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人教版初中物理同步 章节检测 第14章 内能的利用（提分小卷）（教师版含解析）
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第十四章 内能的利用提分卷(考试时间：60分钟 试卷满分：100分)一、选择题：本题共16个小题，每小题2分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1．“可燃冰”作为新型能源，有巨大的开发潜力。同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，这表示“可燃冰”的( )A．热量很大 B．温度很高 C．热值很大 D．比热容很大解：同等条件下，“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”的热值大于煤气的热值，即“可燃冰”的热值很大。答案：C。2．如图所示，将铁丝快速弯折十余次，弯折处温度升高，该过程与四冲程汽油机哪一个冲程能量转化相同？( )A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程解：将铁丝快速弯折十余次，对铁丝做功，铁丝的内能增加，温度升高，此过程中机械能转化为内能；汽油机的压缩冲程是机械能转化为内能的冲程，与上述能量转化相同。答案：B。3．下列关于热值和热机效率的说法，正确的是( )A．使燃料燃烧更充分，可以增大热值 B．使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率 C．柴油机的热机效率通常为100% D．燃料燃烧释放的热量越大，热值越大解：AD、热值是燃料的特性，只与燃料的种类有关，与燃烧是否充分、释放热量多少无关，故AD错误；B、使燃料燃烧更充分，可以增大有效利用的能量，可以提高热机的效率，故B正确；C、热机在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，机械效率不可能达到100%，故C错误。答案：B。4．有人设想的“永动机”如图所示。下列对该装置开始转动后的分析正确的是( )A．装置所具有的机械能始终不变 B．如果没有能量补充，装置最终会停下来 C．根据能量守恒定律，装置可以一直转动下去 D．装置中小球的动能和重力势能不会相互转化解：A、装置在工作的过程中，由于存在摩擦，克服摩擦做功，机械能转化为内能，所以机械能会变小，故A错误；BC、如果没有能量补充，机械能会逐渐变小，装置最终会停下来，故B正确，C错误；D、装置在运动的过程中，小球的高度会发生变化，重力势能发生改变，速度发生变化，动能发生改变，有重力势能和动能的转化，故D错误。答案：B。5．关于热现象，下列说法正确的是( )A．燃料不完全燃烧时，热值变小 B．物体的温度不变，它的内能可能增加 C．物质的比热容与物体吸收或放出的热量有关 D．在热传递过程中，热量从内能多的物体传递到内能少的物体解：A、燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧情况无关，故A错误；B、冰水混合物吸热时，是晶体的熔化过程，此时吸收热量，温度保持不变，但内能增大，故B正确；C、某种物质温度升高时吸收的热量与质量和升高的温度的乘积之比，叫这种物质的比热容。比热容是物质本身的一种物理属性，决定于物质的种类和状态，与吸收热量的多少、升高温度的多少、质量的多少没有关系，故C错误；D、发生热传递的条件是：有温度差，所以热量总是从温度高的物体向温度低的物体传递，可能从内能大的物体向内能小的物体传递，也可能从内能小的物体向内能大的物体传递，还可能是内能相同的两个物体间进行传递，故D错误。答案：B。6．在如图所示的“汽油机模型”实验中，将少量的汽油喷入筒内，用软木塞塞住筒口，摇动起电机，观察到放电针放电，汽油燃烧，软木塞被高温高压的气体冲出。该实验可模拟四冲程汽油机工作时的( )A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程解：当放电针放电时，汽油燃烧，圆筒内气体的内能增加，气体对软木塞做功，软木塞被高温高压的气体冲出，而汽油机的做功冲程对外做功，因此该实验可模拟四冲程汽油机工作时的做功冲程。答案：C。7．电动机已广泛应用到现代化生活了，如电动汽车、电动摩托车、电风扇、电动耕田机等，对其工作过程中能量转换表述正确的是( )A．电能转化成机械能 B．机械能转化成电能 C．太阳能转化成机械能 D．内能转化成机械能解：电动机工作过程中，消耗了电能，将其转化为机械能，电动汽车、电动摩托车、电风扇、电动耕田机都应用了电动机，故A正确。答案：A。8．某汽油机的四个冲程如图所示。在该汽油机的一个工作循环中，压缩冲程结束后，下一个冲程是( )A． B． C． D．解：汽油机四个冲程是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，在该汽油机的一个工作循环中，压缩冲程结束后，下一个冲程是做功冲程，由图可知，C图中两个气门都关闭，火花塞点火，此时活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能，故C正确；答案：C。9．一种用于轻型低速飞机的活塞式航空发动机，它有多个气缸，气缸工作时经历进气、压缩、膨胀、排气四个过程，在这四个过程中，能为飞机提供动力的是( )A．进气 B．压缩 C．膨胀 D．排气解：内燃机工作时，提供动力的冲程是做功冲程，即气缸工作时经历进气、压缩、膨胀、排气四个过程中的膨胀过程，能为飞机提供动力。答案：C。10．如图是某内燃机工作时的能量流向图，该内燃机的热机效率是( )A．25% B．35% C．40% D．75%解：因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，所以，由内燃机的能量流向图可得，内燃机的热机效率：η＝1﹣25%﹣40%＝35%。答案：B。11．关于能量守恒定律的下列说法中，正确的是( )A．能量既可以凭空消失 B．能量也可以凭空产生 C．热机的工作过程不遵循能量守恒定律 D．能量转化和转移过程中，能量的总量保持不变解：AB、能量既不能凭空产生，也不会凭空消失，故AB错误；C、能量守恒定律适用于自然界中任何形式能的相互转化，热机的工作过程也遵循能量守恒定律，故C错误；D、一个物体能量增加，必然伴随着别的物体能量减少，在能量转移和转化的过程中能量的总量是保持不变的，故D正确。答案：D。12．世界上还有许多欠发达地区至今用不上电。美国哈弗大学的学生设计制作了一种发电足球，球在被踢的过程中，其内部装置能够发电，并将产生的电能储存在蓄电池中，用来点亮LED灯，该过程中的能量转化形式是( )A．动能→电能→化学能→光能 B．电能→动能→化学能→光能 C．动能→电能→光能→化学能 D．电能→动能→光能→化学能解：球在被踢的过程中，其内部的小发电机工作，是将动能转化为电能；然后再将电能转化为化学能储存在蓄电池中；LED灯发光时，将化学能转化为光能；故A正确，BCD错误。答案：A。13．古语道：“人要实，火要虚”。此话的意思是说做人要脚踏实地，才能事业有成：可燃物要架空一些，才能燃烧更旺。“火要虚”的目的是( )A．增大可燃物物的热值 B．降低可燃物的着火点 C．能使可燃物完全燃烧 D．提高了可燃物的利用率解：可燃物要架空一些，才能燃烧更旺。“火要虚”的目的是增大了可燃物与空气的接触面积，燃烧更旺，提高了可燃物的利用率，故D正确，ABC错误。答案：D。14．如图是四冲程汽油机工作状态示意图，下列说法正确的是( )A．该图表示的是压缩冲程 B．该冲程是内能转化为机械能的过程 C．该冲程中汽缸内气体分子运动剧烈程度减弱 D．该冲程中主要是通过热传递的方式改变汽缸内物质的内能解：A、两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程；故A正确；B、压缩冲程中压缩气体做功，温度升高，内能增加，机械能转化为内能，故B错误；C、分子热运动的快慢与温度有关，温度升高，分子热运动变剧烈，故C错误；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错误；答案：A。15．太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一，关于太阳能的利用，下列说法正确的是( )A．图甲中，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能 B．图乙中，太阳能热水器通过做功方式将太阳能转化为水的内能 C．图丙中，太阳能交通信号灯将太阳能直接转化为信号灯的光能 D．图丁中，首架环球航行的太阳能飞机将太阳能直接转化为飞机的机械能解：A、绿色植物的光合作用是将光能转化为化学能，储存在植物体内，故A正确；B、太阳能热水器内的水从太阳吸收热量，内能增加、温度升高，是通过热传递的方式增加水的内能，故B错误；C、太阳能信号灯先将太阳能先转化为电能，再转化为光能，故C错误；D、太阳能飞机是先将太阳能转化为电能，再转化为机械能，故D错误。答案：A。16．各种形式的能量都不是孤立的，它们可以在一定条件下发生转化，且能量的转化是有方向的，下面几幅图按能量转化的顺序，排列正确的是( )A．①②③④ B．②③④① C．②①③④ D．①③④②解：各种形式的能量都不是孤立的，它们可以在一定条件下发生转化，且能量的转化是有方向的，地球上所有能量直接或间接来自于太阳能，所以下列能量的转化顺序为：太阳﹣﹣树林﹣﹣燃煤电厂﹣﹣空调。答案：C。二、填空题(每空1分，共18分)17．大量的研究表明，自然界的能量是守恒的，科学家们将研究的结果概括为能量守恒定律(law of conservation of energy)，即：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式 转化 为其他形式，或者从一个物体 转移 到其他 物体，而能的总量保持不变。解：能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体上，在转移和转化过程中，能的总量保持不变。答案：转化；转移。18．2021年6月17日，我国运载火箭将“神舟十二号”载人飞船准确送入预定轨道。以火箭为参照物，该飞船是 静止 的；火箭工作时将 内 能转化为机械能；火箭 属于 热机(选填“属于”或“不属于”)。解：以火箭为参照物，该飞船与火箭之间没有位置的变化，是静止的；火箭加速升空过程中，燃料燃烧释放的内能转化为机械能；火箭喷气式发动机靠燃烧燃料获得内能，将燃料燃烧的内能转化为火箭运动的机械能，属于热机。答案：静止；内；属于。19．食物也是一种“燃料”，营养成分在人体细胞里与氧结合，提供细胞组织所需的能量，这个过程中化学能转化为 内 能，因此人的体温能保持在37℃左右。一盒标有“能量328kJ/100mL”的牛奶，其中“能量”的含义跟 热值 (填“内能”、“热量”或“热值”)相似。解：(1)食物提供人体细胞组织所需的能量时发生的是化学变化，消耗了化学能，得到内能，使人体保持恒温。(2)一盒标有“能量：328kJ/100mL”，表示完全吸收100mL该种牛奶可以获得328kJ的热量，所以其中“能量”的含义与热值相似。答案：内；热值。20．如图所示是栗子在微波炉中加热时爆炸后的状态，因为板栗的外壳延展性不够好，板栗在受热时，能增大，温度升高，里面膨胀，散热的空间不够， 内 能转化为 机械能 ，导致爆炸。解：用微波炉加热板栗炸裂时，是外壳里面的板栗受热膨胀做功，内能转化为机械能。答案：内；机械能。21．图中是某四冲程内燃机工作循环中的 做功 冲程，若此内燃机1秒内对外做功20次，则飞轮转速是 2400 r/min。解：从图中可以看出，气门都关闭、火花塞点火和活塞向下移动的特点，可以判断这个冲程是做功冲程；因为一个工作循环飞轮转2圈，完成4个冲程，做功1次；1秒内对外做功20次，飞轮转40r，1min飞轮转动的圈数为60×40r＝2400r。答案：做功；2400。22．一个成年人参加一次长跑，身体消耗的能量为6.6×106J，这些能量相当于完全燃烧0.55kg的干木柴才能得到，则干木柴的热值为 1.2×107 J/kg，干木柴用掉一半后，剩余干木柴的热值将 不变 (选填“变大”、“变小”或“不变”)解：(1)由Q放＝mq可得，干木柴的热值：q＝＝＝1.2×107J/kg；(2)热值是燃料的特性，其大小与燃料的质量无关，用掉一半后，干木柴的热值仍为1.2×107J/kg。答案：1.2×107；不变。23．如图所示，将活塞迅速下压，玻璃筒底的棉花被点燃。此过程是通过 做功 的方式增加了筒内空气的内能，能量转化方式与汽油机的 压缩 冲程相同。某汽油机在一次工作中消耗了2kg汽油，对外做功为2.3×107J，则汽油机的效率是 25% (汽油热值为4.6×107J/kg)。解：(1)在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小撮干燥的棉絮，用力将活塞迅速向下压，棉絮燃烧起来；说明将活塞迅速下压，活塞对桶内空气做功，使筒内空气的内能增加，温度升高；压缩过程中，活塞的机械能转化为空气的内能，故该过程中，与内燃机的压缩冲程相同；(2)汽油完全燃烧放出的热量：Q放＝mq＝2kg×4.6×107J/kg＝9.2×107J；汽油机的效率η＝×100%＝×100%＝25%。答案：做功；压缩；25%。24．在如图所示的四幅图中，甲、乙两个演示示意图：丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的两个冲程示意图。与热机工作原理相同的是 乙 图所示的演示实验：汽油机利用内能来做功的冲程是 丙 图。解：(1)甲图，用力将活塞压下，活塞对瓶内空气做功，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；这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，使试管中水的内能增大，水蒸气体积膨胀，对外做功，使塞子飞出去，内能转化为塞子的机械能；热机就是把内能转化为机械能的机器，故与热机工作原理相同的是乙图所示的演示实验。(2)丙图，两气门都关闭，火花塞点火，高温高压的燃气推动活塞下行，利用内能来对外做功，是做功冲程；丁图，两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是汽油机的压缩冲程。答案：乙；丙。三、实验探究题(每空2分，共28分)25．热机发明后，一直在持续的改进和发展中。材料一：1769年，法国人居纽制造出蒸汽机推动的三轮汽车(图甲)，传统蒸汽机的燃料在气缸外部燃烧(图乙)，热效率为5%～8%之间。材料二：1862年，法国人德罗夏提出内燃机(内燃指燃料在气缸内燃烧)的四冲程循环理论：①气缸的向外运动造成的真空将混合气体燃料吸入气缸；②通过气缸的向内运动对进入气缸里的燃料进行压缩；③高压燃烧气体产生巨大爆发力；④将已经燃烧的废气从气缸中排出。材料三：1876年，德国人奥托制造出以四冲程为依据的煤气内燃机，利用飞轮的惯性使四冲程自动实现循环往复，内燃机的效率达到14%。(1)四冲程循环理论提及的“巨大爆发力”由图中的 C 冲程实现。(2)德罗夏提到的内燃方式是基于 燃料在气缸内燃烧，热量损失少，热效率高 的猜想；(3)老师在重复演示“做功改变内能”实验(图丙)之间，需在拔出活塞后将厚玻璃筒甩几下，其目的与内燃机的 排气 (选填“吸气”“压缩”“做功”或“排气”)冲程的原理相似。解：(1)在四冲程内燃机中，提供动力的是做功冲程；由图可知，A中进气门打开，活塞下行，为吸气冲程；B中两个气门关闭，活塞上行，为压缩冲程；C中两个气门关闭，活塞下行，为做功冲程；D中排气门打开，活塞上行，为排气冲程；故“巨大爆发力”由C冲程实现；(2)德罗夏提到的内燃方式是基于燃料在气缸内燃烧，热量损失少，热效率高的猜想；(3)老师需在拔出活塞后将厚玻璃筒甩几下，其目的是排出里面的废气，相当于内燃机的排气冲程。答案：(1)C；(2)燃料在气缸内燃烧，热量损失少，热效率高；(3)排气。26．世界上很多发明都是受到生活现象的启发而萌生的。比如蒸汽机和汽油机都是热机，它们工作时，能的转化过程是 内能转化为机械能 ，喜欢探究的小明同学做了如图甲、乙所示的实验，其中 乙 (选填“甲”或“乙”)图可以反映汽油机的工作原理。如图丙所示，来回摩擦绳甲乙使金属筒的温度升高，这是通过 做功 的方式改变了金属筒的内能；当筒内的酒精蒸气将软木塞弹开后，周围的人能闻到酒精的气味，这个扩散现象说明了 分子在不停地做无规则运动 。解：(1)蒸汽机和汽油机都属于热机，工作时将内能转化为机械能；(2)由图甲可知，燃料燃烧，将燃料的化学能转化为水和水蒸气的内能，从玻璃管口喷出的水蒸气驱动叶轮转动，水蒸气会对叶轮做功，将水蒸气的内能转化为叶轮的机械能；此过程与蒸汽机的工作过程相似，反映了蒸汽机的工作原理。在图乙中，火焰使上方空气温度升高、上升，热空气带动叶轮转动，内能转化为机械能，与汽油机的工作原理相同。图中的工作过程是内能转化为机械能，是汽油机的做功冲程。(3)来回拉绕在金属筒上的绳子，绳子对筒做功时，机械能转化为筒的内能，筒的温度升高，筒内酒精蒸气的温度也会升高，内能增加；当酒精蒸气的内能足够大时会将塞子喷出，酒精蒸气的内能转化为塞子的机械能，周围的人也能闻到酒精味，说明了分子在不停地做无规则运动，属于扩散现象。答案：内能转化为机械能；乙；做功；分子在不停地做无规则运动。27．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同．燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量、初始温度都相同，当燃料燃烧完时(烧杯内的液体均未沸腾)，立即读取相应温度计的读数，分别为T甲、T乙和T丙，且有T甲＞T乙＞T丙．(1)比较不同物质的比热容，应选择 甲丙 两图进行实验，液体a的比热容ca与液体b的比热容cb相比，有ca ＜ cb(选填“＞”、“＝”或“＜”)；(2)比较不同物质的热值，应选择 甲乙 两图进行实验，燃料1的热值q1与燃料2的热值q2相比，有q1 ＞ q2(选填“＞”、“＝”或“＜”)；(3)若在燃料燃烧完前，甲图中的液体a已处于沸腾状态，且燃料燃烧完时温度计读数仍然为T甲＞T乙＞T丙，液体b没有沸腾，则ca ＜ cb(选填“＞”、“＝”、“＜”或“无法判断”)；(4)在甲装置中，若燃料为酒精，烧杯内的液体是质量为200克的水，点燃燃料直至燃烧完，温度计的示数由20℃上升到70℃，再结合“10g”燃料这一数据，计算出燃料的热值，通过实验算出的热值与实际相比 偏小 (填“偏大”或“偏小”)，理由是 存在热量损失 。解：(1)为了比较两种液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量相同，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，应选择甲丙两图进行实验；甲、丙所示实验中所用燃料种类与质量相同，相同时间内燃料燃烧释放的热量相等，烧杯中的液体吸收的热量相等，则Qa＝Qb，又知甲、丙两实验烧杯中液体的初温相等，末温T甲＞T丙，则△t甲＞△t丙，即△ta＞△tb，由Q＝cm△t可知，c＝，所以ca＜cb。(2)为了比较热值大小，要用不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小，应选择甲乙两图进行实验；由题意在，甲、乙两实验烧杯中液体的初温相等，末温T甲＞T乙，则△t甲＞△t乙，由图甲、乙所示实验可知，两烧杯中的液体种类即比热容c、质量m都相等，由热量公式Q＝cm△t可知，Q甲＞Q乙，燃料燃烧释放的热量被烧杯中的液体吸收，则燃料释放的热量Q1＞Q2，由于甲乙两实验所使用的燃料质量m相同而种类不同，由Q＝mq可知，q1＞q2。(3)由题意知，在燃料燃烧完前，甲图中的液体a已处于沸腾状态，且燃料燃烧完时温度计读数为：T甲＞T乙＞T丙，液体b没有沸腾，甲、丙所示实验所用燃料相同，则吸收相等的热量时，a液体升高的温度大于b液体升高的温度，a、b两液体质量相同，由热量公式Q＝cm△t可知，甲液体a的比热容小于液体b的比热容。(4)因为存在热散失，燃料燃烧放出的热量没有全部被水吸收，所以测得的热值会偏小。答案：(1)甲丙；＜；(2)甲乙；＞；(3)＜；(4)偏小；存在热量损失。四、计算题(28题10分，29题12分，共22分)28．菜油是人们烹饪时常用的材料，最适宜的烹饪温度在150℃到180℃之间。某酒店厨师在炸制酥肉时，将2kg的菜油从20℃加热到170℃(未沸腾)，求：(1)菜油吸收的热量[取c菜油＝2.0×103J/(kg•℃)]；(2)如果这些热量由天然气燃烧来提供，则需要完全燃烧多少m3的天然气(假设天然气完全燃烧释放的热量全部被菜油吸收，天然气的热值为4.0×107J/m3)。解：(1)菜油吸收的热量为：Q吸＝c菜油m△t＝2.0×103 J/(kg•℃)×2kg×(170℃﹣20℃)＝6×105J；(2)因为天然气完全燃烧释放的热量全部被菜油吸收，则：Q吸＝Q放＝qV，天然气的体积为：V＝＝＝0.015m3。答：(1)菜油吸收的热量为6×105J；(2)这些热量用天然气来提供，需要完全燃烧0.015m3的天然气。29．中国首次火星探索任务“天问一号”探测器的成功发射，是我国综合国力和创新能力提升的重要标志。如图所示是某火箭发射时的场景，目前运载火箭一般使用液态氢作为燃料、液态氧作为助燃剂。火箭燃料的发展如表1所示，表2是一些燃料的热值。表1表2(1)使用氢作为燃料的主要优点是： 热值大 和 无污染 。(2)某火箭发射时携带了3×104kg液态氢燃料，这些燃料完全燃烧最多能将多少千克初温为20℃的水加热至沸腾？[c水＝4.2×103J/(kg•℃)，当地大气压为1标准大气压](3)氢能源车的发动机工作时将液态氢转化为氢气在气缸中燃烧。某次测试中，一辆氢能源车以70kW的功率匀速行驶0.5h，消耗了2kg燃料，求该发动机的效率。解：(1)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，可以释放出更多的热量，另外氢气燃烧的生成物是水，不会造成污染；(2)3×104kg液态氢完全燃烧释放的热量：Q＝mq＝3×104kg×1.4×108J/kg＝4.2×1012J，一标准大气压下水的沸点为100℃，水的质量为：m′＝＝＝1.25×107kg；(3)氢能源车所做的功为：W＝Pt＝70000W×0.5×3600s＝1.26×108J，2kg燃料完全燃烧释放的热量：Q′＝m″q＝2kg×1.4×108J/kg＝2.8×108J，该发动机的效率为：η＝100%＝100%＝45%。答：(1)热值大；无污染；(2)这些燃料完全燃烧最多能将1.25×107kg初温为20℃的水加热至沸腾；(3)该发动机的效率为45%。 第1代第2代第3代第4代燃料氧气和汽油混合偏二甲肼煤油液态氢氧化剂四氧化二氮液态氧液态氧燃料热值燃料热值汽油4.6×107J/kg煤油4.6×107J/kg柴油4.3×107J/kg氢1.4×108J/kg
第十四章 内能的利用提分卷(考试时间：60分钟 试卷满分：100分)一、选择题：本题共16个小题，每小题2分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1．“可燃冰”作为新型能源，有巨大的开发潜力。同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，这表示“可燃冰”的( )A．热量很大 B．温度很高 C．热值很大 D．比热容很大解：同等条件下，“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”的热值大于煤气的热值，即“可燃冰”的热值很大。答案：C。2．如图所示，将铁丝快速弯折十余次，弯折处温度升高，该过程与四冲程汽油机哪一个冲程能量转化相同？( )A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程解：将铁丝快速弯折十余次，对铁丝做功，铁丝的内能增加，温度升高，此过程中机械能转化为内能；汽油机的压缩冲程是机械能转化为内能的冲程，与上述能量转化相同。答案：B。3．下列关于热值和热机效率的说法，正确的是( )A．使燃料燃烧更充分，可以增大热值 B．使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率 C．柴油机的热机效率通常为100% D．燃料燃烧释放的热量越大，热值越大解：AD、热值是燃料的特性，只与燃料的种类有关，与燃烧是否充分、释放热量多少无关，故AD错误；B、使燃料燃烧更充分，可以增大有效利用的能量，可以提高热机的效率，故B正确；C、热机在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，机械效率不可能达到100%，故C错误。答案：B。4．有人设想的“永动机”如图所示。下列对该装置开始转动后的分析正确的是( )A．装置所具有的机械能始终不变 B．如果没有能量补充，装置最终会停下来 C．根据能量守恒定律，装置可以一直转动下去 D．装置中小球的动能和重力势能不会相互转化解：A、装置在工作的过程中，由于存在摩擦，克服摩擦做功，机械能转化为内能，所以机械能会变小，故A错误；BC、如果没有能量补充，机械能会逐渐变小，装置最终会停下来，故B正确，C错误；D、装置在运动的过程中，小球的高度会发生变化，重力势能发生改变，速度发生变化，动能发生改变，有重力势能和动能的转化，故D错误。答案：B。5．关于热现象，下列说法正确的是( )A．燃料不完全燃烧时，热值变小 B．物体的温度不变，它的内能可能增加 C．物质的比热容与物体吸收或放出的热量有关 D．在热传递过程中，热量从内能多的物体传递到内能少的物体解：A、燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧情况无关，故A错误；B、冰水混合物吸热时，是晶体的熔化过程，此时吸收热量，温度保持不变，但内能增大，故B正确；C、某种物质温度升高时吸收的热量与质量和升高的温度的乘积之比，叫这种物质的比热容。比热容是物质本身的一种物理属性，决定于物质的种类和状态，与吸收热量的多少、升高温度的多少、质量的多少没有关系，故C错误；D、发生热传递的条件是：有温度差，所以热量总是从温度高的物体向温度低的物体传递，可能从内能大的物体向内能小的物体传递，也可能从内能小的物体向内能大的物体传递，还可能是内能相同的两个物体间进行传递，故D错误。答案：B。6．在如图所示的“汽油机模型”实验中，将少量的汽油喷入筒内，用软木塞塞住筒口，摇动起电机，观察到放电针放电，汽油燃烧，软木塞被高温高压的气体冲出。该实验可模拟四冲程汽油机工作时的( )A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程解：当放电针放电时，汽油燃烧，圆筒内气体的内能增加，气体对软木塞做功，软木塞被高温高压的气体冲出，而汽油机的做功冲程对外做功，因此该实验可模拟四冲程汽油机工作时的做功冲程。答案：C。7．电动机已广泛应用到现代化生活了，如电动汽车、电动摩托车、电风扇、电动耕田机等，对其工作过程中能量转换表述正确的是( )A．电能转化成机械能 B．机械能转化成电能 C．太阳能转化成机械能 D．内能转化成机械能解：电动机工作过程中，消耗了电能，将其转化为机械能，电动汽车、电动摩托车、电风扇、电动耕田机都应用了电动机，故A正确。答案：A。8．某汽油机的四个冲程如图所示。在该汽油机的一个工作循环中，压缩冲程结束后，下一个冲程是( )A． B． C． D．解：汽油机四个冲程是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，在该汽油机的一个工作循环中，压缩冲程结束后，下一个冲程是做功冲程，由图可知，C图中两个气门都关闭，火花塞点火，此时活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能，故C正确；答案：C。9．一种用于轻型低速飞机的活塞式航空发动机，它有多个气缸，气缸工作时经历进气、压缩、膨胀、排气四个过程，在这四个过程中，能为飞机提供动力的是( )A．进气 B．压缩 C．膨胀 D．排气解：内燃机工作时，提供动力的冲程是做功冲程，即气缸工作时经历进气、压缩、膨胀、排气四个过程中的膨胀过程，能为飞机提供动力。答案：C。10．如图是某内燃机工作时的能量流向图，该内燃机的热机效率是( )A．25% B．35% C．40% D．75%解：因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，所以，由内燃机的能量流向图可得，内燃机的热机效率：η＝1﹣25%﹣40%＝35%。答案：B。11．关于能量守恒定律的下列说法中，正确的是( )A．能量既可以凭空消失 B．能量也可以凭空产生 C．热机的工作过程不遵循能量守恒定律 D．能量转化和转移过程中，能量的总量保持不变解：AB、能量既不能凭空产生，也不会凭空消失，故AB错误；C、能量守恒定律适用于自然界中任何形式能的相互转化，热机的工作过程也遵循能量守恒定律，故C错误；D、一个物体能量增加，必然伴随着别的物体能量减少，在能量转移和转化的过程中能量的总量是保持不变的，故D正确。答案：D。12．世界上还有许多欠发达地区至今用不上电。美国哈弗大学的学生设计制作了一种发电足球，球在被踢的过程中，其内部装置能够发电，并将产生的电能储存在蓄电池中，用来点亮LED灯，该过程中的能量转化形式是( )A．动能→电能→化学能→光能 B．电能→动能→化学能→光能 C．动能→电能→光能→化学能 D．电能→动能→光能→化学能解：球在被踢的过程中，其内部的小发电机工作，是将动能转化为电能；然后再将电能转化为化学能储存在蓄电池中；LED灯发光时，将化学能转化为光能；故A正确，BCD错误。答案：A。13．古语道：“人要实，火要虚”。此话的意思是说做人要脚踏实地，才能事业有成：可燃物要架空一些，才能燃烧更旺。“火要虚”的目的是( )A．增大可燃物物的热值 B．降低可燃物的着火点 C．能使可燃物完全燃烧 D．提高了可燃物的利用率解：可燃物要架空一些，才能燃烧更旺。“火要虚”的目的是增大了可燃物与空气的接触面积，燃烧更旺，提高了可燃物的利用率，故D正确，ABC错误。答案：D。14．如图是四冲程汽油机工作状态示意图，下列说法正确的是( )A．该图表示的是压缩冲程 B．该冲程是内能转化为机械能的过程 C．该冲程中汽缸内气体分子运动剧烈程度减弱 D．该冲程中主要是通过热传递的方式改变汽缸内物质的内能解：A、两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程；故A正确；B、压缩冲程中压缩气体做功，温度升高，内能增加，机械能转化为内能，故B错误；C、分子热运动的快慢与温度有关，温度升高，分子热运动变剧烈，故C错误；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错误；答案：A。15．太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一，关于太阳能的利用，下列说法正确的是( )A．图甲中，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能 B．图乙中，太阳能热水器通过做功方式将太阳能转化为水的内能 C．图丙中，太阳能交通信号灯将太阳能直接转化为信号灯的光能 D．图丁中，首架环球航行的太阳能飞机将太阳能直接转化为飞机的机械能解：A、绿色植物的光合作用是将光能转化为化学能，储存在植物体内，故A正确；B、太阳能热水器内的水从太阳吸收热量，内能增加、温度升高，是通过热传递的方式增加水的内能，故B错误；C、太阳能信号灯先将太阳能先转化为电能，再转化为光能，故C错误；D、太阳能飞机是先将太阳能转化为电能，再转化为机械能，故D错误。答案：A。16．各种形式的能量都不是孤立的，它们可以在一定条件下发生转化，且能量的转化是有方向的，下面几幅图按能量转化的顺序，排列正确的是( )A．①②③④ B．②③④① C．②①③④ D．①③④②解：各种形式的能量都不是孤立的，它们可以在一定条件下发生转化，且能量的转化是有方向的，地球上所有能量直接或间接来自于太阳能，所以下列能量的转化顺序为：太阳﹣﹣树林﹣﹣燃煤电厂﹣﹣空调。答案：C。二、填空题(每空1分，共18分)17．大量的研究表明，自然界的能量是守恒的，科学家们将研究的结果概括为能量守恒定律(law of conservation of energy)，即：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式 转化 为其他形式，或者从一个物体 转移 到其他 物体，而能的总量保持不变。解：能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体上，在转移和转化过程中，能的总量保持不变。答案：转化；转移。18．2021年6月17日，我国运载火箭将“神舟十二号”载人飞船准确送入预定轨道。以火箭为参照物，该飞船是 静止 的；火箭工作时将 内 能转化为机械能；火箭 属于 热机(选填“属于”或“不属于”)。解：以火箭为参照物，该飞船与火箭之间没有位置的变化，是静止的；火箭加速升空过程中，燃料燃烧释放的内能转化为机械能；火箭喷气式发动机靠燃烧燃料获得内能，将燃料燃烧的内能转化为火箭运动的机械能，属于热机。答案：静止；内；属于。19．食物也是一种“燃料”，营养成分在人体细胞里与氧结合，提供细胞组织所需的能量，这个过程中化学能转化为 内 能，因此人的体温能保持在37℃左右。一盒标有“能量328kJ/100mL”的牛奶，其中“能量”的含义跟 热值 (填“内能”、“热量”或“热值”)相似。解：(1)食物提供人体细胞组织所需的能量时发生的是化学变化，消耗了化学能，得到内能，使人体保持恒温。(2)一盒标有“能量：328kJ/100mL”，表示完全吸收100mL该种牛奶可以获得328kJ的热量，所以其中“能量”的含义与热值相似。答案：内；热值。20．如图所示是栗子在微波炉中加热时爆炸后的状态，因为板栗的外壳延展性不够好，板栗在受热时，能增大，温度升高，里面膨胀，散热的空间不够， 内 能转化为 机械能 ，导致爆炸。解：用微波炉加热板栗炸裂时，是外壳里面的板栗受热膨胀做功，内能转化为机械能。答案：内；机械能。21．图中是某四冲程内燃机工作循环中的 做功 冲程，若此内燃机1秒内对外做功20次，则飞轮转速是 2400 r/min。解：从图中可以看出，气门都关闭、火花塞点火和活塞向下移动的特点，可以判断这个冲程是做功冲程；因为一个工作循环飞轮转2圈，完成4个冲程，做功1次；1秒内对外做功20次，飞轮转40r，1min飞轮转动的圈数为60×40r＝2400r。答案：做功；2400。22．一个成年人参加一次长跑，身体消耗的能量为6.6×106J，这些能量相当于完全燃烧0.55kg的干木柴才能得到，则干木柴的热值为 1.2×107 J/kg，干木柴用掉一半后，剩余干木柴的热值将 不变 (选填“变大”、“变小”或“不变”)解：(1)由Q放＝mq可得，干木柴的热值：q＝＝＝1.2×107J/kg；(2)热值是燃料的特性，其大小与燃料的质量无关，用掉一半后，干木柴的热值仍为1.2×107J/kg。答案：1.2×107；不变。23．如图所示，将活塞迅速下压，玻璃筒底的棉花被点燃。此过程是通过 做功 的方式增加了筒内空气的内能，能量转化方式与汽油机的 压缩 冲程相同。某汽油机在一次工作中消耗了2kg汽油，对外做功为2.3×107J，则汽油机的效率是 25% (汽油热值为4.6×107J/kg)。解：(1)在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小撮干燥的棉絮，用力将活塞迅速向下压，棉絮燃烧起来；说明将活塞迅速下压，活塞对桶内空气做功，使筒内空气的内能增加，温度升高；压缩过程中，活塞的机械能转化为空气的内能，故该过程中，与内燃机的压缩冲程相同；(2)汽油完全燃烧放出的热量：Q放＝mq＝2kg×4.6×107J/kg＝9.2×107J；汽油机的效率η＝×100%＝×100%＝25%。答案：做功；压缩；25%。24．在如图所示的四幅图中，甲、乙两个演示示意图：丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的两个冲程示意图。与热机工作原理相同的是 乙 图所示的演示实验：汽油机利用内能来做功的冲程是 丙 图。解：(1)甲图，用力将活塞压下，活塞对瓶内空气做功，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；这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，使试管中水的内能增大，水蒸气体积膨胀，对外做功，使塞子飞出去，内能转化为塞子的机械能；热机就是把内能转化为机械能的机器，故与热机工作原理相同的是乙图所示的演示实验。(2)丙图，两气门都关闭，火花塞点火，高温高压的燃气推动活塞下行，利用内能来对外做功，是做功冲程；丁图，两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是汽油机的压缩冲程。答案：乙；丙。三、实验探究题(每空2分，共28分)25．热机发明后，一直在持续的改进和发展中。材料一：1769年，法国人居纽制造出蒸汽机推动的三轮汽车(图甲)，传统蒸汽机的燃料在气缸外部燃烧(图乙)，热效率为5%～8%之间。材料二：1862年，法国人德罗夏提出内燃机(内燃指燃料在气缸内燃烧)的四冲程循环理论：①气缸的向外运动造成的真空将混合气体燃料吸入气缸；②通过气缸的向内运动对进入气缸里的燃料进行压缩；③高压燃烧气体产生巨大爆发力；④将已经燃烧的废气从气缸中排出。材料三：1876年，德国人奥托制造出以四冲程为依据的煤气内燃机，利用飞轮的惯性使四冲程自动实现循环往复，内燃机的效率达到14%。(1)四冲程循环理论提及的“巨大爆发力”由图中的 C 冲程实现。(2)德罗夏提到的内燃方式是基于 燃料在气缸内燃烧，热量损失少，热效率高 的猜想；(3)老师在重复演示“做功改变内能”实验(图丙)之间，需在拔出活塞后将厚玻璃筒甩几下，其目的与内燃机的 排气 (选填“吸气”“压缩”“做功”或“排气”)冲程的原理相似。解：(1)在四冲程内燃机中，提供动力的是做功冲程；由图可知，A中进气门打开，活塞下行，为吸气冲程；B中两个气门关闭，活塞上行，为压缩冲程；C中两个气门关闭，活塞下行，为做功冲程；D中排气门打开，活塞上行，为排气冲程；故“巨大爆发力”由C冲程实现；(2)德罗夏提到的内燃方式是基于燃料在气缸内燃烧，热量损失少，热效率高的猜想；(3)老师需在拔出活塞后将厚玻璃筒甩几下，其目的是排出里面的废气，相当于内燃机的排气冲程。答案：(1)C；(2)燃料在气缸内燃烧，热量损失少，热效率高；(3)排气。26．世界上很多发明都是受到生活现象的启发而萌生的。比如蒸汽机和汽油机都是热机，它们工作时，能的转化过程是 内能转化为机械能 ，喜欢探究的小明同学做了如图甲、乙所示的实验，其中 乙 (选填“甲”或“乙”)图可以反映汽油机的工作原理。如图丙所示，来回摩擦绳甲乙使金属筒的温度升高，这是通过 做功 的方式改变了金属筒的内能；当筒内的酒精蒸气将软木塞弹开后，周围的人能闻到酒精的气味，这个扩散现象说明了 分子在不停地做无规则运动 。解：(1)蒸汽机和汽油机都属于热机，工作时将内能转化为机械能；(2)由图甲可知，燃料燃烧，将燃料的化学能转化为水和水蒸气的内能，从玻璃管口喷出的水蒸气驱动叶轮转动，水蒸气会对叶轮做功，将水蒸气的内能转化为叶轮的机械能；此过程与蒸汽机的工作过程相似，反映了蒸汽机的工作原理。在图乙中，火焰使上方空气温度升高、上升，热空气带动叶轮转动，内能转化为机械能，与汽油机的工作原理相同。图中的工作过程是内能转化为机械能，是汽油机的做功冲程。(3)来回拉绕在金属筒上的绳子，绳子对筒做功时，机械能转化为筒的内能，筒的温度升高，筒内酒精蒸气的温度也会升高，内能增加；当酒精蒸气的内能足够大时会将塞子喷出，酒精蒸气的内能转化为塞子的机械能，周围的人也能闻到酒精味，说明了分子在不停地做无规则运动，属于扩散现象。答案：内能转化为机械能；乙；做功；分子在不停地做无规则运动。27．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同．燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量、初始温度都相同，当燃料燃烧完时(烧杯内的液体均未沸腾)，立即读取相应温度计的读数，分别为T甲、T乙和T丙，且有T甲＞T乙＞T丙．(1)比较不同物质的比热容，应选择 甲丙 两图进行实验，液体a的比热容ca与液体b的比热容cb相比，有ca ＜ cb(选填“＞”、“＝”或“＜”)；(2)比较不同物质的热值，应选择 甲乙 两图进行实验，燃料1的热值q1与燃料2的热值q2相比，有q1 ＞ q2(选填“＞”、“＝”或“＜”)；(3)若在燃料燃烧完前，甲图中的液体a已处于沸腾状态，且燃料燃烧完时温度计读数仍然为T甲＞T乙＞T丙，液体b没有沸腾，则ca ＜ cb(选填“＞”、“＝”、“＜”或“无法判断”)；(4)在甲装置中，若燃料为酒精，烧杯内的液体是质量为200克的水，点燃燃料直至燃烧完，温度计的示数由20℃上升到70℃，再结合“10g”燃料这一数据，计算出燃料的热值，通过实验算出的热值与实际相比 偏小 (填“偏大”或“偏小”)，理由是 存在热量损失 。解：(1)为了比较两种液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量相同，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，应选择甲丙两图进行实验；甲、丙所示实验中所用燃料种类与质量相同，相同时间内燃料燃烧释放的热量相等，烧杯中的液体吸收的热量相等，则Qa＝Qb，又知甲、丙两实验烧杯中液体的初温相等，末温T甲＞T丙，则△t甲＞△t丙，即△ta＞△tb，由Q＝cm△t可知，c＝，所以ca＜cb。(2)为了比较热值大小，要用不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小，应选择甲乙两图进行实验；由题意在，甲、乙两实验烧杯中液体的初温相等，末温T甲＞T乙，则△t甲＞△t乙，由图甲、乙所示实验可知，两烧杯中的液体种类即比热容c、质量m都相等，由热量公式Q＝cm△t可知，Q甲＞Q乙，燃料燃烧释放的热量被烧杯中的液体吸收，则燃料释放的热量Q1＞Q2，由于甲乙两实验所使用的燃料质量m相同而种类不同，由Q＝mq可知，q1＞q2。(3)由题意知，在燃料燃烧完前，甲图中的液体a已处于沸腾状态，且燃料燃烧完时温度计读数为：T甲＞T乙＞T丙，液体b没有沸腾，甲、丙所示实验所用燃料相同，则吸收相等的热量时，a液体升高的温度大于b液体升高的温度，a、b两液体质量相同，由热量公式Q＝cm△t可知，甲液体a的比热容小于液体b的比热容。(4)因为存在热散失，燃料燃烧放出的热量没有全部被水吸收，所以测得的热值会偏小。答案：(1)甲丙；＜；(2)甲乙；＞；(3)＜；(4)偏小；存在热量损失。四、计算题(28题10分，29题12分，共22分)28．菜油是人们烹饪时常用的材料，最适宜的烹饪温度在150℃到180℃之间。某酒店厨师在炸制酥肉时，将2kg的菜油从20℃加热到170℃(未沸腾)，求：(1)菜油吸收的热量[取c菜油＝2.0×103J/(kg•℃)]；(2)如果这些热量由天然气燃烧来提供，则需要完全燃烧多少m3的天然气(假设天然气完全燃烧释放的热量全部被菜油吸收，天然气的热值为4.0×107J/m3)。解：(1)菜油吸收的热量为：Q吸＝c菜油m△t＝2.0×103 J/(kg•℃)×2kg×(170℃﹣20℃)＝6×105J；(2)因为天然气完全燃烧释放的热量全部被菜油吸收，则：Q吸＝Q放＝qV，天然气的体积为：V＝＝＝0.015m3。答：(1)菜油吸收的热量为6×105J；(2)这些热量用天然气来提供，需要完全燃烧0.015m3的天然气。29．中国首次火星探索任务“天问一号”探测器的成功发射，是我国综合国力和创新能力提升的重要标志。如图所示是某火箭发射时的场景，目前运载火箭一般使用液态氢作为燃料、液态氧作为助燃剂。火箭燃料的发展如表1所示，表2是一些燃料的热值。表1表2(1)使用氢作为燃料的主要优点是： 热值大 和 无污染 。(2)某火箭发射时携带了3×104kg液态氢燃料，这些燃料完全燃烧最多能将多少千克初温为20℃的水加热至沸腾？[c水＝4.2×103J/(kg•℃)，当地大气压为1标准大气压](3)氢能源车的发动机工作时将液态氢转化为氢气在气缸中燃烧。某次测试中，一辆氢能源车以70kW的功率匀速行驶0.5h，消耗了2kg燃料，求该发动机的效率。解：(1)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，可以释放出更多的热量，另外氢气燃烧的生成物是水，不会造成污染；(2)3×104kg液态氢完全燃烧释放的热量：Q＝mq＝3×104kg×1.4×108J/kg＝4.2×1012J，一标准大气压下水的沸点为100℃，水的质量为：m′＝＝＝1.25×107kg；(3)氢能源车所做的功为：W＝Pt＝70000W×0.5×3600s＝1.26×108J，2kg燃料完全燃烧释放的热量：Q′＝m″q＝2kg×1.4×108J/kg＝2.8×108J，该发动机的效率为：η＝100%＝100%＝45%。答：(1)热值大；无污染；(2)这些燃料完全燃烧最多能将1.25×107kg初温为20℃的水加热至沸腾；(3)该发动机的效率为45%。 第1代第2代第3代第4代燃料氧气和汽油混合偏二甲肼煤油液态氢氧化剂四氧化二氮液态氧液态氧燃料热值燃料热值汽油4.6×107J/kg煤油4.6×107J/kg柴油4.3×107J/kg氢1.4×108J/kg
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