1、第十四章 内能的利用 章末复习与检测A卷一、单选题1.如图所示是内燃机工作循环中的一个冲程，它是（）A.压缩冲程，将化学能转化成内能B.压缩冲程，将机械能转化成内能C.做功冲程，将内能转化成机械能D.做功冲程，将机械能转化成内能【答案】C【解析】图中的气门关闭，活塞下行，并且电火花打火，这是做功冲程的特点；在做功冲程中，能量转化关系是气体的内能转化为机械能由此可知ABD错误，C正确；2.现代火箭常用液态氢做燃料，这是因为液态氢具有（）A.较小的密度B.较低的沸点C.较大的比热容D.较高的热值【答案】D【解析】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
2、释放出更多的热量。3.关于比热容和热值，下列说法正确的是（ ）A.冰熔化成水，它的质量、比热容都不变B.燃料完全燃烧时热值较大，不完全燃烧时热值较小C.一桶汽油用去一半，比热容和热值都不变D.物体热值越大，燃烧时温度越高【答案】C【解析】A.冰熔化成水，它的质量不变，水和冰的比热容由于状态不同，它们的比热容也不同，故A错误；B.热值是燃料的一种属性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料是否充分燃烧无关，故B错误；C.比热容和热值是物质的一种性质，只与物质本身有关，所以一桶汽油用去一半，比热容和热值不会改变，故C正确；D.由Q=mq知道，燃料燃烧放出的热量与热值、是否完全燃烧以及质量有关，故D错误。
3、4.如图中有关能量转化说法正确的是（）甲：蒸汽冲出活塞 乙：压缩点燃乙醚 丙：做功冲程 丁：压缩冲程A.甲是把机械能转为内能，内能在增加B.乙是把机械能转化为内能，内能在减少C.甲与丁都是内能转化为机械能D.甲与丙都是内能转化为机械能【答案】D【解析】甲：对试管内的水加热，使其温度升高，内能增大，当内能增大到一定程度，就把塞子推出来，即内能转化成机械能.乙：活塞压缩棉花做功，使其内能增大，机械能转化成内能.丙：汽油瞬间燃烧，产生高温高压燃气，燃气推动活塞做功，内能转化成机械能.丁：对气体做功，气体内能增加，将机械能转化为内能；故ABC错误，D正确.5.小李家使用的燃气热水器，将30 kg的水从
4、20 加热到45 ，消耗了0.15 m3的天然气.已知水的比热容为4.2103 J/（kg），天然气的热值为4107 J/m3.则下列与该过程有关的计算结果和分析正确的是（）A.水吸收的热量与水的温度成正比B.水吸收的热量是3.15105 JC.热水器的能量转化效率是52.5%D.热水器的能量转化效率与环境温度无关【答案】C【解析】A.由Q吸=cm（t-t0）知道，水吸收的热量与水的质量和升高的温度成正比，故A错误；B.将30kg的水从20加热到45，水吸收的热量是：Q吸=cm（t-t0）=4.2103 J/（kg）30kg（45-20）=3.15106 J，故B错误；C.天然气完全燃烧放出热
5、量是：Q放 =V天然气 q=0.15m3 4107 J/m3=6106 J，热水器的能量转化效率是： =52.5%，故C正确；D.热水器的能量转化效率与环境温度有关，因为环境温度越低，加热的时间越长，其散失的热量越多，所以，热水器的能量转化效率越低，故D错误.6.下列关于内能、热值和比热容的说法中，正确的是（）A.质量不变的物体内能也一定不变B.燃料在燃烧过程中，热值会减小C.20的冰也有内能D.比热容与物体吸收热量的多少有关【答案】C【解析】A.物体的内能与质量和状态等因素有关，质量不变的物体温度越高，内能越大，故A错误；B.热值是燃料的特性，只与燃料的种类有关，故B错误；C.一切物体都具有
6、内能，故C正确；D.比热容是物质的特性与物质种类和状态有关，与吸收热量多少无关，故D错误。7.有关能量守恒定律，下列说法正确的是（）A.能量守恒定律只适用于机械能与内能的相互转化B.能量守恒定律只适用于能量的转化过程C.“摩擦生热”是创造了热，它不符合能量守恒定律D.根据能量守恒定律，自然界中的能量总和不变【答案】D【解析】能量守恒定律：能量即不会消灭，也不会创生，只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体上，在转移和转化的过程中能的总量是保持不变的.A.由能量守恒定律知道，只适用于自然界中任何形式能的相互转化，故A错误；B.能量守恒定律即适用能量转化过程，又适用于能量的转移
7、过程，故B错误；C.“摩擦生热”是将机械转化为内能的过程，所以它也是符合能量守恒定律的，故C错误；D.由能量守恒定律知道，宇宙中的能量总和不变，故D正确.8.关于热机，下列说法正确的是（）A.随着科学技术的发展，热机的效率可达到100%B.四冲程汽油机在工作过程中，进气门和排气门同时关闭的冲程是做功冲程和压缩冲程C.汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞D.柴油机的效率比汽油机的高，这是因为柴油的热值比汽油的大【答案】B【解析】A.通过技术改造只能提高热机的效率，但不可能达到100%，故A错误；B.压缩冲程是进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，做功冲程是在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，是燃
8、料猛烈燃烧，高温高压的气体推动活塞向下运动，对外做功，此时进气门和排气门都关闭，故B正确；C.汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴，故C错误；D.柴油机的效率比汽油机的高，主要是因为柴油机为压燃式，压缩的程度更高，气缸内温度更高，能量转化的程度更高，和热值无关，故D错误。9.利用如图所示的装置，为了便于比较酒精和碎纸片的热值，下列做法不正确的是（）A.加热时间相同B.酒精和碎纸片的质量相同C.两只烧杯内液体的种类相同D.两只烧杯内液体的质量相同【答案】A【解析】为了便于比较酒精和碎纸片的热值，实验时为了控制变量，应用天平分别称出等质量的酒精和碎纸片，将其放入装置中的燃烧皿内，燃料的热值不能直
9、接测量，但燃料燃烧放出的热量可以被水吸收，从而使水温发生变化，所以可以通过温度计示数的变化来比较燃料热值的大小关系，所以应该控制酒精和碎纸片的质量、两只烧杯内水的质量相同、两个烧杯相同，故A错误，A符合题意。10.某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9km，用时5min45s，消耗燃油1.5kg，已知汽车的牵引力是2000N，燃油的热值为4.6107J/kg，假设燃油完全燃烧。通过计算可知，下列结果正确的是（）汽车行驶速度是72km/h消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.8107J汽车发动机的效率是20%汽车牵引力做功的功率是30kWA.只有和B.只有和C.只有和D.只有和【答案】B【
10、解析】汽车的行驶速度v=72km/h故正确；消耗的燃油完全燃烧放出的热量Q放=mq=1.5kg4.6107J/kg=6.9107J故错误；该汽车牵引力所做的功W=Fs=2000N6.9103m=1.38107J汽车发动机的效率=20%故正确；该汽车牵引力所做功的功率P=40000W=40kW故错误。二、填空题11.如图所示，是内燃机工作时的_冲程。当活塞下降时，气缸中气体的内能_（选填“减少”或“增加”）。汽车发动机及发电机线圈常用水作为冷却剂，这是因为_。【答案】做功 减少 水的比热容大 【解析】由图可知，进气门和排气门都关闭，并且活塞向下运动，所以是做功冲程；活塞下降时内燃机内部的高温气体
11、迅速膨胀对外做功时，内能转化为机械能，故气体的内能减小。汽车发动机及发电机线圈常用水作为冷却剂，这是因为水的比热容相对较大，在其它条件相同的情况下水可以吸收更多的热量。12.汽车已成为我国普通百姓的交通工具，汽油机是汽车的常用动力设备某汽油机飞轮转速为1800r/min，则该汽油机ls完成_个冲程，使汽车获得动力的是_冲程。【答案】60 做功 【解析】1由题可知，汽油机的飞轮转速是1800r/min=30r/s即每秒钟飞轮转30圈，因为汽油机的飞轮每转2圈，完成4个冲程，并对外做功1次，所以该汽油机在1s完成60个冲程。2汽油机的四个冲程中有两个冲程发生能量转化，一是压缩冲程中将机械能转化为内
12、能，二是做功冲程中将内能转化为机械能，因此使汽车获得动力的是做功冲程。13.在如图所示的四幅图中，甲、乙是两个演示实验示意图；丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的两个冲程示意图.与压缩冲程原理相同的是_图所示的演示实验；汽油机利用内能来做功的冲程是_图.【答案】乙 丁 【解析】甲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.乙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.丙图两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功
13、冲程，做功冲程将内能转化为机械能.丁图两气门都关闭，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.由以上分析不难看出：（1）压缩冲程是机械能转化成内能，与此原理相同的是乙图所示的演示实验；（2）汽油机利用内能来做功的冲程是丙图.14.某家庭每天需要将50kg、20的水加热到40作为生活用热水，在此过程中水的内能增加了_J，水的内能增加是通过 方式实现的。若他们利用煤气灶烧水，需燃烧0.4kg煤气，则该煤气灶烧水的效率为_已知煤气的热值q=4.2107J/kg，水的比热容c=4.2103J/(kg)【答案】 25% 【解析】1由题意知，某家庭每天需要将50kg、20的水
14、加热到40作为生活用热水，在此过程中水的内能增加2 水的内能增加是通过 方式实现的。若他们利用煤气灶烧水，需燃烧0.4kg煤气，则该煤气灶烧水的效率为15.在研究水的升温特性过程中，小芳在烧杯中注入200 g的水，用酒精灯给烧杯加热，在水温由20 上升至100 的过程中，水的内能增加了_J，水吸收的热量_(选填“大于”“小于”或“等于”)酒精燃烧所放出的热量.水的比热容c水4.2103J/(kg)【答案】6.72104 小于 【解析】水吸收多少热量，也就增加多少内能.水吸收的热量：Q吸=cm（t-t0）=4.2103J/（kg）0.2kg（100-20）=6.72104J；由于支架、烧杯等均吸
15、收热量，还有部分热量要散失到空气里，所以真正被水吸收的热量小于酒精燃烧放出的所有热量.16.如图是小明制作的简易“蒸汽船”模型.将盛有一定量水的铜制容器安装在“船体”上，用蜡烛对铜制容器底部加热，一段时间后铜管会向右喷蒸汽，“蒸汽船”就向左行驶.（1）蜡烛对铜制容器底部加热导致容器内水温升高，这是通过_的方式改变水的内能.（2）当管向右喷落汽时“船体”获得喷出的蒸汽对其向左的推力，这说明了_.【答案】热传递 物体间力的作用是相互的 【解析】（1）蜡烛燃烧放出热量被水吸收而增大水的内能是利用热传递的方式改变水内能的；（2）由图可知，水沸腾时产生大量的水蒸气，水蒸气从铜管喷出时给空气一个力，由于物
16、体间力的作用是相互的，空气给水蒸气一个大小相等，方向相反的力推动蒸汽船前行.17.科学家发明了一款单缸六冲程内燃机，它每一个工作循环的前四个冲程与单缸四冲程内燃机相同，在第四冲程结束后，立刻向气缸内喷水，水在高温气缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功，水蒸气温度_（选填“升高”、“降低”或“不变”），其内能_（选填“增大”、“减小”或“不变”），这样燃烧同样多的燃料获得了更多的机械能，提高了热机的_，为进入下一个工作循环，这款内燃机的第六冲程是_冲程.【答案】降低 减小 效率 排气 【解析】物体对外做功，内能减小，内能降低；水在高温气缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功
17、，水蒸气温度降低，内能减小；这样燃烧同样多的燃料获得了更多的机械能，提高了热机的效率；为进入下一个工作循环，这款内燃机的第六冲程是排气冲程.18.如图是一款风光互补路灯的照片，它头顶的风力发电机能将风能转化为电能；其肩上的太阳能电池板能将_能转化为电能.在一定时间内，太阳光照射在该太阳能电池板上的能量为1.68106J，若这些能量全部被水吸收，在1个标准大气压下，能将_kg的水从20加热到沸腾.C水=4.2103/（kg）.【答案】太阳 5 【解析】太阳能电池板将太阳能转化为电能，将比热容公式变形得到，水的质量为19.（1）汽车发动机一般是汽油机，它把燃料燃烧放出的_能转化为机械能，完全燃烧0
18、.1kg的汽油能够获得_J的能量；（汽油的热值为4.6107J/kg）（2）汽车发动机常用循环流动的水来帮助它散热，主要是利用了水的_较大的特点,图中是汽油机工作时的能量流向图，则其热机效率表示为=_。【答案】内能 4.6106 比热容 【解析】(1)1汽车发动机把燃料燃烧放出的内能转化为机械能。2完全燃烧0.1kg的汽油能够获得的能量(2)3因为水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以汽车发动机常用循环流动的水来帮助散热。4由图可知，热机效率是用于做有用功的能量占总能量的比例，即该内燃机的效率是三、简答题20.如图所示，一颗子弹沿水平方向射入悬挂在绳子下
19、端的木块并停留其中，使木块摆动一定的角度，请你分别分次子弹射击木块的过程和木块摆动的过程中，机械能是怎样转移或转化的？【答案】子弹在射入木块时，要克服阻力做功，将一部分机械能转化为内能，故子弹的机械能减小，同时子弹和木块的内能均增大.子弹进入木块后，二者成为一个整体，并以相同的速度摆动一定的角度，此时动能转化为重力势能.【解析】机械能之间可以相互转化，机械能与其它形式的能之间也可以转化.一颗子弹沿水平方向射入悬挂在绳子下端的木块，则子弹会通过撞击对木块做功，转化为内能，进入木块的过程中，也会克服摩擦力做功，转化为内能，故子弹的机械能减小，同时子弹和木块的内能均增大.剩余的机械能使子弹和木块一起
20、向右运动，高度增加，动能转化为重力势能.21.如图是一种设想中的“永动机”，它通过高处的水流冲击叶片，叶片的转动用来对外做功，同时带动抽水器从低处将水抽到高处，从而循环工作.这种“永动机”真的能永动吗？请你用学过的物理知识进行分析说明.【答案】此“永动机”中，高处的水流冲击叶片转动对外做功时，因为摩擦等原因，有部分机械能转化为其他形式的能，从高处流下的水不可能全部被抽回原高度，根本不会“永动下去”。【解析】此“永动机”中，高处的水流冲击叶片转动对外做功时，因为摩擦等原因，有部分机械能转化为其他形式的能，从高处流下的水不可能全部被抽回原高度，根本不会“永动下去”。四、实验题22.如图所示，甲、乙
21、和丙三图中装置完全相同。燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量和初温也相同。(1)比较不同物质吸热升温的特点，应选择_两图进行实验。如果质量和初始温度相同的a、b两种液体，吸热后它们的温度随时间变化的图像如图丁所示，由图可以看出，_液体的温度升高的较慢，_液体的比热容较大；(2)比较不同燃料的热值，应选择_两图进行实验，燃料完全燃烧放出的热量的多少是通过_（选填“温度计的示数”或“加热时间”）来反应的，实验过程中，加热时间相同，若液体中的温度计示数升高多，说明这种燃料的热值_；(3)若想利用上述装置估测燃料的热值，那么还需要补充的仪器是_，利用此实验方法计算出的热值将比真实值偏_；(4)该实验
22、在取燃料和水时都要注意适量，否则不利于得出实验结论。你认为“适量”含义为_。【答案】甲、丙 b b 甲、乙 温度计示数 大 天平 小 所用燃料能足够将所用的水加热到所要求的温度，所用的水的量适合测量温度又不至于升温过快或过慢 【解析】(1)1比较不同物质吸热升温的特点，应控制燃料相同而吸热物质不同，故选用甲丙。23由图丁所示知，加热10分钟，b液体的温度升高得较慢，a、b两种液体吸热相同，质量相同，由Q=cmt可知，b液体的比热容较大。(2)4比较不同燃料的燃烧值，要用不同的燃料，加热质量相同的同一种液体，故应选择甲乙两图进行实验。5液体质量相同，种类相同，燃料完全燃烧放出的热量越多，液体吸热
23、越多，温度的变化越大，故通过液体温度的变化反映燃料完全燃烧放出的热量的多少。6温度计示数变化越大，表明吸收的热量越多，即该物质放出的热量多，热值大。(3)7利用上述装置估测燃料的热值，要控制燃料的质量相等，需要用天平来测量。8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吸小于Q放，依此计算出燃料的热值比真实值要偏小些。(4)9该实验在取燃料和水时都要注意适量，其中“适量”含义是：所用燃料能足够将所用的水加热到所要求的温度，所用的水适合测量温度又不至于升温过慢；所用水不宜过多或过少，过多时，加热时间过长，升温慢；过少升温过快，不易测量温度，都对实验不利。五、计算题23.某物理
24、兴趣小组的同学，用煤炉给10kg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内完全燃烧了0.2kg的煤，水的比热容为4.2103J/（kg），煤的热值约为3107J/kg.求：（1）煤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）煤炉烧水时的热效率.【答案】(1) 6106J；(2) 2.52106J；(3) 42%.【解析】（1）煤完全燃烧产生的热量：Q放=mq=0.2kg3107J/kg=6106J；（2）由图可知，经过6min时间加热后，水温由20达到80，水温升高了：t=60，则水吸收的热量：Q吸=cmt=4.2103J/(kg
25、)10kg60=2.52106J；（3）煤炉烧水时的热效率：=100%=100%=42%.24.某家庭需要将50kg、20的水加热到60作为生活用热水，他们利用煤气灶烧水，需燃烧0.8kg的煤气.已知c水=4.2103J/（kg）,q煤气=4.2107J/kg.求：（1）水吸收的热量Q吸；（2）完全燃烧0.8kg煤气放出的热量Q放；（3）煤气灶烧水的效率.（保留一位小数）【答案】(1) 8.4106J；(2) 3.36107J；(3)25%.【解析】(1)水吸收的热量：Q吸=c水m水（t-t0）=4.2103J/（kg）50kg（60-20）=8.4106J；(2) 0.8kg煤气完全燃烧放出的热量：Q放=m煤气q煤气=0.8kg4.2107J/kg=3.36107J；(3)燃气灶烧水的效率：=25%.答：(1)水吸收的热量是8.4106J；(2)完全燃烧0.8kg煤气放出的热量是3.36107J；(3)煤气灶烧水的效率是25%.
