 kg的烟煤燃烧时，一定能放出5.8107J的热量B1 kg的烟煤完全燃烧，一定能放出2.9107J的热量C2 kg的烟煤温度降低1 时，放出2.9107J的热量D10 kg烟煤的热值是2.9108J/kg17火力发电的原理是将煤燃烧，给水加热产生高温高压的水蒸气，水蒸气再推动发电机高速转动，然后产生电流；在这个过程中能量的转化是（ ）A化学能-内能-机械能-电能 B化学能-重力势能-动能-电能C机械能-内能-化学能-电能 D内能-化学能-机械能-电能18如图所示，晓彤和小雪自制了一些实验器材，关于它们的工作原理，下列说法正确的是（ ）A图甲是简易的热机，它是利用机械能转化为内能来工作的B图乙是电磁秋千，它是利用磁极间的相互作用来工作的C图丙是皮筋动力小车，它是利用平衡力来使车前进的D图丁是泡沫塑料切割机，它是利用电流的磁效应来工作的三、多选题19汽油机和柴油机有很多的异同点，下列有关四冲程汽油机和柴油机的异同点说法正确的是（ ）A汽油机和柴油机都是内燃机B在吸气冲程中，汽油机吸入的只有空气，柴油机吸入的是柴油和空气的混合物C汽油机和柴油机的一个工作循环对外只做一次功，活塞往复两次D柴油机压缩冲程末的温度比汽油机高，燃料燃烧更完全，效率比汽油机高20将装有酒精的金属管固定在桌子上，并用塞子塞紧。快速来回拉动绕在管上的绳子，过一会儿塞子跳起来，则 ( )A拉动绳子过程，金属管温度升高，内能增加B拉动绳子过程，管内酒精温度升高，蒸发加快C塞子跳起时，管内气体温度升高，内能增加D塞子跳起时，管内气体内能全部转化为塞子的机械能四、简答题21在炎热的夏天，赤脚走在河岸边，你会感到砂石烫脚，再走入河中时，觉得河水凉快，这是为什么？五、计算题22某物理兴趣小组的同学，用天然气给lOkg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在6min内天然气表的示数由3365.89m3变为了3366.05m3，水的比热容为4.2103J/(kg)，天然气的热值约为3.2107J/m3。求：(1)天然气完全燃烧产生的热量：(2)经过6min时间加热，水所吸收的热量；(3)天然气烧水时的热效率。23用煤气灶将50kg、20的水加热到60，需要燃烧热值为q=4.2107J/kg的煤气0.8kg。已知水的比热容为c=4.2103J/kg。求(1) 0.8kg煤气完全燃烧放出的热量；(2) 将50kg、20的水加热到60需要的煤气的质量。(3) 煤气灶烧水的效率。六、实验题24如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同燃料的质量都为10g，烧杯内的液体初温相同（1）比较不同燃料的热值，应选择_两图进行实验；比较不同物质的比热容，应选择_两图进行实验；在实验中，三烧杯中a、b液体的质量必须_（选填“相等”或“不同）（2）在比较不同物质的比热容时，记录数据如下表：液体质量/g升温10所需时间/s升温20所需时间/s升温30所需时间/sa306489124b3096163220 在此实验中，用_来表示两种液体吸收热量的多少（选填“加热时间”或“升高温度”） 你认为两种液体中，比热容较大的是液体_（选填“a”或“b”）25小明同学探究了“不同物质吸热升温的现象”，同时又探究了“不同燃料燃烧的放热能力”，他设计了两组实验装置如图所示：你认为研究不同燃料燃烧放热能力应选用_组器材（选填“甲”、“乙”）甲组实验是通过_来反映物质吸收热量的多少甲组实验中，正确操作后收集到如下实验数据，在图丙中画出水的温度随时间变化的图象_ 甲实验中，需要控制某些变量，以下做法多余的是_A采用完全相同的加热方式B采用酒精灯加热时，酒精灯里所加的酒精量相同C取相同质量的水和沙子D盛放水和沙子的容器相同（5）乙组实验中，将质量相等的两种燃料A和B放入燃烧皿中，点燃后对质量相等、初温相同的水加热，燃烧相同的时间后发现B加热的水升温多，此时_（“能”、“不能”）说明B燃料的热值大参考答案1做功 内 机械 【解析】由图知道，此时汽油机气缸的两个气阀都是关闭的，活塞向下运动，火花塞喷出电火花，所以，此过程是做功冲程；在此冲程中，燃气膨胀推动活塞做功，将内能转化成机械能。2压缩 大 热传递 【解析】发动机工作时，做功冲程将内能转化为机械能，压缩冲程将机械能转化为内能汽车发动机工作时产生大量热量，这些热量如果不迅速转移，就可能损害发动机，因此利用水的比热容大的特点把这些热迅速吸收，使发动机的温度不致升得太高；发动机冷却过程中汽缸散热，水吸热，所以是通过热传递的方式来改变内能的34.81017J【解析】根据题意知道，天然气的热值是q=4107J/ m3，由知道，这些天然气完全燃烧放出的热量是：4机械热值【解析】（1）火箭上升时，燃料燃烧释放的化学能，使飞船的机械能在增加，即燃料燃烧释放的化学能转化为飞船的机械能；（2）运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以放出更多的热量。56.721074.48m3【解析】水吸收的热量：Q吸=cmt=4.2103J/(kg)200kg(100-20)=6.72107J；由题知，Q吸=50%Q放，则 由Q放=qV得：需要天然气的体积V=612 吸气 30【解析】在四冲程内燃机的工作过程中曲轴转2圈，完成4个冲程，完成一个工作循环，1个工作循环外做功1次；由图可知，当气门打开、活塞向下运动时，该冲程是汽油机的吸气冲程； 3 600 r/min相当于60r/s，所以工30个工作循环，共做功30次。711.36%【解析】因为柴油的热值是：q=3.3107 J/kg，所以2.4kg柴油完全燃烧放出的热量是：Q=mq=2.4kg3.3107 J/kg=7.92107 J，由=W/Q知道，该柴油机的效率是：=W/Q100%=0.9107J/7.92107J100%11.36%81.4108热值大【解析】氢的热值是1.4108J/m3，热值是燃料的属性，5m3的氢完全燃烧一半，剩下一半的热值不变，仍为1.4108J/m3；运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因就是液态氢具有较高的热值，根据知，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量。9内 机械 25% 【解析】内燃机的一个工作循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，其中压缩冲程将机械能转化成内能，做功冲程将内能转化成机械能；根据题意知道，小汽车发动机100km牵引力所做的功是：W=1.15108 J，消耗汽油10 kg ，而10kg汽油放出的热量是：Q=mq=10kg4.6107 J/kg=4.6108 J；所以，小汽车发动机的效率是：=W/Q100%=1.15108J/4.6108J100%25%。10内 D 做功【解析】（1）根据题意知道，酒精燃烧后会产生的高温高压的燃气，且体积膨胀，对外做功，使盒盖飞出去，即燃气的内能转化为盒盖的机械能；（2）在这一实验过程中，应当注意观察的是瓶塞跳起的瞬间盒内出现的现象，故选D；（3）与这一实验过程中能量的转化是一致的是汽油机的做功冲程。11A【解析】压缩冲程中两气门关闭，活塞向上运动压缩气体，机械能转化为气体的内能，气体内能增大，温度升高。12B【解析】每分钟柴油机做的功：W=Pt=70103W60s=4.2106J，每分钟消耗柴油完全燃烧释放的热量：，每分钟消耗柴油的质量：。13A【解析】甲图中两气门都关闭，活塞向上移动，是压缩冲程；乙图中排气门开启，活塞向上移动，是排气冲程；丙图中两气门都关闭，活塞向下移动，是做功冲程；丁图中进气门开启，活塞下移，是吸气冲程；正确的顺序是：丁甲丙乙。14D【解析】四冲程内燃机的一个工作循环，曲轴转过两周，由四个冲程组成，对外做功一次。单缸四冲程柴油机的飞轮转速是，即此柴油机每秒钟飞轮转40圈，则完成20个工作循环，80个冲程，对外做功20次15C【解析】A.植物进行光合作用，是光能转化为化学能，故A不符合题意；B.水蒸气顶起壶盖，是水蒸气膨胀做功，水蒸气的内能转化为机械能，故B不符合题意；C.冬天手摸户外的金属时感到冷，手的温度高，而金属的温度低，手接触金属，热量上后传递给金属，是热传递，属于能量的转移，故C符合题意；D.闭合开关，灯泡发光，是电能转化为光能，故D不符合题意.16B【解析】1kg某种燃料完全燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值热值是燃料的一种特性，与燃料的质量体积以及是否完全燃烧都无关A、2kg的烟煤完全燃烧时，根据Q=mq=2kg2.9107J/kg=5.8107J，但是2kg的烟煤燃烧时不一定是完全燃烧，则放出的热量不一定是5.8107J，故A错误；B、因为烟煤的热值是2.9107J/kg，所以1kg的烟煤完全燃烧时，一定能放出2.9107J的热量，故B正确；C、2kg的烟煤温度降低放出的热量与物质的热值无关，所以C错误；D、10kg烟煤的热值不变，仍是2.9107J/kg，不是2.9108J/kg，故D错误；17A【解析】煤燃烧的过程将化学能转化为内能；高温高压的水蒸气推动发电机高速转动，内能转化为机械能；利用电磁感应现象，机械能转化为电能。故能的转化过程为：化学能-内能-机械能-电能。18B【解析】A、热机是利用内能来工作的机器，将内能转化为机械能，故A错误；B、电磁秋千是利用同名磁极相互排斥原理工作的，故B正确；C、转动螺旋桨，与其连接的皮筋扭转并绷紧，橡皮筋的弹性势能增大，松手后，橡皮筋的弹性势能转化为螺旋桨的动能，小车的前进利用了力的作用相互，不是利用平衡力来使车前进的，故C错误；D、泡沫塑料切割机，它是利用电流的热效应工作的，故D错误。19ACD【解析】A、柴油机和汽油机都属于内燃机，工作过程中将燃料燃烧释放出的内能转化为活塞的机械能，故A正确；B、工作过程中，汽油机吸入的是空气和汽油的混合物，柴油机吸入的是空气，故B错误；C、汽油机和柴油机的一个工作循环，共有四个冲程，活塞往复运动两次，曲轴连杆转两周，飞轮转两周，只有做功冲程对外做功一次，其它三个冲程靠飞轮的惯性完成，故C正确；D、柴油机的效率比汽油机的效率高，是因为柴油机在吸气冲程中吸入的是空气，在压缩冲程中压缩程度大，做有用功的能量和燃料完全燃烧放出的热量的比值大，故D正确。故选ACD。20AB【解析】A、拉动绳子过程，绳子与金属管相互摩擦做功，金属管温度升高，内能增加，故A正确；B、拉动绳子过程，管内酒精温度升高，蒸发加快，故B正确；C、塞子跳起时，管内气体对塞子做功，内能减小，温度降低，故C错误；D、塞子跳起时，管内气体内能部分转化为塞子的机械能，部分会通过热传递散发到空气中，故D错误。21砂石的比热小于水的比热，夏天在相同的日照即吸收相同的热量时，砂石升高的温度高于水升高的温度。因此，人在砂石上感到烫脚，再走入水中，水的温度低于砂石温度，又会感觉凉快。【解析】砂石的比热小于水的比热，夏天在相同的日照即吸收相同的热量时，砂石升高的温度高于水升高的温度.因此，人在砂石上感到烫脚，再走入水中，水的温度低于砂石温度，又会感觉凉快.22（1）5.12106J； （2）2.52106J； （3）49.2%【解析】（1）根据题意知，消耗的燃烧天为：天然气的热值q天然气=3.2107Jm3，天然气完全燃烧产生的热量：；（2）水的质量m水=10kg，由图知水温度升高，水吸收的热量：； （3）烧水时的热效率：。23(1) 3.36107J；(2) 8.4106；(3) 25%【解析】（1）由Q放=mq 知道，0.8kg煤气完全燃烧放出的热量是：Q放=mq=0.8kg4.2107 J/kg=3.36107 J；（1）由Q吸=cmt知道，水吸收的热量：Q吸=cmt=4.2103 J/（kg）50kg（60-20）=8.4106 J（3）由以上计算知道，燃气灶烧水的效率是：24甲乙 甲丙 相等 加热时间 b 【解析】（1）由控制变量法知道，当比较不同燃料的热值时，需要用不同的燃料，加热同一种液体，且液体的质量相等，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小，所以，应该选择甲乙两图进行实验；当比较两种液体的比热容时，则需要燃烧相同的燃料，加热质量相同的液体，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断两种比热容的大小关系，所以，应选择甲丙两图进行实验；（2）在此实验中，用相同的酒精灯加热，在相等时间内物质吸收的热量相等，所以，可以用加热时间来表示两种液体吸收热量的多少；由表中实验数据知道，质量相同的a和b，升高相同的温度，b需要的加热时间较长，由此可知b吸热多一些；25乙；加热时间的多少；见解析所示；B； 不能【解析】（1）研究不同燃料燃烧放热能力应用不同的燃料，加热相同的物质，因此选乙组器材（2）甲组实验，相同的加热装置，可以通过加热时间的多少来反映物质吸收热量的多少；（3）根据表中实验数据在坐标系内描出对应的点，然后作出图象，如图所示：；（4）A、实验中，应采用完全相同的加热方式，保证在相同的时间内提供相同的热量，故有必要，不合题意；B、实验中，酒精灯里所加的酒精量对升温的快慢不会造成影响，属多余的量，符合题意；C、实验中，必须取相同质量的水和沙子，符合控制变量法的要求，故有必要，不合题意；D、实验中，盛放水和沙子的容器也会影响其吸热与升温的情况，故应使容器保持相同，故有必要，不合题意故选B（5）将质量相等的两种燃料A和B放入燃烧皿中点燃后，由于不清楚两种燃料的燃烧情况和燃料的质量，发现加热的水升温多，可能是火焰大造成的，故无法判定热值的大小【点睛】研究比热容和热值的实验，要知道两实验都采用了控制变量法和转换法，两种方法都是初中物理常用的研究方法，注意理解体会两种实验方法的精髓所在。
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