1、第12章内能与热机单元测试【满分：100分时间：45分钟】一选择(共15小题，每小题3分，本大题共45分)1以下机械属于热机的是()A杠杆 B斜面 C洗衣机 D汽油机【答案】D【解析】AB杠杆、斜面是简单的机械，不属于热机，故AB不符合题意；C洗衣机是电能转化为机械能的装置，不属于热机，故C不符合题意；D汽油机是把内能转化成机械能的装置，属于热机，故D符合题意。故选D。2木炭的热值是3.4107J/kg ，完全燃烧1kg木炭所放出的热量都用来做功，可使质量是1t的物体匀速升高(g 取10N/kg )( )A34107m B34104m C34103m D无法确定【答案】 C【解析】因为，所以物
2、体匀速升高故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。3如图所示是四冲程内燃机的哪一个冲程工作情况( )A吸气冲程 B压缩冲程 C做功冲程 D排气冲程【答案】A【解析】四冲程内燃机的工作情况是：当两个气门关闭，活塞向上运动时是压缩冲程，活塞向下运动时是做功冲程；当一个气门打开，另一个气门关闭，活塞向下运动时是吸气冲程，活塞向上运动时是排气冲程。如图所示是一个气门打开，一个气门关闭，活塞向下运动，故是吸气冲程，故BCD不符合题意，A符合题意。故选A。4两部汽油机A和B，若A的功率较大，A的效率也较高，使AB完成相等的有用功，则()AA汽油机消耗的汽油较少，用的时间较短BB汽油机消耗的汽油较少，用的时
3、间较短CAB二汽油机消耗的汽油一样多，用的时间一样长D无法确定【答案】A【解析】A、B二汽油机完成的有用功相同的情况下，因A汽油机效率较高则必然消耗较少的汽油，又因它功率较大做功所用的时间比较短，故BCD不符合题意，A符合题意。故选A。5柴油机工作一个循环需四个冲程，其中由机械能转化为内能的是()A吸气冲程 B压缩冲程 C做功冲程 D排气冲程【答案】B【解析】在汽油机一个工作循环的四个冲程中，在压缩冲程中，压缩燃料的混合物做功，将机械能转化为内能，温度升高内能增加；在做功冲程中，高温高压的燃料被点燃燃烧形成高温高压的燃气，燃气膨胀做功，将内能转化为机械能，故ACD不符合题意，B符合题意。故选B
4、。6如图所示，一支蜡烛正在燃烧，下列关于蜡烛的说法正确的是 ( )A质量变小，热值变小 B质量不变，热值不变C质量不变，热值变小 D质量变小，热值不变【答案】D 【解析】蜡烛在燃烧过程中，质量会变小，但是“1kg蜡烛完全燃烧放出的热量”不会发生变化，也就是热值不变，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。7如图是四冲程汽油机工作状态示意图，下列说法不正确的是()A该冲程是内能转化为机械能的过程B该图表示汽油机的压缩冲程该冲程是将汽油和空气的混合物进行压缩C该冲程中汽缸内气体温度升高，分子运动剧烈程度加剧D该冲程中主要是通过做功的方式改变汽缸内物质的内能【答案】A 【解析】A图中，汽油机两气门都
5、关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，此机械能转化为内能，故A不正确，A符合题意；B汽油机在吸气冲程中吸进汽油和空气的混合物，所以在压缩冲程中是将汽油和空气的混合物进行压缩压缩，故B正确，B不符合题意；C压缩冲程中压缩气体做功，温度升高，内能增加，分子热运动变剧烈，故C正确，C不符合题意；D压缩冲程压缩气体做功，所以是通过做功的方式改变物体的内能，故D正确，D不符合题意。故选A。8关于燃料的热值，下列说法正确的是( )A燃料的热值越大，燃烧时达到的温度就越高B燃料的热值越大，燃烧时放出的热量就越多C燃料燃烧越充分，则燃料的热值就越大D燃料的热值与燃料的质量及燃烧情况无关【答案】D【解析】A
6、燃料燃烧时可达到的温度与燃料的多少及燃烧条件环境情况等有关，不能说热值越大达到的温度就越高，故A错误；B燃料燃烧时放出的热量多少不仅与热值有关，而且与燃料的质量燃烧条件等有关，故B错误；C热值的概念是建立在“完全燃烧”的条件下，这只是一种理想情况，实际上不可能，一定种类一定质量的燃料，燃烧越充分，只是放热越多，不能说热值越大，故C错误；D热值是燃料本身的一种特性，它与燃料的质量以及燃烧条件等均无关，故D正确。故选D。9关于热机的效率，以下说法中正确的是( )A热机做的有用功越多，效率就一定越高B热机的功率大，效率就一定高C热机单位时间里耗费的燃料少，热机的效率就一定高D以上说法都不对【答案】D
7、【解析】热机的效率是用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比。热机做的有用功多，但消耗的燃料完全燃烧所放出的能量没有确定。就无法比较热机效率的高低。热机的功率大，只表示单位时间内做的有用功多。在热机单位时间里所消耗燃料完全燃烧所放出的能量没有确定的情况下，也无法判断热机效率高低。热机单位时间里消耗的燃料少，在热机功率没有确定的情况下，无法确定单位时间里热机所做的有用功的多少。因而无法判断热机的效率高，故ABC错误，D正确。故选D。10下列说法错误的是( )A现阶段，人类所用能量，大部分来源于燃料燃烧B燃料燃烧时化学能转化为内能C热值是表示燃料燃烧放热能力的物理量D汽车在行驶时，发动
8、机把油料中的化学能全部转化成有用的机械能。【答案】D【解析】现阶段，人类所用能量，大部分来源于煤和石油等燃料燃烧；汽车在行驶时，油料中的化学能只有一部分转化成有用的机械能，汽油机的效率较大约低20至30，柴油机的效率较高大约30至45，故ABC正确，ABC不符合题意，D错误，D符合题意。故选D。11当小四轮拖拉机的柴油机出现故障而使转速急骤增加时，正常操作已不能使它停转，可以用下面那种应急措施( )A捂住进气口B立即找一个隔热物体捂住排气口C脚踏刹车板，同时手拉制动器D让它空转，等油全部耗完停下【答案】A【解析】柴油把内能转化为机械能的装置，“正常操作已不能使它停转”说明关闭油门、刹车等措施都
9、已失灵，要使拖拉机停转，必须阻止内能转化为机械能。若无内能供给，即无内能向机械能转化，拖拉机即可停转，而内能是由柴油燃烧转化而来的，只要没有空气吸入气缸(没有助燃物质)，就能阻止柴油燃烧，所以措施A有明显作用，措施BC无济于事，措施D不但浪费柴油，而且等候时间过长，易使柴油机部件因不正常工作而损坏，而且在紧急情况下会发生事故，故不可取，故BCD不符合题意，A符合题意。故选A。12四冲程汽油机的转速为60r/s，那么它每秒钟对外做功的次数是()A30次 B20次 C60次 D120次【答案】A 【解析】四冲程内燃机都是由吸气压缩做功和排气四个冲程构成的。在这样一个工作循环中都是活塞往复两次，曲轴
10、和飞轮转动两周，内燃机对外做功一次。现在已知飞轮的转速是60r/s，可知每秒钟内飞轮转过60周，活塞做功30次，故BCD不符合题意，A符合题意。故选A。13下列物理现象或物理量，跟温度高低没有直接关系的是()A热量 B热运动 C热能 D热传递【答案】A 【解析】A热量是一个过程量，是指发生热传递时，传递内能的多少，而温度高低是一个状态量；故热量与温度没有直接关系；故A符合题意；B物体的温度越高，分子的热运动越剧烈；可见热运动与温度有直接关系；故B不符题意；C物体的温度越高，分子的热运动越剧烈，具有的热能就越大；可见热能与温度有直接关系；故C不符题意；D热传递是发生在温度不同的物体接触时产生的物
11、理现象，与温度有直接关系；故D不符合题意。故选A。14如图所示是四冲程汽油机的一个工作循环示意图，其中属于做功冲程的是( )A B C D【答案】C【解析】做功冲程的特点是两个气门关闭、活塞向下运动，故ABD不符合题意，C符合题意。选C。15水与我们的生活息息相关，下列有关水的物理量间的关系图线中，正确的是()A BC D【答案】D【解析】A水的压强与深度成正比，故A错误；BC密度是物质的特性，只与物质的种类状态和温度有关，与物体的体积和质量无关，故BC错误；D水的比热容是它自身的特性，不随温度的变化而变化，故D正确。选D。二填空 (每空1 分，15个空，本题共15分)16四冲程汽油机的一个工
12、作循环中，将机械能转化为内能的是_冲程；高温高压的燃气推动活塞向下运动的是_冲程。【答案】压缩；做功【解析】汽油机共有四个冲程，汽油机在压缩冲程中将机械能转化为内能；在做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞向下运动而做功，给机器提供动力；故答案为：压缩；做功。17某瓶煤油的燃烧值是4.6107焦/千克，它的物理意义是 _。如果将瓶中的煤油倒去一半，剩下煤油的燃烧值为 _。【答案】1千克煤油完全燃烧能放出4.6107焦的热量；4.6107焦/千克【解析】煤油的燃烧值是46107焦/千克，它的物理意义是1千克煤油完全燃烧能放出4.6107焦的热量。燃烧值是反映燃料燃烧时放热本领的物理量。煤油不会因为倒
13、去一半而改变字它的燃烧值。18一台柴油机飞轮的转速为2400r/min，则在1s内，柴油机完成个冲程；对外做功的次数是。【答案】80；20【解析】一台柴油机飞轮的转速为2400r/min，则该柴油机每秒钟转40圈，完成20个工作循环，柴油机完成80个冲程；对外做20次功。19质量为10千克的汽油，用去1/3后，剩下汽油的密度将_，比热容将_，热值将_。(填“变大”“变小”或“不变”)【答案】不变；不变；不变【解析】物质的密度比热容和热值都是物质的属性。对于同种物质来说，它们不会随物质质量的变化而改变。20一台内燃机运行时各种能量损耗大致为：汽缸散热损失占25%，废气带走的能量占30%，摩擦等机
14、械损耗占10%，则它的热机效率为_。【答案】35【解析】该内燃机燃料的额外功所占的比例是汽缸散热损失废气带走的能量及摩擦的总和，即25%+30%+10%65%，故它的热机效率为35%。21单缸四冲程汽油机工作时，有些冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成，只有一个冲程是不用靠飞轮的惯性来完成的，这个冲程是。【答案】做功冲程【解析】由内燃机的工作过程可知，只有在做功冲程中内能转化为机械能，是活塞在力的作用下主动运动，而吸气排气压缩冲程都是靠飞轮的惯性来完成的，故答案为：做功冲程。22在1标准大气压下，将质量为50kg，温度为20的水加热至沸腾，水需要吸收J的热量。目前，遵义市正在创建
15、环保模范城市，正大力推广使用天然气等清洁能源，若上述这些热量由燃烧天然气提供，且天然气完全燃烧放出的热量有30%被水吸收，则物体匀速升高m3的天然气。水比热容为42103J/(kg)，天然气热值为4107J/m3【答案】1.68107；1.4【解析】1在1标准大气压下，水沸腾时的温度是100，水吸收的热量Q吸=cmt=4.2103J/(kg)50kg(100-20)=1.68107 J2因为Q吸=Q放30%，所以因为Q放=Vq，所以天然气的体积为23小强将质量为2kg的水从28加热至沸腾时，测得水温为98，由此可知当地大气压小于(选填“大于”、“等于”或“小于”)1标准大气压；水吸收的热量是J
16、。c水=4.2103J/(kg)。【答案】小于；5.88105【解析】1水的沸点是98，低于100，说明当地的大气压小于标准大气压。2水吸收的热量Q吸=c水m(tt0)=4.2103J/(kg)2kg(9828)=5.88105J三实验探究(共12空，每空1分，本题共12分)24在“比较不同物质吸热升温情况”的实验中：(1)小丽和小明用一套器材做加热水和煤油的实验，如图甲所示在组装器材时应先调节(A/B)的高度，调节它的高度是为了。(2)组装好器材，他们先后在同一个烧杯中称出质量相等的水和煤油，分别加热相同的时间，比较水和煤油，得出结论。(3)在对实验进行反思时，他们认为原方案有需要两次加热耗
17、时长等缺点，因此改进方案并设计了图乙所示的装置、与原方案相比，该方案除克服了上述缺点外还具有的优点是。(答出一个即可)【答案】(1)A；确保用外焰加热；(2)升高的温度；(3)用“水浴法”加热，受热均匀，不需搅拌；用同一热源加热，确保相同时间内提供的热量相等；便于控制相同的加热时间，以同时比较水和煤油升温的快慢【解析】用“水浴法”加热，受热均匀，不需搅拌；用同一热源加热，确保相同时间内提供的热量相等；便于控制相同的加热时间，以同时比较水和煤油升温的快慢。25小林同学在探究水吸热的多少与什么因素有关的实验中，先在3只相同的烧杯中分别倒入定质量的水，然后用3只相同的酒精灯加热，水的质量加热时间和温
18、度变化如右表所示(设水体每分钟吸收的热量相同)。(1)分析表中的1、2、3，可得出的初步结论是：。(2)小林还想进一步探究：水吸热的多少可能还与什么因素有关？你的猜想是。请你设计一个相应的实验表格。【答案】(1)水升高相同的温度时，吸收的热量与水的质量成正比；(2)质量一定时，水吸收的热量还可能与水升高的温度有关；实验表格：水质量升高的温度加热时间1100克102100克203100克30【解析】(1)表中相同的量是升高的温度，不同的量是水的质量和加热时间，从表中看出：加热时间与质量成正比，所以得出结论：加水升高相同的温度时，吸收的热量与水的质量成正比。(2)根据生活经验，水升高的温度越多需要
19、的热量也越多，所以猜想：质量一定时，水吸收的热量还可能与水升高的温度有关。根据控制变量原则，保持质量不变，改变升高的温度，观察加热时间的变化情况，得到表格如图水质量升高的温度加热时间1100克102100克203100克3026如图所示是小明“探究不同物质吸热升温现象”的实验装置。用同一套装置，先后加热并不断质量相等的煤油和水。(1)要完成该探究实验，除了图中所示的器材外，还需要的测量工具有天平和。(2)小明设计的记录数据的表格如下，分析表格可知：他是用相同比较的方法来完成探究实验的。加热时间/min0051152温度煤油水(3)实验结束后，小明查表知道水的比热容为4.2l03 J/(kg)，
20、则500g水温度升高20吸收的热量是；若这些热量由酒精完全燃烧获得，则至少要消耗酒精(酒精的热值为3.0107 J/kg)【答案】(1)计时器；(2)加热时间；升高的温度；(3)4.2104J；1.4g【解析】(1)本实验需要控制和测量加热时间，所以需要计时器。(2)由表可知，相同的条件是加热时间，不同的是升高的温度。(3)已知m=500g=05kg，t=20，吸收的热量为由Q=qm得到消耗的酒精为四解答题(27题7分；28题7分；29题7分，30题7分，本大题共28分)27小亮家有一个容积为2L的水壶，水壶里装有初温为25的水，在1标准大气压下小亮用天然气炉具对水进行加热。已知天然气的热值q
21、=8.4107J/m3，水的比热容c水=4.2103J/(kg)求：(1)烧开1L水，水需要吸收多少热量？(2)若天然气炉具的效率是30%，则烧开1L水需要完全燃烧多少m3的天然气？【答案】(1)3.15105J；(2)1.2510-2m3 【解析】(1)由题意可知水的体积V水=1L=110-3m3，由可得，m水=水V水=1.0103kg/m3110-3m3=1kg一标准大气压下水的沸点是100，则水吸收的热量Q吸=c水m水(t-t0)=4.2103J/(kg)1kg(100-25)=3.15105J(2)由得由Q放=Vq得答：(1)烧开1L水，水需要吸收3.15105J热量；(2)若天然气炉
22、具的效率是30%，则烧开1L水需要完全燃烧1.2510-2m3的天然气。28页岩气是蕴藏于页岩层可供开采的天然气资源，中国的页岩气可采储量居世界首位。页岩气的形成和富集有着自身独特的特点，往往分布在盆地内厚度较大分布广的页岩烃源岩地层中。较常规天然气相比，页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点，大部分产气页岩分布范围广厚度大，且普遍含气，这使得页岩气井能够长期地以稳定的速率产气。近日，在我国一页岩气试验开采气田，工作人员采取了部分页岩气样品，经初步检测该页岩气样品中的天然气含量为90%，为了确定其中是否还含有其它可燃性成分，现在在实验室进一步对其进行热值测试：假设所取样品气体的体积为1L，
23、用它烧水，使得1kg 的水温度升高了5，已知检测所用的烧水炉的效率为70%，天气的热值为4.0107J/m3。请根据以上信息计算：(1)检测过程中，水吸收的热量是多少？(2)检测过程中，页岩气样品所释放的热量是多少？(3)该页岩气样品的热值为多少？【答案】(1)2.1104J；(2)3104J；(3)3107J/m3【解析】(1)水吸收的热量Q吸=cmt=42103J/(kg)1kg5=21104J；(2)页岩气样品所释放的热量(3)1L=1dm3=110-3m3，所以该页岩气样品的热值答：(1)检测过程中，水吸收的热量是2.1104J；(2)检测过程中，页岩气样品所释放的热量是3104J；(
24、3)该页岩气样品的热值是3107J/m3。29某中学为学生供应开水，用锅炉将200 kg的水从25加热到100，燃烧了6 kg的无烟煤。水的比热容是42103 J/(kg)，无烟煤的热值是34107 J/kg试求：(1)锅炉内200 kg的水吸收的热量是多少?(2)6 kg无烟煤完全燃烧放出的热量是多少?(3)此锅炉的效率是多少?【答案】(1)6.3107 J；(2)2.04108 J；(3)30.9%【解析】(1)锅炉内200 kg的水吸收的热量是J/(kg)200 kg756.3107 J(2)6kg无烟煤完全燃烧放出的热量是3.4107 J/kg6 kg2.04108 J(3)效率答：(
25、1)锅炉内200 kg的水吸收的热量是6.3107 J；(2)6 kg无烟煤完全燃烧放出的热量是2.04108 J；(3)此锅炉的效率是30.9%。30小明和家人在郊外野餐，用木炭烧水铁锅内装有5kg水，把水从18加热至98，已知水的比热容为4.2103J/(kg)。如果木炭的热值为3.4107J/kg，它燃烧放出的热有10%被水吸收。求：(1)在这个过程中水吸收的热量；(2)在这个过程中用掉多少木炭。【答案】(1)1.68106J；(2)0.49kg【解析】(1)吸收的热量Q吸=cm(tt0)=4.2103J/(kg)5kg(9818)=1.68106J(2)由=得Q放=1.68107J，由Q放=mq得，需要的木炭m=0.49kg答：(1)在这个过程中水吸收的热量为1.68106J；(2)在这个过程中用掉0.49kg的木炭。
