1、第十四章 内能的利用 章末复习与检测B卷一、单选题1.汽油机在压缩冲程中，汽缸中空气的温度、内能和体积的变化情况是（）A.温度升高，内能增加，体积减小B.温度升高，内能增加，体积增大C.温度降低，内能减少，体积减小D.温度降低，内能减少，体积增大【答案】A【解析】汽油机在压缩冲程中，气缸中空气的温度升高、内能增加和体积变小，故应选A.2.如图所示是李老师自己制作的实验道具.他在塑料瓶的侧壁上钻了一个孔，然后把电火花发生器紧紧塞进孔中.做实验时，他从瓶口洒入煤油并在瓶口盖上一个纸盖，然后按动电火花发生器的按钮，瓶内的煤油燃烧后，会发现纸盖飞了出去.下列关于此次实验的分析正确的是（）A.煤油不完全
2、燃烧时热值变小B.纸盖飞出后，瓶内的能量没有发生变化C.若电火花发生器与塑料瓶之间有很大的空隙，纸盖也一定会飞出去D.纸盖能飞出去是因为煤油燃烧做功所致【答案】D【解析】A、热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料是否充分燃烧无关，故A错误；B、纸盖飞出后瓶内气体的内能减小，温度降低，故B错误；C、若电火花发生器与塑料瓶之间有很大的空隙，燃烧产生的高温气体，从空隙跑出，内能减小，没有足够多的内能转化为机械能，纸盖不会飞出去，故C错误；D、纸盖能飞出去是因为煤油燃烧放出热量，使瓶内气体内能增加，气体膨胀对纸塞做功，纸塞飞出，故D正确.3.关于四冲程汽油机的工作过程有以下几种说法：在
3、做功冲程中，是机械能转化为内能；在做功冲程中，是内能转化为机械能；只有做功冲程是燃气对外做功；汽油机与柴油机点火方式相同.其中说法正确的是（）A.只有 B.只有 C.只有 D.只有【答案】D【解析】四冲程汽油机一个工作循环有四个冲程，分别是吸气、做功、压缩和排气，其中只有做功冲程对外做功，将内能转化为机械能；另外还有压缩冲程有能量转化，将机械能转化为内能.汽油机在吸气冲程中吸入的是汽油和空气的混合物，而柴油机吸入的是空气；汽油机中有火花塞，采用的是点燃式点火；而柴油机是喷油嘴喷出雾状柴油，进行压燃式点火.解：做功冲程中，燃气对活塞做功，燃气的内能转化为活塞的机械能；故错误，正确；在汽油机的四个
4、冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功，故正确；汽油机和柴油机的点火方式不同，汽油机中有火花塞，采用的是点燃式点火；而柴油机是喷油嘴喷出雾状柴油，进行压燃式点火，故错误.4.下列关于能量的转化和守恒的说法正确的是（）A.因为能量是守恒的，所以人类社会不存在能源危机B.人们对太阳能的开发和利用，说明能量可以凭空产生C.酒精燃烧时，将化学能转化为内能，但内能不会自发地转化为酒精的化学能D.高山上滚下的石块越来越快，说明动能转化为重力势能【答案】C【解析】A. 虽然能量是守恒的，但能量的转化具有方向性，且并不是所有的能量都可以使用，所以能源危机依然是存在的，故A错误；B. 太阳能也是由于消耗太阳内部物质
5、产生的，所以不能说明能量可以凭空产生，故B错误；C. 酒精燃烧时温度升高，所以是得到了内能，但内能不会自发的转化为酒精的化学能，故C正确；D. 高山上滚落的石头，高度降低重力势能减小，速度加快，动能增大，所以是重力势能转化为动能.故D错误；故选C.5.一台单缸四冲程汽油机，它的飞轮转速是800r/min，做功冲程中燃气推动活塞一次做功1500J，那么这台汽油机的功率是（）A.10kWB.15kWC.20kWD.1200kW【答案】A【解析】由题意可以知道飞轮转动两转，完成一个工作循环，对外做功一次，那么飞轮转动800转时，做功大小为可得；那么这台汽油机的功率是6.一台效率为40%的柴油机（柴油
6、的热值是4.3107J/kg），当输出3.44107J有用功时，消耗的柴油质量是（）A.0.8kg B.2kg C.0.32kg D.2.8kg【答案】B【解析】根据得： 消耗的柴油质量： 7.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【答案】B【解析】尾气的温度高，说明散失的热量多，柴油机的效
7、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，故应选B选项.8.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20km/h 消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.9107J汽车牵引力做功的功率是30kW 汽车发动机的效率是20%A.只有和B.只有和C.只有和D.只有和【答案】D【解析】汽车行驶速度是：，故错误；消耗的燃油完全燃烧放出的热量是：，故正确；匀
8、速行驶时汽车受到的牵引力与阻力是平衡力，所以汽车牵引力做功的功率是：，故错误；汽车发动机的做的功为：，汽车发动机的效率是：，故正确.9.如图，小华坐在充满空气的房间里，突然这些空气自行聚拢到某一个角落，使人窒息.关于这个情境下列说法合理的是（）A.它违反了能量守恒定律，但可能发生B.它不违反能量守恒定律，但不可能发生C.它违反了能量守恒定律，但不可能发生D.它不违反能量守恒定律，但可能发生【答案】B【解析】能量守恒定律是自然界最普遍的定律之一，故不违反能量守恒，但是空气不可能自发的聚拢在一处.股选B.10.如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量相同，烧杯内的液体质量也相同，下列说
9、法中正确的是（）A.比较不同液体的比热容，可以选择乙、丙两图B.比较不同液体的比热容，可以选择甲、乙两图C.比较不同燃料的热值，可以选择甲、乙两图D.比较不同燃料的热值，可以选择乙、丙两图【答案】C【解析】要比较不同液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量和温度的变化相同，通过比较加热时间，进而判断两种液体比热容的大小关系，应选择甲和丙两图进行实验，故AB错误；为了比较不同燃料的热值要用不同的燃料，应加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小，应选择甲和乙两图进行实验，故C正确，D错误.二、填空题11.某家庭每天需要将50kg、2
10、0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12.汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成的,如图：在此冲程中汽油机实现了_能转化为_能.若飞轮转速是1200r/min,该汽油机每秒钟内
11、完成_个冲程.【答案】内；机械；40【解析】如图，进气门和排气门都是关闭的，活塞下行，可以判断是做功冲程，做功冲程中内能转化为机械能，若飞轮转速是1200r/min=20r/s，表示每秒飞轮转动20圈，要经过40个冲程。13.如图甲所示是一台单缸四冲程汽油机工作状态示意图，由图甲可以看出，此时它所处在_冲程，其能量转化情况与_（选填“乙”或“丙”）图相同；若飞轮转速是1 200 r/min，则汽油机每分钟对外做功_次。【答案】做功乙600【解析】（1）由单缸四冲程汽油机工作状态示意图可以看出，进气门、排气门关闭，活塞向下运动，此时火花塞产生电火花，所以是做功冲程。做功冲程中，内能转化为机械能。
12、因此其能量转化情况与乙图相同；（2）四冲程内燃机飞轮转两周完成一个工作循环，做一次功。飞轮转速是1200r/min，则汽油机每分钟完成600个工作循环，每分钟对外做功600次。14.在四冲程汽油机工作过程中，实现机械能转化为内能的是_冲程，汽油机产生2.3107J的热量需要完全燃烧_kg的汽油（汽油的热值为4.6107J/kg）。多数火箭的发动机选用液态氢作燃料，主要是因为氢具有较大的_。【答案】压缩 0.5 热值 【解析】1在汽油机的压缩冲程中，活塞压缩气体做功，使气体的内能增大、温度升高，该过程中机械能转化为内能；2需要完全燃烧汽油的质量：m=0.5kg；3火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原
13、因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢和其它燃料比较，氢可以释放出更多的热量。15.烧烤的主要原料是木炭，100g的木炭完全燃烧可以放出3.4106J的热量，则木炭的热值为_J/kg；烧烤时，烤肉的内能增加是通过_的方式实现的。木炭用掉一半时，剩余木炭的热值将_（选填“变大”、“变小”或“不变”）。【答案】 3.4107 热传递 不变【解析】（1）由Q=qm可得，木炭的热值q=Qm=3.4106J0.1kg=3.4107J/kg。（2）改变内能的方式有做功和热传递。烧烤时，烤肉的内能增加是通过热传递的方式实现的。（3）热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、是否完全燃烧
14、无关，所以木炭用掉一半时，质量变小，种类不变，剩余木炭的热值将不变。16.2020 年 5 月 5 日，长征五号 B 运载火箭在海南文昌首飞成功，5月 8日，火箭搭载的新一代载人飞船试验船返回舱，在三把巨型降落伞牵制下于东风着陆场区平安着陆。该火箭使用的燃料主要是液态氢，若完全燃烧 0.5kg 的氢燃料，可放出的热量是_J， 若这些热量有 84%被质量为 1.0104kg 的水吸收，水的温度能够上升_。由于与大气剧烈摩擦，返回舱在大气层中降落时会在舱表产生三千多度的高温，如同一个带着长尾的火球，但是舱的内部却是常温，这主要是返回舱表面涂有防热层，表层材料在高温升华时_（选填“吸收”或“放出”）
15、大量热量；降落伞的主要作用是让返回舱在减速落地前，重力势能_（选填增大、减小或不变，下同），动能_。，【答案】7107 1.4 吸收 减小 减小 【解析】10.5kg氢完全燃烧释放出的热量2水吸收的热量由得加热后水上升的温度3 返回舱表面涂有防热层，表层材料在高温升华时吸收大量热量，从而保护了飞船。45 返回舱在减速落地前，速度减小，动能减小，离地面越来越近，重力势能减小。三、简答题17.小明发现学校的老式锅炉烧水时,白天冒出大量的黑烟,夜间烟囱经常冒出“火焰”,且烧水时锅炉周围的温度很高,锅炉的效率很低。(1)请你根据上述现象从热学的角度分析此锅炉效率低的原因,并提出相应的改进措施。(2)试
16、分析在利用内能的过程中,可能会给环境带来哪些影响。【答案】(1)燃料燃烧不充分,烟带走大量的热,锅炉向外散失大量的热,造成了锅炉的效率低。可以通过把燃料打碎,加大送风量使燃料充分燃烧,加大受热面积,减少烟气和锅炉损失的热量。(2)污染环境、污染大气、改变地球的气候,例如,造成二氧化碳含量增加,会导致温室效应;破坏臭氧层;形成酸雨等。【解析】(1)根据现象分析，可以看出燃料燃烧不充分，损耗一部分能量，烟囱经常冒出“火焰”，说明浓烟带走大量的热量。锅炉周围温度很高，说明锅炉向外散热很多。因此锅炉的效率会很低。要向提高锅炉的效率，就要想办法使燃料充分燃烧，减少浓烟带走的热量，减少锅炉向外散热。可以通
17、过把燃料打碎、加大送风量使燃料充分燃烧，加大水的受热面积，减少烟气和锅炉损失的热量。(2)在利用内能时，要燃烧燃料，生成的废气会污染环境、污染大气、改变地球的气候。汽车、工厂在燃烧石油时所排放的废气中，含有大量二氧化硫和氮氧化物，这些物质经过雨滴溶解，就成为带酸性的雨水。酸雨会造成林木枯萎，破坏水质，严重影响生物生存等。四、实验题18.在热学实验中。(1)小明用相同的酒精灯分别给水和煤油加热（如图甲），以探究水和煤油的吸热能力；在两个相同的烧杯中应加入_和质量相同的水和煤油，实验中用相同的酒精灯加热的目的是：使水和煤油在相同时间内_；水和煤油温度随时间变化如图乙所示，根据图乙可判断出a物质是_
18、， b物质吸热能力较_（选填“强”或“弱”）；(2)如图丙所示，为比较酒精和碎纸片的热值，小明用两个相同规格的烧杯装相等质量的水，取质量_（选填“相等”或“不相等”）的酒精和碎纸片，分别放入两个燃烧皿中，分别给烧杯加热，直到酒精和碎纸片完全燃烧，通过比较_ （选填“加热时间”或“升高的温度”）来确定酒精和碎纸片热值的大小；(3)小明再用50 g水和100 g水做实验，以吸收的热量Q为纵坐标，升高的温度t为横坐标，分别画出50 g和100 g水的Qt图像，它们都是过原点的直线，即Qkt，进一步分析发现，这两条直线的k值之比与对应水的_之比相等（选填“密度”、“质量”或“体积”）。【答案】初温 吸
19、热相等 水 弱 相等 升高的温度 质量 【解析】(1)12为了达到实验目的前提条件是：在两个相同的烧杯中应加入初温相同、质量相同的水和煤油，选取相同的酒精灯可以在相同的时间内提供的热量相同，使水和煤油在相同时间内吸收的热量相同。34乙图中，在质量和吸收热量(加热的时间)相同时，b物质升高的温度较多，b物质吸热能力弱，a物质升高的温度较少，a物质吸热能力强，水的吸热能力强，所以a物质是水。(2)5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燃料的质量相同。6将酒精和碎纸片放入两个燃烧皿中，分别给烧杯加热，直到酒精和碎纸片完全燃烧，通过比较升高的温度比较
20、热值的大小，升高的温度比较多，说明该燃料的热值较大。(3)7由Q=cmt可知，在Qkt中k=cm，可以得到50 g水的Qt图像中k1=cm1，100 g水的Qt图像中k2=cm2，由得到所以这两条直线的k值之比与对应水的质量之比相等。19.在“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”实验中，小林选用碎纸片和酒精为燃料进行了实验。(1)小林将天平放在水平桌面上并将游码归零后，若指针静止时位置如图甲所示，则他应将平衡螺母向_端调节；图乙是正确测量所用碎纸片质量时的场景，此时游码所处位置如图丙所示，则他还应称量_g的酒精；(2)本实验中，燃料完全燃烧放出热量的多少是通过_来反映的；(3)小林组装的实
21、验装置如图丁所示，他在器材安装中的一处错误是_；(4)正确组装实验装置后，小林用(1)中所称量的碎纸片和酒精分别进行实验，正确采集的数据如下表所示。根据实验数据，小林却得出了与事实相反的实验结论：质量相同的碎纸片和酒精完全燃烧后，碎纸片放出的热量较多。你认为他在实验中最有可能遗漏的操作是_。温度燃料加热前的水温/燃料燃尽时的水温/水温的变化/酒精206545碎纸片208060【答案】左；6.5；温度计的示数变化；温度计的玻璃泡接触到了容器底；控制被加热水的质量相等 【解析】(1)1把天平放在水平桌面上，将游码调到标尺左端的零刻线处；此时指针偏向右侧，说明天平的左侧上翘，平衡螺母应向左移动。2如
22、图乙和丙所示，碎纸片的质量m5g1.5g6.5g为了比较热值大小，要用相同质量的不同的燃料，所以则他还应称量6.5g的酒精。(2) 3为了比较热值大小，要用相同质量的不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数变化得出吸热多少，进而判断热值大小。(3)4由图丁知，实验中温度计的玻璃泡接触到了容器底。(4)5实验中要用相同质量的不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，而小林却得出了与事实相反的实验结论：质量相同的碎纸片和酒精完全燃烧后，碎纸片放出的热量较多，可能是没有控制被加热水的质量相等。五、计算题20.为减少有害气体排放，LNG（液化天然气）新能源公交车已经投入运营，
23、天然气汽车和汽油车相比较，尾气中的有害气体排放明显减少，无粉尘排放，因此天然气被称为绿色能源。根据下表提供的信息，通过计算说明：热机效率热值价格天然气发动机240%q22.3107 J/m34.5元/m3汽油发动机125%q14.6107 J/kg9.0元/kg(1)天然气发动机燃烧1 m3天然气所做的有用功是多少？(2)做同样多的有用功，汽油发动机需要燃烧多少千克汽油？(3)若某天然气公交汽车每天消耗100 m3的天然气，与用汽油相比，它每天节约的运行成本是多少？【答案】(1)9.2106J；(2)0.8kg；(3)270【解析】(1)燃烧1 m3天然气所释放的热量为：其所做的有用功为：(2
24、)做同样多的有用功，汽油发动机需要释放的热量为：则需要燃烧汽油的质量为：(3)公交车消耗100 m3天然气时，对应需要消耗的汽油为80 kg，则其节约的成本为：21.一款无人驾驶汽车在测试时以72km/h的速度，在平直的公路上匀速行驶了4.5km，消耗汽油1kg，汽油机的效率为30%，废气带走的能量占汽油完全燃烧放出的热量的42%，那么，在这段行驶过程中，(J/kg )求：(1)在1标准大气压下，假如这些废气带走的能量全部被质量50kg、温度为20的水吸收，水温能升高到多少摄氏度?(2)汽车在上述路段行驶时，发动机的输出功率为多少kW?【答案】(1)100；(2) 60kW【解析】(1) 1k
25、g汽油完全燃烧放出的热量水吸收的热量为水升高的温度1标准大气压下水的沸点是100，故温度为20的水吸收这些热量后，水温能升高到100C。(2)汽油机的效率为30%，则汽油机对汽车做的有用功J汽车在平直的公路上匀速行驶时间则汽车发动机的输出功率为答：(1)在1标准大气压下，假如这些废气带走的能量全部被质量50kg、温度为20的水吸收，水温能升高到100；(2)汽车在上述路段行驶时，发动机的输出功率为60kW。22.小明和爸爸去商场选热水器，营业员向他们推荐了一款使用天然气的燃气热水器，重点强调了这款热水器的“热水产率12L/min”，爸爸将此款热水器买回家后，小明从网上查到“热水产率12L/mi
26、n”的意思是：每分钟进水12L，并可使水的温度升高25，求：(1)热水器正常工作1min时水所吸收热量是多少？水的比热容为4.2103(2)小明学完物理知识后还想知道这款热水器的热效率，于是他首先记录了家中燃气表的数值是123.770m3使用热水器2min后燃气表的数值为123.830m3，那么热水器的效率为多少？（天然气的热值为8107J/m3）【答案】(1) 1.26106J；(2) 52.5%【解析】(1)由题知，1min进水12L，并使水温升高25，由可得，1min进水质量水所吸收的热量热水器正常工作1min时水所吸收热量是1.26106J。(2)使用热水器2min消耗的天然气所以该热水器1min消耗的天然气是0.030m3，0.030m3天然气完全燃烧放出的热量热水器的效率热水器的效率52.5%。答：(1)热水器正常工作1min时水所吸收热量是1.26106J。(2)热水器的效率为52.5%。
