第十四章卷2

第14章 内能的利用（2）一、选择题（每小题3分，共30分）1（2016秋富顺县期中）如图表示四冲程内燃机工作时各冲程的示意图，它们正确的排列顺序为（）A甲、乙、丙、丁B丙、乙、丁、甲C丁、甲、丙、乙D丙、甲、丁、乙【考点】汽油机和柴油机【难度】易【分析】内燃机的四个冲程按照顺序有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程；判断冲程可用口诀：“先看气门开关情，再看活塞上下行；开下吸气开上排，关上压缩关下功；”其中，气阀门都关闭谓之关，只有一个气阀门打开谓之开【解答】解：甲图中进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，因此排气冲程；乙图中两个气门都关闭，活塞向上运动，因此是压缩冲程；丙图中进气门打开，排气门关闭，因此是吸气冲程；丁图中两个气门都关闭，活塞向下运动，因此是做功冲程；故顺序是丙、乙、丁、甲故选B【点评】熟悉每个冲程的特征是识别冲程的关键该题难度不大，逐个确定每个冲程，然后进行正确排序2（2009江阴市模拟）汽车油箱的汽油用掉一半后，剩下的汽油中，不变的物理量有（）A质量密度热值B质量密度比热容C密度热值比热容D质量热值比热容【考点】燃料的热值【难度】易【专题】应用题【分析】要解答本题需掌握：密度和比热容都是物质的特性，热值是燃料的特性，只要物质确定，这些属性是不变的【解答】解：一筒汽油用去一半后，所含的汽油减少，质量变为原来的一半，但是热值、密度和比热容是不会改变的，因为物质确定后，物质的这些属性与质量无关故A、B、D错误故选C【点评】本题主要考查学生对物质的基本属性的理解和掌握是中招的热点3（2013日照）如图所示是汽油机工作时各种冲程的示意图，其中表示做功冲程的是（）ABCD【考点】汽油机【难度】易【专题】比热容、热机、热值【分析】汽油机的四个冲程是吸气、压缩、做功和排气冲程吸气冲程进气阀打开，排气阀关闭，活塞向下运动；压缩冲程两个气阀都关闭，活塞向上运动；做功冲程两个气阀都关闭，活塞向下运动，火花塞点火；排气冲程排气阀打开，进气阀关闭，活塞向上运动【解答】解：A、一个气阀打开，活塞向下运动，所以是吸气冲程；B、两个气阀都关闭，活塞向上运动，所以是压缩冲程；C、两个气阀都关闭，活塞向下运动，火点塞点火，所以是做功冲程；D、一个气阀打开，活塞向上运动，所以是排气冲程故选C【点评】考查了内燃机的四个冲程的判断，解决此题需要结合内燃机的四个冲程工作特点进行分析解答4（2011泉州）以下交通工具中，常用汽油机作为动力装置的是（）A小轿车B载重卡车C远洋轮船D动车【考点】热机【难度】易【分析】根据我们对常见交通工具的了解以及汽油机和柴油机的特点来作答【解答】解：小轿车是消耗汽油的，发动机是汽油机，所以A是正确的；载重卡车、远洋轮船和动车都是消耗柴油的，发动机是柴油机，柴油机提供动力大所以B、C、D都是错误的；故选A【点评】此题考查的是我们对于生活中热机的了解，还考查学生对电功的实质的了解和掌握，是一道基础题5（2015准格尔旗校级模拟）甲乙两台柴油机，甲的效率低于乙的效率，意义是（）A甲的功率大于乙的功率B甲消耗的燃料多于乙消耗的燃料C乙将燃料燃烧放出的能变成有用功的那部分能的比例比甲大D工作相同时间甲消耗的燃料一定比乙少【考点】热机的效率【难度】中【分析】热机的效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比比值越大，热机的效率越高【解答】解：A、功率是表示物体做功快慢的物理量，与热机的效率是两个完全不同的概念，所以A错误；B、虽然甲的效率比乙低，但不清楚两台柴油机做功多少的情况下，无法确定谁消耗的燃料多，故B错误；C、甲柴油机的效率比乙柴油机的效率低，说明乙柴油机用来做有用功的能量占总能量的百分比大，故C正确；D、相同时间内消耗燃料的多少与功率有关，与效率无关，故D错误故选C【点评】此题主要考查了热机效率的概念，是一道很好的基础性题目6关于燃料的热值，以下说法错误的是（）A燃料的热值与燃料的种类有关，与燃料的质量和燃烧情况无关B燃烧1千克某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值C燃料燃烧时，质量越大，热值最大D燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时热值小【考点】燃料的热值【难度】中【专题】应用题；比热容、热机、热值【分析】1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值；热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关【解答】解：A、热值是燃料的一种特性，燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的质量和燃烧情况无关，故A正确；B、燃烧1千克某种燃料完全燃烧放出的热量叫这种燃料的热值，故B错误；C、燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的质量无关，故C错误；D、热值是燃料的一种特性，与燃烧情况无关，所以同种燃料不完全燃烧时的热值与完全燃烧时热值相同，故D错误故选BCD【点评】本题考查了学生对燃料热值是燃料特性的理解与掌握，是经常考的题型，充分理解“热值只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关”7（2016秋新泰市校级期中）下列现象中属于能量转移的是（）A古人钻木取火B热水瓶中的水蒸气把瓶塞顶开C钢铁在火炉中熔化D人造地球卫星的太阳能光电池充电【考点】能量的转化【难度】中【专题】能源的利用与发展【分析】能量转化是生活中普遍存在的一种现象；判断时，首先要搞清实例中涉及到哪些能量，再根据具体情况做出判断【解答】解：A、钻木取火过程中，消耗机械能，转化为内能，使木头的内能增加、温度升高，从而燃烧，不符合题意；B、瓶塞被水蒸气顶开，是水蒸气对瓶塞做功，内能转化为机械能，是能量的转化过程，不符合题意；C、钢铁在火炉中熔化，是因为内能由火传递给钢铁，使钢铁的内能增大，温度升高，到达熔点而熔化，故C符合题意；D、人造地球卫星的太阳能光电池工作时消耗太阳能，得到了电能，故它在工作时把太阳能转化为电能，不符合题意故选C【点评】（1）掌握能量守恒定律（2）正确理解生活中的能的转移和转化8.（2007株洲）有经验的柴油机维修师，不用任何仪器，只是靠近柴油机排气管口观察和用鼻子闻一下，并将手伸到排气管口附近感觉一下尾气的温度，就能初步判断这台柴油机的节能效果在同样负荷的情况下，关于柴油机的节能效果，下列判断正确的是（）A尾气的温度越高，柴油机越节能B尾气的温度越低，柴油机越节能C尾气的柴油味越浓，柴油机越节能D尾气的颜色越黑，柴油机越节能【考点】热机的效率【难度】难【专题】压轴题【分析】热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比燃烧相同的燃料，有效利用的能量越多，效率越高【解答】解：尾气的温度高，说明散失的热量多，柴油机的效率低，反之，柴油机的效率高，即节能尾气的柴油味浓、颜色黑都说明柴油没有充分燃烧，浪费了燃料，这样柴油机的效率会低故选B【点评】此题考查柴油机的节能情况，实际是考查热机的效率问题四个选项分别从不同方面考查了影响热机效率的因素，是一道好题9（2016新泰市一模）关于功和能的认识，错误的是（）A相同时间内，热机做功越多，热机效率越大B物体的机械能增大，物体的内能可能不变C在热机的做功冲程中，内能转化为机械能D反复弯折铁丝，弯折处变热，说明做功可以改变物体的内能【考点】热机；热机的效率【难度】中【分析】热机效率是做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的热量之比；功率是单位时间完成的功的多少；内能与物体的温度、状态有关，与运动状态没有关系；热机是将内能转化为机械能的机器；改变内能有两种方式：做功和热传递【解答】解：A、相同时间内，热机做功越多，说明功率越大，机械效率不能确定，故A错误；B、内能与机械能多少没有关系，所以机械能改变，内能不一定改变，故B正确；C、在做功过程中，高温高压的燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，故C正确；D、反复弯折铁丝，对铁丝做功，使铁丝的内能增加，温度升高，所以弯折处变热，故D正确故选A【点评】此题是一道综合题，考查了热机功率与效率的区别、内能的影响因素和改变反复及热机的工作原理，包含的知识点较多，但难度不大10. （2016十堰模拟）根据汽油机和柴油机的区别，下列说法正确的是（）A汽油机汽缸顶部有一个火花塞，柴油机汽缸顶部是一个喷油嘴B汽油机吸入的是空气，柴油机吸入的是空气和柴油的混合物C吸气冲程是内能转化为机械能D压缩冲程是内能转化为机械能【考点】汽油机；柴油机【难度】难【分析】汽油机和柴油机结构不同之一：汽油机有火花塞，柴油机有喷油嘴；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；热机工作过程中，压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能【解答】解：A、汽油机汽缸顶部有一个火花塞，柴油机汽缸顶部是一个喷油嘴此选项正确；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此选项错误；C、做功冲程将内能转化为机械能此选项错误；D、压缩冲程将机械能转化为内能此选项错误故选A【点评】此题考查的是汽油机和柴油机的结构区别及吸入物质区别、工作过程中的能量转化，属于热机部分的重点内容，需要熟练掌握二、填空题（每空2分，共30分）11（2015黔东南州）2014年2月14日（农历元月十五元宵节），黔东南州台江县来自各个乡镇的20多支舞龙队伍，用舞龙嘘花的火与激情来庆祝元宵，全国各地的游客也都慕名前来观光元宵节吸引众人眼球的就是龙嘘花大赛（如图所示），舞龙的人们大部分光着身子，步履轻快，条条蛟龙在火海中任意遨游，场面颇为壮观，被称为是“勇敢者的游戏”附近的居民和观众很快就闻到了火药味，这是 现象，火药在燃烧时将化学能转化为 能【考点】能量的转化菁优网版权所【难度】易【专题】分子热运动、内能【分析】两个相互接触的物体的分子彼此进入对方的现象叫扩散，扩散现象是分子无规则运动的结果；温度越高，分子的无规则运动越剧烈明确火药燃烧时消耗和获得的能量可做出判断【解答】解：附近的居民和观众很快就闻到了火药味，这是扩散现象，说明分子在做无规则的运动；火药在燃烧时将化学能转化为内能故答案为：扩散；内【点评】本题考查了扩散现象以及燃烧过程中的能量转化，属基础知识的考查，难度不大12热机是把 能转为 能的机器燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机叫做内燃机，常见的内燃机有 和 两种在内燃机工作的四个冲程中，只有 冲程对外做功，其他三个辅助冲程要靠飞轮的 来完成【考点】汽油机；柴油机【难度】易【专题】应用题；定性思想；比热容、热机、热值【分析】（1）热机是把内能转为机械能的机器，常见的内燃机：汽油机和柴油机；（2）掌握内燃机的四个冲程：吸气、压缩、做功、排气冲程；四个冲程是一个工作循环，只有做功冲程对外做功，其它三个冲程靠飞轮的惯性完成【解答】解：热机是把内能转为机械能的机器；常见的内燃机有汽油机和柴油机；四冲程内燃机的一个工作循环是由吸气、压缩、做功和排气四个冲程组成的，只有做功冲程对外做功，其它冲程是靠飞轮的惯性来工作的故答案为：内；机械；汽油机；柴油机；做功；惯性【点评】此题考查了内燃机的种类及四冲程，要掌握四冲程的特点及能量转化情况，是基础性题目13.（2016皇姑区一模）在如图所示的四幅图中，甲、乙是课堂上看到的两个演示实验示意图；丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的其中两个过程示意图利用内能来做功的冲程是 图；与压缩冲程原理相同的是 图所示的演示实验【考点】汽油机；柴油机【难度】中【专题】比热容、热机、热值【分析】（1）解决此题要知道内燃机的四个冲程有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，其中在做功冲程中，是内燃机的内能转化为机械能，在压缩冲程中是机械能转化为内能（2）改变物体内能的方式有热传递和做功两种做功改变物体内能的实质是能量的转化，具体来说是内能和机械能的相互转化对物体做功，物体的内能增加，温度升高；物体对外做功，物体的内能减少，温度降低【解答】解：甲图是用力将活塞压下，活塞对空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧是通过对物体做功来增大物体内能的，即是将机械能转化为内能的过程乙图对试管中的水加热，加快水的蒸发，使试管中水的内能增大，体积膨胀，对外做功，使塞子飞出去，内能转化为塞子的机械能丙图两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程；压缩冲程是把机械能转化为内能的过程丁图两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程；做功冲程将内能转化为机械能因此利用内能来做功的冲程是丁；压缩冲程原理相同的是甲实验故答案为：丁；甲【点评】此题是通过内燃机的工作原理和课本中的实验来验证做功改变物体内能的方法，是一道比较简单的实验题，掌握热机的工作原理，学会变通14（2016姜堰区校级二模）我国南海海底探明有大量的“可燃冰”，在同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量可达到煤气的数十倍，这说明“可燃冰”的 很大；以10倍的关系粗略计算，1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量是 J（q煤气=4.2107J/kg）【考点】燃料的热值【难度】中【专题】比热容、热机、热值【分析】（1）1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫这种燃料的热值，据此回答；（2）利用Q放=mq求出1kg煤气完全燃烧放出的热量，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的10倍，据此求1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量【解答】解：（1）在同等条件下，包含质量相同，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，说明“可燃冰”的热值很大；（2）1kg煤气气完全燃烧放出的热量：Q放=mq=1kg4.2l07J/kg=4.2l07J，1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量：Q放=Q放10=4.2l07J10=4.2l08J；故答案为：热值；4.2l08【点评】本题考查了学生对燃料的热值、燃料完全燃烧放热公式的掌握和运用，因条件已给出，难度不大15（2016秋榕江县校级月考）太阳是一个巨大的能源，直接利用太阳能不会污染环境围绕地球运转的通信卫星，其两翼安装的太阳电池板，能把 能直接转化成 能，供通信卫星使用，太阳能还可以直接转化成内能，现有一太阳能热水器，在晴天，每天可将50kg水从20加热到50，若燃烧煤气来加热这些水，则至少需要消耗掉 m3的煤气已知完全燃烧1m3煤气可放出3.9107J的热量，水的比热为4.2103J/（kg）【考点】燃料的热值；能量的转化【难度】中【专题】热和能【分析】（1）太阳能的利用中：通过光电转换装置把太阳能直接转化为电能，如太阳能电池；用集热器把太阳能转化为内能，如太阳灶、太阳能热水器（2）知道水的质量、水的比热容、水的初温和末温，利用吸热公式Q吸=cm（tt0）求水吸收的热量；Q吸=Q放，再利用Q放=qV求出需要煤气的体积【解答】解：（1）太阳能电池是通过光电转换装置把太阳能直接转化为电能，供通信卫星使用的（2）水吸收的热量：Q吸=cm（tt0）=4.2103J/（kg）50kg（5020）=6.3106J，Q吸=Q放=Vq，需要煤气的体积：V=0.16m3故答案为：太阳；电；0.16【点评】本题主要考查的是太阳能利用的认识和热量公式、燃料完全燃烧释放热量公式的应用，要注意公式Q=mq和Q=Vq的应用三、实验题（每小题8分，共16分）16某同学学习燃料的热值之后，自己设计一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小（1）实验装置如图甲、乙所示，你认为图中横杆、温度计、铁圈、燃具四个器件的安装顺序是 （填“由下而上”或“由上而下”）（2）为保证实验结论的可靠，以及方便比较，在实验中可以不用控制相同的是 A两烧杯中水的质量B两烧杯中水的初温C两个烧杯的形状、材料D煤油和菜籽油燃烧的质量（3）实验数据记录如表：燃料加热前水温/燃料燃尽时水温/燃料的热值J/kg煤油2035菜籽油2025根据表中数据可以判断热值较大的是煤油（4）该同学通过实验数据计算得到的燃料热值与实际相比是偏 （填“大”或“小”），对于出现这种情况可能的原因，下列分析不正确是 A烧杯吸收部分热量B燃料没有完全燃烧C部分热量散失空气中D没有控制燃烧的时间相同【考点】燃料的热值【难度】中【分析】（1）安装实验仪器一般按照先下后上，先左后右的顺序安装；（2）本实验是用燃烧酒精和碎纸片放出的热量加热烧杯内的水，通过水温度的变化，比较水吸热的多少，从而得出碎纸片的热值与酒精热值的大小关系，再计算出碎纸片的热值，因此要控制变量（酒精和碎纸片的质量、两烧杯中水的质量、以及两个烧杯）相等或相同；（3）通过水温升高的度数大小来体现燃料的热值大小；（4）有两个原因，一是“烧杯、空气也吸收热量”，二是“燃料不可能完全燃烧”【解答】解：（1）为确保用酒精灯的外焰加热，图中器件的安装顺序是由下而上；（2）为了比较相同质量的酒精和碎纸片燃烧放出热量的多少，必须控制二者的质量相等、烧杯内水的质量相等、两个烧杯相同，故B符合题意；（3）相同质量的煤油和菜籽油燃烧放热，煤油燃烧放出的热量可以将水的温度升高15，菜籽油燃烧放出的热量可以将水的温度升高5，可见煤油的热值是菜籽油的2倍，煤油的热值较大；（4）因为烧杯、空气也吸收热量，并且燃料不可能完全燃烧，所以测得的热值会偏小故答案为：（1）由下而上；（2）B；（3）煤油；（4）小；D【点评】用相同质量的煤油和菜籽油燃烧加热水，通过水温的变化比较水吸热多少，通过水吸热多少比较放热多少，从而得出相同质量的煤油和菜籽油燃烧放热多少，即热值的大小，较难理解！17.（2012宜昌模拟）小明同学学习了燃料的热值后，考虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收，而水的比热已知（注：燃料完全燃烧放热用Q放=mq计算，某燃料的热值用q表示；其质量用m表示）自己设计一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系他组装了图所示的装置进行实验，记录结果见下表：燃料加热前的水温/燃料燃尽后水温/煤油2544菜籽油2534（1）为了保证实验结论的可靠，小明同学选择了两套相同装置，在实验中还应控制：煤油和菜籽油的 相同、及 相同（2）分析得出：煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是 （3）小明同学还想利用这种实验方案计算出煤油和菜籽油的热值，那么小明还需要补充的实验仪器是： 利用此实验方法计算出的热值将比真实值 （偏大/偏小）说说你的看法 【考点】燃料的热值【难度】难【专题】实验题；压轴题；控制变量法；转换法【分析】本题主要考查利用控制变量法和转换法设计实验的能力，由于燃料的热值不能直接测量，所以通过水温升高的度数大小来体现燃料的热值大小，又由于燃料燃烧释放的热量既与燃料的质量多少有关，又与燃料的热值大小有关，所以在设计实验时应控制质量相同【解答】解：（1）因燃料放出的热量与质量有关，必须控制燃料的质量相等，由于水吸收热量后升高的温度受水的质量的影响，所以在实验中应控制水的质量相等（2）由图表数据可知在相同时间内甲杯中的水温度升高的快，所以煤油的热值较大（3）要控制质量相等，需要用天平来测量；由于燃烧放出的热会散失到空气中，又或被烧杯等实验装置吸了热，使Q放大于Q吸，或燃料没有完全燃烧，依此计算出煤油和菜籽油的热值比实际要偏小些故答案为：（1）质量；水的质量；（2）煤油；（3）天平；偏小；燃烧放出的热会散失到空气中，又或被烧杯等实验装置吸了热，使Q放大于Q吸或燃料没有完全燃烧【点评】本题是一道关于热值的实验探究题，知道热值的意义；会用控制变量法和转换法设计探究实验是本题的解题关键四、计算题（每小题12分，共24分）18（2013秋沙坪坝区校级期中）上海世博会的主题是“城市，让生活更美好”为了倡导低碳生活，太阳能热水器被广泛应用于现代生活下表提供的是一装满初温为10水的太阳能热水器在太阳照射下的相关信息：太阳照射时间/h太阳能转换为水的内能的效率热水器最大水容量/L1050%100水升高的温度/水的比热容/J（kg）1水的密度/（kgm3）604.21031.0103请根据上表信息，通过计算回答问题（1）热水器中的水需吸收的热量为多少；（2）此次热水器接收的太阳能是多少？（3）如果这些太阳能由燃烧燃气提供，至少需要多少m3的燃气？（燃气的热值为4.2107J/m3）【考点】燃料的热值；热机的效率【难度】中【专题】热和能【分析】（1）利用密度公式m=V先计算出水的质量m，然后再利用热量的计算公式Q吸=cmt求出热水器中的水增加的内能；（2）利用热水器上的集热器对太阳能的利用效率，计算出太阳能热水器接受的热量；（3）知道燃气的质量和完全燃烧放出的热量，根据Q=mq求出可节约的燃气【解答】已知：V=100L=0.1m3，t=60，c=4.2103J/（kg），=1.0103kg/m3，=50%求：（1）热水器中的水需吸收的热量Q，（2）此次热水器接收的太阳能Q总，（3）可节约燃气的质量m解：（1）由=得，热水器中水的质量：m=V=1.0103kg/m30.1m3=100kg，热水器中的水需吸收的热量：Q=Q吸=cmt=4.2103J/（kg）100kg（6010）=2.1107J；（2）由=100%可得，此次热水器接收的太阳能：Q总=4.2107J；（3）由题意可知，Q放=Q总=4.2107J，根据Q放=Vq可得，这些太阳能由燃气提供时可节约的燃气：V=1m3（1）热水器中的水需吸收的热量为2.1107J；（2）此次热水器接收的太阳能是4.2107J；（3）如果这些太阳能由燃烧燃气提供，至少需要多少1m3的燃气【点评】本题考查了密度公式、吸热公式、燃料热值和能量转化效率的相关计算，综合性较强，在计算过程中要注意单位的换算19（2014秋召陵区期中）一辆汽车牵引力是4000N，行驶10km，消耗3kg的汽油（汽油的热值是4.6107J/kg）求：（1）牵引力做的功；（2）完全燃烧汽油释放的热量（3）汽车发动机的效率【考点】燃料的热值；热机的效率【难度】难【专题】比热容、热机、热值；功、功率、机械效率【分析】（1）已知牵引力和行驶的距离，根据公式W=Fs可求牵引力做的功（2）已知消耗汽油和汽油的热值可求燃烧汽油释放的能量（3）二者之比就是汽车发动机的效率【解答】解：（1）s=10km=104m，牵引力做的功W=Fs=4000N104m=4107J（2）完全燃烧汽油释放的热量：Q放=qm=4.6107J/kg3kg=1.38108J（3）汽车发动机的效率=100%=100%29%答：（1）牵引力做的功为4107J；（2）完全燃烧汽油释放的热量是1.38108J；（3）汽车发动机的效率为29%【点评】本题考查功、效率的计算，考查面比较广，关键是物理量的单位和单位的换算